狗头枣果皮GH9基因家族鉴定及不同发育期的表达与纤维素含量分析

为了明确糖苷水解酶9 (glycoside hydrolase 9,GH9)基因家族在枣果皮发育过程中的作用,该研究以狗头枣果实为材料,对其幼果期(StageⅠ)、青果期(StageⅡ)、膨大期(StageⅢ)、白熟期(StageⅣ)、半红期(StageⅤ)、全红期(StageⅥ)6个不同发育阶段的果皮纤维素含量、细胞组织结构、GH9基因家族的生物信息学以及基因表达进行分析。结果表明：(1)在枣果实发育过程中,果皮纤维素含量在StageⅠ～StageⅢ略有增加,于StageⅢ达到最高(217.33 mg/g),随后快速显著下降并于StageⅥ降至最低(98.51 mg/g),较StageⅢ下降了54.7%。(2)在枣果皮发育过程中果皮细胞在未着色时期紧密排列,在着色后明显皱缩且排列松散;番红-固绿染色后,从StageⅠ到StageⅣ枣果皮角质层细胞和表皮细胞的细胞壁颜色由蓝绿色逐渐变为浅蓝进而转为粉色,胞内几乎没有颜色,说明狗头枣果皮细胞壁的纤维素含量从StageⅠ到StageⅣ逐渐减少。(3)枣果实转录组测序发现,与StageⅠ相比,StageⅡ～StageⅥ分别检测到1 090、2...     

大麦NF-YC基因鉴定及在盐胁迫下的表达分析

核因子Y (NF-Y)是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个亚基组成的一类真核细胞转录因子, 主要参与植物生长发育调控和非生物胁迫信号传递。该研究利用生物信息学方法解析了大麦(Hordeum vulgare) NF-YC基因家族功能。首先, 基于大麦基因组数据库鉴定出11个HvNF-YC成员, 分布在除第2号染色体以外的其余6条染色体上, 内含子0-5个。系统进化分析显示, 大麦、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa) NF-YC基因家族成员可分为5个亚家族。基因复制分析显示, 6个HvNF-YC基因存在片段复制, 3个HvNF-YC基因存在串联复制。启动子顺式作用元件分析显示, 大多数HvNF-YC基因启动子含有与非生物胁迫及激素响应相关的顺式作用元件。对HvNF-YC家族成员在不同组织不同时期的表达模式分析表明, 不同成员的时空表达存在明显差异, 其中HvNF-YC9和HvNF-YC11可能在籽粒发育初期发挥重要作用。通过分析耐盐型和盐敏感型大麦品种根和叶中HvNF-YC表达量变化, 发现HvNF-YC3、HvNF-YC6和HvNF-YC10主要在盐胁迫初期的根中行使功能, HvNF-YC9主要在长期盐胁迫处理后期的根中起作用。综上所述, 推测HvNF-YC9、10、11三个基因可作为后续探究大麦NF-YC参与耐盐作用机制的候选基因。该研究结果为进一步解析HvNF-YC在大麦中的耐盐调控功能奠定了基础。     

巨桉AGO基因家族的生物信息学分析

为了解巨桉(Eucalyptus grandis)中Argonaute (AGO)的功能, 经全基因组序列分析, 巨桉中存在14 个AGO基因家族成员, 基因长度为2676~3225 bp, 编码的蛋白质具有保守的Piwi、PAZ、DUF1785 结构域。巨桉EgrAGOs 基因可分为3 组, 内含子和外显子结构具有明显的组织特异性。组内成员核苷酸序列和氨基酸序列保守性较高, 同源性分别达到88.14% 和82.97%。EgrAGO基因分布于第2、4、7、8、10、11 条染色体上, 在进化过程中存在着串联复制和大片段基因复制机制。预测巨桉的大部分AGO 蛋白定位于细胞核和胞质中, 表现出偏碱性和亲水性, 具有较高的脂溶指数。基因表达分析表明, 桉树EgrAGO成员在不同组织中的表达有明显差异, 与木材形成相关的组织/ 器官中有较高的表达。这些为深入研究EgrAGO基因的功能奠定了基础。     

拟南芥GA2ox基因家族启动子分析

赤霉素是一类重要的植物激素,它参与调节植物生长发育的各个阶段。真核基因的表达受多种因素的调控,其中启动子在转录水平上的调节作用至关重要,但是目前对拟南芥GA2ox基因家族上游顺式元件的详细分析较少。本研究分析了AtGA2ox基因家族染色体定位、进化关系、蛋白模体以及顺式元件。分析结果表明：AtGA2ox基因家族分为2个亚类;具有相对集中的染色体分布：具有相似的内含子和外显子结构;AtGA2ox基因家族成员进化关系越相近,模体和顺式元件则越保守且分布位置更接近。PLACE和Plant CARE以及DMB分析显示,AtGA2ox基因家族存在许多保守元件,受多因素的调控,在此家族的上游调控区域普遍存在组织和器官特异性表达元件、光响应元停、激素响应元件以及其他环境响应元件。基因表达谱分析结果表明,在激素诱导下,AtGA2ox基因家族均有响应。这些元件不仅作为正调控元件,诱导部分AtGA2ox基因的表达,而且还能作为负调控元件．抑制其他AtGA2ox基因的表达。     

蜜蜂王浆主蛋白（MRJPs）基因家族结构与功能概述

王浆主蛋白（Major royal jelly proteins,MRJPs）是王浆中的水溶性蛋白,为王浆蛋白的主要组分。因结构与功能的相似性,各王浆蛋白编码基因构成一个基因家族。目前该基因家族已鉴定出9个成员,依次命名为mrjp 1~9。该家族为单系群,拥有共同的祖先—yellow-e3,各成员之间具有较高的同源性。随着进化的进行,该家族逐步进化出营养及其它多种生物学功能。本文从该基因家族成员的鉴定、基因和蛋白质的结构特征、进化、功能以及其表达调控等多个方面进行综述,以期为相关的研究和应用提供帮助。     

与植物镉吸收转运相关的主要基因家族

镉(cadmium)是一种对植物毒性极强的非必需微量元素,影响植物生长发育,甚至死亡,并可在植物体内积累而威胁食物链顶端生物的生命健康。目前已发现有多类基因家族的成员参与了植物中镉的吸收转运过程,包括P型ATP酶、ABC、MATE、NRAMP、CE、CAX、ZIP、OPT等。这些基因家族主要是在吸收转运铁、锌、镁等植物必需微量元素的同时,也具有吸收转运镉等有毒重金属的功能。     

罗布麻CesA基因家族的生物信息学分析

植物体中纤维素是细胞壁形成的主要成分,不仅参与细胞形态的建成,调控细胞发育,还参与细胞内多种细胞信号转导途径,进而影响植物体的生长发育。纤维素合酶是植物体合成纤维素的主要酶类。为了探究CesA基因家族对罗布麻生长发育及纤维素合成的调控机理,该文通过生物信息学分析方法,从基因家族鉴定、结构分析、蛋白理化性质与多级结构预测、亚细胞定位、信号肽、进化关系和顺式作用元件等方面,对罗布麻CesA基因家族进行系统鉴定和分子特征分析。结果表明:基于全基因组测序,罗布麻CesA基因家族鉴定含有15个成员,分布在罗布麻11条染色体中的8条上,其编码蛋白的氨基酸数量为730～1 158,相对分子质量81 280.81～130 123.18 kDa,理论等电点6.18～8.83。除了AvCesA3、AvCesA5、AvCesA7、AvCesA10和AvCesA11蛋白为稳定蛋白,其余成员均为不稳定蛋白;除了AvCesA12蛋白为疏水性蛋白,其余成员均为亲水性蛋白。该家族成员包含3～14个外显子,8～15个保守基序。编码蛋白主要分布于质膜与高尔基体上,无信号肽,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主要构成元件。AvCesA15蛋白的跨膜结构域和三级结构与其他成员存在显著不同。罗布麻CesA基因进化时主要受纯化选择作用。对上游1 500bp区域顺式作用元件分析,结果显示罗布麻CesA基因受到光、温度、水分、氧气等环境因子及生长素、赤霉素、脱落酸、乙烯、水杨酸等植物激素调控。该研究为进一步探究罗布麻CesA基因家族的生物学功能、提高纤维品质与品种改良奠定理论基础。     

玉米KNOX基因家族鉴定及组织和逆境表达分析

为揭示玉米转录因子KNOX家族基因功能,采用生物信息学手段在玉米基因组水平鉴定KNOX家族成员,并对家族基因逆境和组织表达谱进行分析。结果显示:(1)玉米基因组有22个ZmKNOX基因,根据其在染色体上的位置依次命名为ZmKNOX1-ZmKNOX22;编码蛋白质亚细胞定位预测发现,除ZmKNOX5、ZmKNOX11、ZmKNOX12和ZmKNOX15定位于线粒体以及ZmKNOX7定位于细胞质外,其余家族蛋白质均定位于细胞核;进化树分析表明,大多数ZmKNOX与高粱聚在一个分支,表明两物种系统发育关系较近,且基因结构与蛋白进化分类存在一定关联性。(2)全生育期组织表达分析发现,ZmKNOX具有不同的表达模式,且基因的生育期表达模式与蛋白进化分类具有一定相关性。其中ZmKNOX13、ZmKNOX20、ZmKNOX1和ZmKNOX21属全生育期组成型高表达,ZmKNOX3、ZmKNOX5、ZmKNOX6和ZmKNOX14为全生育期组成型低表达,而ZmKNOX4、ZmKNOX8、ZmKNOX9和ZmKNOX17-19的表达具有阶段性和组织特异性,并在胚胎、种子萌发时期、胚芽鞘、茎尖、茎节间、顶端分生组织和花序中较高表达;进一步对生育期数据进行共表达分析发现,ZmKNOX13所在的与根分生发育期相关性最高的模块,与蛋白质泛素化生物学过程密切相关。(3)在盐、冷、热和UV处理下,有8个ZmKNOX家族基因表现出不同的响应模式,但基因表达量变化不大。其中冷处理下ZmKNOX6表达明显上调,热处理下ZmKNOX14明显下调表达,盐胁迫下ZmKNOX13明显上调表达而ZmKNOX13和ZmKNOX14却明显下调,上述3个基因(除ZmKNOX13)均具有生育期低表达的特点。(4)测序数据分析发现,盐处理下叶片中上调的ZmKNOX3和ZmKNOX13基因,根系中下调的ZmKNOX3、ZmKNOX6和ZmKNOX17基因的表达模式基本一致,在不同处理时间ZmKNOX3在叶片和根中均稳定表达,但表达方式相反。研究表明,玉米ZmKNOX家族基因在玉米生长发育和逆境响应过程中具有重要作用。     

葡萄座腔菌Mcm基因家族全基因组鉴定及其对硫化物的响应特性

由葡萄座腔菌Botryosphaeria dothidea引起的轮纹病是严重威胁我国苹果产业健康持续发展的重要病害之一。前期研究表明,韭菜及其主要成分硫化物能显著致死病原菌并能高效防控该病的发生。为了明确微小染色体维持蛋白（Mcm）基因家族在葡萄座腔菌中的基本功能,在全基因组水平对葡萄座腔菌Mcm基因家族进行了鉴定,并分析了葡萄座腔菌Mcm基因家族对硫化物的响应特性。结果显示：葡萄座腔菌Mcm基因家族共有6个成员（BdMcm2-BdMcm7）,分别位于5条重叠群（contig）上,含有3-14个CDS区。葡萄座腔菌Mcm基因家族编码产物主要定位于细胞核,每个成员均具有Mcm-box结构域及其Walker A、Walker B及R-finger结构特征,长度为718-1 618aa,等电点为5.04-8.33,分子量为79.78-180.30kDa。RNA-seq数据和qRT-PCR分析表明硫化物三硫醚能高效抑制葡萄座腔菌Mcm基因家族的表达,与对照相比,6个葡萄座腔菌Mcm基因表达量分别下调20.56%-78.10%和10.74%-73.83%,两者呈现高度一致性（R²=0.8958）。细胞流式仪检测表明硫化物也显著阻滞了葡萄座腔菌细胞周期。该研究为进一步揭示韭菜及其主要成分防控苹果轮纹病机理提供了理论依据。