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3种栗属植物nac基因家族的鉴定及密码子偏好性分析

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西南农业学报 2024年

作者：付丽枝杨涌郭江辉刘静王萌王旋王东升于立洋张海娥河北科技师范学院园艺科技学院板栗产业技术教育部工程研究中心河北省特色园艺种质挖掘与创新利用重点实验室河北省板栗产业协同创新中心

【目的】旨在鉴定3种栗属植物nac基因家族，同时分析其密码子偏好性，为进一步探究栗属植物nac基因家族功能提供重要理论依据。【方法】使用生物信息学方法，对3种栗属植物的染色体位置、系统进化关系、蛋白基序、所受选择压力、密码子... 详细信息

【目的】旨在鉴定3种栗属植物nac基因家族，同时分析其密码子偏好性，为进一步探究栗属植物nac基因家族功能提供重要理论依据。【方法】使用生物信息学方法，对3种栗属植物的染色体位置、系统进化关系、蛋白基序、所受选择压力、密码子偏好性等方面进行分析。【结果】本研究共鉴定到333个栗属植物nac基因家族成员，其不均等分布在各个染色体上；进化树分析显示其分为5个小组；蛋白基序分析显示5个小组都包含保守的Motif 1～Motif 7；共线性分析显示其在基因组内与组间包含极强的共线性关系且多数共线性基因对都在经历纯化选择压力；密码子偏好性分析显示其密码子偏好性较弱；中性绘图分析与ENC-plot绘图分析显示其密码子偏好性受自然选择压力更大；最优密码子分析显示3种栗属植物的nac基因家族共同包含11个最优密码子，例如CAU、UAA、GUU等；与模式植物比较密码子使用频率发现拟南芥、烟草、番茄均为3种栗属植物合适的外源受体。【结论】本研究全面了解栗属植物nac基因家族成员的进化关系、选择压力、密码子偏好性等，为今后期通过分子生物学手段提高栗属植物nac基因表达效率奠定了理论基础。

关键词：栗属植物 nac基因家族选择压力密码子偏好性

豌豆nac基因家族鉴定及其在干旱胁迫下的响应分析

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农业生物技术学报 2024年第7期32卷 1504-1517页

作者：刘飞杨亲康何德钏邢宝龙李梦蛟山西农业大学高寒区作物研究所山西农业大学农学院山西农业大学社会服务部

nac是植物特有的一类重要的转录因子，在植物生长发育及抗逆响应中发挥着重要作用。本研究通过与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和大豆(Glycine max)的基因组进行序列比对，在豌豆(Pisum sativum)基因组中鉴定出84个nac基因，不均匀地分... 详细信息

nac是植物特有的一类重要的转录因子，在植物生长发育及抗逆响应中发挥着重要作用。本研究通过与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和大豆(Glycine max)的基因组进行序列比对，在豌豆(Pisum sativum)基因组中鉴定出84个nac基因，不均匀地分布在7条染色体上，分为13个亚家族，所有亚家族成员的N端均含有高度保守的序列，C端为高度可变的序列，同一个亚家族成员的保守基序类型和数量较相似，且含有特定的保守基序；大多数基因含有3个外显子；分别有29和50个Psnac基因与拟南芥和大豆基因组存在种间共线性；79个基因至少含有1个与干旱、低温等非生物胁迫相关的作用元件；干旱胁迫表达谱表明，60个Psnac基因对干旱胁迫具有明显响应，分别有75.0%和81.7%的基因在干旱胁迫的初期和后期出现明显的响应，表明Psnac基因在豌豆干旱的不同时期均具有重要的作用。其中有5个Psnac基因在干旱胁迫48 h后的地上部或根系具有较高的响应水平。本研究分析了豌豆nac基因家族成员信息，为鉴定和筛选抗旱基因提供了参考。

关键词：豌豆 nac基因家族生物信息学分析干旱胁迫

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红花nac基因家族鉴定及干旱胁迫响应分析

中国中药杂志 2022年第20期47卷 5520-5529页

作者：詹鹏钟祖昌向妮艳覃瑞江雄波刘虹中南民族大学生命科学学院生物技术国家民委重点实验室武陵山区特色资源植物种质保护与利用湖北省重点实验室湖北武汉430074 湖北生态职业技术学院湖北武汉430200

nac(NAM/ATAF/CUC)转录因子是植物最大的转录基因家族之一,在植物应对干旱胁迫中具有重要作用。为了研究nac基因家族在红花中的数量及功能,该文以红花的全基因组数据为基础,利用生物信息学手段对红花nac基因家族成员进行鉴定,并分析了... 详细信息

nac(NAM/ATAF/CUC)转录因子是植物最大的转录基因家族之一,在植物应对干旱胁迫中具有重要作用。为了研究nac基因家族在红花中的数量及功能,该文以红花的全基因组数据为基础,利用生物信息学手段对红花nac基因家族成员进行鉴定,并分析了其理化性质、染色体定位、系统进化、基因结构、保守结构域及保守基序。同时,利用qRT-PCR方法分析了4个nac基因在干旱胁迫处理不同时间后的转录水平。结果表明,红花nac基因家族有87个成员,不均匀分布在11条染色体上,其中第12号染色体不存在nac基因;87个nac基因氨基酸数目为103~974个,CDS数目为3~9个;进化分析可将其分为17个亚家族;保守结构域分析大多数基因含有5个保守的亚结构域A~E;保守基序分析发现,motif2在nac基因中最保守。表达模式分析发现干旱胁迫不同处理时间后,4个与抗旱相关的nac基因在叶片中的转录水平均呈上调趋势,推测这4个nac基因可能与红花抗旱性有关。该研究为红花nac转录因子进一步功能研究奠定了理论基础,为培育耐旱性红花品种提供参考依据。

关键词：红花 nac基因家族干旱胁迫转录水平

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三七nac基因家族全基因组鉴定与表达分析

植物保护学报 2023年第1期50卷 187-196页

作者：温砚王莹敏曾广莹李详龙书生西北农林科技大学植物保护学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100 云南农业大学植物保护学院云南生物资源保护与利用国家重点实验室昆明650201 陕西省安康市镇坪县农业科学研究所安康726500

为明确三七Panax notoginseng nac转录因子基因家族的分布、功能和结构,通过生物信息学分析法进行鉴定,对其理化特性、染色体位置和进化特征进行分析,并根据RNA-seq数据分析其家族成员的时空表达模式和受黑斑病菌Alternaria panax诱导... 详细信息

为明确三七Panax notoginseng nac转录因子基因家族的分布、功能和结构,通过生物信息学分析法进行鉴定,对其理化特性、染色体位置和进化特征进行分析,并根据RNA-seq数据分析其家族成员的时空表达模式和受黑斑病菌Alternaria panax诱导后的表达情况。结果显示,三七中共有98个nac基因家族成员,其编码蛋白质长度介于104~882个氨基酸之间,分子量在11.78~100.20 kD之间,等电点在4.12~9.75之间。这98个nac基因家族不均匀地分布在三七的12条染色体上,其中1号染色体分布最多(16个),而11号染色体上分布最少(1个)。三七nac基因启动子区域存在与光响应、生长素响应、赤霉素响应及茉莉酸甲酯响应等相关的多种顺式作用元件。nac基因在三七不同组织及根部不同发育时期均有表达,在受到黑斑病菌侵染的叶片中nac部分基因家族成员显著上调表达。表明nac基因家族在三七的生长发育和响应黑斑病菌侵染过程中具有重要作用。

关键词：三七 nac基因家族黑斑病菌表达模式生物信息学分析

白菜nac基因家族全基因组鉴定及其应答春化反应的表达分析

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南京农业大学学报 2022年第4期45卷 656-665页

作者：陈国户庞小可李广王浩吴思文温宏伟尹倩袁凌云侯金锋唐小燕汪承刚安徽农业大学园艺学院/安徽省园艺作物育种工程实验室安徽合肥230036 安徽省皖江蔬菜产业技术研究院安徽马鞍山238200 山东省济宁市鱼台县农业技术推广中心山东济宁272300

[目的]本文旨在鉴定白菜nac(NAM-ATAF 1/2-CUC2)基因家族并对其应答春化反应的表达进行分析。[方法]利用生物信息学软件及公共数据库,全基因组鉴定白菜nac基因家族成员,并对其染色体位置、基因结构特征、进化及复制模式等进行分析;利用... 详细信息

[目的]本文旨在鉴定白菜nac(NAM-ATAF 1/2-CUC2)基因家族并对其应答春化反应的表达进行分析。[方法]利用生物信息学软件及公共数据库,全基因组鉴定白菜nac基因家族成员,并对其染色体位置、基因结构特征、进化及复制模式等进行分析;利用转录组数据和RT-qPCR技术分析白菜nac基因的表达模式以及其应答春化反应的表达水平。[结果]白菜nac基因家族成员共有188个,基因结构及保守基序差异较小,大部分成员含有2~6个内含子。系统进化树分析表明,白菜与拟南芥nac基因家族成员分为7个亚簇。基因表达模式分析发现,大部分Brnac基因表达具有组织特异性,仅少数成员在各组织中具有较高的表达丰度。春化反应转录组及RT-qPCR分析发现,白菜nac基因家族中有5个成员(Bra 004385、Bra004736、Bra031950、Bra036327、Bra033296)在白菜应答春化过程中维持较高的表达丰度。[结论]白菜nac基因家族的扩张主要来源于基因复制事件,与拟南芥nac基因家族关系密切,部分基因可能来自同一祖先。白菜nac基因家族在各器官中的表达具有组织特异性,其中5个Brnac基因在应答春化反应中具有重要作用。

关键词：白菜 nac基因家族春化反应生物信息学分析

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苔藓nac基因家族的生物信息学分析

基因组学与应用生物学 2022年第4期41卷 822-833页

作者：周士钊罗婷刘莉中国科学院昆明植物研究所资源植物与生物技术所级重点实验室昆明650201 中国科学院大学北京100049 湖北大学生命科学学院生物催化与酶工程国家重点实验室武汉430062

nac(NAM,ATAF,CUC)转录因子家族仅存在于陆生植物中,在植物发育、响应胁迫以及生物合成过程中发挥重要作用。许多nac家族成员的功能已被确定(主要在模式植物中),但在苔藓等早期陆生植物中nac家族的进化过程尚不清楚。本研究从藓类的小... 详细信息

nac(NAM,ATAF,CUC)转录因子家族仅存在于陆生植物中,在植物发育、响应胁迫以及生物合成过程中发挥重要作用。许多nac家族成员的功能已被确定(主要在模式植物中),但在苔藓等早期陆生植物中nac家族的进化过程尚不清楚。本研究从藓类的小立碗藓(Physcomitrella patens)和泥炭藓(Sphagnum fallax)、苔类的地钱(Marchantia polymorpha)和角苔类的角苔(Anthoceros angustus)中,共鉴定出97个nac基因,并对其进行nac转录因子家族进化分析。藓类有大约40个nac基因,地钱和角苔中只有大约10个nac基因。在苔藓植物中,nac基因家族可分为5个亚家族。基因结构和保守结构域分析表明,在同一个亚家族中,大多数nac基因具有相似的基因结构和编码相似的蛋白基序。共线性分析表明nac-Ⅱ基因位于藓类植物保守共线性区,并随着藓类植物的整个基因重复事件而扩张。上述研究结果表明nac基因的扩张不仅发生在维管植物中,也发生在苔藓植物中,这对nac基因家族的功能扩展是至关重要的。进一步研究结果显示,nac基因家族的扩增时间与藓类植物的全基因组复制(whole genome duplication,WGD)事件密切相关,说明nac基因家族伴随着全基因复制事件发生扩张。

关键词： nac基因家族全基因组分析全基因组重复苔藓植物基因组共线性比较

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大蒜nac基因家族的鉴定与低温表达分析

中国农业科技导报 2023年第4期25卷 67-76页

作者：闫艺薇田洁青海大学农林科学院青海省蔬菜遗传与生理重点实验室西宁810016 青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室西宁810016

为挖掘大蒜nac转录因子家族成员,研究其在低温胁迫下的表达特性,基于大蒜转录组的测序结果,对低温胁迫下大蒜nac转录因子家族的响应进行分析。结果表明,共鉴定出49个大蒜nac基因,根据系统发育特征将其分为10个亚族。大蒜nac蛋白的序列... 详细信息

为挖掘大蒜nac转录因子家族成员,研究其在低温胁迫下的表达特性,基于大蒜转录组的测序结果,对低温胁迫下大蒜nac转录因子家族的响应进行分析。结果表明,共鉴定出49个大蒜nac基因,根据系统发育特征将其分为10个亚族。大蒜nac蛋白的序列长度为81~619 aa,分子量9293.66~70229.04 Da,且均为亲水蛋白。保守结构域分析发现,大部分nac蛋白在N端具有保守性,其中18个nac蛋白在N端均有motif 3、motif 4、motif 1、motif 2、motif 5保守域。从中随机挑选6个蛋白(Asnac001、Asnac010、Asnac013、Asnac014、Asnac017、Asnac047)对其进行蛋白二级及三级结构的预测,发现无规则卷曲是构成大蒜nac蛋白的重要组成部分,其次是α-螺旋和延长链,且这6个nac蛋白具有高度的相似性。实时荧光定量分析发现,检测的6个nac基因中有4个(Asnac001、Asnac010、Asnac013、Asnac014)在低温胁迫12和24 h时显著上调表达;2个(Asnac017、Asnac047)在低温胁迫4 h时显著下调表达,其中Asnac010基因的表达量显著高于其他基因,说明nac转录因子在大蒜响应低温胁迫的过程中起重要调控作用,为大蒜nac蛋白的生理调控功能的分析奠定了理论基础。

关键词：大蒜 nac基因家族低温胁迫基因表达

杉木nac基因家族基因的鉴定及生物信息学分析

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中南林业科技大学学报 2022年第2期42卷 108-118页

作者：高文杰刘娇马祥庆帅鹏福建农林大学林学院福建福州350002

【目的】为了完善杉木nac基因家族的生信机制以及探索基因潜在功能,促进杉木基因改良育种与提高生产效率。【方法】本研究从搜集到的杉木转录组测序数据库中筛选鉴定得到杉木nac基因,并对其进行生物信息学分析,具体包括蛋白的理化性质... 详细信息

【目的】为了完善杉木nac基因家族的生信机制以及探索基因潜在功能,促进杉木基因改良育种与提高生产效率。【方法】本研究从搜集到的杉木转录组测序数据库中筛选鉴定得到杉木nac基因,并对其进行生物信息学分析,具体包括蛋白的理化性质、结构域预测、基因进化树分析和cln-miR164靶基因的预测分析等。【结果】杉木nac转录因子家族含有45个成员,将其命名为Cl-nac1~Cl-nac45,预测所得CDS序列长度在156~3033 bp之间,由51~1010个氨基酸残基构成,结构域分析得出Cl-nacs蛋白除了长度不足的序列,所有的nac蛋白都具有A、B、C、D、E 5个亚结构域,并且位置一致。保守域预测可得不同亚家族7个保守结构域的位置和长度有所不同。大部分Cl-nacs基因与挪威云杉nac基因序列相似度明显大于拟南芥。通过进化树分析,不同Cl-nacs蛋白分布在10个亚家族中ATAF亚家族中的Cl-nac45可能与逆境胁迫相关,NAM亚家族中的Cl-nac1、Cl-nac33、Cl-nac34和Cl-nac35基因都有可能具有调节杉木生长发育的作用;此外通过psRNATarget预测Cl-nac33和Cl-nac35为cln-miR164的靶基因,可能受其调控,参与非生物胁迫响应途径。【结论】杉木nac基因鉴定获得45个,共可分为10个亚家族,不同的亚家族具有不同的理化性质、蛋白质结构、进化模式。对不同亚家族的基因功能进行初步推测,上述7个基因可能为杉木生长发育中的关键基因,需进一步研究验证其功能,为后续研究Cl-nacs基因对杉木生长发育、抗逆性功能奠定了基础。

关键词：杉木 nac基因家族鉴定生物学信息分析

4个禾本科植物nac基因家族的系统进化及其在玉米中的干旱表达谱分析

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干旱地区农业研究 2022年第4期40卷 230-237页

作者：李丽华郭颖彬魏昕河南省农业科学院粮食作物研究所河南郑州450002 济宁技师学院山东济宁272100

利用生物信息学方法,对4个禾本科物种玉米、高粱、二穗短柄草和水稻的nac基因家族进行鉴定和系统进化分析。结果表明:4个禾本科物种共556个nac基因可以聚类为6个进化枝;物种内nac转录因子有相似的理化性质,但在进化枝上又表现出差异,进... 详细信息

利用生物信息学方法,对4个禾本科物种玉米、高粱、二穗短柄草和水稻的nac基因家族进行鉴定和系统进化分析。结果表明:4个禾本科物种共556个nac基因可以聚类为6个进化枝;物种内nac转录因子有相似的理化性质,但在进化枝上又表现出差异,进化枝1、2、3和进化枝4、5、6分别表现出相似的相对分子质量,进化枝1、2、3、5表现出相似的等电点,进化枝4、6表现出相似的等电点;4个物种共鉴定出27个含跨膜结构域的nac基因,并且大部分(88.9%)都位于进化枝4上;使用溯源法共鉴定出174个禾本科祖先基因,每个物种nac基因丢失和保留都存在差异;基因复制分析发现,串联复制对禾本科nac基因家族扩张贡献明显(20.3%,113/556),而玉米的大片段复制事件对玉米nac基因家族扩张贡献明显(30.5%,50/164);干旱胁迫下玉米转录表达分析鉴定出51个差异表达基因,且不同组织内的差异表达基因数目存在差异,叶和雌穗内的差异表达基因数目多于雄穗。

关键词：禾本科植物系统进化 nac基因家族干旱胁迫玉米基因表达