三裂叶薯SPL基因家族鉴定、表达及miR156的调控分析

SQUAMOSA promoter binding protein-like(SPL)是一类广泛存在于植物中的转录因子,均含有一个高度保守的SBP结构域(SQUAMOSA-PROMOTER BINDING PROTEIN)。本研究通过SBP结构域的隐马尔可夫模型、Blastp、CDD和SMART等程序从栽培甘薯的二倍体近缘野生种三裂叶薯(Ipomoea triloba L.)全基因组中鉴定出26个SPL基因家族成员。它们不均匀分布于三裂叶薯的12条染色体上。利用系统进化分析将新鉴定的26个三裂叶薯ItbSPL基因和来源于苔藓植物、单子叶植物、双子叶植物的116个SPL基因构建进化树,并根据拟南芥AtSPL基因家族的分类标准将26个ItbSPL基因家族分为7组。GSDS 2.0基因结构和MEME 4.12.0保守基序分析表明,不同进化分支中的ItbSPL基因的外显子/内含子数目及其蛋白基序组成差异明显。利用拟南芥中已知功能的SPL对ItbSPL基因的功能进行预测,发现三裂叶薯ItbSPL家族基因成员可能与植物开花、逆境胁迫、次生代谢产物等生物学过程相关。通过预测microRNA156(miR156)的作用位点发现,在26个ItbSPL基因中14个含有miR156的作用位点,其中13个ItbSPL基因具有PCR扩增产物。利用qRT-PCR检测13个候选靶基因及miR156在三裂叶薯叶、茎、根中的表达量,发现13个ItbSPL均在茎中的表达量最低,显著低于叶与根中的表达,而miR156则在茎中的表达量最高,在根中的表达量最低,初步推测这13个ItbSPL是miR156的靶基因。以上研究结果为六倍体栽培甘薯SPL基因家族成员的鉴定、进化分析及功能研究提供了方法和基础。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物,从抗锈病小麦品种西农88基因组DNA扩增出3条与植物抗病基因同源的序列,分别为WRGA1、WRGA2和WRGA14。这三条同源片段均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守性结构域Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(HD)．它们与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为46．0%-9．9%,三个片段间在氨基酸水平上的同源性为80．7%-56．8%。Northern杂交表明WRGA1在小麦中受水杨酸正调控,属诱导型表达。     

水稻白叶枯病候选抗性基因SHNLR的RGAs克隆及分析

旨在从含有疣粒野生稻抗白叶枯病基因的新种质SH5、SH76基因组中克隆抗病基因。利用RGAs法得到1个NBS-LRR类同源基因,暂命名为SHNLR(登录号为JF934724)。结果表明,SHNLR的开放阅读框长度为3 105 bp,编码1 034个氨基酸,含有CC、NB-ARC与LRR结构域,具备CC-NBS-LRR类植物抗病基因的结构特征。BLASTn和BLASTp比对显示SHNLR是单拷贝基因,未发现同源性较高且功能已知的基因,仅NBS保守域序列与番茄Prf基因的相似度最高。对SHNLR基因电子定位,发现其位于水稻第11号染色体的长臂末端,但与11号染色体上已定位或克隆的8个白叶枯病抗性基因具有不同序列或处于不同的位置。半定量RT-PCR分析表明,SHNLR在抗病新种质叶片中的表达明显受到白叶枯病菌Zhe173的诱导。因此推测SHNLR可能是1个与抗白叶枯病相关的R基因。     

水稻中一个NBS-LRR抗病同源基因家族的克隆和分析

利用克隆的抗病基因同源序列RS13作为探针,从水稻IR64的BAC文库中筛选到4个阳性克隆,其中一个克隆14E19能够覆盖其余3个克隆。对14E19进行全序列测定和分析,获得了73kb的全长DNA序列,基因预测显示其上有4个编码NBS-LRR结构域的基因(NL),分别命名为NL-A,B,C和D。对具有相同基因组背景的IRBB56同一染色体位置上跨度更大的BAC克隆106P13进行分析,发现其上有10个NL同源拷贝,其中4个同14E19上的NL一样。搜索日本晴、93—11、广陆矮4号的序列,发现三者有类似的同源序列。但与已知的NBS-LRR抗病基因同源性较低,说明NL是一个至少由10个成员(分别命名为NL-A至J)组成的新基因家族。对NL家族进行RT-PCR和cDNA库筛选分析,发现NL-B基因能够在抗白叶枯病品系IRBB4中表达,暗示该基因参与了抗病反应。     

云杉NBS-LRR基因的克隆与表达分析

为深入研究NBS-LRR基因在川西云杉(Picea balfouriana)抗落针病过程中的分子作用机制,该研究根据GenBank数据库中其他植物NBS-LRR基因保守序列设计引物,利用RT-PCR技术,克隆云杉NBS-LRR基因全长cDNA序列(PbNBS-LRR),分析该基因及其编码蛋白的相关信息并进行基因表达研究。结果表明:(1)成功获得PbNBS-LRR基因的全长2 616 bp(基因登录号:MK044348),且包含一个2 508 bp的完整阅读框(ORF),共编码836个氨基酸,其氨基酸序列具有NBS-LRR类抗病基因典型的NB-ARC结构域和LRR结构域。(2)云杉PbNBS-LRR与北美云杉(Picea sitchensis)NBS-LRR类抗病蛋白相似性最高,达到98%;分子进化分析进一步表明,PbNBS-LRR与北美云杉NBS-LRR亲缘关系最近,其次为糖松(Pinus lambertiana)和火炬松(Pinus taeda)。(3)qRT-PCR分析表明,NBS-LRR基因在川西云杉、粗枝云杉(Picea asperata)和丽江云杉(Picea likiangensis)的根、树干韧皮部、嫩枝及针叶中均有表达,在川西云杉和粗枝云杉的根部以及丽江云杉的树干韧皮部中表达量最高;在落针病病原菌侵染川西云杉和粗枝云杉的初期(5月)以及丽江云杉的后期(9月),NBS-LRR基因的表达量最高,分别为对照的1.73倍、2.11倍和90.49倍,表明NBS-LRR基因参与了云杉落针病的防御反应。     

小麦Mlo及NBS—LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据GenBank中公布的大麦白粉病抗性控制基因MlocDNA序列及一个来源于栽培一粒小麦（Triticum monococcumL.)的假定抗病基因序列分别设计引物,以携带小麦抗白粉病基因的近等基因系为材料进行RT-PCR筛选。结果获得两个表达基因的cDNA克隆。其中一个与大麦白粉病抗性控制基因Mlo的同源性达83%。另一个为非通读序列,含有两个可能的开放阅读框,分别包含抗病基因NBS保守结构域2和3以及与水稻抗稻瘟病基因Pib蛋白末端相似的13个LRR区域,推测该序列属于NBS-LRR类。白粉菌诱导前后,该片段RT-PCR扩增产物存在差异。表明该片段可能与小麦抗病性相关。利用“中国春”缺体-四体系,将该NBS-LRR类序列定位在小麦1D染色体上。     

小麦Mlo及NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据GenBank中公布的大麦白粉病抗性控制基因Mlo cDNA序列及一个来源于栽培一粒小麦(Triticum monococcum L.)的假定抗病基因序列分别设计引物,以携带小麦抗白粉病基因的近等基因系为材料进行RT-PCR筛选.结果获得两个表达基因的cDNA克隆.其中一个与大麦白粉病抗性控制基因Mlo的同源性达83%.另一个为非通读序列,含有两个可能的开放阅读框,分别包含抗病基因NBS保守结构域2和3以及与水稻抗稻瘟病基因Pib蛋白末端相似的13个LRR区域,推测该序列属于NBS-LRR类.白粉菌诱导前后,该片段RT-PCR扩增产物存在差异,表明该片段可能与小麦抗病性相关.利用"中国春"缺体-四体系,将该NBS-LRR类序列定位在小麦1D染色体上.     

苹果DREB转录因子家族全基因组鉴定与分析

DREB转录因子属于AP2/ERF转录因子家族,能够与DRE/CRT顺式作用元件特异性结合,调控与逆境应答基因的表达,因而在植物应对低温、干旱、高盐等逆境胁迫中发挥重要作用。该研究利用苹果全基因组数据,通过生物信息学手段鉴定苹果DREB转录因子家族成员,并分析DREB转录因子家族保守域特点与功能及表达情况。结果表明:从苹果全基因组中共鉴定出60个DREB转录因子家族成员,与拟南芥和水稻相比基本一致,通过引入拟南芥DREB基因进行系统发生分析,进一步可以将其细分为6个亚组;结构域和保守元件分析表明,DREB基因家族含有一个AP2保守结构域;染色体定位表明,苹果DREB基因分布于11条染色体上,部分基因存在串联复制现象;基因结构分析显示,该亚家族基因不含内含子。利用同源拟南芥RNA-Seq数据分析结果表明,DREB转录因子家族对低温、ABA调节等非生物胁迫具有调控作用,同时在DREB亚家族中每个亚组响应不同的非生物胁迫;通过分析DREB基因在不同组织中的表达情况,结果显示DREB基因在植物根部中的表达量最强,其次是叶。     

棉花EIN3/EIL家族基因序列分析及GhEIL3基因克隆

该研究以拟南芥AtEIN3基因为探针,从陆地棉TM-1全基因组测序数据库中筛选其同源序列,序列分析得到16条具有EIN3结构域的基因序列。对陆地棉EIN3/EIL家族基因的基因结构、系统进化、序列相似性及结构域分布情况进行分析,发现它们与拟南芥EIN3/EIL家族基因在N端具有较高相似度,其中15条基因序列包含5个保守结构,1条包含4个保守结构。在此基础上,采用RT-PCR方法从抗枯萎病的陆地棉品种‘中棉所12’中克隆得到一个新的EIN3/EIL家族基因,命名为GhEIL3(GenBank登录号为KY072936)。序列分析表明:GhEIL3基因开放阅读框长1 092bp,编码363个氨基酸,含有一个EIN3结构域。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果显示,GhEIL3基因在枯萎病菌诱导后呈上调表达,诱导后1h其相对表达量达到最大值,推测GhEIL3基因可能参与棉花对枯萎病菌的防御反应。     

簇毛麦NBS类R基因相关序列的分子标记开发及其染色体定位

小麦近缘种簇毛麦携带许多尚未克隆的抗病(R)基因。NBS-LRR类型的R基因占已克隆植物R基因的绝大多数,因此,本研究根据NBS-LRR类型R基因的保守序列设计引物,从簇毛麦基因组DNA和cDNA中扩增获得23条相关序列。基于其中5条抗病基因同源序列(RGAs)H-56/d6、H-66/b2和CDS40设计引物,对小麦、簇毛麦、硬-簇双二倍体及其杂种以及已知携带个别簇毛麦染色体或染色体臂的小麦材料进一步进行PCR扩增,结果表明:3对引物均可对簇毛麦、硬-簇双二倍体进行特异扩增;同时,源于序列H-66/b2的引物可对1VL和6VL染色体臂进行特异扩增;源于序列CDS40的引物可在同时携带1VL和2VS或同时携带2VS和4V的小麦材料以及具有6VL的小麦材料中特异扩增,而H-56/d6的引物在携带1VL、2VS、4V和6V染色体臂或染色体的小麦背景中都不能获得目的片段的扩增。这些结果不仅为外源染色体臂在小麦背景中的追踪与鉴定提供了新的分子标记,而且这些标记还与外源染色体或染色体臂上的抗病基因或抗病基因同源物紧密连锁或共分离。     

Identification of papain-like cysteine proteases from the bovine piroplasm Babesia bigemina and evolutionary relationship of piroplasms C1 family of cysteine proteases

Papain-like cysteine proteases have been shown to have essential roles in parasitic protozoa and are under study as promising drug targets. Five genes were identified by sequence similarity search to be homologous to the cysteine protease family in the ongoing Babesia bigemina genome sequencing project database and were compared with the annotated genes from the complete bovine piroplasm genomes of Babesia bovis, Theileria annulata, and Theileria parva. Multiple genome alignments and sequence analysis were used to evaluate the molecular evolution events that occurred in the C1 family of cysteine proteases in these piroplasms of veterinary importance. BbiCPL1, one of the newly identified cysteine protease genes in the B. bigemina genome was expressed in Escherichia coli and shows activity against peptide substrates. Considerable differences were observed in the cysteine protease family between Babesia and Theileria genera, and this may partially explain the diverse infection mechanisms of these tick-borne diseases.     

芥菜WOX基因家族的全基因组鉴定与分析

WUSCHEL相关-同源盒(WUSCHEL related-homeobox, WOX)基因家族是一类植物特有的转录因子基因家族,在植物的生长发育过程中发挥重要作用。本研究利用芥菜(Brassica juncea)基因组数据,通过HUMMER、Smart等软件进行检索筛选,共鉴定出51个WOX基因家族成员。利用Expasy在线软件对这些家族成员的蛋白质分子量、氨基酸序列长度、等电点等进行分析,并利用生物信息学软件对芥菜WOX基因家族进化关系、保守区域、基因结构等进行系统性分析,将芥菜WOX基因家族分为古老支、中间支和WUS支/现代支3个亚家族。结构分析表明,同一亚家族内的WOX转录因子家族成员的保守结构域的种类、组织形式以及基因结构具有高度的一致性,而不同亚家族之间呈现一定的多样性。51个WOX基因不均匀分布于芥菜18条染色体上,这些基因的启动子大多含有响应光、激素和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件。利用转录组数据和实时荧光定量PCR (real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)分析发现,芥菜WOX基因的表达具有时空特异性,其中B...     

一株类志贺邻单胞菌噬菌体生物学特性及全基因组分析

[目的]多重耐药菌株的出现给食品安全带来严重威胁.噬菌体是不同于抗生素的一类重要杀菌因子,对其生物学特性及基因组的研究和分析可为噬菌体的抗菌应用提供依据.[方法]对噬菌体phiP4-7的生物学特性、基因组学、分类学进行研究.[结果]经透射电子显微镜观察,确定phiP4-7头部直径为(50.59±1.68) nm,尾部长...     

新疆野苹果AP2/ERF转录因子家族鉴定与响应腐烂病的表达分析北大核心CSCD

AP2/ERF转录因子家族参与了植物生长发育、抵抗胁迫以及植物激素响应等诸多生物过程,是植物中最重要的转录因子家族之一。该研究基于腐烂病菌侵染后的新疆野苹果(Malus sieversii)全长转录组,使用AP2保守结构域的隐马可夫模型PF00847,鉴定新疆野苹果的AP2/ERF家族成员。利用MEGA6、NCBI CDD-batch、MEME、EXPASY、BUSCA对MsAP2/ERF家族成员进行鉴定、分类和结构分析、理化性质和亚细胞定位分析。通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验对差异表达的MsAP2/ERFs基因的表达水平进行分析和验证,旨在鉴定新疆野苹果中潜在具有腐烂病抗性的AP2/ERF家族基因资源。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得106个AP2/ERF基因,涵盖全部AP2(17个)、ERF(57个)、DREB(25个)、RAV(5个)和Soloist(2个)5个亚家族。(2)进一步的细化分类发现MsERF亚家族包括B1-B6 6个组,而MsDREB亚家族中只有A2、A4、A5、A6共4个组,缺少A1和A3组的基因成员。(3)RNA-seq表达模式分析结果表明,29个MsAP2/ERF基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中MsERF亚家族中差异表达基因数量最多(19个)。(4)12个MsAP2/ERF代表基因的qRT-PCR结果表明:8个ERF亚家族基因均受腐烂病病菌诱导显著上调表达,其中B4类ERF成员基因(MsERF40)在腐烂病病菌侵染后5 d表达量上调表达倍数最高;4个MsDREB基因中,3个受到腐烂病病原菌诱导显著上调,1个下调表达;此外,含有TIR保守结构域的MsERF05在腐烂病病菌侵染1 d后上调表达69倍,表明ERF亚家族的MsERF40和MsERF05在新疆野苹果抗腐烂病过程中发挥重要作用。该研究结果为新疆野苹果AP2/ERF基因响应腐烂病的功能和机理研究奠定了基础。     

蒺藜苜蓿LBD转录因子基因家族全基因组分析

LBD是植物中所特有的转录因子基因家族,在调控植物侧生组织发育、营养代谢以及响应逆境胁迫等方面具有重要作用。该研究利用生物信息学手段,从全基因组水平筛选和鉴定了蒺藜苜蓿LBD基因家族,并对基因结构、系统进化、进化压力、保守域、染色体定位以及基因表达模式等进行了分析。研究结果共鉴定出2类5亚类共计56个蒺藜苜蓿LBD家族基因,在8条染色体上均有分布,但分布不均匀。该家族成员外显子数目都不超过2个,结构简单,基因间在进化时存在负向选择作用。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的时空特异性,并受干旱和氮素调控。该研究结果对蒺藜苜蓿LBD基因功能研究及进化分析具有重要的意义。     

碎米荠超氧化物歧化酶基因家族成员的鉴定和分析

为了解碎米荠(Cardamine hirsuta)的SOD基因特征,对SOD家族成员的基因结构、染色体定位、系统进化关系进行了分析,对顺式作用元件和蛋白结构进行了预测,并利用qRT-PCR技术检测各家族成员的组织表达模式。结果表明,碎米荠基因组中共有10个SOD基因(ChSODs),包括6个Cu/Zn-SOD、3个Fe-SOD和1个Mn-SOD。编码的ChSODs蛋白有57~ 324个氨基酸,分子量为6 419.41~34 659.01 kDa,理论等电点为4.92~9.60;系统进化树分析表明,碎米荠的ChSOD与拟南芥的AtSOD的同源性较高;ChSODs在根、茎、叶中均有表达,且在叶中高表达,其中CARHR085500和CARHR256690在叶和茎中表达量较高;顺式作用元件预测表明,碎米荠SOD响应多种非生物胁迫,其中对ABA和低温胁迫较为敏感; ChSODs蛋白质的二级和三级结构具有差异性。这表明碎米荠SOD基因在抗氧化过程中发挥重要作用。     

小果野蕉(Musa acuminata)全基因组NBS抗病基因的鉴定与分析

为探讨小果野蕉(Musa acuminata)中NBS基因的功能,基于新近发表的小果野蕉全基因组序列,对NBS基因家族进行鉴定、分类和染色体定位,解析基因的复制特征、系统发育关系及上游启动子调控元件类别,推测这些基因在小果野蕉中可能的功能。结果表明,在小果野蕉全基因组中鉴定出125个NBS基因,包括78个标准和47个非标准NBS基因。多数NBS基因在染色体上以基因簇形式存在,串联复制是NBS基因家族扩张的主要动力。系统发育分析表明标准NBS基因形成两大分支,77个标准NBS基因有EST表达支持。这为群体水平的抗病基因型筛选提供了本底信息,促进栽培香蕉分子抗病育种进程。     

鲍曼不动杆菌携带前噬菌体的生物信息学分析

[目的] 预测并分析82株全基因组测序的鲍曼不动杆菌前噬菌体的携带情况，鉴定前噬菌体编码的抗生素耐药基因和毒力因子。[方法] 利用PHASTER （Phage Search Tool Enhanced Release）软件预测鲍曼不动杆菌携带的前噬菌体，采用CARD （The Comprehensive Antibiotic Research Database）和VFDB （Virulence Factors Database）在线分析软件预测前噬菌体编码的抗生素耐药基因和毒力因子。[结果] 预测到472条鲍曼不动杆菌前噬菌体，其中完整型前噬菌体201条，疑似型前噬菌体91条，缺陷型前噬菌体180条。平均每株鲍曼不动杆菌基因组中可携带至少2条完整型前噬菌体。每株鲍曼不动杆菌所携带的全部前噬菌体占其基因组比例约为4%-6%。29条前噬菌体携带77个耐药基因，耐药表型共有14种，分别来自15个不同的家族，涵盖6种抗生素耐药的作用机制。132条前噬菌体编码毒力基因，归类为38种毒力基因和34种毒力因子。不同类型的前噬菌体普遍携带1-2种毒力因子，少数前噬菌体携带3种及以上毒力因子。分析毒力因子可能的宿主来源构成比发现，除鲍曼不动杆菌外，脑膜炎奈瑟菌、痢疾志贺氏菌、嗜肺军团菌及其亚种等也有较高的结构比例，是可能的宿主来源。[结论] 鲍曼不动杆菌普遍携带前噬菌体，但前噬菌体基因在鲍曼不动杆菌基因组中所占比例不高。部分前噬菌体携带抗生素耐药基因，以氨基糖苷类、磺胺类及β-内酰胺类耐药为主。约30%的前噬菌体携带毒力基因。前噬菌体可能在鲍曼不动杆菌抗生素耐药性的获得、传播及致病性演变中发挥重要作用。     

蔓赤车叶绿体基因组结构及系统进化分析

蔓赤车(Pellionia scabra)属于荨麻科赤车属,是一种具有高营养价值的优质野菜。本研究以蔓赤车为材料,基于高通量技术方法完成叶绿体基因组测序、组装注释、结构解析及构建系统发育树,以此深入研究蔓赤车叶绿体基因组特征。结果表明,蔓赤车叶绿体基因组大小为153220 bp,GC含量为36.4%,属于典型的四分体结构。共注释到130个基因,其中85个蛋白编码基因,37个转运RNA基因,8个核糖体RNA基因;其中,有15个基因包含1个内含子,2个基因包含2个内含子,rps12存在反式剪接情况。蔓赤车叶绿体基因组可分为光合作用(43个)、自我复制(64个)、其他编码蛋白(7个)以及未知功能(4个)4大类基因。蔓赤车叶绿体基因组共检测出51073个密码子,其中编码亮氨酸(Leu)的密码子占比最大,密码子偏向使用A和U两种碱基。检测到72个简单重复序列位点,其中有58个单核苷酸、12个二核苷酸、1个三核苷酸和1个四核苷酸4种不同类型的简单重复序列(simple sequence repeats,SSRs)。蔓赤车IRb/SSC边界存在ycf1基因扩张现象。系统进化树显示,蔓赤车(Pellionia scabra OL800583)与庐山楼梯草(Elatostema stewardii MZ292972)、盘托楼梯草(Elatostema dissectum MK227819)、光叶楼梯草(Elatostema laevissimum var.laevissimum MN189961)亲缘关系最密切。基于蔓赤车叶绿体基因组的研究,旨在为蔓赤车物种鉴定、遗传进化及基因组学研究奠定理论基础。     

鳖源铜绿假单胞菌的分离鉴定及多位点序列与全基因组分析

【目的】查明引起湖北仙桃某中华鳖养殖场中华鳖发病死亡的病原及其特征。【方法】本研究分离患病中华鳖的病原,并结合形态特征、生理生化试验、16SrRNA基因鉴定,鉴定分离菌株;通过人工回归感染试验、药敏试验、全基因组测序与分析对分离菌株的致病性和耐药性进行研究;通过多位点序列分型(multilocus sequence type,MLST)分析,对分离菌株的流行情况进行探究。【结果】从患病中华鳖肝脏等部分分离到3株优势菌株HX8、FG10和GC20,16SrRNA基因同源性和生化特征分析鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。回归感染试验证实该菌株是引起本次中华鳖患病的病原菌。3株分离株的药敏实验结果基本一致,均对诺氟沙星、恩诺沙星等8种抗生素敏感,对氟苯尼考、多西环素、磺胺异恶唑等6种抗生素耐药。MLST鉴定表明,3株分离株均属于序列型(sequencetype,ST)252型,eBURST分析进一步显示ST252型与一些ST共同构成了克隆复合体(clonal complexes,CC) CC252,且ST252是CC252的原始序列型(founder ST)...