毛竹NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物对非生物胁迫、激素信号应答以及器官形成中发挥重要作用。到目前为止,毛竹NAC转录因子很少被研究,为进一步研究毛竹NAC转录因子家族,本研究利用生物信息学方法,对125条毛竹NAC蛋白序列的系统发生、氨基酸组成、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析。系统进化树分析结果表明,125条毛竹NAC蛋白被划分为17个亚族,毛竹NAC结构域中包含8个保守的NAM基序,主要分布在N端的。不同亚族的毛竹NAC蛋白在氨基酸数目以及氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异,二级结构主要由随机卷曲构成,α-螺旋和β-转角在所有毛竹NAC蛋白中均有分布,且在各亚族中没有明显的差异。125条毛竹NAC蛋白的三级结构绝大部分相似。本研究结果为毛竹NAC基因家族功能的进一步研究提供了理论依据。     

植物特有的SBP-box基因家族的研究进展

SBP-box基因家族是植物特有的一个基因家族,广泛存在于绿色植物中,其编码的蛋白被认为是一种转录因子,该转录因子含有一个非常保守的SBP区,这个区域包括一个新的锌指结构和一个核定位信号。研究表明SBP转录因子参与了花的形成及其后期发育,叶的形态建成和环境信号应答等多个生物学过程,在植物的生长和发育中起着重要作用。近年来,已从多种植物中分离出SBP-box基因,对于该基因家族结构和功能的研究已成为国内外的研究热点。该文从SBP-box基因家族的发现、结构、系统进化、生物学功能及其调控等方面的研究现状进行综述,并对该基因家族的研究前景提出展望。     

杨树MIR171基因家族进化与功能分化研究

microRNA(miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,广泛参与植物生长发育和胁迫响应的调控。毛果杨MIR171基因家族是一个古老的miRNA基因家族,具有14个成员。本研究对毛果杨MIR171基因家族的基因倍增模式、表达方式、启动子结构及靶基因进行了分析。结果表明:毛果杨MIR171基因家族主要通过48~54百万年前的染色体大片段重复进行扩张,其表达方式和功能已经出现分化。MIR171基因家族可能主要通过调控GRAS转录因子和信号转导蛋白参与杨树生长发育、光信号转导和光形态建成的调控。     

甘蓝型油菜低温诱导下的bZIP转录因子挖掘及聚类分析

植物响应低温胁迫的过程是一个复杂的网络过程,涉及众多转录因子的调控。本文通过对低温胁迫下的甘蓝型油菜转录组数据进行生物信息学分析,获得108个序列编码bZIP转录因子。经过序列比对、染色体定位和聚类分析,发现这些转录因子定位在19条染色体上,在抗寒过程中表现动态变化;同时发现这些转录因子在A亚族、C亚族、I亚族、G亚族、S亚族中聚集最多,B亚族和D亚族中很少聚集;取4个在所有胁迫阶段皆表现差异的基因进行定量分析,发现其调控变化与测序分析的变化趋势相同,不仅证明了测序数据的可靠性,而且证明甘蓝型油菜bZIP转录因子对低温胁迫的响应是一个动态的调控过程。     

毛竹TCP基因家族全基因组鉴定与分析

TCP蛋白是植物特有的一类转录因子,在植物生长、发育、信号转导以及生理生化刺激响应等方面具有重要功能。毛竹(Phyllostachys edulis)是世界上生长速度最快的植物之一,在中国具有重要的经济、生态和社会价值。为了解TCP基因家族在毛竹基因组中的数量和表达,本研究利用生物信息学方法对毛竹TCP基因家族进行全面概述,包括基因结构、进化关系、保守结构域和表达模式等。结果显示,毛竹基因组中含有19个基因编码TCP转录因子,依次命名为Phe TCP1-Phe TCP19,蛋白质大小为100～406 aa,等电点为4.85～10.70,均是疏水性蛋白;PheTCPs基因结构较为简单,大部分不含内含子;发现所有PheTCPs转录因子具有高度保守的TCP结构域;19个PheTCPs隶属于2个组:ClassⅠ和ClassⅡ,ClassⅡ进一步划分为CIN、CYC/TB1两个亚类。表达模式分析表明,19个PheTCPs在毛竹不同笋和花发育时期中的表达差异明显。本研究为进一步探索毛竹TCP基因家族各成员的功能提供一定的理论基础。     

番茄NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

NAC转录因子家族是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育、器官建成及逆境胁迫和激素信号应答中均发挥重要作用。本研究在基因组范围内,利用生物信息学方法对番茄的NAC转录因子家族成员、分布及结构和功能等进行分析。预测结果显示番茄NAC家族包含102个蛋白质,分为12亚族,其中茄属特有的TNAC亚族中成员最多,具有25个,其他NAC转录因子与拟南芥NAc家族具有相似分类。保守基序分析,在番茄NAC结构域中包含7个保守的NAM基序,主要分布在序列的N端,表明这些基序的存在对NAC蛋白质功能的执行是必需的。理化性质和结构分析表明,番茄NAC蛋白质绝大多数是亲水蛋白质,主要以无规则卷曲构成,而α-螺旋、β-折叠和β-转角则散布于整个蛋白质中,在各亚族中没有规律。     

拟南芥转录因子GRAS 家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子, 已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用。目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因。利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测, 对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索, 提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因。以SCL13为例, 利用基因芯片相关性和GO分析, 对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析。这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路, 同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因。     

小黑杨PnGRAS47基因克隆及氮素诱导下的表达模式分析

GRAS转录因子是一种植物特有且广泛分布的转录因子,参与调控植物生长发育及在植物响应环境胁迫中发挥重要的功能。本研究通过克隆小黑杨(Populus simonii×P.nigra)Pn GRAS47基因序列,分析其基因及蛋白序列的基本特征;通过实时定量PCR技术检测在不同形态和不同浓度的氮素处理下小黑杨Pn GRAS47基因的组织表达模式。研究结果显示:Pn GRAS47基因全长1 528 bp,编码452个氨基酸。Pn GRAS47蛋白分子质量为50 812.19 Da,理论等电点为5.41,为不稳定蛋白,不存在信号肽,有2段跨膜区域。氨态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)处理下,小黑杨Pn GRAS47基因呈现组织特异性表达。0.1和10 mmol·L~(-1) NO_3~--N诱导了Pn GRAS47基因在叶和根中的表达,0.1和10 mmol·L~(-1)的NH_4~+-N处理诱导了Pn GRAS47基因在叶和茎中的表达,但抑制了其在根中表达。因此,小黑杨Pn GRAS47基因受不同氮素的诱导,在不同组织中存在差异,GRAS基因可能在小黑杨对氮素的吸收与利用中发挥作用。     

拟南芥转录因子GRAS家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用.目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因.利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测,对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索,提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因.以SCL13为例,利用基因芯片相关性和GO分析,对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析.这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路,同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因.     

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。     

谷子Trithlix转录因子鉴定与生物信息学分析

Trihelix转录因子家族在植物生长发育、生物胁迫和非生物胁迫等方面具有重要的作用,但是目前关于谷子Trihelix转录因子家族研究鲜见报道。本试验共鉴定到34个谷子转录因子,对其进行染色体定位、系统进化树、保守基序、基因结构和不同组织的表达分析发现,该家族成员均含有高度保守的Trihelix结构域,分为5个亚族,同一亚族含有相同的保守基序,同一亚族含有相似的基因结构,在不同的亚族中,组织表达模式不同。本研究初步明确了谷子Trihelix转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究谷子Trihelix转录因子家族的系统发育以及生物学功能奠定了基础,为谷子的分子育种提供科学依据。     

乌拉尔图小麦NAC转录因子的筛选与分析

NAC是植物特有的具有多种功能的一类转录因子,广泛参与植物的生长发育,器官建成及抗逆境胁迫等反应.目前有关NAC转录因子的研究主要针对模式植物(如拟南芥和水稻),而在小麦中的研究相对较少.本文利用生物信息学方法,获得乌拉尔图小麦(Triticum urartu)NAC转录因子家族基因的全长序列,并对其进化关系,生物学功能,染色体定位以及基因复制等进行预测与分析,同时利用荧光定量PCR验证相关转录因子在非生物胁迫下的表达模式.结果显示,共筛选得到87个乌拉尔图小麦全长NAC转录因子,通过进化树分析将其分为7个亚族,其中39个NAC 转录因子被定位在7条染色体上.通过基因复制分析发现,有5对NAC转录因子基因发生了复制.进一步通过荧光定量验证4个NAC转录因子在非生物胁迫下的表达模式,发现4个转录因子均受不同胁迫而上调表达.     

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...     

枣AP2/EREBP转录因子的全基因组鉴定及生物信息学分析

AP2/EREBP类转录因子为植物所特有的一类转录因子,参与了植物的发育和胁迫途径。本研究利用枣的全基因组数据库,通过生物信息学手段鉴定枣的AP2/EREBP家族的全部成员,并分析AP2/EREBP转录因子家族保守域特点与功能及表达情况,为枣的遗传改良抗性育种提供理论依据。利用在线软件EBI、TAIR、Hmmer3.0、SMART、Pfam、MEME、ProtParam、SOPMA、SignalP4.1Sever和String网站,以及ClustalX2、BioEdit、MEGA6.0、MapInspect软件,对枣的AP2/EREBP转录因子家族的类型、结构域、系谱进化、序列元件、蛋白理化性质及二级结构、信号肽分析、基因定位、基因芯片表达和蛋白功能联系预测进行了分析。分析表明,枣全基因组中有127条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族:AP2、RAV、DREB及ERF,各家族成员数分别为:17、6、50及54。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚族。生物信息学分析表明,AP2/EREBP家族蛋白均为亲水性蛋白、非分泌型蛋白,且该家族蛋白富含酸性氨基酸;基因定位表明,该家族基因在12条染色体上呈不均匀分布,有染色存在串联复制现象;对127个枣AP2/EREBP蛋白之间的功能联系网络进行了系统预测,分析预测了相关基因的功能和多个基因间的联系;基因芯片表达表明,AP2/EREBP转录因子在低温、高温、光照、遮阴、紫外线、UV敏感处理及外源ABA处理条件下均能被诱导表达,且在根、叶、花和果4个器官中均有显著性表达。枣AP2/EREBP基因家族结构高度保守,对外界胁迫有显著性表达,可能在枣的生长发育及其在枣的多种生理反应信号转导中发挥着重要作用,且各家族成员之间在植物生长发育过程和胁迫响应及激素信号转导途径具有交叉作用。     

植物非生物胁迫相关转录因子研究方法

转录因子是一类能够与启动子区域顺式作用元件特异性结合的蛋白质,是一大类转录调控因子,也是植物中最大的基因家族之一。转录因子可以调节众多下游基因的表达,对植物的生长发育、形态建成、激素调节,以及抵抗多种生物和非生物胁迫具有重要作用。结合近年来转录因子的研究进展,归纳总结了植物非生物胁迫相关转录因子研究的主要策略和方法,包括转录因子结构域、亚细胞定位、转录激活作用、转录因子复合体以及转录因子功能的研究,为植物转录因子的相关研究提供理论和方法的参考。     

葡萄NAC转录因子家族生物信息学分析

NAC基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及器官建成、逆境胁迫应答等反应.目前,基因组信息的挖掘和分析已经成为葡萄功能基因组学研究的重要组成部分.本文利用生物信息学方法对葡萄143条NAC蛋白序列的系统发生和NAC基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的NAC基因家族之间的联系.结果显示这143条蛋白序列与拟南芥94个NAC基因蛋白序列一起分成了16个亚族,说明拟南芥与葡萄NAC基因间具有较高的保守性.基因组定位结果发现143条NAC基因分布在17条染色体上.研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而它们的二级结构都主要以随机卷曲为组成部分,且143条氨基酸序列三维结构十分相似.本文试验结果将为葡萄NAC基因家族的进一步功能分析提供重要研究基础.     

新疆野苹果GRAS转录因子家族全基因组鉴定与响应腐烂病菌侵染的表达分析

在植物中,GRAS转录因子通过参与光信号通路和赤霉素通路等多种信号传导途径来响应植物非生物胁迫过程已被广泛研究,但对其在生物胁迫中的响应机制研究较少。本研究基于新疆野苹果（Malus sieversii）基因组,通过TBtools、Pfam和NCBI-CDD分析软件,对新疆野苹果GRAS家族基因（MsGRAS）进行筛选与验证;随后利用Protein Paramter Calc分析MsGRAS家族成员蛋白的理化性质,用MEGA构建系统发育树;最后利用PlantCARE和Graphics软件分析MsGRAS的2 000 bp顺式作用元件。此外,分析MsGRAS基因与栽培苹果（Malus domesitica）MdGRAS基因的共线性关系。通过腐烂病菌（Valsa mali）侵染后的全长转录组数据和RT-qPCR实验对MsGRAS基因家族在响应新疆野苹果抵抗腐烂病菌过程中的表达模式进行分析和验证。结果显示：（1）在新疆野苹果中共鉴定获得83个GRAS基因,涵盖DELLA、LS、SCR、SCL3和DLT等11个亚家族;蛋白结构域预测结果表明,83个MsGRAS蛋白均包含GRAS结构域,其中有4...     

葡萄SBP基因家族生物信息学分析

SBP(squamosa promoter binding protein,SBP)基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,广泛参与植物生长、发育以及多种生理生化反应的信号传导。葡萄是继拟南芥、水稻和杨树之后完成全基因组测序的第四种开花植物,因此葡萄逐渐成为分子生物学研究的重点对象,进行葡萄基因组信息挖掘与分析对于葡萄功能基因组学的发展具有重要意义。本文利用生物信息学方法对葡萄家族45条SBP蛋白序列的系统发生和SBP基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的SBP基因家族之间的联系。结果显示这45条蛋白序列与拟南芥16个SBP基因蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与葡萄SBP基因间具有较高的保守性;进一步的基因组定位结果发现其分布在14条染色体上,较拟南芥在染色体上的分布更为分散。研究还发现不同亚家族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;而二级结构预测结果发现,41条氨基酸序列以随机卷曲为主要组成部分,这与拟南芥相似,且45条氨基酸序列三维结构十分相似。本文实验结果均为葡萄SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。     

AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2／EREBP（APETALA2/ethylene-responsive element binding proteins）是一个起源古老的转录因子超家族,它含有1个或2个由约60—70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域（DNA-binding domain）,即AP2／ERF结构域。根据AP2／ERF结构域的数目,AP2／EREBP转录因子可以分为2个亚族：EREBP亚族（具有1个AP2／ERF结构域）和AP2亚族（具有2个AP2／ERF结构域）。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能,而EREBP亚族转录因子（包括DREB类和ERF类）的主要功能是调节植物对激素（乙烯和ABA等）、病原和胁迫（低温、干旱及高盐）等的应答反应。本文讨论了AP2／EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。     

AP2/EREBP 转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2/EREBP (APETALA2/ethylene-res ponsive element binding proteins) 是一个起源古老的转录因子超家族, 它含有1个或2个由约60-70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域 (DNA-binding domain), 即AP2/ERF结构域。根据AP2/ERF结构域的数目, AP2/EREBP转录因子可以分为2个亚族: EREBP亚族(具有1个AP2/ERF结构域)和AP2亚族(具有2个AP2/ERF结构域)。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能, 而EREBP亚族转录因子(包括DREB类和ERF类) 的主要功能是调节植物对激素(乙烯和ABA等)、病原和胁迫(低温、干旱及高盐)等的应答反应。本文讨论了AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。