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谷子AGO基因家族全基因组鉴定及特征分析

中国草地学报 2024年第4期46卷 1-10页

作者：郭晓燕宋健员世宇王宏丽杨成元张鑫山西农业大学经济作物研究所山西太原030031

阿尔戈蛋白(Argonaute proteins,AGO proteins)作为一种高度保守的RNA诱导沉默复合物,与基因转录和转录后沉默有关。目前,植物AGO基因功能的研究主要集中在拟南芥和水稻,对谷子AGO基因功能尚无文献报道。本研究利用生物信息学方法在谷... 详细信息

阿尔戈蛋白(Argonaute proteins,AGO proteins)作为一种高度保守的RNA诱导沉默复合物,与基因转录和转录后沉默有关。目前,植物AGO基因功能的研究主要集中在拟南芥和水稻,对谷子AGO基因功能尚无文献报道。本研究利用生物信息学方法在谷子全基因组中鉴定出15个具有保守结构域和位置顺序的家族成员,分布在7条染色体上,其编码的蛋白质长度在862~1148 aa之间。系统进化分析显示,谷子AGOs蛋白分布在3个进化分支,与拟南芥相比,家族成员数量有所扩展;组织表达特异性分析表明,谷子AGOs大部分基因在穗部表达强烈,推测其参与生殖发育基因调控;蛋白互作结果预测显示,所有谷子AGOs蛋白都与三种蛋白质相互作用,其中DNA介导的RNA聚合酶v亚单位1已被证明与转录水平基因沉默有关。表明AGO基因在谷子进化过程中结构和功能保守,可为谷子AGO基因家族成员的功能研究提供理论基础。

关键词：谷子 AGOs 全基因组鉴定生物信息学分析

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枳WOX基因家族全基因组鉴定及表达分析

果树学报 2022年第5期39卷 712-729页

作者：马青龄梁贝贝杨莉胡威刘勇刘德春江西农业大学农学院南昌330045

【目的】探讨枳WOX(WUSCHEL-related homeobox)家族基因在植物中的系统进化、蛋白结构特征及非生物胁迫下的表达模式,为进一步研究枳WOX家族基因在柑橘逆境响应中的功能提供理论依据。【方法】利用生物信息学分析方法,对枳WOX家族基因(P... 详细信息

【目的】探讨枳WOX(WUSCHEL-related homeobox)家族基因在植物中的系统进化、蛋白结构特征及非生物胁迫下的表达模式,为进一步研究枳WOX家族基因在柑橘逆境响应中的功能提供理论依据。【方法】利用生物信息学分析方法,对枳WOX家族基因(PtrWOXs)进行筛选与鉴定,通过qRT-PCR分析PtrWOXs在非生物胁迫下根、茎、叶中的表达模式。【结果】鉴定出10个PtrWOXs,不均等分布在7条染色体上,其编码蛋白均为亲水性蛋白。PtrWOXs在枳根、茎、叶中的表达存在差异。多数PtrWOXs可以被多种非生物胁迫诱导表达,并且在根中的表达变化程度高于叶和茎。另外,PtrWOX1、PtrWOX3、PtrWOX6、PtrWOX9和PtrWOX11可以在根中被低温、干旱、盐和ABA胁迫诱导表达,说明这些基因可能主要在枳根系响应非生物胁迫过程中发挥重要作用。【结论】鉴定出10个PtrWOXs,它们可能在柑橘抵御各种非生物胁迫过程中起重要作用。

关键词：枳 WOX基因家族全基因组鉴定非生物胁迫表达分析

灵芝中C_(2)H_(2)锌指蛋白家族全基因组鉴定及表达分析

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中草药 2024年第16期55卷 5609-5618页

作者：刘力维宋鸿雁杨湾何心雨李振皓杨继鸿李依鸿李威杨宗岐杨东风浙江理工大学生命科学与医药学院浙江省植物次生代谢调控重点实验室浙江杭州310018 浙江寿仙谷植物药研究院有限公司浙江杭州311121 浙江理工大学绍兴生物医药研究院有限公司药食同源保健食品开发技术浙江省工程研究中心浙江绍兴312366 全省食药用菌生物育种与综合开发利用重点实验室浙江金华321200

目的基于灵芝Ganoderma lucidum的基因组和转录组数据,挖掘灵芝C_(2)H_(2)型锌指转录因子(C_(2)H_(2)-ZFPs)基因家族成员,并分析其菌丝在茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)诱导后的表达模式,以期发现在灵芝的生长发育、胁迫应对及次... 详细信息

目的基于灵芝Ganoderma lucidum的基因组和转录组数据,挖掘灵芝C_(2)H_(2)型锌指转录因子(C_(2)H_(2)-ZFPs)基因家族成员,并分析其菌丝在茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)诱导后的表达模式,以期发现在灵芝的生长发育、胁迫应对及次生代谢等方面起作用的C_(2)H_(2)-ZFPs。方法通过隐马尔可夫模型搜索和保守结构域分析,对灵芝中的C_(2)H_(2)转录因子进行全基因组鉴定,利用Peptides软件包分析C_(2)H_(2)-ZFPs的理化性质,利用IQtree构建C_(2)H_(2)锌指蛋白系统发育树,利用MEME和GSDS 2.0在线工具分析保守基序和基因结构,利用q RT-PCR测定Me JA诱导后菌丝中C_(2)H_(2)基因的相对表达量。结果灵芝中含有20个C_(2)H_(2)型基因家族成员(Gl C_(2)H_(2).01~Gl C_(2)H_(2).20),可分为5个亚群,分布在灵芝的10条染色体上。系统发育和保守基序显示灵芝中C_(2)H_(2)转录因子具有进化上的保守性,且至少含有1个zf-C_(2)H_(2),启动子区预测分析发现了多类激素及逆境响应顺式作用元件。转录组分析结果表明C_(2)H_(2)基因在灵芝原基期表达最高,在孢子粉中几乎不表达。Me JA诱导9 h后,菌丝中Gl C_(2)H_(2).11和Gl C_(2)H_(2).20表达显著下降,其他Gl C_(2)H_(2)在处理后3~9 h呈下降趋势,12 h后恢复至正常表达水平。结论从灵芝全基因组中系统鉴定了C_(2)H_(2)转录因子家族基因,为进一步研究C_(2)H_(2)转录因子在调控灵芝发育及次生代谢方面的生物学功能提供理论参考。

关键词：灵芝 C_(2)H_(2)转录因子生物信息学全基因组鉴定表达分析

龙眼MADS-box基因家族的全基因组鉴定及表达模式

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应用与环境生物学报 2022年第2期28卷 451-463页

作者：李晓斐申序张舒婷蒋梦琦张梓浩林玉玲赖钟雄福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002 张掖市林业科学研究院张掖734000

为了解龙眼MADS-box(DlMADS-box)家族的分子进化特性及其对光质、激素的响应,以及该家族成员在龙眼不同组织部位及体胚发生早期的表达模式,对DlMADS-box家族成员进行全基因组鉴定,采用生物信息学方法对其理化性质、进化树、基因结构、... 详细信息

为了解龙眼MADS-box(DlMADS-box)家族的分子进化特性及其对光质、激素的响应,以及该家族成员在龙眼不同组织部位及体胚发生早期的表达模式,对DlMADS-box家族成员进行全基因组鉴定,采用生物信息学方法对其理化性质、进化树、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件、蛋白互作网络进行分析及预测,并分析其在龙眼体胚发生早期、不同组织部位、光照及激素处理下的FPKM值.共鉴定出91个DlMADS-box成员,分为type-Ⅰ型(62个)和type-Ⅱ型(29个).大部分DlMADS-box为不稳定亲水性蛋白;type-Ⅰ型大部分成员含1个或不含内含子,type-Ⅱ型大部分成员含7个内含子;DlMADS-box所有成员均含有MADS-box结构域(motif1),大部分type-Ⅱ型蛋白含有K-box结构域(motif10).DlMADS-box启动子区含有光、植物激素和生长发育等顺式作用元件,且发现DlMADS-box蛋白可与该家族成员或其他家族成员之间发生互作.利用转录组数据对DlMADS-boxs成员的表达模式分析显示,大部分DlMADS-box在非胚性愈伤组织阶段中高水平表达;与黑暗条件相比,白光和蓝光处理显著诱导DlMADS-box基因的表达;在KT和2,4-D&KT处理下DlMADS-box基因表达水平明显高于在MS和2,4-D处理下的表达水平;DlMADS-box几乎参与龙眼所有组织器官的生长发育.上述结果表明DlMADS-box家族进化具有保守性及物种特异性,可能通过响应光、激素信号调控龙眼体胚发生及器官发育.(图8表1参45)

关键词：龙眼 MADS-box家族全基因组鉴定体胚发生表达模式

花生NAS家族全基因组鉴定及其基因表达对缺铁和镉胁迫的响应

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植物生理学报 2022年第6期58卷 1119-1132页

作者：罗艳芳王朝慧张铮史刚荣淮北师范大学生命科学学院安徽淮北235000

烟酰胺合成酶(NAS)家族对植物吸收金属离子起重要作用,其催化产物烟草胺(NA)能够螯合Fe(II)、Mn(II)、Zn(II)等金属阳离子。为揭示NAS在花生(Arachis hypogaea)铁稳态调控中的生理功能,本文对花生NAS基因家族进行了全基因组鉴定和生物... 详细信息

烟酰胺合成酶(NAS)家族对植物吸收金属离子起重要作用,其催化产物烟草胺(NA)能够螯合Fe(II)、Mn(II)、Zn(II)等金属阳离子。为揭示NAS在花生(Arachis hypogaea)铁稳态调控中的生理功能,本文对花生NAS基因家族进行了全基因组鉴定和生物信息学分析。在花生全基因组中鉴定出6个AhNAS基因,包括经全基因组复制形成的3对直系同源基因:Ah NAS1.1/Ah NAS1.2、Ah NAS2.1/Ah NAS2.2和Ah NAS3.1/Ah NAS3.2。进化树分析表明,AhNAS1.1和AhNAS1.2属于第6组,其他4个基因属于第9组。6个AhNAS蛋白的保守基序组成、特征结构域(NAS)和三维结构均很相似,且都可能定位于细胞质,说明它们在花生中都可能参与烟草胺生物合成。与第9组的4个基因相比,AhNAS1.1和AhNAS1.2在基因结构及编码蛋白理化性质、保守基序、保守结构域等方面存在很大差异,说明这些基因在系统进化和功能上出现了严重分化。顺式作用元件分析表明,AhNAS基因可能受光周期和植物激素调控并在应答各种胁迫中发挥作用。不同AhNAS基因在花生响应缺铁和镉胁迫中的作用不同,AhNAS2.1和AhNAS2.2似乎主要参与黄色条纹样蛋白3 (YSL3)介导的铁的木质部运输,而AhNAS1.2、AhNAS3.1和AhNAS3.2可能参与花生对镉的解毒机制。

关键词：花生 AhNAS 全基因组鉴定缺铁镉胁迫

甜菜BvABF基因家族全基因组鉴定及其ABA处理下表达模式分析

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草业学报 2024年第9期33卷 94-110页

作者：孟亚静伍国强魏明兰州理工大学生命科学与工程学院甘肃兰州730050

ABA响应元件结合因子(ABRE binding factor,ABF)作为植物中bZIP转录因子的一个独特亚家族,在脱落酸(abscisic acid,ABA)依赖型和非依赖型信号通路中发挥重要作用。为挖掘和鉴定糖料作物甜菜BvABF基因家族生物学功能及其表达模式,本研究... 详细信息

ABA响应元件结合因子(ABRE binding factor,ABF)作为植物中bZIP转录因子的一个独特亚家族,在脱落酸(abscisic acid,ABA)依赖型和非依赖型信号通路中发挥重要作用。为挖掘和鉴定糖料作物甜菜BvABF基因家族生物学功能及其表达模式,本研究采用生物信息学方法,预测了蛋白理化特性、系统进化、染色体位置、基因结构、保守基序、顺式作用元件、二级结构和蛋白互作网络等,并通过qRT-PCR方法分析了在100μmol·L^(-1) ABA处理下BvABF在根和叶中的表达模式。结果表明,从甜菜中鉴定出6个BvABF基因家族成员,将其分为A、B和C簇,它们均含有一个bZIP区域。BvABF分布在1、3、6、7和9号染色体,含有3~4个外显子。BvABF蛋白拥有4个含有潜在磷酸化位点(R-X-X-S/T)的保守区域C1、C2、C3和C4,在C端含有一个碱性区域和4个重复的由亮氨酸(Leu)残基组成的七肽重复序列。BvABF基因家族启动子含有多种激素和光响应元件,其中4个基因含有ABA响应元件(ABA-responsive element,ABRE);另外,干旱诱导的响应元件(MBS)、低温响应元件(LTR)和厌氧响应元件(anaerobic responsive element,ARE)等也存在于该基因家族。此外,BvABF可能与磷酸化相关蛋白(PP2CCNBD-X2、SRK2I、SRK2E-X1和PP2C50)和ABA受体(PYL2、PYL4和PYR1)发生互作。进一步对BvABF在ABA处理下甜菜不同组织中的表达模式分析发现,所有BvABF基因在甜菜根和叶中均受ABA诱导和调控,且不同基因在ABA处理下呈现出不同的表达模式。这些结果表明,BvABFs在糖料作物甜菜响应ABA过程中扮演着重要角色。

关键词：甜菜 BvABF家族全基因组鉴定脱落酸顺式作用元件

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龙眼Aquaporin家族的全基因组鉴定及其在体细胞胚发生早期的表达

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应用与环境生物学报 2021年第4期27卷 1001-1012页

作者：赵鹏程徐小萍张春渝陈晓慧申序林玉玲赖钟雄福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002

水孔蛋白(AQP)是生物调控水跨膜运输的重要通道.为了解龙眼AQP基因家族的生物学功能,利用本实验室的龙眼基因组数据库,结合生物信息学的分析方法进行龙眼全基因组范围内AQP家族成员的鉴定,并对其蛋白质理化性质、系统进化关系、共线性... 详细信息

水孔蛋白(AQP)是生物调控水跨膜运输的重要通道.为了解龙眼AQP基因家族的生物学功能,利用本实验室的龙眼基因组数据库,结合生物信息学的分析方法进行龙眼全基因组范围内AQP家族成员的鉴定,并对其蛋白质理化性质、系统进化关系、共线性、选择压力、基因结构、保守基序、蛋白质保守结构域、顺式作用元件、蛋白质互作和体细胞胚早期不同阶段的基因表达情况进行分析.结果显示,龙眼AQP基因家族共有35个成员,蛋白分子量在17.77×10^(3)-44.30×10^(3) kD之间,分布在14条染色体上;经系统发育树分析,可将其分为5个不同亚家族:PIPs、TIPs、NIPs、SIPs和XIPs;不同亚家族间等电点、磷酸化位点、内含子数量和motif分布差异较大;AQP家族成员间共有6对共线性基因,与拟南芥基因组间有28对共线性基因,且在进化过程中都受纯化选择作用;龙眼AQP家族蛋白质都含有MIP保守结构域;其家族成员可与SYP、PP2A和BOR发生互作,PIP亚家族内的蛋白互作关系最强;基因组的FPKM值分析发现,大部分AQP成员可在龙眼胚胎早期不同阶段进行表达,其中DlTIP4的表达量在所有阶段远高于其他成员,可能在整个过程中发挥着重要作用.本研究表明龙眼35个AQP家族成员基因可能在体细胞胚胎发育阶段发挥重要作用,并且可能响应干旱、低温等非生物胁迫和脱落酸、生长素等植物激素的调控,在功能上具有明显的多样性.

关键词：龙眼 Aquaporin 基因家族全基因组鉴定功能分析

茶树CsTIFY家族全基因组鉴定及非生物胁迫和激素处理中主要基因表达分析

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园艺学报 2022年第1期49卷 100-116页

作者：谢思艺周承哲朱晨詹冬梅陈兰吴祖春赖钟雄郭玉琼福建农林大学园艺学院茶产业研究院福州350002 福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002 福建农林大学茶学福建省高校重点实验室福州350002

TIFY转录因子是陆地植物特有的转录因子,按照结构域特征共分为4个亚家族TIFY、PPD、JAZ、ZML,调控植物的生长发育过程。以茶树TIFY转录因子为研究对象,从茶树基因组数据库中共鉴定了22个CsTIFY转录因子家族成员,都包含了TIFY结构域。基... 详细信息

TIFY转录因子是陆地植物特有的转录因子,按照结构域特征共分为4个亚家族TIFY、PPD、JAZ、ZML,调控植物的生长发育过程。以茶树TIFY转录因子为研究对象,从茶树基因组数据库中共鉴定了22个CsTIFY转录因子家族成员,都包含了TIFY结构域。基因结构分析发现,大部分CsTIFY家族成员外显子数在5到12之间,同一亚家族所含Motif和外显子数相似。系统进化树表明,6个物种122个TIFY家族基因分为4个组,其中茶树与葡萄和杨树亲缘关系更近。启动子顺式作用元件分析发现CsTIFY家族含有大量响应SA、ABA、低温和干旱等的元件。亚细胞定位试验结果表明CsTIFY1、CsJAZ1和CsJAZ5定位于细胞核。不同茶树品种的组织表达量分析发现,大部分CsTIFY在成熟叶、根和果实中相对表达量较高。在外源ABA、SA和MeJA处理下,大部分CsHAZ上调表达,而CsZML的表达量下降;低温和干旱处理下,CsZML1表达量都极显著上升。

关键词：茶树 TIFY转录因子全基因组鉴定 ABA SA MeJA 非生物胁迫亚细胞定位

龙眼SnRKs家族全基因组鉴定、进化特性及其在龙眼体胚发生早期的表达模式

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应用与环境生物学报 2022年第2期28卷 473-484页

作者：刘蒲东张舒婷申序苏炳茜张梓浩陈裕坤林玉玲陈振光赖钟雄福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002

植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)在细胞代谢及响应渗透胁迫过程中起着关键作用.基于第三代基因组对龙眼SnRKs(DlSnRKs)家族进行全基因组鉴定及命名,对成员理化性质、亚细胞定位、... 详细信息

植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)在细胞代谢及响应渗透胁迫过程中起着关键作用.基于第三代基因组对龙眼SnRKs(DlSnRKs)家族进行全基因组鉴定及命名,对成员理化性质、亚细胞定位、系统发育进化树、蛋白互作、染色体定位、保守基序与基因结构、全基因组共线性及启动子顺式作用元件进行预测分析,并结合转录组数据分析DlSnRKs在龙眼体胚发育3个阶段[胚性愈伤组织(EC)、不完全胚性紧实结构(ICpEC)、球形胚(GE)]的表达模式.结果显示,DlSnRKs家族共28个成员.系统发育进化树分析发现DlSnRKs家族成员分布于3个亚组中.染色体定位分析发现28个成员定位在10条染色体中.蛋白互作预测分析发现DlSnRKs家族存在复杂的蛋白互作关系.蛋白保守基序分析发现各亚组成员motif分布相似性与保守性并存.对DlSnRKs家族成员的基因结构进行分析,发现其内含子数目在0-14之间.启动子顺式作用元件分析发现各成员启动子区包含光、激素、生长发育及胁迫等响应元件.全基因组共线性分析发现有8个DlSnRKs成员在拟南芥和水稻中均发现共线基因.对DlSnRKs在EC-ICpEC-GE阶段的表达模式进行分析,发现有11个成员呈持续上调表达,3个成员呈持续下调表达,并且DlSnRK1.2在EC-ICpEC阶段以及DlSnRK2.5和DlSnRK3.9在ICpEC-GE阶段出现显著差异表达.本研究表明通过预测分析发现DlSnRKs家族在进化过程中较保守,其家族成员可能参与调控龙眼体胚发育过程,结果可为SnRK家族基因的深入研究和功能表征奠定基础.(图7表2参52)

关键词：龙眼 SnRKs 全基因组鉴定进化特性表达模式