甘薯盐胁迫响应基因IbMYB3的表达特征及生物信息学分析

MYB转录因子具有多种生物学功能,在植物响应生物和非生物胁迫中发挥重要作用。该文从盐胁迫后的甘薯(Ipomoeabatatas)水培苗转录组数据(RNA-seq)中筛选出2个受盐胁迫显著上调表达的MYB基因,分别命名为IbMYB3和IbMYB4。多种非生物胁迫和植物生长物质处理下的基因表达分析显示, IbMYB3受逆境诱导显著上调表达,暗示其可能参与甘薯非生物胁迫响应。生物信息学分析表明,IbMYB3开放阅读框长度为1059bp,编码353个氨基酸残基,蛋白分子量为39.41kDa,理论等电点(PI)为5.26,为酸性带负电的亲水性蛋白。亚细胞定位结果表明,IbMYB3蛋白定位于细胞核,具有较强的转录激活活性。上述结果表明, IbMYB3转录因子可能在甘薯非生物胁迫响应过程中发挥重要调控作用,研究结果为进一步探明IbMYB3基因的功能奠定了基础。     

甘薯基因组 TCP转录因子鉴定与逆境胁迫表达分析

基于甘薯( Ipomoea batatas ( L.) Lam.)全基因组序列, 利用生物信息学方法鉴定筛选了全基因组中的TCP( teosinte branched1/cincinnata/proliferating cell factor)转录因子, 并分析了甘薯苗期在蔓割病菌胁迫及块根储藏期低温胁迫下TCP基因的...     

丹参SmHB12基因生物信息学及表达分析

植物同源异型域-亮氨酸拉链Ⅰ(homeodomain-leucine zipperⅠ, HD-ZipⅠ)转录因子在响应非生物胁迫方面发挥了重要作用。本研究根据干旱胁迫下丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)幼苗根转录组数据,克隆获得丹参HB12(SmHB12)基因片段并进行测序验证,其开放阅读框长度603bp,编码200个氨基酸。蛋白理化性质分析表明蛋白质相对分子量为22.95 kDa,理论等电点为5.42,含有丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点。亚细胞定位结果表明SmHB12蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR结果表明SmHB12基因在不同组织中均有表达,花中表达量最高,其次是茎和叶,根中最低,并受脱落酸(ABA)和聚乙二醇-6000 (PEG-6000)胁迫强烈诱导。上述结果为后续开展SmHB12基因的功能研究提供理论依据。     

甘薯响应冷胁迫的转录组分析

甘薯是世界第七大粮食作物,虽然甘薯对盐、旱等胁迫的抗逆性较强,但因其起源热带而对低温耐受性差,目前低温已经成为影响甘薯产量及限制甘薯种植面积的重要非生物胁迫。本研究以耐冷品种辽薯36为试验材料,在低温处理0 h、6 h、24 h和48 h后,利用转录组测序技术筛选与冷胁迫紧密相关的代谢通路和差异表达基因。结果共获得甘薯转录组数据75.01 Gb,与参考基因组比对效率达76.33%。差异表达基因分析结果表明,甘薯响应冷胁迫的过程中有6282个基因上调表达,3881个基因下调表达,其中283个共有基因在低温处理6 h、24 h和48 h上调表达,26个基因在3个处理中均下调表达。GO功能富集分析发现,差异表达基因被大量富集到蛋白激酶活性、过氧化物酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质磷酸化、氨基酸跨膜转运、蛋白质生色团连锁及果胶分解代谢分子功能和生物学过程等分类条目中。KEGG代谢通路富集分析表明,苯丙烷生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导、植物-病原相互作用、谷胱甘肽代谢这5个代谢通路富集了大量的差异表达基因。本研究为甘薯耐冷基因克隆及耐冷机制解析提供了理论依据。     

甜瓜PIN基因家族的鉴定及高温胁迫表达分析

生长素输出载体蛋白PIN(PIN-formed)是调控植物生长素极性运输的重要载体,在植物生长发育过程中发挥重要作用,但PIN蛋白在甜瓜基因组中的成员、性质、染色体分布、系统进化、启动子,以及家族成员在高温胁迫中的表达特性尚不明确。本研究利用生物信息学方法在甜瓜（Cucumis melo）全基因组数据库中筛选鉴定到18个CmPIN成员,编码氨基酸数量在51-642之间,分子量介于5.19-70.30 kD之间,不稳定指数在24.33-48.87之间;主要定位于细胞质膜上,除CmPIN6和CmPIN8无跨膜结构外,其他16个PIN蛋白均具有2-11个跨膜结构域;分布在9条染色体上,均含有1-9个Motif,CmPIN家族成员基因含有1-10个外显子,二级结构主要为α-螺旋和无规则卷曲结构。构建了CmPIN家族成员与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、番茄（Solanum lycopersicum）、玉米（Zea mays）的PIN蛋白进化树,将18个Cm PINs聚类为7个亚族,其中亚族Ⅵ中数量最多。启动子顺式作用元件分析显示,甜瓜CmP...     

盐芥ICE1转录因子的克隆及生物信息学分析

ICE1基因编码一个MYB类型的碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子,在冷胁迫条件下调节CBF基因的表达,能够提高植物抗寒性。利用盐芥5′EST序列和拟南芥ICE13′UTR保守序列设计引物,从盐芥基因组中克隆得到了1个2525bp的基因xhICE。生物信息学分析,表明该基因具有4个外显子,4个内含子,外显子/内含子边界符合经典的GT-AG规则。由此推导的cDNA包含一个1500bp的开放阅读框,编码500个氨基酸。与拟南芥ICE1相比,二者的内含子具有相同的类型和相对保守的位置,在核酸水平与氨基酸水平高度同源,并且具有相同的bHLH结构域。以上分析都表明,xhICE基因可能是盐芥ICE1基因,涉及抗寒相关的CBF转录调控途径。     

PAX3基因及其蛋白的生物信息学分析

目的：对PAX3基因和PAX3蛋白进行生物信息学分析,更多的了解该基因的相关信息,为进一步研究PAX3与神经管畸形的相关性研究提供基础。方法：运用生物信息学方法对PAX3基因的基因结构、单核苷酸多态性位点（SNP）、PAX3基因与其他基因的相互作用网络、PAX3蛋白结构域、蛋白二级结构、蛋白间相互作用网络、以及PAX3蛋白所调控和影响的靶基因进行分析。结果：PAX3基因有9中可变剪切形式,编码区存在14个SNP位点,其中错意突变13个,移码突变1个。PAX3蛋白由479个氨基酸组成,分子量52968Da,PAX3蛋白可能调控和影响151个靶基因的转录和表达,与PAX3基因存在相互作用的基因和与PAX3蛋白存在相互作用的蛋白多数与发育相关。结论：通过对PAX3基因和PAX3蛋白的生物信息学分析获得了其相应的分子生物学特征,为进一步研究提供基础。     

PAX3 基因及其蛋白的生物信息学分析

目的:对PAX3基因和PAX3蛋白进行生物信息学分析,更多的了解该基因的相关信息,为进一步研究PAX3与神经管畸形的相关性研究提供基础。方法:运用生物信息学方法对PAX3基因的基因结构、单核苷酸多态性位点(SNP)、PAX3基因与其他基因的相互作用网络、PAX3蛋白结构域、蛋白二级结构、蛋白间相互作用网络、以及PAX3蛋白所调控和影响的靶基因进行分析。结果:PAX3基因有9中可变剪切形式,编码区存在14个SNP位点,其中错意突变13个,移码突变1个。PAX3蛋白由479个氨基酸组成,分子量52968Da,PAX3蛋白可能调控和影响151个靶基因的转录和表达,与PAX3基因存在相互作用的基因和与PAX3蛋白存在相互作用的蛋白多数与发育相关。结论:通过对PAX3基因和PAX3蛋白的生物信息学分析获得了其相应的分子生物学特征,为进一步研究提供基础。     

番薯叶片性状关系模型的建立与验证

建立植物叶片生长预测模型是林学、生态学和植物学的热点与难点。以番薯(Ipomoea batatas)叶为研究对象,利用易测的叶长(L)、叶宽(W)和叶绿素含量(S)及其不同的组合作为模型拟合参数,建立了10个关于叶面积(LA)、叶饱和鲜重(SFW)和叶干重(DW)的预测模型,选择拟合度最好的3个模型作为LA、SFW和DW的预测模型,这3个模型分别为:LA=–22.995+5.322W+0.322L2(R=0.972)、SFW=0.459+0.000 034 1LWS(R=0.964)和DW=–0.064+0.016W+0.000 048 4LS(R=0.955);并用实测值对模型进行了验证。结果表明,LA、SFW和DW的预测值与实测值均高度一致(R20.9,P0.001),故可用于对实际未知叶片LA、SFW和DW的预测。该研究可为简化植物性状测定提供参考。     

布洛芬对脱毒甘薯叶节苗生根和生长的影响

将脱毒甘薯叶节苗基端于布洛芬液浸 1 0min然后扦插 ,能有效地促使薯苗生根 ,增加根数和根干重 ,提高根系活力 ;并能促使薯苗生长 ,茎叶干重和腋芽发育成的枝数增加 ,茎节繁殖系数提高。布洛芬的最适作用浓度为 1 0 0 0mg·L-1 。     

A comparison of shoot-forming and non-shoot-forming somatic embryos of sweet potato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] using computer vision and histological analyses

Diagnostic structural features for competence to form shoots were tested among sweet potato embryos by combining morphological image capture (using a computer vision system) with anatomical analyses (using light microscopy). Five major morphological variants (`perfect', `near perfect', `limited/no meristematic activity', `disrupted internal anatomy', and `proliferating') were identified among torpedo- and cotyledonary-stage embryos. Among these, only the first two were found to be competent for conversion into plantlets. Lack of organized shoot development in somatic embryos of sweet potato was associated with the following abnormalities: lack of an organized apical meristem, sparcity of dividing cells in the apical region, flattened apical meristem, and multiple meristemoids and/or diffuse meristematic activity throughout the embryo. Diagnostic separation of most shoot-forming and non-shoot-forming torpedo and cotyledonary embryo variants was achieved. Received: 27 January 1997 / Revision received: 28 January 1998 / Accepted: 12 February 1998     

白桦HD-Zip基因家族生物信息学及应答盐胁迫分析

HD-Zip转录因子蛋白家族是植物特有的一类转录因子蛋白,在植物生长发育和抵抗逆境胁迫等过程中发挥着重要作用。利用白桦全基因组数据库,获得白桦35条HD-Zip蛋白序列,参考拟南芥中该家族的分类方法,将这些成员分成HD-ZipⅠ-Ⅳ四个亚家族,并对这些成员的蛋白保守结构域、氨基酸组成、染色体分布、和理化性质等进行了预测和分析。从高盐处理的白桦幼苗根组织的转录组数据,鉴定了7个差异表达的基因。本研究为进一步研究白桦HD-Zip家族基因调控白桦耐盐性的功能提供了理论支持。     

Starch granule size and the domestication of manioc (Manihot esculenta) and sweet potato (Ipomoea batatas)

Archaeological studies of plant remains have indicated that an increase in seed size is frequently correlated with both intensive cultivation and domestication of seed crop plants. To test if starch granules of domesticated root crops are significantly larger than those of wild or less intensively cultivated plants, archaeological and modern specimens of manioc and sweet potato were sampled for starch granules, and granule size was compared across a temporal sequence. The results indicate that a gross generalization can be made that modern specimens of both manioc and sweet potato yield larger starch granules than some archaeological specimens. It does appear, however, that modern domesticated manioc roots produce significantly larger-sized starch granules than those of its purported wild ancestor. Additionally, there exist two lines of evidence that the coastal Peruvian and lowland Neotropical regional types of manioc differ from one another and have been separate for several millennia. These findings indicate that manioc may have been domesticated more than once.     

小麦盐胁迫相关基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR方法,从小麦中克隆获得1个盐诱导小麦MYB类转录因子基因TaSIM（Triticum aestivum salt-induced MYB）,该基因cDNA全长1 213bp,具有1个831bp的开放阅读框,编码276个氨基酸,预测分子量约为29.903kD,等电点为10.12,推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。系统发生树分析表明,TaSIM与二穗短柄草XP₀03576185亲缘关系最近。半定量RT-PCR检测结果显示,TaSIM基因受盐胁迫诱导表达。亚细胞定位结果显示,TaSIM-hGFP融合蛋白定位于细胞核中。研究结果表明,小麦TaSIM基因编码的蛋白可能在细胞核内参与小麦对盐胁迫的应答反应。     

甘薯与牵牛EST资源的SSR信息分析

为挖掘番薯（Ipomoea）属EST-SSR资源,从NCBI数据库下载23406条甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）EST和62282条牵牛（Ipomoea nil (L.) Roth）EST,利用生物信息学软件预处理、去冗余、拼接处理后得到12812条无冗余的甘薯EST（6.70 Mb）和28422条牵牛唯一序列（17.19 Mb）。对这些序列进行SSR搜索,在甘薯上获得328个SSR位点,发生频率为2.56%;牵牛上筛选到962个SSR位点,出现频率为3.38%。甘薯和牵牛EST-SSR具有多个共同特征：在SSR位点中,主要是二核苷酸重复类型,其次是三核苷酸重复;在二核苷酸重复中,出现最多的重复基序为AG/CT,其次是AT/AT;在三核苷酸重复中,主要基序是AAG/CCT;SSR位点的长度主要集中在20~22 bp。结果表明,这些搜索出的EST-SSR重复基序类型丰富、多态性潜能高,具有较高的开发和利用价值。     

猪JARID1C基因的cDNA克隆、生物信息学及组织表达谱分析

JARID1C是高度保守的ARID蛋白家族的成员,该家族的蛋白参与并引起一系列生物学效应,如染色质重塑、细胞增殖与分裂、个体发育以及基因转录调控。JARID1C在人脑中表达丰富,对脑的发育和维持正常功能具有重要作用,突变可引起智力迟钝。本研究采用电子克隆（insilicocloning）的方法并结合5′末端快速扩增技术（RACE）,从猪卵巢中克隆到JARID1C的全长cDNA序列（GenBank登录号：EF139241）。猪JARID1C基因的cDNA全长5,908bp,包括4,551bp的开放阅读框（ORF）、522bp的5′非翻译区（5′UTR）和835bp的3′非翻译区（3′UTR）,polyA加尾信号序列AATAAA位于5,881bp和5,886bp之间。生物信息学分析揭示JARID1C蛋白含有1517个氨基酸残基,定位于细胞核中,该蛋白含有5个保守的结构域：JmjN结构域、ARID结构域、JmjC结构域、C5HC2锌指结构域和PHD锌指结构域。应用ClusterW程序分别对猪、狗、小鼠、大鼠、人和猿的JARID1C核苷酸序列和氨基酸序列进行多重序列比对,发现猪的JARID1C与其他哺乳动物具有很高的相似性。借助Mega3.1软件,采用N-J算法构建JARID1亚家族蛋白的系统进化树,揭示不同物种的进化关系。应用实时荧光定量PCR技术分析该基因在不同组织的表达差异,结果表明该基因在各组织均不同程度地表达,其中在肺和骨骼肌表达水平最低,而在脑和性腺表达水平最高。     

Cloning and Expression Analysis of Salt Responsive Gene from Kandelia candel

Identification of gene expression patterns in mangroves grown under salinity will help to reveal the molecular mechanisms of salt tolerance. Here, 10 cDNAs of genes were isolated from Kandelia candel and identified by representational difference analysis of cDNA (cDNA RDA) under different NaCl concentrations. Of five genes expressed preferentially under salt condition, two were unknown, three were two kinds of low molecular mass heat-shock proteins (sHSPs) and ADP-ribosylation factor, respectively. The expressions of other five genes were repressed under NaCl stress, two encoded cyclophilins, three were tonoplast intrinsic protein, early light-induced protein and 60S ribosomal protein, respectively.