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植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示:(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。 相似文献
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SWEET(Sugars will eventually be exported transporters)是近年来在植物中发现的一组糖转运蛋白,在植物生长、发育和非生物及生物胁迫响应等多种生理过程中发挥着重要作用。本研究利用生物信息学方法对猕猴桃(
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Na+/H+逆向转运蛋白(Na+/H+antiporter,NHX)基因家族在植物响应盐胁迫中发挥重要作用。本研究鉴定了大白菜NHX基因家族成员,并分析了大白菜NHX基因(Brassica rapa ssp.Pekinensis NHX,BrNHXs)响应高温、低温、干旱和盐胁迫等非生物逆境的表达模式。结果表明,在大白菜中共鉴定到9个NHX基因家族成员,分布在大白菜的6条染色体上,其氨基酸数目在513–1154 aa之间,相对分子量集中在56804.22–127856.66 kDa,等电点位于5.35–7.68之间。该基因家族成员主要存在于液泡中,基因结构完整,外显子的数目介于11–22之间。大白菜NHX基因家族编码的蛋白质二级结构都具有α-螺旋、β-转角和不规则卷曲结构,其中α-螺旋发生频率较高。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析显示,该基因家族成员在高温、低温、干旱和盐胁迫下均有不同程度地响应,且在不同时间表达差异显著。以BrNHX02和BrNHX09对这4种胁迫的响应最为显著,表达量在处理72 h时均显著上调,可作为候选基因进一步验证其功能。 相似文献
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该研究从水稻中鉴定了5个编码NACA蛋白的基因,并对其理化性质、结构、定位及表达进行分析,并针对NACA2的亚细胞定位及其在抗旱过程中的生物学功能进行了初步研究。结果表明:(1) 5个水稻NACA蛋白的氨基酸序列中含有多个保守的基序,NACA1-NACA4均含有NAC结构域和UBA结构域,但NACA5序列较短且不含UBA结构域;不同植物NACA蛋白的氨基酸序列进化关系与物种之间的进化关系高度统一。(2)组织表达模式分析发现,NACA1、NACA2和NACA3在不同水稻组织中具有较高的表达水平,尤其是在生殖器官中,但NACA4和NACA5在不同组织中的表达水平均很低;NACA基因的表达受到甘露醇、脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)、氯化钠(NaCl)、水杨酸(SA)及低温胁迫的诱导,其中NACA2和NACA5的表达变化最明显。(3)亚细胞定位表明,NACA2蛋白定位于细胞核和细胞质中。(4)与野生型相比,过表达NACA2拟南芥株系的萎蔫程度较轻,颜色较绿,显著降低了叶片的失水速率,且复水速度明显更快,并显著增强了对干旱和渗透胁迫的抗性。研究表明,NACA2正调控植物对干旱胁迫的抗性,为进一... 相似文献
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为了解向日葵(Helianthus annuus)的Argonaute (AGO)和Dicer-like (DCL)的功能,利用拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AGO和DCL基因序列在向日葵基因组数据库中进行同源比对,对向日葵AGO和DCL家族成员进行生物信息学分析。结果表明,从向日葵中鉴定到15个Ha AGOs和5个HaDCLs家族成员;这2类基因在染色体上的分布均不均匀。系统发育分析表明,与拟南芥相似,HaAGO家族成员可分为3个分支,HaDCL可分为4个分支;所有的HaAGO都具有保守的N domain、DUF1785、PAZ和PIWI结构域,Ha DCL家族成员都含有PAZ和RIBOc结构域。表达分析表明,Ha DCL3a和Ha DCL3b在茎和花序中高度表达;亚细胞定位表明Ha AGO多定位于细胞核。这表明向日葵中可能存在典型的RNAi干扰机制,并可能参与了协调向日葵的生长发育过程。 相似文献
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生长调节因子(growth-regulating factor, GRF)家族基因编码植物特有的转录因子,在植物生长发育和胁迫响应等许多生物学过程中发挥重要调节作用。本研究利用生物信息学方法全面鉴定了马铃薯(Solanum tuberosum)GRF基因家族,并分析了其表达模式。在马铃薯基因组中共发现了12个GRF家族基因(StGRF1~StGRF12),其编码的蛋白均含有QLQ结构域和WRC结构域;StGRF基因分布在马铃薯的9条染色体上,染色体片段复制可能导致了该家族基因在马铃薯基因组中的扩张;系统进化分析显示,StGRF可以分为5组,同组的基因成员具有相似的基因结构,且其编码的蛋白具有相似的保守结构域分布;StGRF成员启动子区域存在丰富的激素和胁迫响应相关元件;表达模式分析显示,StGRF在马铃薯不同发育时期及各个组织中呈现出多样化的表达特征,这说明不同成员可能在马铃薯生长发育过程中发挥特异的调控作用。以上结果可为进一步探索StGRF的功能提供一定基础。 相似文献
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为了解毛竹(Phyllostachys edulis)中肉桂酸-4-羟化酶基因(C4H)的分子特征及其表达模式,采用生物信息学方法在毛竹基因组数据库中鉴定出6个C4H成员(PeC4H1~PeC4H6),基因编码区长度为1 506~1 695 bp,推测编码501~564 aa,均具有保守的血红素结合域、苏氨酸结合槽基序和5个特征性底物识别位点,属于细胞色素P450超家族。系统进化分析表明,6个PeC4Hs可分为2类,分别含有2和4个成员。转录组数据分析表明,PeC4Hs在毛竹26个组织中的表达量存在明显差异,不同高度笋中PeC4Hs的表达差异显著。PeC4Hs启动子序列中含有多种响应逆境胁迫和激素信号的顺式调控元件,PeC4Hs表达受干旱和GA3的影响,干旱时,仅PeC4H3/4在根中显著上调表达,其余成员均呈下调表达;GA3处理下叶中PeC4H3/6迅速响应,呈先显著上调后逐渐降低的趋势,根中PeC4H2/5在处理前1 h短暂下调后又显著上调,至8 h时恢复到处理前的表达水平。因此,PeC4Hs可能在毛竹笋的木质化过程和应对非生物胁迫中发挥着重要作用。 相似文献
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丙酮酸脱氢酶E1组分β亚基-1 (pyruvate dehydrogenase E1 component subunit beta-1,PDHB-1)基因是编码丙酮酸脱氢酶复合物E1酶β亚基的基因,在果实酸度积累过程中具有重要作用。为了探究苹果(Malus domestica L.) PDHB-1家族的进化特征及其在不同酸含量苹果中的表达情况,本研究利用NCBI、Pfam等数据库和Clustal X、MEGA、TBtools等软件进行生物信息学分析,通过结合可滴定酸含量测定与实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,q RT-PCR)分析,获得该家族基因在‘艾斯达’和‘成纪1号’2个不同酸含量的苹果中的表达情况。PDHB-1家族主要定位于叶绿体、细胞质和线粒体中,α-螺旋和不规则卷曲是该家族二级结构形成的主要因素。组织特异性表达谱显示大部分成员的表达量在果实中高于其他组织。q RT-PCR结果表明,大部分成员其表达量变化趋势与可滴定酸含量变化趋势一致,在果皮中,有14个成员的表达水平在酸含量较高的‘艾斯达’苹果中显著高于酸含量较低的‘成纪1号’,其中M... 相似文献
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磷脂酶D(PLD)是植物生长和胁迫反应过程中参与膜磷脂分解代谢的关键酶。PLD编码基因在高等植物中构成了一个大的基因家族,但是仍未对高粱PLD基因家族进行深入研究。本研究中,通过全基因组分析,鉴定了15个PLD基因,并分成6个亚组,初步揭示了SbPLDs的基因结构、保守结构域、染色体定位和系统发育关系等信息。基因复制的研究表明,片段复制在高粱PLD基因家族的扩展中发挥了重要作用,SbPLDs在进化过程中经历了强烈的纯化选择。此外,转录组数据表明,受启动子区上游顺式元件调控的PLD家族基因可能在高粱的生长发育中发挥重要作用。通过real-time PCR分析,显示部分SbPLDs参与非生物胁迫和激素途径的潜力。亚细胞定位表明,高粱PLD蛋白在细胞质中富集,可能具有抗逆胁迫的功能。本研究为了解高粱PLD基因的特征提供了理论参考,为研究高粱PLD基因家族的进化提供了新的视角,也为阐明高粱PLD基因家族的功能提供了基础信息。 相似文献
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WRKY是植物特有的一个转录因子超家族,参与植物生长发育、物质代谢以及生物和非生物胁迫响应等多种生物学过程的调控。尽管WRKY转录因子基因已在高等植物广泛表征,然而有关真核藻类WRKY却知之甚少。采用多序列比对、系统进化和保守域分析等技术对30种真核藻类WRKY进行全基因组鉴定,共获得24个WRKY成员,均来自绿藻门(Chlorophyta)藻类。红藻门(Rhodophyta)、灰藻门(Glaucophyta)和硅藻门(Bacillariophyta)等藻类未检测到WRKY。24个WRKY成员均具有保守结构域七肽序列WRKYGQ(E/A/H/N)K和锌指基序C-X4-5-C-X22-23-H-X-H,分别归类于Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb和R组。高含虾青素的雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)含有2个Ⅰ类WRKY成员(HaeWRKY-1和HaeWRKY-2)。进一步克隆HaeWRKY-1和HaeWRKY-2基因编码序列,构建原核表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,并通过Ni-NTA亲和层析获得纯化的HaeWRKY融合蛋白。雨生红球藻在正常培养条件下,HaeWRKY-1表达量显著高于HaeWRKY-2。高光逆境胁迫显著上调HaeWRKY-1表达和下调HaeWRKY-2表达。HaeWRKY基因启动子含有多个光、乙烯、脱落酸(abscisic acid, ABA)以及逆境响应顺式元件。特别在HaeWRKY-2启动子区未检测到W-box顺式元件,但HaeWRKY-1和控制虾青素生物合成关键酶基因HaeBKT、HaePSY基因启动子含有W-box元件。基于本研究及前人的发现,我们推测高光胁迫下HaeWRKY-2低表达可能导致HaeWRKY-1的上调表达,HaeWRKY-1进而上调虾青素合成关键基因(HaeBKT、HaePSY等)表达,促进虾青素合成积累。这为深入解析雨生红球藻高光胁迫响应及虾青素合成的调控机制提供了新思路。 相似文献
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真核生物mRNA转录后修饰可调控许多基因的遗传信息,植物m6A甲基化研究正成为关注的新热点。m6A结合蛋白 (m6A readers) 调节m6A修饰的特异性,通常具有YTH (YT521-B homology) 结构域,在拟南芥中被命名为ECT结构域 (evolutionarily conserved C-terminal region ECT domain) 。目前ECT基因已在拟南芥和水稻等植物中检测到,但该基因家族在水稻中的成员及生物学功能还缺乏研究。本研究通过水稻ECT基因家族的全基因组分析,鉴定出12个OsECT基因,具有1个保守的基序,多位于蛋白质氨基酸序列C-端。共线性分析表明,在水稻基因组内OsECT-c与OsECT-e发生了重复事件,在物种间ECT同源基因对可能是在双子叶和单子叶植物分化后形成。同源基因对OsECT的Ka/Ks < 1,表明OsECT基因家族在进化过程中可能经历了较强的纯化选择压力。表达模式分析显示,OsECT-b、OsECT-c、OsECT-e和OsECT-j在水稻生长初期各个组织均保持较高的表达水平,OsECT-g在干旱处理后表达量显著下调。因此,OsECT基因在水稻生长发育和逆境胁迫中可能发挥着重要作用。本研究为今后OsECT基因在水稻的节水抗旱机制研究和相关抗逆育种提供了重要的理论基础。 相似文献
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为探究TrxG(trithorax group)基因在大豆中的分布及响应大豆非生物胁迫的调控机制,该文通过生物信息学方法和实时荧光定量PCR技术对大豆GmTrxG基因家族成员的理化性质、系统进化关系、结构域组成、基因表达情况进行了分析。结果表明:(1)在大豆中共鉴定到15个GmTrxG基因家族成员,编码氨基酸长度为982~2 394 aa的亲水性蛋白。(2)GmTrxG蛋白成员可被细分为3个亚族,并且每个亚族成员均含有1个SET结构域。(3)绝大多数GmTrxG基因在大豆茎尖、叶、花中的表达量较高。(4)GmSDG2a/b/c/d基因在高温、干旱胁迫下持续高表达; GmSDG2b/c和GmSDG14c受低温胁迫诱导表达; GmSDG2a/b、GmSDG14c和GmSDG25a/b受盐害胁迫表达上调。(5)大多数GmTrxG基因在茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)激素处理下表达上调。由此可见,GmTrxG基因受到不同非生物胁迫的差异调控,成员GmSDG2a/b/c/d、GmSDG14c和GmSDG25a/b可能在大豆非生物胁迫响应中发挥重要作用。该研究结果为进一步探究大豆GmTrxG基因家族成员的生物学功能提供了科学依据。 相似文献
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为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76~9.12,相对分子量为17.76~122.67 kD,长度为153~1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4~14个外显子,1~11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。 相似文献
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NRAMP蛋白(natural resistance-associated macrophage proteins)家族在植物响应重金属胁迫时具有重要作用,能够转运Fe2+、Mn2+、Zn2+和Cd2+等重金属离子。为探究甘蔗ScNRAMP基因家族的特征,该文基于甘蔗割手密基因组鉴定了ScNRAMP基因家族,并进行了理化特性、基因结构、顺式作用元件、保守基序、结构域和进化关系等分析。结果表明:甘蔗ScNRAMP基因家族含有29个成员,不均匀分布在19条染色体上; 编码蛋白均为不稳定蛋白,无信号肽,亚细胞均定位在质膜上; 各成员保守基序有6~10个不等,跨膜数有6~12个不等,二级结构主要构成元件为α-螺旋和无规则卷曲; 顺式作用元件分析表明甘蔗ScNRAMP基因家族可能通过激素代谢参与逆境胁迫和生长发育等生物过程; 利用割手密的RNA-seq转录组表达数据进行的组织特异性分析发现,ScNRAMP在甘蔗不同发育阶段的叶和茎中具有时空表达特性; 进化树分析将甘蔗ScNRAMP家族成员分为3个亚家族(I、Ⅱ和Ⅲ)。该研究在全基因组水平上系统地鉴定了现代栽培甘蔗祖先种之一割手密NRAMP基因家族,既为进一步了解甘蔗NRAMP基因家族提供了基础,也为后续甘蔗重金属研究提供了重要候选基因。 相似文献
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MBD蛋白是一类与甲基化DNA结合的反式作用因子,在植物生长发育调控过程中发挥重要功能。该研究以‘中国春’小麦为材料,利用生物信息学方法分析了小麦基因组中MBD基因家族成员的组成、序列特征、染色体定位和表达模式,利用qRT-PCR技术分析TaMBD6和TaMBD9基因的时空表达模式。结果显示:(1)小麦MBD基因家族包含16个成员(44个基因位点)分布于第1、2、5、6和7号染色体群;聚类分析表明,小麦MBD蛋白分别属于第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ和Ⅷ亚类,其中第Ⅱ、Ⅲ和Ⅷ亚类的MBD蛋白含有5个识别甲基化DNA的保守位点;基因结构分析显示,小麦MBD基因家族成员的内含子数目在1~10之间,启动子区域普遍存在光响应和激素应答元件,且基因组结构特征在同一亚类内高度相似。(2)RNA-Seq数据的基因表达谱分析显示,小麦MBD基因家族多数成员在穗和籽粒发育早期均有较高的表达水平,而且部分成员对干旱和热胁迫有明显响应。(3)qRT-PCR分析显示,TaMBD6和TaMBD9的3个部分同源基因在不同组织间差异表达,但均在幼穗中表达量最高。结果表明,小麦MBD基因可能在小麦发育及非生物胁迫响应过程中发挥调控功能,为进一步探讨小麦MBD基因的功能奠定了基础。 相似文献
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醛酮还原酶超家族(aldo-keto reductase super family,AKRs)具有广泛的底物特异性,目前尚未见对昆虫AKR基因家族成员的系统鉴定报道。本研究采用生物信息学手段,预测了家蚕(Bombyx mori) AKR基因的系统进化、理化性质、染色体定位、保守基序和基因结构,通过转录组数据和实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析了不同组织时期及不同发育状态蚕卵中Bm AKR基因的表达水平,并采用Western blotting检测了蚕卵中该蛋白的表达量。本研究共鉴定出11个Bm AKR基因,分布在4条不同的染色体上,都具有AKR家族特有的(α/β) 8桶保守结构,理化特征较为相似;系统进化分析显示,其可分为2个家族(AKR1和AKR2)。转录组数据分析显示,家族成员基因在不同组织时期中的表达差异较大。进一步分析发现,一部分Bm AKR基因在非滞育卵的表达量显著高于滞育卵;但Bm AKR1-1在滞育卵中的表达量却显著高于非滞育卵。蛋白水平的检测发现Bm AKR1... 相似文献
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为研究铁皮石斛(Dendrobium officinale)应激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase, SAPK)基因家族的功能,综合多种生物信息学技术鉴定铁皮石斛SAPK (DoSAPK)家族成员,分析它们的理化特性、染色体定位、系统进化树、基因结构和启动子顺式作用元件等,并通过荧光定量PCR技术检测它们在不同组织、低温处理及盐胁迫处理后的表达量。结果表明,铁皮石斛有8个SAPK家族成员,分为group I、group II和group III亚家族,分布在7条染色体上,且2对基因间存在复制关系。在同一亚族中的家族成员具有类似的基因结构、保守基序和蛋白质二级结构。DoSAPK家族基因的启动子区域富含大量激素响应和胁迫应答相关的调控元件。不同DoSAPK成员在铁皮石斛各组织中均有不同程度的表达,具有组织表达特异性。在低温和盐胁迫处理下呈现差异化表达,可能受到低温和盐胁迫的调控,特别是DoSAPK1在铁皮石斛逆境应答过程中可能起着重要的作用。本研究为铁皮石斛DoSAPK家族基因及其功能的深入研究提供了参考。 相似文献
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梁佳林;赵爽;李幸儿;赵成周;李萍 《生物技术通报》2024,(12):182-192
【目的】鉴定尼泊尔黄堇Aux/IAA基因家族,为尼泊尔黄堇Aux/IAA基因功能研究及抵御逆境胁迫提供理论基础。【方法】基于尼泊尔黄堇全长转录组数据,鉴定和分析尼泊尔黄堇Aux/IAA(ChAux-IAA)基因家族成员,并对其蛋白质理化性质、系统进化树、基因结构、蛋白质三级结构及蛋白质互作关系、启动子顺式作用元件进行分析。此外,对尼泊尔黄堇进行不同时间(0.5 h、48 h)UV-B处理,检测ChAux/IAA基因家族的表达模式。【结果】尼泊尔黄堇ChAux/IAA基因家族共有20个成员,大多数位于细胞核中,少数位于叶绿体、线粒体和细胞壁中。ChAux/IAA基因家族编码蛋白属于亲水性蛋白。ChAux/IAA基因家族的顺式作用元件中存在光响应元件,表明该基因家族可能参与植物的生长发育和抵御紫外胁迫。通过RT-qPCR分析发现,在UV-B处理下,20个ChAux/IAA的表达量均较对照组增加,其中ChIAA2、ChIAA3、ChIAA4、ChIAA10、ChIAA13和ChIAA21表达量增加更加显著,表明ChAux/IAA基因家族在其抵御紫外线胁迫方面具有重要功能。【结论】共鉴定出20个ChAux/IAA基因家族成员,ChAux/IAA基因家族在UV-B胁迫中发挥重要作用。 相似文献
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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... 相似文献