西葫芦CCD基因家族鉴定及其在果实发育中的表达北大核心CSCD

类胡萝卜素裂解双加氧酶(carotenoid cleavage dioxygenase,CCD)是类胡萝卜素氧化裂解途径中的关键酶,在植物生长发育、香气形成及胁迫响应等过程中均发挥着重要作用。该研究运用生物信息学方法从西葫芦全基因组中鉴定出13条具有完整RPE65保守结构域的CCD基因,为进一步解析CCD基因家族在西葫芦中的功能奠定基础。结果表明:(1)聚类分析显示,13个西葫芦CCD基因编码的蛋白可分为CCD1、CCD4、CCD7、CCD8、NCED、CCD1-like共6个亚组,且CCD8和CCD7亚组与其他家族成员的遗传距离较远。(2)顺式作用元件预测分析发现,CCD基因启动子中含有光信号、激素、环境胁迫和生长发育响应元件。(3)转录组数据分析显示,CCD家族基因具有组织表达特异性,其中3个CCD基因在组织中不表达,CpCCD1基因在叶和果实中显著高表达。(4)在果实发育过程中,8个CCD基因呈现上调表达,2个CCD基因呈现下调表达,其中CpCCD1、CpCCD4a、CpCCD4b、CpCCD8a这4个CCD基因在果实膨大生长期或成熟期出现显著高表达,推测它们可能在西葫芦果实发育过程中具有重要的调控作用。     

IGT基因家族调控作物株型研究进展

紧凑株型与深根系结构是现代作物实现机械化种植和密植高产的理想株型形态,也是改良农作物遗传性状的目标之一。IGT基因家族参与作物株型的调节,主要由DRO1（DEEPER ROOTING 1）、TAC1（TILLER ANGLE CONTROL 1）和LA1（LAZY 1）三个亚族组成,通过植物激素和相关蛋白的调控参与作物形态构建。以单子叶作物水稻、玉米以及双子叶模式植物拟南芥和作物油菜为代表,综述了IGT基因家族成员在调控单双子叶作物形态中的进展,特别是在分枝（蘖）角度和侧根向重力性中的相关机制及异同,以期为深入研究作物形态构建的调控机制和培育高产、耐密植以及适应机械化收获理想株型作物提供理论参考。     

Expressional and Biochemical Characterization of Rice Disease Resistance Gene Xa3/Xa26 Family

The rice （Oryza sativa L.） Xa3/Xa26 gene, conferring race-specific resistance to bacterial blight disease and encoding a leucine-rich repeat （LRR） receptor kinase-like protein, belongs to a multigene family consisting of tandem clustered homologous genes, colocalizing with several uncharacterized genes for resistance to bacterial blight or fungal blast. To provide more information on the expressional and biochemical characteristics of the Xa3/Xa26 family, we analyzed the family members. Four Xa3/Xa26 family members in the indica rice variety Teqing, which carries a bacterial blight resistance gene with a chromosomal location tightly linked to Xa3/Xa26, and five Xa3/Xa26 family members in the japonica rice variety Nipponbare, which carries at least one uncharacterized blast resistance gene, were constitutively expressed in leaf tissue. The result suggests that some of the family members may be candidates of these uncharacterized resistance genes. At least five putative N-glycosylation sites in the LRR domain of XA3/XA26 protein are not glycosylated. The XA3/XA26 and its family members MRKa and MRKc all possess the consensus sequences of paired cysteines, which putatively function in dimerization of the receptor proteins for signal transduction, immediately before the first LRR and immediately after the last LRR. However, no homo-dimer between the XA3/XA26 molecules or hetero-dimer between XA3/XA26 and MRKa or MRKc were formed, indicating that XA3/XA26 protein might function either as a monomer or a hetero-dimer formed with other protein outside of the XA3/XA26 family. These results provide valuable information for further extensive investigation into this multiple protein family.     

萝卜全基因组中LBD基因家族成员的鉴定与分析

LBD基因家族是植物所特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中起到非常重要的作用。本研究利用生物信息学方法,从萝卜基因组中鉴定出分布于9条染色体上的59个LBD基因。该家族成员结构比较简单,内含子数均不超过3个。萝卜LBD基因可分为两大类,分别包含50个和9个成员。它们在染色体上的分布不均匀,1号染色体上基因数目最多,有18个,而7号和8号染色体分别仅有1个LBD基因。对它们在不同组织和发育时期的表达模式研究发现,该基因家族具有一定的时空表达特异性,预测其参与萝卜不同的发育过程。本研究为萝卜LBD基因家族的功能分析奠定了基础。     

ABP1:生长素结合蛋白中的超级明星

涵盖拟南芥、玉米等模式植物中生长素信号传递过程中涉及到生长素结合蛋白(Auxin Binding Protein,简称ABP1)的研究进展和最新实验技术。ABP1是一种在植物中广泛存在的低丰度糖蛋白,多以一种β桶为主的同源二聚体的形式出现,C端则能自由地与其它蛋白相互作用。ABP1这种蛋白大多位于内质网腔,也有少量存在于质膜上或附近和细胞壁中。但是,只有位于质膜的ABP1才有生长素结合能力,参与激活多种针对生长素的早期电化学反应。然而,ABP1不像其它受体能控制基因的开关,这就无法解释生长素那形形色色的强大功能。因此,ABP1还不能叫做生长素受体。但是,也不能否认这样一种可能,那就是ABP1位于另一条与基因调控相平行的细胞学信号传递途径中,或至少有关联。到目前为止,在植物生长发育过程中ABP1相当重要,这是勿庸质疑的了,然而,ABP1到底扮演着一个什么样的角色,却还不甚明了。     

甘蔗乙烯合成酶基因家族三个成员的克隆与序列分析

ACC（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid）合成酶是高等植物乙烯生物合成途径中的限速酶.根据已克隆的植物ACS（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase）基因同源序列,设计简并引物,以甘蔗叶片总DNA为模板,通过PCR扩增,得到3条特异性强的扩增片段：Sc-ACS1为1 041 bp、Sc-ACS2为1 345 bp和Sc-ACS3为1 707 bp.将序列在GenBank核酸数据库进行同源性搜索,结果表明,3个片段均为ACS基因,推导编码的蛋白质序列分别包含326、242和310个氨基酸.其中,Sc-A CS1和Sc-ACS3同源性最高,核苷酸序列和蛋白质氨基酸序列分别有98%和96%同源,与禾本科植物玉米Zm ACS6、水稻OS-ACS2、毛竹等ACS基因家族也有很高的同源性,核苷酸序列同源性为88%-98%,蛋白质氨基酸序列同源性为73%-81%.甘蔗Sc-ACS2与水稻OS-ACS5在核苷酸和氨基酸序列上分别有91%和79%同源性,但与甘蔗Sc-ACS1和Sc-ACS3基因成员之间,氨基酸同源性分别只有45%和49%.系统进化分析表明,Sc-ACS1和Sc-ACS3基因与玉米Zm ACS6基因亲缘关系最近,而Sc-ACS2基因与水稻OS-ACS5基因亲缘关系最近.Southern杂交表明三基因在基因组中确实存在而且是多拷贝基因.三个片段已在GenBank数据库中注册,注册号分别为AY620985、AY620986和AY788919.     

苹果MdPEPC基因家族鉴定及在腋芽萌发中的作用

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPC）家族蛋白普遍存在各种植物中,在光合碳同化过程中起到重要作用,同时具有多种非光合生物学功能,但PEPC基因在苹果（Malus domestica Borkh.）中尚未研究报道。本研究以苹果新基因组数据为基础,利用生物信息学方法对苹果PEPC家族成员（the members of apple PEPC family,MdPEPC）进行鉴定,并对其在不同组织中的表达谱以及去顶和细胞分裂素噻重氮苯基脲（thidazuron,TDZ）处理后苹果腋芽转录组中的表达模式进行分析,以期探究MdPEPC基因在参与苹果腋芽萌发中的作用。结果表明,苹果MdPEPC家族共有6个成员,分布于6条不同的染色体上,且理化特征较为相似;系统进化树及序列比对分析显示其可分为2个亚组（Group Ⅰ和Group Ⅱ）,其中Ⅰ组含4个MdPEPC家族成员,属于植物型PEPCs,而MdPEPC4和MdPEPC5则与拟南芥细菌型AtPPC4聚类到Ⅱ组;共线性分析表明,MdPEPC成员之间不存在串联重复,含7对片段重复;顺式作用元件分析显示,MdPEPC家族成员不仅受光和逆境等影响,还受多种激素综合调控;表达谱显示,除MdPEPC4和MdPEPC5外,其他植物型MdPEPC在不同组织中均有表达。转录组数据分析表明,去顶和TDZ处理后MdPEPC1和MdPEPC3表达量上调,而MdPEPC2则在处理后48 h明显下调表达。综上所述,本研究通过对苹果MdPEPC家族的鉴定和分析,筛选出MdPEPC1、MdPEPC2和MdPEPC3作为调控苹果腋芽萌发的候选基因,以便后期对其进行深入研究。     

甜菜BvHAK基因家族全基因组鉴定及其在盐处理下的表达分析

高亲和性K⁺转运蛋白（high-affinity K⁺ transporter,HAK）是植物中最重要的K⁺转运蛋白家族之一,在植物K⁺吸收和转运过程中发挥重要功能。为探究甜菜BvHAK基因家族成员生物学功能及基因表达模式,采用生物信息学手段,预测了蛋白质的理化性质、基因结构、染色体定位、系统进化、保守基序、三维结构、互作网络、启动子顺式作用元件,并通过qRT-PCR分析了盐胁迫下BvHAKs基因在甜菜不同组织中的表达水平。共鉴定出10个甜菜BvHAK基因家族成员,含有8-10个外显子、7-9个内含子;平均氨基酸个数为778.30,平均分子量为88.31 kDa,等电点为5.38-9.41,跨膜区为11-14个。BvHAK4、-5、-7和-13定位在质膜,而其余定位在液泡膜。系统进化分析发现,高等植物HAK可分为5个簇,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ簇,其中Ⅱ簇成员可进一步分为Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc等3个亚簇;BvHAK家族成员则分布在前4簇,分别含有1、6、1和2个成员。甜菜BvHAK基因家族主要含有胁迫响应元件、激素响应元件和生长发育响应元件。进一步对BvHAK基因在盐处理下甜菜不同组织中的表达模式分析发现,50和100 mmol/L NaCl不同程度地诱导甜菜地上部和根部BvHAK基因家族成员的表达;高盐（150 mmol/L）则下调了其在地上部的表达水平。这些结果表明,BvHAK基因家族在响应盐胁迫过程中起重要作用。     

甘蓝型油菜MAP70基因家族全基因组鉴定与表达分析

采用生物信息学方法,从甘蓝型油菜（Brassica napus L.）基因组数据库中筛选鉴定MAP70s基因家族成员,对鉴定得到的BnaMAP70s基因家族成员的序列特征进行生物信息学分析,同时利用qRT-PCR方法分析该基因家族成员在不耐渍和强耐渍甘蓝型油菜品种幼苗中的基因表达水平。结果显示,本研究共鉴定得到19个BnaMAP70基因家族成员,分布在11条染色体上,可分为5个亚家族。BnaMAP70s启动子的上游存在厌氧胁迫、响应植物激素等相关元件,表明BnaMAP70s可能参与植株生长发育和渍水胁迫调控;转录水平存在品种特异性、植株部位特异性、时间特异性。q RT-PCR分析结果表明,BnaMAP70-1和BnaMAP70-4在渍水胁迫下出现表达差异,说明这两个基因受渍水胁迫的调控。     

薰衣草DXS基因家族的全基因组鉴定和表达分析

脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase, DXS)是植物萜类生物合成甲基苏糖醇磷酸(methylerythritol phosphate, MEP)途径的第一个关键酶,在薰衣草(Lavandula angustifolia)萜类物质的生物合成中起重要作用。本研究中,通过薰衣草全基因组序列分析发现了DXS家族(命名为LaDXS)的22个成员,处于4个进化分支中。多数LaDXS是以α-螺旋和无规则卷曲为主的稳定性蛋白,其氨基酸数量在143～848,分子量为15.6～91.4 kDa,没有明显的信号肽和跨膜结构域,其中72%的成员定位于叶绿体。基因表达分析结果显示LaDXS在薰衣草不同组织中具有差异表达,La23G00913和La07G01277在除花瓣以外的各组织中的表达量显著;La11G00786、La17G01254和La22G01334在花蕾及花萼中的表达量最高,这可能与薰衣草精油中萜类合成密切相关。启动子分析结果显示它们受光强度、茉莉酸甲酯以及脱落酸等多种因素调节。RT-qPCR分析确认La11G00786、...