谷子几丁质酶基因家族鉴定及在白发病菌胁迫下的表达分析

谷子白发病是威胁谷子产量和品质的重要系统性侵染病害。在抵抗病原菌的过程中,抗病相关基因起着尤为重要的作用。几丁质酶(Chitinase,EC.3.2.1.14)是植物抗病反应过程中的一类重要的病程相关蛋白,在植物防御病原菌侵染和害虫危害中扮演重要的角色。本研究在前期对白发病菌侵染抗感谷子品种转录组分析的基础上发现几丁质酶家族基因在抗感品种中显著差异表达,推测该家族基因可能参与谷子对白发病的抗病反应过程。基于此,本研究运用生物信息学相关技术对筛选出的30个谷子候选抗病相关几丁质酶家族基因进行染色体定位,利用TBtools等软件对该基因家族的理化性质、基因结构、发育树构建、蛋白序列及其转录水平进行分析。结果表明,30个谷子几丁质酶家族基因分布在8条染色体上(第6条染色体除外)。几丁质酶蛋白均含有分泌信号肽,预测为分泌蛋白,且具有保守蛋白基序。系统发育树分析显示,该基因家族成员可分为3个亚组。结合白发病菌侵染抗感谷子转录组数据,根据其表达模式的差异,可分为上调、下调和不表达3类基因。荧光定量PCR结果表明,Seita.1G225300、Seita.4G286000、Seita.5G389900、Seita.7G150600、Seita.7G150700和Seita.8G076900这些基因表达在抗感品种中存在显著差异,很可能参与抗白发病的调控过程。其研究结果有望为谷子抗病基因克隆及分子育种提供一定的理论参考。     

香蕉枯萎病菌Fow1基因的克隆及序列分析

为了解Fow1基因在尖镰刀菌古巴专化型侵染香蕉过程中的作用,及其与尖镰刀菌古巴专化型生理小种1号和生理小种4号之间的致病力差异的关系,采用PCR和RT-PCR方法扩增了2个生理小种的Fow1基因,并对扩增产物进行了克隆测序及相似序列搜索和比对,还对基因编码的蛋白进行了结构预测和功能分析。研究结果表明2个生理小种Fow1基因开放阅读框均为957bp,编码318个氨基酸,基因序列和氨基酸序列差异小,而且两个生理小种Fow1基因所编码的蛋白均具有酵母线粒体载体蛋白典型的结构特征,推测Fow1基因可能为香蕉枯萎病菌在香蕉组织中定殖所必需。从Fow1基因序列及其编码蛋白的氨基酸序列看,2个生理小种致病力的差异与Fow1基因并无明显对应关系,这为进一步研究Fow1基因功能奠定了基础。     

棉花NHL基因家族鉴定及黄萎病菌胁迫下的表达分析

已有研究证明拟南芥NHL(NDR1/HIN1-like)基因在抗病中发挥作用。本研究从海岛棉和陆地棉中分别鉴定出100个和118个NHL基因,并对其进行了生物信息学分析。海岛棉和陆地棉NHL基因家族成员几乎遍布各条染色体,并可分为3个亚组,都含有3个与拟南芥保守基序相似的保守结构域。利用接菌后抗病陆地棉品种的转录组数据,分析NHL基因家族各成员表达变化,发现在黄萎病菌胁迫下,有57个陆地棉NHL基因在根和茎中的表达都发生了明显的变化,其表达模式可分为3种类型:接菌前高,接菌后表达下降;接菌前较高,接菌后表达先降后升;接菌前低,接菌后表达升高。第一类基因的表达在接菌后一直受到抑制,推测其在棉花抗黄萎病反应中受到负调控;后两类基因受黄萎病菌诱导表达升高,推测其在棉花抗病中受到正调控。本研究结果为分析成员较多的NHL基因家族在棉花抗黄萎病中的作用提供了理论依据。     

荷花 PIN 基因家族的鉴定及非生物胁迫表达分析

【目的】探究荷花中NnPIN家族成员的特征及在非生物胁迫响应中的作用,为荷花抗逆新品种的选育提供新的基因资源。【方法】采用生物信息学方法对荷花NnPIN家族进行全基因组鉴定,并通过qRT-PCR技术分析了其在低温(4℃)、水淹及外源3 mmol/L脱落酸(ABA)处理下的表达模式。【结果】(1)荷花基因组中共鉴定出12个具跨膜结构域的NnPIN基因,分别命名为NnPIN1～12,且分布在6条染色体上,并主要定位于质膜和内质网;(2)系统进化分析表明,NnPIN蛋白可根据中央亲水环的长度分为经典型和非经典型2种类型,且同一类型具相似结构;经典型具完整的motif 1～12,而非经典型则缺失中央亲水环部分(motif 6,8,9,12);(3)NnPIN基因在启动子区域具有大量光响应、非生物胁迫和激素响应元件,并特异性地具有厌氧、脱落酸(ABA)、低温等响应元件;(4)NnPIN基因(除NnPIN8外)均正向响应外源ABA和低温胁迫,而NnPIN6和NnPIN7正向响应水淹胁迫,NnPIN1、NnPIN2、NnPIN3、NnPIN4、NnPIN5、NnPIN8、NnPIN9和NnPIN12...     

茶树TIFY基因家族鉴定及非生物胁迫下表达分析

TIFY基因家族在茶树激素信号转导及其逆境胁迫具有十分重要的作用。该文利用生物信息学方法对茶树基因组中的TIFY家族进行了鉴定,分析其理化性质、系统进化、基因结构、染色体定位、启动子区顺式作用元件、组织表达模式,并通过RT-qPCR对部分TIFY家族成员进行了非生物胁迫。结果表明:(1)茶树TIFY基因家族成员19个(CsTIFY1～CsTIFY19),分属于4个蛋白亚家族TIFY、JAZ、ZML 和 PPD,且不均匀地分布在8 条染色体上,按照进化关系及结构特点可分为 7 组,每组内具有相似的基因结构与保守基序组成。(2)CsTIFYs基因的启动子区具有多种包含激素和非生物胁迫响应的顺式作用元件,通过实时荧光定量(RT-qPCR)分析其家族成员对在茉莉酸甲酯、盐(20%氯化钠)、冷(4 ℃)以及干旱(20% PEG-6000)处理下反应强烈,部分基因在根与顶芽中有较高的表达量。由此推测,TIFY基因家族可能在茶树激素信号调控、胁迫响应、生长和发育等多方面发挥功能作用。     

伯克霍尔德菌HQB-1抑制香蕉枯萎病菌的活性化合物分离鉴定

[背景]伯克霍尔德菌HQB-1对香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense Tropical Race 4,Foc TR4)具有良好的防治效果.[目的]从菌株HQB-1发酵液中分离活性化合物并通过超高效液相联用质谱进行检测,获得该菌株具有良好生防作用的单体化合物.[方法]以HQB-1为...     

葡萄OPR基因家族全基因组鉴定及重金属胁迫下的表达分析

12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase,OPR)是十八烷碳烯酸代谢途径中的一个关键酶,控制茉莉酸合成的最后步骤.本研究从葡萄(Vitis vinifera L)基因组中鉴定了9个OPR家族成员基因,分别命名为VvOPR1～VvOPR9.利用生物信息学和分子生物学...     

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。     

香蕉几丁质酶基因家族的鉴定及在枯萎病侵染时的表达分析

几丁质酶(CHi,Chitinase)是一种能够催化真菌细胞壁中几丁质水解的病程相关蛋白,在植物与真菌互作中起着重要的作用。本研究以拟南芥几丁质酶基因的蛋白序列为查询序列,在香蕉A基因组数据库中进行BLASTp比对,鉴定出23个香蕉几丁质酶(MaCHi,Musa chitinase)基因家族成员。根据其染色体上的位置,分别命名为MaCHi01～MaCHi23。系统进化树分析表明23个MaCHis可分为糖苷水解酶18(GH18,glycosyl hydrolase 18)和糖苷水解酶19(GH19,glycosyl hydrolase 19)2个亚家族。转录组数据分析表明接种尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Foc TR4,Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4)后MaCHi05、MaCHi06、MaCHi07、MaCHi11、MaCHi19和MaCHi20基因在感病品种巴西蕉中显著下调或不表达,在抗病品种GCTCV-119中显著上调。利用RT-qPCR技术对MaCHi05、MaCHi06、MaCHi07、MaCHi11和M...     

茶树Gro/Tup1基因家族鉴定及外源激素和非生物胁迫下表达分析

明确Groucho/Thymidine uptake 1(Gro/Tup1)辅转录调控因子在茶树基因组中的数量、结构及其在非生物胁迫和外源激素处理下表达差异,为揭示Gro/Tup1在茶树激素信号转导途径及其在茶树逆境胁迫中的作用奠定理论基础.对茶树Gro/Tup1家族进行鉴定、分析,同时对其编码蛋白理化性质、进化关系、...     

青稞HD-Zip基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达特性

同源异型域-亮氨酸拉链(homedomain-leucine zipper, HD-Zip)转录因子广泛参与植物的生长发育和抗胁迫过程。该研究通过生物信息学方法对青稞HD-Zip基因家族进行全基因组分析鉴定,并采用qRT-PCR技术分析非生物胁迫下该基因的表达特性,为深入探讨青稞HD-Zip转录因子的生物学功能及其在高原作物抗逆育种中的应用奠定基础。结果表明：(1)成功从青稞基因组中共鉴定出41个HD-Zip基因家族成员,依次命名为HvvHD-ZipⅠ-1～Ⅳ-13,且这些基因在7条染色体上呈不均匀分布。(2)理化性质分析发现,HvvHD-Zip蛋白包含197～885个不等的氨基酸残基;分子量范围在19 914.36～94 014.87 Da;亚细胞定位表明HvvHD-Zip蛋白都位于细胞核。(3)根据多序列比对、系统进化、基因结构和保守基序差异将其聚为4个亚家族,各亚家族分类特征与系统聚类结果一致。(4)顺式作用元件预测分析发现,HvvHD-Zip基因启动子中含有11种植物激素和胁迫响应元件。(5)qRT-PCR结果显示,HvvHD-ZipⅠ、Ⅱ、Ⅳ亚家族基因对各胁迫响应明显;与根组...     

大豆GolS基因家族鉴定及盐旱胁迫下的表达分析

肌醇半乳糖苷合成酶（galactinol synthase,GolS）是棉子糖家族寡糖（raffinose family oligosaccharides,RFOs）生物合成途径中的关键酶,在植物对非生物胁迫的反应中发挥重要作用。然而,关于大豆（Glycine max）GolS基因家族成员的分子结构特征还未见研究报道。本研究在全基因组水平上鉴定了6个大豆GolS基因家族成员,并对其理化性质、染色体定位、进化关系、基因结构、保守基序、二级结构、三级结构、组织特异性表达模式以及盐和干旱胁迫下的表达量进行了分析。结果表明：6个大豆GolS基因不均匀地分布在4条染色体上,6个大豆GolS蛋白的等电点为5.45-6.08,分子量变化范围为37 567.07-38 817.59 Da,氨基酸数量为324-339 aa;亚细胞定位预测结果发现4个蛋白定位在叶绿体上,2个蛋白定位在细胞质。系统进化树分析表明,大豆GolS基因家族成员在进化树中呈现出两两紧邻的现象,在进化上较为保守。6个基因成员含有的外显子数目为3或4。二级结构和三级结构预测表明,该家族所有成员蛋白质的空间结构主要由α螺旋和无规则卷曲结构组成,有较少的β转角结构和延伸链结构。组织特异性表达分析表明,6个GmGolS家族成员在种子、根、根毛、花、茎、豆荚、根瘤和叶中均有不同程度表达。基于qRT-PCR的表达分析显示,盐旱处理后所有GmGolS基因成员表现出不同程度的上调表达,表明这些基因可能与植物的耐盐抗旱响应有关。本研究结果为后续开展大豆GolS基因的功能解析奠定了基础。     

蓖麻RcACA基因家族鉴定及非生物胁迫下表达模式分析

自抑制Ca^(2+)-ATPase酶(auto-inhibited Ca2+-ATPase,ACA)作为Ca2+-ATPase的亚家族之一,在植物细胞内维持Ca2+浓度平衡发挥着重要的作用。为探究蓖麻(Ricinus communis)RcACA基因家族的功能及基因表达模式,文中采用生物信息学手段鉴定蓖麻RcACA基因家族成员,预测分析了其基础的理化性质、亚细胞位置、蛋白的二级和三级结构、保守域、保守基序、基因结构、染色体位置及共线关系、进化特征、启动子顺式作用元件,并通过蓖麻转录组数据中的表达量(fragments per kilobase of exon model per million mapped fragments,FPKM)分析RcACA基因在非生物胁迫下的表达模式。结果表明,在蓖麻中共鉴定到8个RcACA基因家族成员,均是酸性蛋白且定位在细胞质膜;所有蛋白的二级和三级结构中α-螺旋和不规则卷曲较多;RcACA基因被聚为3类,同一类别中基因的结构与保守基序相似;均有典型的4个结构域RcACA3–RcACA8,还有1个Ca^(2+)-ATPase N端自抑制结构域(N-terminal autoinhibitory domain);RcACA基因多位于染色体长臂,拥有2对共线关系。RcACA基因编码区上游拥有较多的光响应作用元件,激素诱导类作用元件较少。种间聚类显示ACA基因在物种间的进化是保守的。组织表达模式分析显示,RcACA基因拥有明显的组织表达特异性,且多数基因在雄花中表达量最高;非生物胁迫表达分析表明,RcACA2–RcACA8在高盐和干旱胁迫下均上调表达,RcACA1在低温胁迫的0–24 h上调表达,表明RcACA基因积极地响应非生物胁迫。上述结果为探究RcACA基因在蓖麻生长发育和逆境胁迫中的作用提供了理论参考。     

韭菜对香蕉枯萎病菌生长及香蕉枯萎病发生的抑制作用

结合实验室抑菌试验和大棚人工接菌盆栽试验,研究韭菜对香蕉枯萎病菌4号生理小种(Foc4)的拮抗作用及其对香蕉枯萎病发生的防控效果.结果显示:离体条件下,韭菜粗提取液显著抑制Foc4菌丝的生长,造成菌丝变形、细胞的解体;也能显著抑制孢子的萌发并导致孢子失去活性.大棚盆栽试验中,韭菜处理的巴西香蕉苗枯萎病发病率降低70%,病情指数降低86.9%;韭菜处理的广粉1号粉蕉苗枯萎病的发病率降低76.7%,病情指数降低93.4%.研究表明,韭菜对Foc4有很高拮抗效果,而且对香蕉枯萎病有很高的防控作用.     

黄瓜MTP基因家族分析及重金属胁迫下表达特征

该研究以模式物种(拟南芥、水稻、玉米)的MTP序列作为种子序列,对黄瓜MTP基因家族(CsMTP)成员进行了系统鉴定和分析;并以Zn2、Cd2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+和Mo2+处理后的黄瓜叶片和根系为材料,对CsMTP响应金属离子的表达模式进行了研究,为探究该基因家族对黄瓜重金属胁迫调控机制提供理论依据.结果 ...     

利用ISSR-PCR技术分析香蕉枯萎病菌的遗传多样性

摘要:【目的】应用简单序列重复区间(inter-simple sequence repeats,ISSR)分子标记技术对全国主要香蕉产区95个香蕉枯萎病菌菌株进行ISSR分析,了解其遗传多样性,为香蕉品种的合理布局及枯萎病的防治提供理论依据。【方法】选用8条引物,对香蕉枯萎病菌进行ISSR-PCR分析,采用NTSYSpc v2. 10e软件分析其遗传结构。【结果】从33条随机引物中筛选出8条重复性好、特异性高的引物,共产生52个ISSR分子标记,其中92.3%的片段具有多态性。菌株间的Nei 遗传距离(D)为0.57－1.00,供试菌株以遗传距离为0.68阀值可以分为A、B、C、D、E、和F共6个类群,所占的比例分别为51.06%、5.20%、2.08%、39.58%、1.04%、1.04%。【结论】病原菌菌株间的遗传变异很大,差别很明显,ISSR聚类组群的划分与病原菌的寄主和小种有很明显的相关性。     

冬虫夏草菌C2H2基因家族鉴定及其在砷胁迫下表达分析

C2H2型锌指蛋白转录因子家族是真核生物中广泛存在且具有重要生物学功能的锌指蛋白转录因子之一,在真菌生长发育、分生孢子形成、致病性以及胁迫应答等过程中起着重要作用。砷超标是影响冬虫夏草品质的重要因素之一,本研究基于冬虫夏草菌基因组数据库,利用Hmmsearch程序及PFAM、SMART等在线软件,对冬虫夏草菌C2H2型锌指蛋白(OsC2H2)家族成员进行鉴定,并对OsC2H2基因结构、保守结构域、系统进化分析及砷胁迫下基因表达等进行分析。结果显示,全基因组水平共鉴定出的23条含有C2H2保守结构域的Os C2H2基因,其定位在14条scaffold上且不存在串联重复,不同OsC2H2保守结构域数目及排列方式存在差异;系统进化及基因表达分析显示,18条OsC2H2基因在进化上相对保守,5条OsC2H2基因进化上存在差异,且多数OsC2H2基因响应砷胁迫。通过对全基因组水平OsC2H2进行鉴定及相关生物信息学分析,为进一步研究其结构和功能提供相应理论基础,同时为揭示冬虫夏草砷富集提供参考。     

葡萄TST基因家族鉴定及表达分析

【目的】液泡膜糖转运蛋白（tonoplast sugar transporter,TST或者TMT）是植物发育过程中发挥重要作用的一种糖转运蛋白。为探究该基因家族在葡萄生长发育中的作用,并进一步为阐明TST基因功能提供坚实的基础。【方法】通过同源分析法从葡萄基因组中鉴定出13个TST基因,对基因的结构和编码蛋白质进行生物信息学分析;利用qRT-PCR技术分析‘鄞红’葡萄发育过程中不同组织的TST表达水平,并与不同时期葡萄果肉中可溶性糖含量进行相关性分析。【结果】结果表明：该基因家族分布在6条染色体上,存在3对片段重复和3对串联重复基因;根据系统发育将其分为3个亚家族,各亚族家族成员结构相似;顺式作用元件表明TST基因含有大量与激素、光和胁迫响应相关的顺式作用元件;蛋白质结构均显示该家族由α-螺旋和无规则卷曲组成,各亚族蛋白模型相似;qRT-PCR结果显示,VvTST在不同组织中均有表达,并存在时空表达特异性;对葡萄果肉中基因表达量变化与可溶性糖含量变化进行相关性分析发现,4个VvTST（VIT_18s0001g12560、VIT_18s0122g00850、VIT_04s0023g01860和VIT_03s0038g03940）的表达水平与葡萄果肉中可溶性糖的积累呈现相似趋势。【结论】上述研究结果表明,VvTST可能对葡萄果肉中可溶性糖积累起到至关重要的作用。     

油桐NPR1家族全基因组鉴定及表达模式分析

本研究利用油桐(Vernicia fordii)基因组数据鉴定出3个NPR1家族成员,并将其命名为VfNPR1、VfNPR3、VfNPR5.通过生物信息学分析方法,分析了其理化性质、亚细胞定位、染色体分布、保守结构域、基因结构及启动子顺势作用元件等,研究了大戟科5个物种及拟南芥NPR1家族成员的进化关系,并利用转录组测...     

割手密SnRK2基因家族全基因组鉴定及干旱胁迫表达分析

【目的】探究割手密SnRK2基因家族成员在干旱胁迫中的调控机制,为抗旱性甘蔗品种的选育提供侯选基因。【方法】以全基因组数据为基础从割手密中鉴定SnRK2基因,并对其进行生物信息学分析和干旱胁迫下的表达分析。【结果】在割手密基因组中共鉴定出11个SnRK2基因家族成员,命名为SsSnRK2.1-SsSnRK2.11,且这些基因不均匀地分布于8条染色体上。SnRK2蛋白的氨基酸残基数为227～580,分子质量为25 683.53～64 695.8 kD,等电点为4.62～8.94,且均为亲水性蛋白。系统发育树可将其分为3个亚组,且同亚组中的保守基序基本相似,外显子数量以7～9个为主。SsSnRK2基因家族成员的启动子中含有多种激素类和逆境胁迫响应类的作用元件。割手密SsSnRK2基因家族成员的表达具有组织特异性。所有的SsSnRK2基因均能不同程度地响应干旱胁迫。【结论】割手密SnRK2基因家族在响应干旱胁迫过程中发挥重要作用,可为割手密的抗逆性研究提供一定的理论依据。