In silico Analysis of Sequential,Structural and Functional Diversity of Wheat Cystatins and Its Implication in Plant Defense

Phytocystatins constitute a multigene family that regulates the activity of endogenous and/or exogenous cysteine proteinases.Cereal crops like wheat are continuously threatened by a multitude of pathogens,therefore cystatins offer to play a pivotal role in deciding the plant response.In order to study the need of having diverse specificities and activities of various cystatins,we conducted comparative analysis of six wheat cystatins(WCs) with twelve rice,seven barley,one sorghum and ten corn cystatin sequences employing different bioinformatics tools.The obtained results identified highly conserved signature sequences in all the cystatins considered.Several other motifs were also identified,based on which the sequences could be categorized into groups in congruence with the phylogenetic clustering.Homology modeling of WCs revealed 3D structural topology so well shared by other cystatins.Protein-protein interaction of WCs with papain supported the notion that functional diversity is a consequence of existing differences in amino acid residues in highly conserved as well as relatively less conserved motifs.Thus there is a significant conservation at the sequential and structural levels;however,concomitant variations maintain the functional diversity in this protein family,which constantly modulates itself to reciprocate the diversity while counteracting the cysteine proteinases.     

甜瓜PIN基因家族的鉴定及高温胁迫表达分析

生长素输出载体蛋白PIN(PIN-formed)是调控植物生长素极性运输的重要载体，在植物生长发育过程中发挥重要作用，但PIN蛋白在甜瓜基因组中的成员、性质、染色体分布、系统进化、启动子，以及家族成员在高温胁迫中的表达特性尚不明确。本研究利用生物信息学方法在甜瓜（Cucumis melo）全基因组数据库中筛选鉴定到18个CmPIN成员，编码氨基酸数量在51-642之间，分子量介于5.19-70.30 kD之间，不稳定指数在24.33-48.87之间；主要定位于细胞质膜上，除CmPIN6和CmPIN8无跨膜结构外，其他16个PIN蛋白均具有2-11个跨膜结构域；分布在9条染色体上，均含有1-9个Motif,CmPIN家族成员基因含有1-10个外显子，二级结构主要为α-螺旋和无规则卷曲结构。构建了CmPIN家族成员与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、番茄（Solanum lycopersicum）、玉米（Zea mays）的PIN蛋白进化树，将18个Cm PINs聚类为7个亚族，其中亚族Ⅵ中数量最多。启动子顺式作用元件分析显示，甜瓜CmP...     

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。     

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。     

沙地云杉LBD基因家族鉴定及盐胁迫响应分析北大核心CSCD

沙地云杉(Picea mongolica)是我国稀有珍贵树种,具有耐旱、耐寒、耐沙埋的优良抗性。LBD(lateral organ boundaries domain)是植物侧生器官中重要的转录因子,在植物生长发育和胁迫应答进程中起关键作用,但目前尚未报道有关沙地云杉中LBD基因家族的研究。本研究参考挪威云杉全基因组数据及沙地云杉转录组数据鉴定沙地云杉LBD基因,进行生物信息学分析并利用qRT-PCR检测LBD基因在不同组织(茎尖、主根、侧根、茎和叶)及盐胁迫胁迫条件下的表达水平。结果表明,在沙地云杉转录组中共鉴定出30个LBD基因(PmLBD1-30),蛋白序列长度在119~309 aa之间,分子量为10.5~33.4 kD,等电点介于5.15~9.26之间,Cell-PLoc亚细胞定位显示均位于细胞核中;所有的LBD蛋白结构域、基因结构高度保守,并由相似的基序组成;根据系统发育树可将其分为5个亚家族(Class I a~e),沙地云杉在各类中的成员依次为4,11,5,1,9个;qRT-PCR试验结果显示,PmLBDs在不同组织中均有表达,如PmLBD2/5/18/19在茎中高表达,ClassⅠb中的PmLBD9/20/23基因在侧根中强烈表达;大多数PmLBDs的表达强烈响应盐胁迫,17个PmLBD基因在盐处理后上调表达,而6个PmLBD基因在盐处理后下调表达,且同一亚族基因表达情况呈现相似趋势。     

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。     

Identification and characterization of an epididymis-specific gene,Ces7

Carboxylesterases （CEs） represent a multigene family of serine-dependent enzymes. Male-dependent CEs are over-expressed in the male reproductive tract of different animal species （bivalve mollusks, fruit-flies, and mammals）. Here, a novel rat epididymis-specific gene named Ces7 was cloned and characterized. It was a novel member of CE family, which was mainly expressed and secreted to the lumens of the corpus and cauda epididymis. CES7 protein was highly glycosylated as other mammalian CEs. Furthermore, Ces7 increased with age growth until sex maturation and then maintained at high level. CES7 might be one of the major CEs in male reproductive tract and contribute to the sperm fertilization.