蓖麻GATA基因家族的鉴定和特征分析

GATA因子在植物中广泛参与了光响应调控、叶绿素合成以及碳、氮代谢等与作物产量息息相关的生物学过程。本研究基于蓖麻基因组信息,鉴定了19个蓖麻GATA家族成员,根据基因结构、蛋白结构和系统进化分析将其分为4个亚家族。理化性质分析发现GATA蛋白具有亲水性。基因和蛋白结构分析发现,蓖麻与拟南芥的GATA成员在结构上非常保守。利用高通量RNA-seq测序数据分析蓖麻GATA基因在各个组织中的表达情况,发现GATA基因主要在根和叶中表达,在种子中表达较低。进一步通过半定量RT-PCR技术检测GATA基因在黑暗下的表达情况,结果显示有三个GATA基因在黑暗处理后表达下调,预示着蓖麻GATA基因参与了光响应调控过程。这些信息为蓖麻GATA基因家族的功能分析和提高蓖麻产量提供了理论基础。     

黑曲霉TRK基因家族的全基因组鉴定与分析

TRK是一种与钾离子吸收转运相关的基因,在调节生物体生命活动方面起着重要的作用。本研究建立在黑曲霉(Aspergillus niger)基因组数据库基础上,利用生物信息学手段鉴定黑曲霉TRK基因家族成员,分析其基因结构特征和系统进化关系;并利用MEGA 6.06软件,采用最大似然法(MLT)构建系统发育树;使用PAL2NAL软件进行da/ds估算,利用GSDS 2.0软件进行基因结构分析,MEME程序进行Motif分析。在黑曲霉基因组中共鉴定TRK基因家族4个成员:An Trk1、An Trk2、An Trk3、An Trk4,发现均含有TRK特征结构域和保守的Motif基序,不同基因间结构差异较大,但聚类关系较近的基因其结构相似。黑曲霉中TRK基因家族成员在基因结构特征等方面与酵母存在着显著差异,亲缘关系和蛋白互作网络分析进一步验证了这个结论,因此推断黑曲霉中TRK基因还存在其他的调节途径,这个结论为进一步研究黑曲霉TRK渗透胁迫相关蛋白功能、作用机制提供理论依据,从而为了解黑曲霉的渗透调节机理奠定基础。     

普通烟草MATE基因家族分析及功能预测

摘要：植物多药和有毒化合物排出家族（multidrug and toxic compound extrusion,MATE）是一类可转运毒素、金属离子、次级代谢产物的次级转运蛋白家族。该家族主要在植物的解毒机制中发挥作用,部分成员也参与植物的形态建成过程。MATE家族在烟草基因组中的数量、特征及功能目前尚未开展系统分析。本研究利用生物信息学方法对普通烟草（Nicotiana tabacum）基因组中的MATE基因进行了预测分析,共预测到131个基因,分为4个亚家族。亚家族3在进化树中形成较为独立的分枝,其跨膜区数量、亚细胞定位、保守结构域方面与其他亚家族不同。转录组数据显示,相当一部分MATE家族基因在所有组织中低量表达。GO功能注释结果表明该家族成员主要作为一种转运体,在应激响应、生物调控等过程中发挥作用。本研究为烟草及其他植物中MATE家族的鉴定和功能研究提供了数据基础。     

毛果杨nsLTP基因家族全基因组水平鉴定及其表达特性分析

植物非特异性脂质转移蛋白（non-specific lipid transfer proteins,nsLTP）是一类多基因家族编码碱性蛋白,负责脂肪酸体外结和与膜之间的磷脂转移,在植物生长发育和逆境胁迫响应中扮演着重要角色。目前为止,尚无模式植物毛果杨（Populus trichocarpa）nsLTP家族的研究报导。本研究从全基因组水平对PtrnsLTP家族成员的基因数量、亲缘关系、基因结构、编码蛋白保守基序等特性进行了分析,结果表明：PtrnsLTP家族共由39个基因组成,进化成5个亚家族,其中A亚族含有6个基因、B亚族含有2个、C亚族含有13个、D亚族含有3个、E亚族含有15个。PtrnsLTP家族包含7对旁系同源基因,其中1对大于1,6对Ka/Ks均远小于1,且这6对基因均处于同一个大的进化分支上,进化压力的不同导致基因间的功能出现了分化,编码蛋白均含有Motif 1和 Motif 2保守基序。利用qRT-PCR技术并结合杨树转录组数据对PtrnsLTP的组织表达与盐胁迫响应特性研究发现：各家族成员在毛果杨根、茎和叶中均有表达且经qRT-PCR技术验证后与网站预测结果基本吻合,有11、15和13个成员分别在根、茎和叶中有较高的表达,表明该基因家族参与了杨树不同组织的生长发育;NaCl胁迫下,该家族39个基因中分别有26个成员在根部、14个成员在叶部表达量随着胁迫时间的增加而升高,而32个基因在茎部表现为先升高后降低的趋势。本研究结果对于PtrnsLTP家族基因生物学功能的鉴定与盐胁迫响应基因资源的工作有着积极的推动作用。     

木麻黄NHX基因家族的鉴定及盐胁迫下的表达分析

Na^(+)/H^(+)转运蛋白在植物的耐盐性和生长发育中起关键作用。该研究采用生物信息学方法对木麻黄(Casuarina equisetifolia L.)NHX基因家族成员进行全基因组鉴定和分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达,以探讨木麻黄NHX家族基因的生物学功能,为进一步研究盐胁迫机制以及挖掘其抗逆基因奠定理论基础。结果显示:(1)鉴定获得8个木麻黄NHX基因家族成员(CeqNHX1-8),系统进化树分析发现其可分为Endo、Vac和PM共3个亚家族,分别包含1、5和2个基因;编码氨基酸数为324~546个,分子量为34.87~60.27 kD,等电点在6.29~9.08之间,均为疏水蛋白。(2)基因结构和Motif分析发现,所有CeqNHXs基因的外显子数为2~17不等,且均具有保守的Na^(+)/H^(+)交换结构域;CeqNHX基因的蛋白质二级结构主要以α-螺旋和不规则卷曲为主。(3)木麻黄CeqNHX基因的启动子区含有大量非生物胁迫和激素响应元件,其中CeqNHX5启动子共含有13种共38个元件。(4)qRT-PCR分析表明,CeqNHX基因家族成员在木麻黄根、茎、枝和雄花序中均有不同程度的表达,且多数主要在小枝上表达;在200 mmol/L NaCl处理下,8个木麻黄CeqNHXs基因的表达量均有一定程度的上调。研究表明,木麻黄CeqNHXs基因家族可能参与多种激素和应激反应的调节,且CeqNHXs基因的表达对盐胁迫有显著的响应,推测CeqNHXs基因与木麻黄的耐盐性相关。     

毛竹SWEET基因家族的全基因组鉴定与分析

糖外排转运蛋白(Sugars will eventually be exported transporters, SWEETs)在植物生理活动和发育过程中起重要作用。为探究SWEET基因家族在毛竹(Phyllostachys edulis)的生长发育过程中起的作用,基于毛竹基因组数据,通过生物信息学方法对SWEET基因家族成员进行鉴定,并对其编码的蛋白质理化性质、系统进化及共线性关系、基因结构、启动子元件及表达模式、蛋白互作网路分析、GO注释等进行细致分析。研究结果表明:该家族基因结构、基序和结构域相对保守,所有成员均含有MtN3_slv结构域。上游启动子序列中含有多个同非生物胁迫以及生长发育相关元件,结合转录组表达量分析显示,多个家族成员在毛竹不同组织器官均有表达。共线性分析揭示毛竹SWEET家族在演化过程中存在全基因组多倍化事件。蛋白互作网路分析挖掘出2个重要核心家族成员,GO注释分析进一步证实毛竹SWEET主要负责体内糖类物质的转运。以上结果为毛竹SWEET基因功能鉴定提供了重要参考,对于毛竹快速生长分子机制研究打下了基础。     

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...     

烟草C2H2锌指蛋白转录因子家族成员的鉴定与表达分析

C2H2锌指蛋白转录因子家族在真核生物中具有重要的生物学功能,广泛参与植物叶的发生、花器官的调控、侧枝的形成及逆境胁迫等生命过程。植物C2H2锌指蛋白不仅结合DNA和RNA,而且与蛋白质之间相互作用。本研究利用普通烟草(Nicotiana tabacum)基因组数据库,运用Blastp比对,结合Pfam和SMART分析,鉴定了118条普通烟草C2H2锌指蛋白家族成员;对烟草C2H2锌指蛋白家族进行了进化树分析、结构域分析、物理化学性质分析、染色体定位、基因结构分析、三维结构分析及组织表达分析等。结果表明：不同成员的氨基酸长度差异较大;系统进化及结构域分析显示,所有C2H2家族成员可以被分为5个亚家族,同一亚家族成员之间在结构域和理化性质上呈现较高一致性;每个成员都含有C2H2结构域,在数量上存在较大差异;将所有基因家族成员定位在22条染色体上;组织表达分析表明,每个C2H2亚家族都有成员在不同组织中表达,在叶及根中有些基因的表达量较高。     

番茄WOX转录因子家族的鉴定及其进化、表达分析

WUSCHEL相关的同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)是一类植物特异的转录因子家族,具有调控植物干细胞分裂分化动态平衡等重要功能。本研究利用番茄(Solanum lycopersicum)基因组数据,通过建立隐马尔科夫模型并进行检索,鉴定了番茄10个WOX转录因子家族成员。多序列比对发现,番茄WOX转录因子家族成员具有高度保守的同源异型结构域;以拟南芥WOX转录因子家族成员序列为参照,通过邻接法、极大似然法、贝叶斯法重建了系统发育树,三者呈现出类似的拓扑结构,番茄和拟南芥WOX转录因子家族共25个成员被分为3个进化支(Clade)和9个亚家族(Subgroup);利用MEME和GSDS对WOX转录因子家族成员的蛋白保守结构域和基因结构进行了分析,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;利用Perl和Orthomcl对家族成员的染色体定位和同源性关系进行分析,结果表明串联重复的SlWOX3a和SlWOX3b可能来源于一次复制事件;利用番茄转录组数据和qRT-PCR进行表达分析,结果显示家族成员在不同组织中的表达存在差异,暗示了WOX家族的不同成员在功能上可能具有多样性。本研究对番茄WOX转录因子家族成员进行GO(Gene Ontology)注释和比较分析,结果表明该家族成员作为转录因子,可能在组织器官发育、细胞间通讯等过程中发挥作用。     

中华猕猴桃GRAS基因家族鉴定及低温胁迫表达分析

GRAS基因家族广泛参与植物生长和逆境响应，而低温是制约猕猴桃生产和分布的重要因素之一，鉴定猕猴桃GRAS基因家族，分析其在低温胁迫中的表达情况，为猕猴桃的抗寒研究和品种选育提供理论依据。以中华猕猴桃‘红阳’基因组为参考进行GRAS家族保守结构域比对，通过对鉴定到的家族成员进行系统进化树、蛋白理化性质、基因结构、蛋白三级结构、蛋白质motif、顺式作用元件、共线性、密码子偏好性和基因表达模式等进行分析。结果表明，猕猴桃基因组共存在79个GRAS家族成员，分属于8个亚家族，且各亚家族基因、蛋白结构有所差异。顺式作用原件分析显示该家族基因参与多种植物激素、生长发育以及胁迫响应。密码子偏好性分析发现，该家族密码子第3位碱基更偏好使用嘧啶类碱基（G/T）。鉴定到6个基因可能参与猕猴桃低温胁迫过程，并进行荧光定量PCR验证了该猜测。该研究补充了猕猴桃GRAS基因家族鉴定分析的空白，为猕猴桃抗寒研究奠定分子基础。     

Numerical approaches towards life cycle interpretation five examples

The ISO-standard for LCA distinguishes four phases, of which the last one, the interpretation, is the least elaborated. It can be regarded as containing procedural steps (like a completeness check) as well as numerical steps (like a sensitivity check). This paper provides five examples of techniques that can be used for the numerical steps. These are the contribution analysis, the perturbation analysis, the uncertainty analysis, the comparative analysis, and the discernibility analysis. All five techniques are described at a non-technical level with respect to basic concept, possibilities, tabular and graphical representation, restriction and warnings, and all are illustrated with a simple example.     

影响水稻光合日变化的酶和相关因素的分析

水稻叶片的最大光合速率出现在上午１０：００时,Ｒｕｂｉｓｃｏ初始活力也在此时达到最大,然后逐渐降低,下午１４：００时略上升后又下降．Ｒｕｂｉｓｃｏ初始活力与光合速率之间极显著相关,相关系数为 ０．９４７４．运用相关性分析、回归分析、通径分析,对晴（有时有云）天气水稻叶片的光合速度、光合关键酶及有关因素的日变化进行综合评估,结果发现中午光合下降主要来自气孔限制,同时Ｒｕｂｉｓｃｏ活性也下降;Ｒｕｂｉｓｃｏ活性是影响光合日变化的又一重要生化因子．体内Ｒｕｂｉｓｃｏ活性受Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的调节．     

Discrimination of higher plant calluses based on embryogenic capacity and taxonomic classification by pyrolysis mass spectrometry

Pyrolysis mass spectrometry (PyMS) is a rapid, simple, high-resolution analytical method based on thermal degradation of complex material in a vacuum, and has been widely applied to the discrimination of closely related microbial strains. Minimally prepared samples of embryogenic and non-embryogenic calluses derived from various higher plants (sweet potato, morning glory, Korean ginseng, Siberian ginseng, and balloon flower) were subjected to PyMS for spectral fingerprinting. A dendrogram based on the unweighted pair group method, with arithmetic mean of pyrolysis mass spectra, divided the calluses into Siberian ginseng embryogenic callus and the others, which were subsequently divided into embryogenic and non-embryogenic callus groups, regardless of plant species from which the calluses were derived. In the non-embryogenic callus group, the dendrogram was in agreement with the known taxonomy of the plants. These results indicate that PyMS analysis could be applied for discriminating plant calluses based on embryogenic capacity and taxonomic classification.     

Intraspecific variation in Licuala glabra Griff. (Palmae) in Peninsular Malaysia– a morphometric analysis

We studied vegetative and reproductive characters of 74 herbarium specimens of Licuala glabra Griff. (Palmae) collected from 22 localities throughout Peninsular Malaysia. To test the null hypothesis that there are no distinct groups within the species, cluster analysis (nearest neighbour), principal coordinates and principal components analyses were performed on the set of 43 qualitative and quantitative characters. The results obtained suggested that: (1) there are three infraspeciflc groups within the species, viz., the two published varieties glabra and selangorensis as well as a possible third novel taxon; (2) there is clustering of individuals corresponding to their geographic localities; (3) clusters generated using only reproductive characters indicate a biogeographic distribution of populations correlated with the mountain ranges in the peninsula.     

Fish ecoregions of Kansas: stream fish assemblage patterns and associated environmental correlates

Synopsis Principal components analysis was performed on fish presence/absence data for 39 common fish species from 410 stream sites in Kansas. The analysis confirmed ten ecologically meaningful fish assemblages, based on species associations. Factor scores based on these assemblages were then clustered into six geographic areas or fish ecoregions. Canonical discriminant analysis identified environmental variables that distinguished the derived fish ecoregions. Mean annual runoff, mean annual growing season, and discharge appear most important. Mean width, mean depth, chloride concentration, water temperature, substrate type, gradient, and percent of pool habitat were less important. Correspondence exists between these fish ecoregions and the patterns of physiographic regions, river basins, geology, soil, and potential natural vegetation in Kansas. The multivariate statistical approach used to classify fish ecoregions should have considerable potential value for fish assessment and management purposes in areas other than the state of Kansas.     

Some remarks about the analysis of active control studies

In an active-controlled trial, the experimental treatment can be declared to be non-inferior to the control if the confidence interval for the difference excludes a fixed pre-specified margin. Recently, some articles have discussed an alternative method where the data from the current study and placebo-controlled studies for the active control are combined together into a single test statistic to test whether a fixed fraction of the effect of the active control is preserved. It has been shown that, conditional on nuisance parameters from the active-controlled study, a fixed margin can be defined that will be operationally equivalent to this latter method. In this article, we will discuss statistical properties associated with these approaches. Specifically, the interim monitoring boundaries and level of evidence will be considered.     

Normal Approximations of Exact Tests in Configural Frequency Analysis

The most common tests for types and antitypes in configural frequency analysis are normal approximations of exact tests. In the paper such statistics under the complete independence model and under the fixed margins model are discussed. It turns out that these test statistics are not acceptable when the number of simultaneously performed tests is large or when the expected frequencies are small. In these cases, the use of exact tests is advocated and some existing computer programs for such tests are indicated. A normal approximation based on the strong version of the De Moivre-Laplace limit theorem is also discussed. Empirical examples are given from longitudinal data describing psychological development of boys.     

Phenotypic evaluation of genetic variability and selection of yield contributing traits in chickpea recombinant inbred line population under high temperature stress

Heat is a major abiotic stress that drastically reduces chickpea yield. This study aimed to identify heat-responsive traits to sustain crop productivity by screening a recombinant inbred line (RILs) population at two locations in India (Ludhiana and Faridkot). The RIL population was derived from an inter-specific cross between heat-tolerant genotype GPF 2 (C. arietinum L.) and heat sensitive accession ILWC 292 (C. reticulatum). The pooled analysis of variance showed highly significant differences for all the traits in RILs and most of the traits were significantly affected by heat stress at both locations. High values of genotypic coefficient of variation (19.52–38.53%), phenotypic coefficient of variation (20.29–39.85%), heritability (92.50–93.90%), and genetic advance as a percentage of mean (38.68–76.74%) have been observed for plant height, number of pods per plant, biomass, yield, and hundred seed weight across the heat stress environments. Association studies and principal component analysis showed a significant positive correlation of plant height, number of pods per plant, biomass, hundred seed weight, harvest index, relative leaf water content, and pollen viability with yield under both timely-sown and late-sown conditions. Path analysis revealed that biomass followed by harvest index was the major contributor to yield among the environments. Both step-wise and multiple regression analyses concluded that number of pods per plant, biomass and harvest index consistently showed high level of contribution to the total variation in yield under both timely-sown and late-sown conditions. Thus, the holistic approach of these analyses illustrated that the promising traits provide a framework for developing heat-tolerant cultivars in chickpea.Supplementary InformationThe online version contains supplementary material available at 10.1007/s12298-021-00977-5.     

分子水平的遗传多样性及其测量方法

遗传多样性水平是一项很重要的数据。目前从分子水平量化遗传多样性的方法以等位酶分析、ＲＦＬＰ分析和ＲＡＰＤ分析为代表。遗传变异在基因组中并非随机分布,所以取样方式对分析结果的影响不容忽视。本文叙述了遗传变异的产生和分布,并以此为基础比较了上述３种分析方法的理论与实践。     

凡纳滨对虾各月龄性状的主成分与判别分析

为了研究凡纳滨对虾各性状增长规律和判定最佳生长季节凡纳滨对虾的体格与月龄的关系,选择1～6月龄凡纳滨对虾各1000只,选择全长、体长、第一腹节背高、第三腹节背高、第一腹节背宽、头胸甲长和体重共7个性状,进行主成分与判别分析.结果表明:各月龄凡纳滨对虾性状之间均呈现显著的正相关(P<0.01), 其中以全长与体长的相关性最为明显,1月龄凡纳滨对虾体重与形态性状的相关系数较小.各月龄凡纳滨对虾的主成分有所不同,1～2月龄凡纳滨对虾的第一主成分为长度因子,第二主成分为宽度因子,第三主成分为高度因子;3月龄凡纳滨对虾的第一主成分与1～2月龄凡纳滨对虾一致,但第二主成分为高度因子,第三主成分为体重因子;4～6月龄凡纳滨对虾的第一主成分为体重因子,第二主成分为高度因子,第三主成分为宽度因子.1～3月龄凡纳滨对虾形态性状的增长优先于体重, 4～6月龄凡纳滨对虾体重优先于形态性状的增长.错过最佳生长季节的凡纳滨对虾的与体格大小相符的月龄可通过建立的判别式来判断,总的判别准确率为98.98%,其中2～4月龄凡纳滨对虾的判别准确率为100%.