藜麦热激蛋白60(CqHSP60)基因家族生物信息学和表达模式分析

为了探究藜麦HSP60基因(CqHSP60)的结构特征、基因功能和表达模式,基于藜麦全基因组和转录组数据,利用生物信息学方法对CqHSP60基因家族进行鉴定和系统分析。依据亚细胞结构定位分为了三个亚组,每个亚组具有相似的Motif和基因结构;通过RNA-Seq数据对CqHSP60基因在不同发育阶段进行了表达分析,并对在热、干旱、盐胁迫等不同处理条件下CqHSP60基因的胁迫响应进行了分析,结果表明CqHSP60基因在花簇和干种子中表达量较高,并对不同的胁迫模式均有响应;在CqHSP60基因的启动子区发现了多个与胁迫相关的顺式调控元件,这表明这些基因在多重胁迫下受到应激响应。     

藜麦4,5-多巴双氧化酶基因(CqDODA)家族的全基因组鉴定与分析

基于藜麦高质量基因组数据，鉴定了18个CqDODA基因家族成员，并对其进行了系统分析。结果表明：大多数CqDODA蛋白理化性质差异较小；根据CqDODA基因的亲缘关系可分为三支，分支1中的8个CqDODA基因在甜菜素合成中具有重要的作用；分支1的CqDODA基因结构差异较小，并且蛋白高度保守；CqDODA基因在逆境胁迫或者激素处理下可能存在响应。本研究结果可为深入研究CqDODA基因在藜麦甜菜素合成中的作用提供理论依据。     

藜麦黄素单加氧酶基因(CqYUCCA)家族的全基因组鉴定与分析

利用生物信息学的方法从藜麦基因组中鉴定得到25个CqYUCCA基因，并对其蛋白信息、进化关系及表达模式进行了系统的分析。结果表明：25个CqYUCCA基因不均匀地分布在藜麦12条染色体上，基因家族亲缘关系显示其编码的蛋白被分成四个亚组，每组的基因结构及蛋白基序的位置、数量均具有较高的相似性。根据已发表转录组数据分析，部分CqYUCCA基因受到干旱、高温以及盐胁迫的诱导。这些结果为进一步研究CqYUCCAs蛋白的生物学功能奠定了基础。     

藜麦CqNHX基因家族鉴定及表达模式分析

NHX基因亚家族在植物响应盐胁迫的过程中起到重要作用.本研究对藜麦CqNHX基因家族进行系统分析,结果表明:藜麦基因组中存在10个CqNHX基因家族成员,基于系统发育进化树被分为3组,每组的基因结构及功能相似;部分CqNHX基因的表达具有明显的组织特异性,且部分基因受到干旱和高温胁迫的调控.     

藜麦内参基因筛选及盐胁迫相关基因表达分析

为了利用实时荧光定量PCR(quantitative Real-Time PCR,qRT-PCR)分析藜麦(Chenopodium quinoa Willd)相关基因表达,提高结果的准确性,筛选出稳定表达的内参基因至关重要.我们分别利用geNorm、NormFinder和Bestkeeper程序分析了6个藜麦候选内参基因在NaCl胁迫下表达的稳定性,并用实时荧光定量PCR技术对藜麦盐胁迫相关基因P5CS1和CMO基因相对表达量进行分析.结果表明,藜麦在NaCl胁迫下ACT-1和TUB-6做为内参基因表达最稳定,为最佳内参基因;藜麦P5CS1基因表达水平上调6倍左右,CMO基因上调30～40倍.本研究为NaCl胁迫下藜麦基因表达分析提供了可靠的内参基因,并且对NaCl胁迫下P5CS1和CMO基因表达情况做出初步分析.     

基于GC-MS研究不同产地三色藜麦种子的代谢物差异

为了研究不同生境对藜麦发育的影响,以不同产地的藜麦种子为研究对象,筛选显著差异代谢物质和相关代谢通路,利用GC-MS平台进行非靶向代谢组学分析,分析了青海都兰县和四川盐源县两地产出的黑藜、红藜、白藜种子的代谢轮廓,将原始数据经XCMS online平台预处理后进行后续多元统计分析。结果表明,青海都兰县和四川盐源县两地的黑、红、白藜麦种子的代谢特征均不相同,其中红藜麦种子与白藜麦种子差异较大,而黑藜麦种子差异最小;红藜存在显著差异,共有特征峰570个,上调物少于下调物;黑藜差异最小,上、下调趋势与红藜一致;白藜差异较大,上、下调趋势与红藜和黑藜相反,共有特征峰486个,上调物质多于下调物质;不同生境对藜麦的影响较大,黑藜和红藜更适宜在青海都兰县种植,而白藜更适宜在四川盐源县种植。研究结果可以指导青海都兰县和四川盐源县两地藜麦的栽培育种,也为深入研究藜麦的抗逆性机理提供了理论依据。     

藜麦CqKEA基因家族的鉴定及表达

运用生物信息学的方法对CqKEA基因家族进行系统分析,结果表明,CqKEA基因家族包含10个成员,通过系统发育分析将其分为三组,同组基因具有相似的基因结构、蛋白motif和功能;部分基因的表达存在显著的组织特异性,并且干旱、高温和盐胁迫也会对部分基因的表达产生影响。对CqKEA基因家族的分析为藜麦耐逆机理研究和分子育种奠定了基础。     

3个荞麦物种中种子蛋白相关基因的表达分析

以甜荞、苦荞、金荞为研究材料,利用生物信息学在荞麦转录组数据中鉴定种子蛋白相关基因,结果一共鉴定21个种子蛋白相关基因,通过PCR技术可以成功扩增出20个基因,其中包含1个13S球蛋白基因(Unigene.10815),1个11S球蛋白基因(Unigene.34090)和1个谷蛋白基因(Unigene.39749)。利用荧光定量PCR技术鉴定这些基因在甜荞、苦荞和金荞种子发育不同时期的表达情况。结果表明,不同基因在同一材料不同时期的表达情况不同,同一基因在同一时期不同材料中的表达情况也不同。     

布氏轮藻肌动蛋白基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为了解肌动蛋白actin在轮藻植物生长发育中的潜在功能，本研究利用生物信息学方法对布氏轮藻肌动蛋白基因家族进行了鉴定及表达分析.在布氏轮藻中共鉴定出16个肌动蛋白基因，将其重命名为CbACT1～CbACT16,其氨基酸长度为361～1182 AA,相对分子质量为39 886.71～117 256.72 Da,等电点介于4.68～8.93;亚细胞定位预测显示15个肌动蛋白基因位于细胞质中，1个位于叶绿体中；二级结构结果表明肌动蛋白基因主要以无规则卷曲和α螺旋为主；共线性分析中仅发现一对源自片段重复的旁系同源基因；系统发育结果表明轮藻肌动蛋白基因可以分为两个亚家族，结合基因结构及保守基序分析，同一亚家族倾向于具有相似的外显子分布，较多的共有基序；基于启动子顺势作用元件分析表明，16个肌动蛋白基因参与了许多与生物和非生物胁迫、激素调节和光反应有关的生命活动.组织表达分析显示，16个基因在四种不同组织中存在差异性表达，表明它们在不同组织的生长发育过程中具有不同的功能.因此，轮藻肌动蛋白基因家族可能参与了轮藻植物不同组织的发育过程及响应生物和非生物胁迫等的过程.     

中国藜麦栽培生理研究进展

藜麦是一种非常适合人类食用的营养食品,它不仅富含优质蛋白质,还含有多酚、黄酮类、皂苷等生物活性成分。从藜麦的价值、种子萌发、干旱和盐碱胁迫、高产栽培技术等方面,总结概述了当前我国有关藜麦栽培生理研究的最新进展,并对藜麦栽培生理方面的工作提出了展望,以期为我国藜麦的深入研究与开发利用提供理论依据。     

与脊椎动物脑室空间模式形成相关的两个基因座位

通过对金鱼雌核发育单倍体胚胎的活体观察及切片观察，发现单倍体胚胎脑的空间模式发育存在正常与不正常两种不同的表型. 正常脑胚胎与自交二倍体胚胎脑的表型一致，具有正常的前脑、中脑、后脑结构，且各脑室的边界清楚. 不正常脑胚胎没有明显可见的脑室结构. 正常脑和不正常脑胚胎数目的比例为1∶3，说明金鱼脑的空间模式形成与两个不同的基因座位有关. 由于实验中排除了在这两个基因座位上同时存在突变基因的可能性，1∶3的比例反映的不是基因型，而是这两个基因的表达状态；说明这两个基因在单套染色体组中只有50%的表达概率，其表达调控机制建立在两套染色体的基础之上，受二倍体依赖型基因表达调控机制的控制.     

模拟消化中藜麦的酚类化合物释放和抗氧化活性

为了解藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)功能性营养成分在人体消化系统的利用效率,以籽粒颜色白、红和黑的3种颜色藜麦为实验材料,采用模拟消化模型分析了藜麦经模拟口腔、胃和肠消化时酚酸、多酚和黄酮释放量、生物可及性及抗氧化活性.结果表明:模拟消化过程中,3种颜色藜麦的酚酸、多酚和黄酮的释放量随消化进程的进行而增加,其中酚酸和黄酮在肠消化阶段释放较多,多酚在胃消化阶段释放较多,红藜麦和黑藜麦的酚类化合物释放量多于白藜麦(P0.05);模拟消化结束时的酚酸、多酚和黄酮释放量在白藜麦、红藜麦和黑藜麦之间也差异显著(P0.05),依次分别为34.39、41.73、51.88 mg/(100 g),362.19、400.40、436.62 mg(GAE)/(100 g),28.73、48.90、41.24 mg(RE)/(100 g);模拟消化结束时的生物可及性,酚酸为白藜麦90.33%、红藜麦85.41%和黑藜麦91.61%,多酚为白藜麦81.44%、红藜麦84.09%和黑藜麦78.75%,黄酮为3种颜色藜麦无显著差异约20%(P0.05);模拟消化过程中,3种颜色藜麦的抗氧化活性(ABTS和DPPH自由基清除能力)也随消化进程的进行而增大,多酚释放量与抗氧化活性呈正相关(P0.01),红藜麦和黑藜麦的抗氧化活性大于白藜麦(P0.05).从这些结果可以推论,食用藜麦可以获取酚类化合物功能性营养成分和抗氧化生物活性,食用红藜麦和黑藜麦会获取较白藜麦更多的酚类化合物功能性营养成分和更大的抗氧化生物活性.     

杨树LEA基因家族全基因组鉴定及表达分析

从杨树基因组中鉴定LEA蛋白家族成员,并分析基因在杨树各组织以及在种子形成、吸涨及萌发过程中的表达情况.从NCBI下载拟南芥、水稻以及大豆等植物的LEA蛋白家族成员,通过blastP程序从杨树基因组中鉴定出候选基因,并采用pfam程序进行进一步筛选获得杨树LEA蛋白基因,最后通过芯片以及EST数据分析基因的表达量.通过对杨树LEA蛋白基因家族在全基因组水平上的搜索,确定了杨树LEA蛋白家族8个亚家族,共87个成员,发现在花中有16个基因高量表达,且其中8个基因具有很高的组织特异性.在吸涨种子中,PtLEA1.1和PtLEA3.1有高量的表达,LEAⅣ,LEAⅤ,LEAⅥ及SMP亚家族成员都具有特异的表达.12个基因在萌发种子中有高量的表达,其中4个基因特异表达,5个基因在种子萌发过程中可能受到光照的影响.此外,3个基因在成熟叶片中出现了下调表达,8个基因在根中具有高量表达,3个基因的高量表达在木质部中被发现.杨树LEA蛋白不同亚家族成员可能参与了植物种子的生长发育、种子的萌发及对胁迫的响应等多种生理功能.     

桑树MaACS和MaACO基因的鉴定和表达模式研究

研究目的：分离和鉴定桑树中参与乙烯生物合成的酶的编码基因MaACS 和MaACO,研究其表达模式。创新要点：基于最新公布的桑树基因组数据库数据,获得5个MaACS 基因和2个MaACO 基因,对其进行了生物信息分析,同时鉴定了其在不同桑树组织中、不同发育时期桑椹中和不同激素作用下的表达模式。研究方法：通过生物信息学方法筛选和鉴定基因,利用荧光定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析基因的表达量。重要结论：MaACS 和MaACO 基因在根、茎、叶等不同组织中呈现出不同的表达模式,在桑椹发育过程中呈现出两种表达模式,其表达量被脱落酸和乙烯利上调。     

几种耐盐碱植物种子的油脂成分及形态分析

本文对生长于盐类土壤地带的白刺(Nitraria schoberi L．)、碱蓬(Atriplex cenpralasiapical II-jin)、藜(Chenopodium album L.)、麦蒿(Descurainia sophia (L.)Webb．ex Prantl)等一些野生植物的种子进行了分析，采用气相色谱法测定了其中饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量；采用扫描电子显微镜观察了种子的外观形貌和内部形态，通过实验找到了不同种子的差异性，探讨了进一步开发利用的可能性。     

秋播藜麦生长发育规律及观赏特性

藜麦因其丰富的遗传多样性和广泛的适应性而被世界各地引进种植,为探讨藜麦秋季种植及将其作为观赏植物开发利用的可行性,试验选取了Q1～Q13共13个材料进行秋播,通过对各材料生育进程、性状表现和单株产量的观察测定,研究秋播藜麦的生长发育规律和观赏特性。结果表明:秋播藜麦生育期较长,或不能成熟,各生育阶段中,灌浆至成熟所需时间最长;秋播藜麦植株较矮,茎细、分枝少,穗较短,单株产量较低,不同材料之间差异较大;藜麦观赏性则主要体现在株型、穗型和叶片、茎秆、穗的颜色上,多数材料在显穗至成熟期观赏特征明显,不同材料叶色、茎色、穗色差异较大。试验初步筛选出Q2、Q4和Q6具有较好的综合性状,可进一步扩大田间试验,为丰富藜麦种植模式及发展生态旅游观光农业提供一些参考。     

青海47份藜麦种质资源农艺性状分析

为探索青海藜麦种质资源的遗传多样性,本研究利用47份青海藜麦种质资源,对其13个农艺性状进行测定,并进行遗传多样性分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析。结果表明:47份藜麦种质资源具有丰富的遗传多样性,变异系数为16. 39～71. 93,其中千粒重的变异系数较小,单株产量、单株总重的变异系数较大,遗传多样性指数为1. 17～2. 05;相关性分析发现,13个农艺性状之间相互影响与制约,其中主茎直径、单株总重、经济系数和千粒重与单株产量呈极显著正相关(P 0. 01),主成分分析将13个农艺性状简化为4个主成分,累计贡献率为85. 70%;有效穗数与有效分枝数呈极显著正相关(P 0. 01);聚类分析发现,当欧式距离为55时,47份藜麦种质资源可以被划分为5类,表明所收集的藜麦种质资源遗传差异大,亲缘关系远。本研究结果可为青海藜麦种质资源创新利用和新品种选育提供理论基础。     

菠菜SoNAC转录因子家族的全基因组鉴定与分析

采用生物信息学分析方法,从菠菜基因组中筛选鉴定了57个菠菜NAC转录因子,并对其基因结构、编码蛋白和系统进化进行了分析;通过荧光定量聚合酶链式反应qRT-PCR分析,研究了高温和盐处理后菠菜叶片中NAC基因的表达模式.研究结果显示:菠菜NAC转录因子可以被归入2组17个亚组,GroupⅠ包含10个亚组,GroupⅡ包含...     

白菜防御素基因的预测及结构功能分析

采用生物信息学的方法,通过已知防御素基因家族基因氨基酸序列在线Blast相似性比对,对白菜(Brassicarapa)基因组中防御素基因进行了预测和鉴定,分析了防御素基因在进化过程中各部分结构,包括上游区域、启动子区域、外显子区域、内含子区域以及UTR区域的结构变异以及功能变异,对该基因上游序列顺式作用元件和表达模式进行了预测。分析结果表明,白菜防御素基因编码60～80个氨基酸短肽,编码氨基酸均具有8个保守的半胱氨酸;白菜防御素基因功能结构域保持相对稳定,但部分基因成员前端信号肽序列出现变异;内含子长度出现增长、缩短、消失等3种变异模式;该基因上游启动子区域核苷酸变异较其他区域显著,上游序列顺式作用元件大多与光应答、逆境胁迫应答和信号分子应答相关。该基因表达模式预测结果表明白菜防御素基因在进化过程中可能出现分化,主要体现在基因沉默和表达部位的差异。     

苦荞AGPase编码基因FtAGPL和FtAGPS全基因组鉴定和表达分析

AGPase是植物淀粉合成的第一个限速酶,直接决定淀粉的合成速率和积累量,是由2个大亚基(AGPL)和2个小亚基(AGPS)构成的异源四聚体。研究从苦荞全基因组水平鉴定到4个AGPL编码基因(命名为FtAGPL1～4)和2个AGPS编码基因(命名为FtAGPS1～2)。这6个基因编码蛋白质的长度在515～532个氨基酸之间,分子量在56.6～59.4 kDa之间,均为亲水蛋白,定位于细胞质和线粒体中。基因结构分析表明,4个FtAGPL和2个FtAGPS基因具有较多的外显子(9～14个)。氨基酸多重序列比对表明,6个蛋白均含有葡糖磷酸腺苷酰基转移酶保守结构域(PLN02241)。进化关系分析表明,苦荞FtAGPL和FtAGPS与双子叶植物拟南芥AtAGPL和AtAGPS蛋白的亲缘关系更近。表达分析表明,4个苦荞AGPL和2个AGPS基因在苦荞不同发育时期的种子中均有表达,其中FtAGPL2、FtAGPL4和FtAGPS1在种子中优势表达。以上研究结果为从分子水平上解析苦荞种子淀粉合成调控机制提供了重要线索。