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猕猴桃过氧化氢酶基因家族全基因组鉴定与表达分析

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生物技术通报 2023年第4期39卷 136-147页

作者：赖瑞联冯新高敏霞路喻丹刘晓驰吴如健陈义挺福建省农业科学院果树研究所福州350013

过氧化氢酶(Catalase,CAT)是植物主要的抗氧化酶之一。为揭示猕猴桃CAT(AcCAT)基因家族序列特征和潜在功能,对其进行了全基因组鉴定和表达分析。对AcCAT基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并研究其在不同器官以及果实贮藏过程... 详细信息

过氧化氢酶(Catalase,CAT)是植物主要的抗氧化酶之一。为揭示猕猴桃CAT(AcCAT)基因家族序列特征和潜在功能,对其进行了全基因组鉴定和表达分析。对AcCAT基因家族进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并研究其在不同器官以及果实贮藏过程中的表达变化。从猕猴桃基因组中鉴定出9个AcCAT基因并根据其在染色体上的位置分别命名为AcCAT1-AcCAT9,不同成员之间蛋白理化性质、基因结构、保守基序、启动子作用元件等存在较高相似性。AcCAT基因不均匀地分布在猕猴桃的4条染色体上,其中的5个AcCAT基因形成2个串联基因簇,6个AcCAT基因发生片段复制。基于psRNAtarget分析,AcCAT基因可能主要受miR166家族调控。系统进化分析结果显示,来源于猕猴桃、茶树、棉花和水稻的23个CAT蛋白分为3个类群,其归类并未完全按物种划分。在不同猕猴桃器官中,AcCAT3主要在根中表达,AcCAT1和AcCAT4主要在花中表达,AcCAT2、AcCAT5、AcCAT6、AcCAT8和AcCAT9主要在叶中表达,AcCAT7则同时在根和花中高水平表达;在猕猴桃果实贮藏过程中,AcCAT5和AcCAT6表达水平逐渐降低,AcCAT1和AcCAT2主要在贮藏前期表达,而AcCAT3、AcCAT4和AcCAT8主要在贮藏后期表达。此外,miR166家族成员在果实贮藏过程中的表达量逐步升高。AcCAT基因在进化过程中存在保守性,其在猕猴桃生长发育和果实贮藏软化过程中发挥调控作用。

关键词：猕猴桃过氧化氢酶全基因组鉴定基因表达

谷子GRAS转录因子家族的全基因组鉴定、表达分析及标记开发

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核农学报 2022年第9期36卷 1723-1737页

作者：王智兰韩康妮杜晓芬李禹欣连世超王军山西农业大学谷子研究所/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室/杂粮种质创新与分子育种山西省重点实验室山西长治046011

为了鉴定谷子GRAS家族基因并揭示SiGRASs响应外源植物激素和逆境胁迫过程的表达规律,本研究采用生物信息学方法对谷子GRAS转录因子家族进行全基因组鉴定,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行4种激素和2种胁迫处理后的表达分析,并根据SiGRA... 详细信息

为了鉴定谷子GRAS家族基因并揭示SiGRASs响应外源植物激素和逆境胁迫过程的表达规律,本研究采用生物信息学方法对谷子GRAS转录因子家族进行全基因组鉴定,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行4种激素和2种胁迫处理后的表达分析,并根据SiGRAS23序列差异开发分子标记。结果表明,谷子全基因组共包含52个GRAS转录因子基因,大部分编码亲水性蛋白;82.69%的基因编码酸性蛋白,长度为362~734 aa,分子量为39.81~100.09 kDa,等电点为4.85~9.53。系统发育分析将谷子GRAS家族划分为10个亚家族。组织表达量分析表明,各亚族基因具有明显的组织表达特异性,LISCL、DELLA和SHR亚族基因分别在叶、茎和根中有较高的表达量,PAT1和HAM亚族大部分基因为组成型表达,但在叶中的表达量最高。SiGRASs启动子区含有多种植物激素、逆境响应相关的顺式作用元件;qRT-PCR结果显示,SiGRASs在不同激素和非生物胁迫下的表达水平存在较大差异,其中PAT1亚族中Seita.2G369400对6种不同的处理响应最为敏感;少数SiGRASs基因在各组织和各种激素和非生物胁迫处理下,表达量均在极低水平。DELLA亚族中的SiGRAS23在遗传群体AJF的双亲矮宁黄和晋谷21号间存在序列差异,据此开发的分子标记D8-1与该群体株高性状紧密连锁。本研究为解析谷子GRAS家族基因参与激素信号转导及逆境胁迫响应的功能研究奠定了基础,SiGRAS23的分子标记可用于今后谷子种质资源株高等位变异的筛选。

关键词：谷子 GRAS 全基因组鉴定表达分析分子标记

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芥蓝TCP家族全基因组鉴定及表达分析

中国农业大学学报 2022年第8期27卷 76-92页

作者：曾家晶赵怡娇曾东琳唐为玲李尊文 Gefu WANG-PRUSKI 赖钟雄郭容芳福建农林大学园艺植物生物工程研究所福州350002 福建农林大学戴尔豪西大学联合试验室福州350002

为明确芥蓝TCP家族相关基因在叶片发育中的功能,基于甘蓝基因组数据,分析鉴定出芥蓝TCP基因家族有40个成员,参考拟南芥同源TCP基因注释及拟南芥数据库基因的相对表达量,初步选取BoTCP21和BoTCP25基因,采用qRT-PCR分析。结果表明:BoTCP21... 详细信息

为明确芥蓝TCP家族相关基因在叶片发育中的功能,基于甘蓝基因组数据,分析鉴定出芥蓝TCP基因家族有40个成员,参考拟南芥同源TCP基因注释及拟南芥数据库基因的相对表达量,初步选取BoTCP21和BoTCP25基因,采用qRT-PCR分析。结果表明:BoTCP21和BoTCP25均在叶片中大量表达,但二者在真叶不同部位的表达模式存在差异。为了进一明确TCP基因家族中参与叶片发育的基因,采用生物信息学方法并结合qRT-PCR对BoTCP家族进行了全面分析。结果显示:40个BoTCP都属于非分泌亲水性蛋白,分别定位在8条染色体上;系统进化树构建和亲缘关系分析将芥蓝中的BoTCP成员归为3类,其中PCF亚家族有19个成员,CYC亚家族8个成员,CIN亚家族13个成员。qRT-PCR结果表明:BoTCP21和BoTCP25在真叶和薹叶中具有较高的表达量,BoTCP14在开花结荚的植株根部表达量较高,而BoTCP16则在抽薹植株的根部表达量最高,说明BoTCP家族成员在组织部位表达存在时空特异性且广泛参与了植株的形态建成和器官发育。

关键词：芥蓝 TCP基因家族全基因组鉴定生物信息学表达分析

核桃CONSTANS-Like基因家族全基因组鉴定及表达分析

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生物技术通报 2022年第9期38卷 167-179页

作者：袁星郭彩华刘金明亢超全绍文牛建新石河子大学农学院园艺系特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室石河子832003

基于核桃基因组鉴定核桃COL(CONSTANS-Like)家族成员,并对其进行分析,以揭示核桃COL家族的分子进化和潜在功能。以‘新新2号’(Juglans regia *** No.2)为材料,对COL基因家族全基因组进行鉴定及生物信息分析,并分析其在不同组织及不同... 详细信息

基于核桃基因组鉴定核桃COL(CONSTANS-Like)家族成员,并对其进行分析,以揭示核桃COL家族的分子进化和潜在功能。以‘新新2号’(Juglans regia *** No.2)为材料,对COL基因家族全基因组进行鉴定及生物信息分析,并分析其在不同组织及不同时间雌花芽的表达。结果表明,核桃基因组中共存在55个COL基因,不均匀地分布在16个染色体和1个Scaffold上,依次命名为JrCOL1-JrCOL55,氨基酸为117-789 aa,分子量为12.99-86.08 kD,等电点为4.00-8.94,进化树分析将其分为3个亚族,且同一分支基因的保守基序和基因结构位置相似。启动子区的顺式作用元件分析发现JrCOL基因含有大量与光信号、植物激素、胁迫等相关的顺式作用元件。‘新新2号’中JrCOL家族基因具有组织特异性表达,其中JrCO1、JrCO7a-c、JrCO8、JrCOL23、JrCO31a-c、JrCO33、JrCOL35和JrCOL50a-f在叶片中表达量最高。对‘新新2号’雌花芽不同时间JrCOL基因的RT-qPCR分析表明,JrCOL1、JrCOL35、JrCOL50a-f和JrCOL52在‘新新2号’雌花芽中,具有一致的表达趋势,其中JrCOL50a-f在‘新新2号’雌花芽分化过程中起到重要作用。在核桃基因组中鉴定出55个COL家族基因,分为3个亚家族,不均匀地分布在16个染色体和1个Scaffold上,结构进化保守,组织表达模式多样。推测JrCOL家族基因在核桃叶片发育过程中发挥重要功能。

关键词： ‘新新2号’ CONSTANS-Like 核桃基因家族全基因组鉴定基因表达

中华按蚊化学感受蛋白(CSP)家族基因的全基因组鉴定和特征分析

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昆虫学报 2017年第2期60卷 136-147页

作者：梅婷何正波王小婷王婷婷陈斌重庆师范大学生命科学学院昆虫与分子生物学研究所媒介昆虫重庆市重点实验室重庆401331

【目的】在全基因组水平鉴定中华按蚊Anopheles sinensis化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)家族基因,预测该家族基因的特征,研究代表性双翅目昆虫CSP基因的系统发育和进化。【方法】在NCBI数据库中下载CSP氨基酸序列作为询问序列... 详细信息

【目的】在全基因组水平鉴定中华按蚊Anopheles sinensis化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)家族基因,预测该家族基因的特征,研究代表性双翅目昆虫CSP基因的系统发育和进化。【方法】在NCBI数据库中下载CSP氨基酸序列作为询问序列,通过Blast和HMM方法在全基因组水平搜索和鉴定中华按蚊、冈比亚按蚊***、埃及伊蚊Aedes aegypti和致倦库蚊Culex quinquefasciatus的CSP家族基因并命名;通过生物信息学方法预测中华按蚊CSP家族基因的特性(基因结构、基因组定位、剪切模式、Ka/Ks比值)、保守结构域和蛋白质结构等;通过MEGA软件用最大似然法(maximum likelihood,ML)推断该家族基因的系统发育。【结果】中华按蚊、冈比亚按蚊、埃及伊蚊和致倦库蚊基因组分别有8,8,43和27个CSP家族基因。中华按蚊CSP家族基因(AsCSPs)都有全长的转录组序列,编码116(AsCSP7)~335(AsCSP5)个氨基酸;7个AsCSPs分布于Scaffold51上,AsCSP8分布于Scaffold116;AsCSP1~AsCSP8分别有3,2,1,1,1,2,1和2个选择性剪切模式;AsCSP3的表达量最高,其FPKM值达到385.46。AsCSPs的N端信号肽由17~37个氨基酸组成,均含有4个保守的半胱氨酸位点(CYS68,CYS75,CYS94和CYS97),这些位点界定了两个二硫键(CYS68-CYS75和CYS94-CYS97)。系统发育分析结果显示,4种蚊虫的8个CSP基因各自形成明显的支系,被命名为组CSP1~CSP8(CSP1-CSP8 group)。埃及伊蚊和致倦库蚊分别有35和18个CSP基因形成了一个不为按蚊所共有的特殊支系,被命名为Culicinae-specific组。替换率结果显示,中华按蚊与冈比亚按蚊同源基因对的Ka/Ks值都小于1,说明CSP家族基因在进化过程中主要是受到纯化选择作用。【结论】本研究为蚊虫,特别是中华按蚊基因组CSP家族基因提供了信息框架,为进一步开展该家族基因的功能研究奠定了基础。

关键词：中华按蚊化学感受蛋白全基因组鉴定生物信息学基因特征系统发育

罗布麻AP2/ERF转录因子全基因组鉴定及生物信息学分析

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基因组学与应用生物学 2022年第1期41卷 159-174页

作者：谢博勋李国旗解盛刘星张柯雨王雅芳宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021

AP2/ERF类转录因子存在于植物中并对植物生长、发育和逆境响应有重要的调控作用。为研究罗布麻(Apocynum venetum)中AP2/ERF转录因子家族成员性质,本研究基于罗布麻的全基因组数据,结合生物信息学研究方法,对罗布麻中AP2/ERF转录因子进... 详细信息

AP2/ERF类转录因子存在于植物中并对植物生长、发育和逆境响应有重要的调控作用。为研究罗布麻(Apocynum venetum)中AP2/ERF转录因子家族成员性质,本研究基于罗布麻的全基因组数据,结合生物信息学研究方法,对罗布麻中AP2/ERF转录因子进行鉴定和分析。在罗布麻中共鉴定102个AP2/ERF转录因子,结合保守结构域特征和拟南芥(Arabidopsis thaliana)家族成员序列比对,可以分为4个亚家族:AP2、RAV、ERF和DREB。根据生物信息学的分析,该家族的转录因子都是亲水性蛋白质,富含酸性氨基酸,并且大多数成员是非分泌蛋白质。根据染色体定位,100个基因不均匀分布在罗布麻的11条染色体上,多条染色体上的AP2/ERF基因存在串联复制现象。芯片表达分析表明102个成员在植物的生长发育和逆境反应中起着重要作用,可以被低温、高温、光照、遮光、紫外线和脱落酸(ABA)处理诱导,并可以在根、茎、叶、花、果实和种子中表达。同时结合蛋白互作分析及启动子分析推测该基因家族成员在罗布麻的生长发育及对低温、干旱及盐胁迫等多种逆境的生理反应过程中具有重要作用。本研究将为罗布麻AP2/ERF基因家族后续的功能验证奠定基础,同时也在其他物种的AP2/ERF转录因子家族的抗逆性功能研究中具有重要意义。

关键词：罗布麻 AP2/ERF转录因子全基因组鉴定生物信息学分析

普通小麦DREB基因家族的全基因组鉴定及热胁迫下的表达模式分析

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麦类作物学报 2018年第10期38卷 1146-1156页

作者：田文郭启平李梓彰丁宁张珊闻珊珊西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

DREB基因家族在调控植物生长发育和响应多种逆境胁迫中起着至关重要的作用。为了全面分析小麦中DREB基因家族成员的特性,为小麦DREB家族基因的发掘和利用提供参考,本研究采用生物信息学方法进行了全面的全基因组范围搜索,共获得了204个T... 详细信息

DREB基因家族在调控植物生长发育和响应多种逆境胁迫中起着至关重要的作用。为了全面分析小麦中DREB基因家族成员的特性,为小麦DREB家族基因的发掘和利用提供参考,本研究采用生物信息学方法进行了全面的全基因组范围搜索,共获得了204个TaDREB基因。利用系统发育分析将其分为6个亚组,并进一步进行了染色体定位、基因结构和保守蛋白基序以及基因复制事件分析,系统研究了这些TaDREB基因的进化特征。此外,基于同源性分析的方法,构建了小麦DREB基因与其他基因之间的调控网络,鉴定到13个参与网络调控的TaDREB基因,并确定了179对互作关系。通过分析现有的RNA-seq数据,研究了TaDREB在不同组织和不同逆境胁迫下的表达情况,并鉴定到11个组织特异表达和多个响应逆境的基因。最后选取5个TaDREB基因,通过qRT-PCR技术验证了它们在热胁迫条件下的表达,结果证实这些基因均能对热胁迫产生响应。

关键词：小麦 DREB转录因子全基因组鉴定表达分析

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毛竹TCP基因家族全基因组鉴定与分析

基因组学与应用生物学 2018年第12期37卷 5388-5397页

作者：刘俊黄容程占超李雪平国际竹藤中心

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... 详细信息

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PheTCP1-PheTCP19,蛋白质大小为100~406aa,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。

关键词：毛竹 TCP基因家族全基因组鉴定进化分析表达模式

短柄草Hsf家族全基因组鉴定、分类和高温响应

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中国农业大学学报 2015年第1期20卷 8-18页

作者：李盼松郑炜君周永斌陈明柴守诚马有志马翎健徐兆师西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程/农业部麦类生物学与遗传育种重点实验室北京100081

分析短柄草Hsf家族成员的进化关系,并进行分类;利用多种软件和在线工具分析短柄草Hsf的蛋白结构功能域和基因启动子区域的顺式作用元件;分析基因组信息,进行基因的染色体定位;利用荧光实时定量技术(qRT-PCR),分析短柄草Hsf基因在高温胁... 详细信息

分析短柄草Hsf家族成员的进化关系,并进行分类;利用多种软件和在线工具分析短柄草Hsf的蛋白结构功能域和基因启动子区域的顺式作用元件;分析基因组信息,进行基因的染色体定位;利用荧光实时定量技术(qRT-PCR),分析短柄草Hsf基因在高温胁迫下的表达模式,鉴定出一些高温诱导表达的Hsf基因。

关键词：短柄草热激因子全基因组鉴定高温表达模式