大豆MAPK基因家族的计算识别和系统发育研究

利用隐马尔科夫模型算法对大豆基因组中MAPK基因家族进行了计算识别,明确了大豆中MAPK基因家族的成员数量、分布,基因结构以及分子进化关系等方面的信息.结果表明:大豆MAPK基因家族的成员有19个,保守区分析结果表明这些大豆的MAPK基因中有6个成员含有TEY模式,13个成员含有TDY模式.分子进化分析结果表明这些大豆的MAPK基因只分布于ABD三个组中,其中A组有2个基因,B组有4个基因,D组有13个基因.由于基因的进化关系往往预示着基因功能之间的关系,所以对大豆MAPK基因家族进化上的研究有利于对该基因家族功能上的进一步的全面解析.     

大豆bHLH转录因子家族成员的进化及功能分化研究

碱性螺旋-环-螺旋蛋白(basic Helix-Loop-Hleix,bHLH)转录因子家族是动植物中最大的转录因子家族之一,主要由碱性氨基酸区域和螺旋-环-螺旋区域组成,在动植物生长发育和胁迫应答反应中发挥着重要作用.本研究通过对大豆全基因组生物信息学分析和分子生物学研究手段,深入研究了大豆bHLH基因家族的进化机制,同时探讨了该基因家族在大豆中的功能分化.结果表明,大豆中含有340个非冗余的bHLH基因家族成员,通过对这些成员的Pfam蛋白结构域、Motif组成和系统进化关系的分析,将这些成员分为15组共24个亚家族,在大豆20条染色体上呈现不均匀分布.bHLH理化性质差异较大,编码的大豆氨基酸数量为91～815aa,相对分子量为10 273.88～91 300.38,理论等电点为4.56～10.40;碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件.多数成员在大豆根以及花发育的5个时期中具有组织表达特异性,不同基因表达量差异较大.     

苦荞CCT基因家族生物信息学及表达分析

CCT转录因子在调控植物花期、生长发育及抗非生物胁迫等方面发挥着重要的功能。本研究以拟南芥AtCCT基因家族为参考序列,利用本地BLAST并结合保守结构域等生物信息学工具,筛选出苦荞FtCCT基因家族成员,并对其理化性质、染色体分布、基因结构、系统进化及表达水平进行分析。结果显示:从苦荞中共鉴定出35个FtCCT基因,含1-8个内含子;编码蛋白有117-753个氨基酸残基,等电点为4.96-9.51,均为亲水性蛋白。染色体定位分析表明,这些基因在8条染色体上均有分布。苦荞FtCCT基因家族含有10个保守基序和5个保守结构域,且都含有CCT保守结构域。系统进化分析表明,苦荞的FtCCT基因家族与拟南芥一样可分为3个亚家族,其中CMF亚家族的成员最多。35个FtCCT基因在苦荞根、茎、叶和花中的表达水平具有差异性,在叶和花中具有高表达量的成员较多,只有少数的成员在根和茎中高表达。本研究为进一步解析CCT基因调控苦荞花期及生长发育奠定基础。     

竹叶花椒TPS基因家族全基因组分析

为了探究香料植物TPS基因家族的潜在功能,本研究以香料植物竹叶花椒(Zanthoxylum armatum DC.)为材料,利用生物信息学方法对其萜类合成酶基因家族的理化性质、基因重复类型、亚细胞定位、进化关系、染色体定位与共线性、基因结构和基因表达进行了系统地分析.我们在竹叶花椒全基因组中共鉴定到53个TPS基因家族成员,它们编码蛋白氨基酸长度为173～859 aa,分子量为20.21～98.44 kDa,等电点范围在4.87～9.10,主要定位于细胞质和叶绿体当中.进化分析显示,ZaTPSs可以划分为6个亚家族,TPS-a和TPS-b亚家族的成员最多.其中48个成员都包含TPS家族的保守基序motif1.染色体定位与共线性分析显示,53个成员在11条染色体上不均匀分布,存在4处串联重复,共线性分析证明竹叶花椒与其同科物种甜橙[Citrus sinensis(L.) Osbeck]的TPS基因有更近的基因进化关系.基因表达差异分析显示,ZaTPSs有一定的组织表达特异性,在幼花中表达量最高,其次是果皮.这些研究结果表明TPS基因家族在竹叶花椒果皮挥发油的合成和防御等方面发挥了重要作用...     

茶树GELP基因家族的鉴定与表达分析

从拟南芥数据库中获得GELP基因家族注册号,运用生物信息学分析的方法,在茶树数据库中得到了GELP基因家族成员86个,这些基因可分为9个亚族.其编码蛋白的氨基酸数为171～753,理论等电点为4.35～9.48,蛋白质分子量为18.59419～84.55054 kDa.基因结构分析表明,有3条基因只有2个外显子,其余基...     

茶树NAC基因的鉴定及其在逆境反应中的表达调控分析

利用隐马可夫模型检索和同源比对的方法,从茶树基因组鉴定出108个NAC成员(CsNAC).理化特征、进化关系、基因结构和保守基序分析表明,CsNAC蛋白长度在134～1950个氨基酸之间,分子量介于15.4～222kD,等电点介于4.60～9.91,大部分为亲水性蛋白(除CsNAC97).其中,CsNAC3、8、14、23、32、74、82、90、106蛋白含跨膜结构域.进化分析将CsNAC家族分为18个亚类,ONAC022和NAP亚类成员最多,AtNAC3和OsNAC8亚类成员最少.CsNAC基因启动子区富含响应干旱、低温、盐胁迫以及病原菌侵染的序列元件.据转录组数据分析结果,CsNAC基因家族成员在不同组织和胁迫处理后呈现显著的表达差异.低温和干旱胁迫下的CsNAC共表达网络中,ABA参与调控其关键基因的表达;KEGG分析显示,信号传递、糖代谢、植物与病原菌互作等途径存在显著富集.     

菠菜AMT基因家族鉴定与表达分析

铵态氮转运蛋白（AMT）负责铵态氮的吸收与转运,对植物的生长和发育起重要的调节作用.对菠菜SoAMT基因家族进行了基因组鉴定、生物信息学分析、组织表达谱及氮素响应表达谱分析,结果表明：菠菜基因组中共存在6个AMT的基因,包括5个AMT1成员和1个AMT2成员,主要分布在1,4,5,6条染色体上,编码区长度为1 443~15 06 bp;6个SoAMT蛋白均包含AMT基因家族特有的保守结构域及保守基序,含有9~11个跨膜结构域;SoAMT启动子含有较多茉莉酸、厌氧胁迫响应元件.SoAMT基因在根、叶、柄中均有表达,大部分SoAMT1亚家族成员受缺氮、硝态氮或铵态氮诱导表达,而SoAMT2基因表达量受铵态氮抑制.两类亚家族成员不同的氮响应模式,可能与其在氮素响应中的不同作用有关.     

家蚕基因组P450基因家族的分析

利用家蚕基因组mRNA和氨基酸数据库对P450基因进行搜索．结果显示：在家蚕基因组中发现77个P450基因．分别归于18个P450家族和26个亚家族,其中有9个多基因家族。3个基因家族的成员超过10个,CYP4有20个成员。是一个典型的多基因家族。对P450基因进行正选择、基因转换和基序分析。结果表明：1个组（包含3个P450s基因）中检测出了显著的正选择替换位点,在这1个组中．转换事件的次数为3次。     

哺乳动物Gpx 基因家族进化选择和功能分歧研究 (动物科学)

研究哺乳动物谷胱甘肽过氧化物酶基因家族(Gpx)的亲缘关系和进化选择压力性质。从NCBI等网站获取哺乳动物Gpx基因编码区核酸序列和GPX蛋白氨基酸序列,并用MEGA、Clustal构建亲缘关系树,用SignalP和TargetP分析信号肽和亚细胞定位信息;用K estimator和PAML分析其Gpx基因家族进化先后顺序和选择压力;用Diverge分析GPX蛋白家族功能分歧。结果表明,GPX蛋白家族进化中形成两个亚类,其一包括GPX1和GPX2,其二包括GPX3、GPX5和GPX6;各GPX蛋白成员均有高度保守的GPX蛋白家族基序和高度保守的硒代半胱氨酸或半胱氨酸残基,氨基端信号肽分析显示,GPX1蛋白为胞浆线粒体型,其余家族成员均为胞外分泌型;哺乳动物Gpx1基因进化上受到严格的负选择作用,Gpx基因家族成员保守区也受到负选择作用,但用枝位点模型却检出了正选择作用,GPX蛋白家族内存在轻微的功能分歧。哺乳动物GPX蛋白家族的进化上的负选择作用表明其在哺乳动物清除自由基抗氧化方面的关键作用。     

大豆BGLU基因家族全基因组鉴定与表达分析

在植物中,β-葡萄糖苷酶(BGLU)参与调控许多重要的生理过程.利用大豆基因组数据库,共鉴定了42个大豆BGLU家族基因,对该家族成员的基因特征、蛋白结构、系统进化、染色体定位、启动子调控元件和表达模式等进行了全面分析.为今后研究大豆BGLU家族基因的功能提供了基因信息.     

水稻DUF642家族基因的鉴定及在非生物逆境中的表达分析

DUF(domain of unknown function)家族,是指含有未知功能域的蛋白质家族,在植物生命活动中发挥着重要的调控作用. DUF642是其中一个高度保守的植物特异性的未知细胞壁相关蛋白家族,参与调控植物的生长发育以及逆境响应.在水稻全基因组内对DUF642家族成员进行了鉴定,并对其染色体定位、进化关系、基因结构、蛋白结构和启动子顺式作用元件等进行了系统的分析.结果显示,水稻DUF642基因家族有6个成员,分布在1号、3号、4号、7号染色体上.系统发育进化树分析可将6个水稻DUF642蛋白分为3个亚组,基因结构和蛋白结构保守基序分析都表明水稻DUF642家族成员在进化上具有较高的保守性.启动子顺式作用元件预测以及非生物逆境诱导表达模式分析表明,OsDUF642家族基因在水稻响应非生物逆境胁迫中具有重要作用.以上结果加深了对植物DUF642基因家族的认识,并为进一步阐明OsDUF642基因家族成员在水稻抵御非生物逆境中的生物学功能提供了参考依据.     

拟南芥、水稻和杨树ACTIN家族全基因组分析

鉴定了覆盖拟南芥、水稻和杨树3种模式植物全基因组的20个拟南芥、18个水稻、22个杨树ACTIN蛋白基因,对其染色体定位、基因结构、基因复制等进行了综合分析.并在系统进化分析基础上,将ACTIN基因家族分为12个亚家族,有助于揭示植物ACTIN基因家族的进化历史,为后续ACTIN基因家族的功能提供线索,对研究植物ACTIN基因家族功能和进化上的多样性提供理论基础.     

拟南芥MtN3/saliva基因家族分析

MtN3/saliva基因家族是含有2个MtN3/saliva跨膜结构域的膜整合蛋白,其成员广泛存在于真核生物中.目前对该家族功能研究较少,对其跨膜结构域的分子功能还不清楚.在拟南芥中该家族有18个成员,除了最近克隆的RPGl以外其他MtN3/saliva基因的功能均不清楚.对拟南芥MtN3/saliva基因家族进行了较为全面的分析,包括基因结构、染色体分布、蛋白结构域、系统进化关系、基因表达谱等.对其中预测在花药中高表达的4个基因进行了实时定量PCR分析,证实有3个基因在花中高效表达.这些结果促进了对MtN3/saliva基因家族的深入了解.     

大豆GeBP转录因子家族基因生物信息学分析

利用生物信息学方法鉴定了9个大豆GmGeBP基因,并对基因及蛋白结构和性质、染色体分布、亚细胞定位、系统进化关系进行预测分析。结果显示,9个GmGeBP基因分布在大豆的7条染色体上,它们所编码的肽链长度在353～448个氨基酸之间,等电点范围处在4.65～9.08之间;9个GmGeBP蛋白序列中均含有1个DUF573基序;9个GmGeBP蛋白含有不同数量的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点,且它们均定位于细胞核中;9个GmGeBP蛋白和18个拟南芥AtGeBP蛋白可分为5个进化枝。以上结果为系统研究GmGeBP基因功能提供理论依据。     

水稻中5个FT-Like家族成员的基因编辑突变体的创建与分析

为了揭示水稻中FT-like亚家族成员的生物学功能,采用CRISPR/Cas9技术对其中的OsFTL4、OsFTL5、OsFTL6、OsFTL7和OsFTL11进行基因编辑.在5个基因的编码区各选择1个靶点构建1个融合的sgRNA表达框,将表达框装载到CRISPR/Cas9表达载体中,通过农杆菌介导的遗传转化法侵染水稻...     

杨树GABA支路3个基因家族的鉴定和表达分析

【目的】 γ-氨基丁酸(GABA)与植物的生长发育有着密切的联系。结合前期对GABA抑制杨树不定根发育的研究,对GABA支路基因家族的特征和表达模式进行研究,为进一步解释其在不定根发育中的作用奠定基础。【方法】从银白杨(Populus alba)×P. glandulosa ‘84K’(‘84K’杨)基因组中鉴定出GABA支路的PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员,并利用生物信息学方法分析其特征,以及与其他物种相关基因家族的亲缘关系;利用qRT-PCR研究外源GABA及其降解抑制剂vigabatrin(VGB)对各基因表达的影响。【结果】①PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员数量依次为6、2和2个,启动子序列中主要包含与光、激素和环境等响应相关元件。②系统进化分析表明,PopGAD家族中PopGAD6与家族其他成员亲缘关系较远;PopGABA-T和PopSSADH家族中的两个基因成员亲缘关系较近。③基因表达分析表明,不定根生长过程中GABA支路基因总体上在根中表达量高于茎和叶。外源GABA或VGB处理对PopGAD和PopGABA-T两个基因家族成员在根、茎和叶中的表达量影响程度不同,但对 PopSSADH基因家族的表达则无明显影响。【结论】 GABA支路3个基因家族在‘84K’杨树响应光、激素和环境胁迫等方面具有重要作用。外源GABA和VGB处理对PopGAD和PopGABA-T家族成员的影响较大,并且均在根中表达量最高,表明这两个基因家族在不定根生长过程中发挥着重要调控功能。这为深入解析GABA在树木不定根发生中的作用机制奠定了基础。     

被子植物中核糖体失活蛋白基因家族分子进化研究

利用34种具有全基因组数据的代表植物,通过生物信息分析方法,深入挖掘和分析不同植物类群基因组中RIPs基因家族的成员构成,推测其可能的扩增方式和功能分化,并探讨了该基因家族在植物中的总体进化趋势.采用BLAST和HMMsearch两种检索方法共鉴定出79个RIPs基因家族成员;通过序列比对和系统进化树的构建,发现RIPs在单双子叶中存在双起源,RIPs在两者分化之前就已存在.它们可能为适应复杂的环境而出现在早期陆生植物中,随后在长期进化过程中不断发生谱系的扩张和拷贝丢失,最后通过功能分化在不同植物中保留下来,其在被子植物进化的过程中有物种特异性的重复.     

苹果全基因组AHK家族成员鉴定及表达分析

通过生物信息学分析,将从苹果全基因组中鉴定出的11个组氨酸激酶蛋白基因(MdAHKs)依次命名为MdAHK1～MdAHK11,依据是这些基因在染色体上的位置;此外,对MdAHK1～MdAHK11的理化特性、系统进化关系、蛋白基序及启动子元件进行了分析.MdAHK编码的蛋白大小为901～1 230 aa;等电点介于4.95和8.56之间;对蛋白保守基序的分析发现,MdAHKs家族成员中有4～10个保守基序,根据系统进化分析将MdAHKs家族11个成员分为了A1, A2和A3共3个亚家族.此外,利用RT-qPCR技术检测了试验材料苹果砧木"M9-T337"中MdAHKs在不同组织以及不定根发育不同时期的表达量;结果发现MdAHKs家族中MdAHK1,MdAHK4,MdAHK5和MdAHK9在根、茎中高表达,同时响应6-BA处理表达量显著下调,Lovastatin(细胞分裂素抑制剂)处理表达量呈上调趋势.结合生物信息学分析和荧光定量结果推测MdAHK4,MdAHK5,MdAHK9可能在介导苹果砧木不定根的发育过程中发挥重要作用.     

苦荞蛋白磷酸酶2C家族的鉴定及表达分析

为了研究苦荞蛋白磷酸酶2C(PP2C)家族的成员和分类,及后续探究其在苦荞生长发育中的功能,本文利用生物信息学方法对苦荞PP2C家族进行鉴定、分类,并对其基因结构、保守基序、分子进化等进行分析.结果表明,苦荞PP2C家族有81个成员,划分为A-K的11个亚族,并且在同亚族中序列特征相似,而不同亚族间序列特征有一定差异;苦荞PP2C家族有14次基因重复事件.此外,qRT-PCR分析结果表明其A亚族基因在苦荞根、茎、叶、花、果中均有表达,除FtPP2C44外的8个基因在苦荞花、果中表达量较高;在苦荞幼苗中,除FtPP2C08外的8个基因均受ABA诱导表达量上调.上述结果揭示了苦荞PP2C家族的成员组成、序列特征、扩增和其A亚族基因的组织表达模式及受ABA诱导表达情况.     

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.