核桃CONSTANS-Like基因家族全基因组鉴定及表达分析

基于核桃基因组鉴定核桃COL(CONSTANS-Like)家族成员,并对其进行分析,以揭示核桃COL家族的分子进化和潜在功能。以‘新新2号’(Juglans regia cv.Xinxin No.2)为材料,对COL基因家族全基因组进行鉴定及生物信息分析,并分析其在不同组织及不同时间雌花芽的表达。结果表明,核桃基因组中共存在55个COL基因,不均匀地分布在16个染色体和1个Scaffold上,依次命名为JrCOL1-JrCOL55,氨基酸为117-789 aa,分子量为12.99-86.08 kD,等电点为4.00-8.94,进化树分析将其分为3个亚族,且同一分支基因的保守基序和基因结构位置相似。启动子区的顺式作用元件分析发现JrCOL基因含有大量与光信号、植物激素、胁迫等相关的顺式作用元件。‘新新2号’中JrCOL家族基因具有组织特异性表达,其中JrCO1、JrCO7a-c、JrCO8、JrCOL23、JrCO31a-c、JrCO33、JrCOL35和JrCOL50a-f在叶片中表达量最高。对‘新新2号’雌花芽不同时间JrCOL基因的RT-qPCR分析表明,JrCOL1、JrCOL35、JrCOL50a-f和JrCOL52在‘新新2号’雌花芽中,具有一致的表达趋势,其中JrCOL50a-f在‘新新2号’雌花芽分化过程中起到重要作用。在核桃基因组中鉴定出55个COL家族基因,分为3个亚家族,不均匀地分布在16个染色体和1个Scaffold上,结构进化保守,组织表达模式多样。推测JrCOL家族基因在核桃叶片发育过程中发挥重要功能。     

猕猴桃过氧化氢酶基因家族全基因组鉴定与表达分析

过氧化氢酶（Catalase,CAT）是植物主要的抗氧化酶之一。为揭示猕猴桃CAT(AcCAT)基因家族序列特征和潜在功能,对其进行了全基因组鉴定和表达分析。对AcCAT基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并研究其在不同器官以及果实贮藏过程中的表达变化。从猕猴桃基因组中鉴定出9个AcCAT基因并根据其在染色体上的位置分别命名为AcCAT1-AcCAT9,不同成员之间蛋白理化性质、基因结构、保守基序、启动子作用元件等存在较高相似性。AcCAT基因不均匀地分布在猕猴桃的4条染色体上,其中的5个AcCAT基因形成2个串联基因簇,6个AcCAT基因发生片段复制。基于psRNAtarget分析,AcCAT基因可能主要受miR166家族调控。系统进化分析结果显示,来源于猕猴桃、茶树、棉花和水稻的23个CAT蛋白分为3个类群,其归类并未完全按物种划分。在不同猕猴桃器官中,AcCAT3主要在根中表达,AcCAT1和AcCAT4主要在花中表达,AcCAT2、AcCAT5、AcCAT6、AcCAT8和AcCAT9主要在叶中表达,AcCAT7则同时在根和花中高水平表达;在猕猴桃果实贮藏过程中,AcCA...     

白菜PLD基因家族全基因组鉴定及对高温胁迫的响应

膜磷脂是产生胞内信号信使的重要来源,磷脂酶Ds(phospholipase D,PLDs)可以催化磷脂产生信号分子磷脂酸(phosphatidic acid, PA),从而响应不同胁迫信号。该研究利用生物信息学方法对白菜PLD基因家族的基因成员进行鉴定及结构域分析,并采用qRT PCR方法对不结球白菜的18个BrPLD基因的表达进行分析,以探讨不结球白菜的BrPLD基因家族对高温胁迫的响应机制。结果表明：(1)共鉴定到18个白菜PLD基因家族成员,其中有2个成员(BrPLD03和BrPLD09)的C2结构域被替换为PH/PX结构域,另有1个基因(BrPLD12)缺少了其N末端保守结构域,由信号肽代替。(2)根据编码蛋白结构域的不同,18个BrPLD基因分为3个亚类,分别为15个C2 BrPLD、2个PH/PX BrPLD和1个SP BrPLD;氨基酸理化性质分析发现,该基因家族编码蛋白多半为酸性蛋白;18个基因分布在除4号和7号之外的8条染色体,且呈现不均匀分布,并发现了BrPLDs蛋白Ca²⁺配位碱基的缺失。(3)qRT PCR检测发现,高温处理下不结球白菜的BrPLD基因的表达量发生明显变化,各基因在耐热和热敏品种中的表达具有差异。(4)对BrPLD基因家族不同功能顺式响应元件的预测发现,所有家族基因含有光应答有关的作用元件,9个基因含有与低温有关的顺式元件,10个基因含有调控干旱相关元件,18个基因均未预测到热胁迫相关顺式响应元件。     

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。     

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...     

杜仲全基因组WRKY转录因子基因家族鉴定及表达分析

WRKY转录因子基因家族是植物特有的基因家族之一,在植物整个生长发育、生物和非生物胁迫等生物过程中发挥重要调控作用.为进一步揭示杜仲WRKY转录因子家族成员信息,本研究利用生物信息学方法对杜仲(Eucommia ulmoides)WRKY转录因子家族成员进行鉴定,并对其进化关系、基因结构、理化性质、染色体定位和基因表达...     

小麦WOX转录因子基因的全基因组鉴定与分析

小麦是全球主要粮食作物之一.本研究运用生物信息学技术手段对普通小麦(Triticum aestivum L.)的WOX基因进行了全基因组鉴定、系统发育树构建、序列分析.结果显示:小麦基因组一共包含了26个WOX基因,其中在Phytozome数据库中收录有序列信息的有20个,可分为3个亚族,各亚族内的WOX基因具有相似的...     

苦荞TCP转录因子全基因组鉴定及非生物胁迫分析

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征。结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出28个TCP家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8条染色体上。(2)多数的苦荞TCP基因包含1～5个外显子。(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为5个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上。(4)共线性分析表明,5个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件。(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类。(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达。(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12和FtTCP13基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3在6 h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用。该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础。     

马铃薯bHLH转录因子家族全基因组鉴定与表达分析

对马铃薯bHLH转录因子进行全基因组鉴定与表达模式分析,为其生物学功能研究提供借鉴.基于马铃薯基因组数据库和Pfam数据库,运用HMMER对马铃薯bHLH家族成员进行全基因组鉴定,剔除冗余序列后,利用ExPASy和MEME软件对候选序列进行基本理化性质及保守元件分析,并使用MEGA-X软件进行聚类分析;用MG2C和TB...     

白芷全基因组测序分析及BGLU基因家族分析

白芷为常用的药食同源物种,既是临床常用中药,又是香料,用途十分广泛。为获取白芷全基因组序列信息,该研究首次以杭白芷叶片DNA为材料,采用Nanopore测序技术构建杭白芷全基因组数据库,并利用生物信息学方法对获得的核苷酸序列进行组装、功能注释以及进化分析研究。结果表明：(1)原始测序数据过滤后获得662 Gb三代数据,Read N50约为32 932 bp,经过组装得到杭白芷基因组大小为5.6 Gb, Contig N50约为806 638 bp。(2)组装后的序列通过与KOG、GO、KEGG等功能数据库比对,得到了功能注释的基因占66.47%,KOG功能注释结果表明杭白芷的蛋白功能主要集中在一般功能预测、翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣以及信号转导机制;GO功能分类表明杭白芷的基因集中在生物学过程及细胞组分;KEGG通路注释表明参与代谢途径的基因占主要地位。(3)杭白芷中鉴定到45个BGLU家族基因。该研究首次利用第三代测序技术对杭白芷全基因组进行解析,为杭白芷的系统生物学研究和BGLU在杭白芷生长发育中的后续功能研究提供了重要的理论参考。     

Genome-wide identification,characterization and expression analysis of the LIM transcription factor family in quinoa

Lim family members play an important role in the regulation of plant cell development and stress response. However, there are few studies on LIM family in quinoa. In this study, we identified nine LIMS (named cqlim01-cqlim09) from quinoa, which were divided into three subfamilies (α Lim1, γ lim2 and δ lim2) according to phylogeny. The differences in gene structure and motif composition among different subfamilies have been observed. In addition, we studied the repetitive events of the members of the family. The Ka/Ks (non synchronous substitution rate / synchronous substitution rate) ratio analysis showed that the repetitive CqLIMs probably experienced purifying selection pressure. Promoter analysis showed that the family genes contained a variety of hormones, stress and tissue-specific expression elements, and protein interactions showed that these genes had actin stabilizing effect. In addition, QRT PCR results showed that all CqLIM genes were positively regulated under three stresses (low temperature, salt and ABA). These results provide a theoretical basis of further study of LIM gene in quinoa. Supplementary informationThe online version contains supplementary material available at 10.1007/s12298-021-00988-2.     

花生MYB转录因子的鉴定与生物信息学分析

MYB转录因子是植物中重要的基因家族之一,参与多种生物学功能的调控.目前对花生(Arachis hypogaea)MYB转录因子家族的功能仍知之甚少,对花生中MYB转录因子的鉴定及生物信息学分析具有重要的意义.本研究在栽培花生中共鉴定出MYB转录因子443个,包括219个1R-MYB、209个2R-MYB、12个3R-...     

毛竹GRF转录因子家族的全基因组鉴定与分析

利用生物信息学方法,于毛竹(Phyllostachys edulis (Carr.) Lehaie)全基因组中鉴定获得18个GRF转录因子,并对其理化特性、保守结构域、系统发育关系、mi R396靶位点以及基因表达模式进行了分析。结果表明,18个Pe GRF蛋白长度为170～551 aa,分子量为18.5～58.8 k D;这些Pe GRF蛋白均具有QLQ和WRC结构域,部分Pe GRF含有FFD和TQL保守结构域。对毛竹、拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh)和水稻(Oryza sativa L.)的系统进化分析结果显示,毛竹18个GRF可分为3个亚类,且单子叶植物毛竹和水稻的GRF转录因子亲缘关系更近。mi R396靶位点预测分析结果发现,在13个Pe GRF基因序列的编码区存在毛竹mi R396结合位点; Pe GRF基因表达模式分析结果显示,Pe GRF主要在毛竹的竹笋中表达。     

番茄PPR基因家族的鉴定与生物信息学分析

PPR(Pentatricopeptide repeats)基因家族在植物中广泛存在, 其在植物生长发育过程中至关重要。文章采用生物信息学方法, 利用Pfam已鉴定的PPR保守结构域序列检索番茄(Solanum lycopersicum L.)基因组计划注释的蛋白序列, 最终确定了番茄中可能存在的471个PPR编码基因; 根据拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)中鉴定的各个结构域的特点对其进行了蛋白结构分析、分类和保守序列分析, 并对番茄PPR基因家族进行了系统进化树构建、染色体定位、亚细胞定位预测、表达和GO分析等。结果表明：番茄PPR基因家族分为P和PLS两个亚家族, 各占序列数目的一半, PLS亚家族又分为PLS、E、E+和DYW四类, 且在进化树中形成不同的分支; 各个结构域在植物中非常保守; PPR基因家族分布在番茄12条染色体上, 且多数无内含子结构; 大部分PPR蛋白具有线粒体或叶绿体定位序列, GO分析表明PPR蛋白参与RNA相关的生物学过程     

Genome-wide identification of circular RNAs in adult Schistosoma japonicum

Circular RNAs (circRNAs) are a class of novel, widespread, covalently closed RNAs that have played an essential role in animal gene regulation. To systematically explore circRNAs in the blood fluke Schistosoma japonicum, we performed RNA sequencing and bioinformatics analysis, and found that hundreds of circRNAs showed gender-associated expression. Among these identified circRNAs, more than 77.54% and 74.73% were putatively derived from the exon region of the genome and some circRNAs showed gender-associated expressions. The functional prediction of circRNAs (circ_003826 and circ_004690) showed potential binding sites and possibly acted as the sponge to regulate microRNAs (miRNAs) sja-miR-1, sja-miR-133 and sja-miR-3504. Altogether, these findings demonstrated that S. japonicum also contains circRNAs, which may have potential regulatory roles during schistosome development.