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黄瓜DnaJ基因家族鉴定及对高温胁迫的表达响应 总被引：1，自引：0，他引：1
《南京农业大学学报》2021,(2)
[目的]本文旨在研究黄瓜热激蛋白DnaJ(CsDnaJ)的家族基因鉴定,并分析其在高温胁迫环境下的响应模式。[方法]利用生物信息学软件及黄瓜的全基因组测序数据库、公共数据库对CsDnaJ进行基因家族成员、染色体位置、蛋白特性、结构特征、进化及复制模式和组织表达特性分析,同时通过实时定量PCR技术分析其在高温胁迫环境下的响应模式。[结果]黄瓜CsDnaJ基因家族共存在81个成员基因,其中Chr 3含DnaJ基因最多,为16个,Chr 4、Chr 7最少,均为9个;CsDnaJ基因所编码的蛋白序列长度为113～2 551 aa,且至少含有1个完整的J结构域核心区序列;亚细胞位置预测显示大部分蛋白定位于细胞核及叶绿体中。基因结构显示CsDnaJ基因均含有1～22个外显子。通过进化分析发现CsDnaJ蛋白可明显区分为9个亚簇,每个亚簇均存在拟南芥同源蛋白。共线性分析发现,CsDnaJ基因家族共存在17个共线基因,组成10对复制基因对,其中存在5对片段重复事件,3对串联重复事件,2对随机重复事件。组织表达特异性结果显示CsDnaJ基因在叶、茎、子房中的表达量略高于其在雄花、雌花、根及卷须中的表达量。荧光定量PCR结果显示,高温环境(昼/夜温度为42℃/35℃)可以诱导CsDnaJ基因的高表达,从而参与植物响应高温环境胁迫进程。[结论]黄瓜CsDnaJ基因家族核心结构域高度保守,在黄瓜响应高温胁迫中发挥重要作用。 相似文献
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玉米脱水素基因家族的鉴定与分析 总被引：2，自引：0，他引：2
脱水素(dehydrin,DHN)属于LEA蛋白第二家族成员,是一种植物中广泛存在的亲水性蛋白,在干旱、低温和高盐等非生物胁迫的环境中起到重要作用。通过生物信息学方法对玉米全基因组DHN家族成员进行了鉴定,并进一步对其系统发育、基因结构、染色体定位和基因复制以及表达模式进行了系统分析。结果显示,在玉米DHN基因家族中共有5个家族成员,多物种系统发育进化树分析、基因结构以及基序分析都表明DHN家族成员在进化上具有高度的保守性。基因复制和物种间微共线性分析表明,在5个玉米DHN基因中存在着1对片段复制基因(ZmDHN1-ZmDHN2),玉米、高粱和水稻3个物种间存在2对直系同源基因(ZmDHN2-Sb04g032250.1,ZmDHN2-Os02g44870.1)。通过转录组表达数据分析表明,玉米DHN家族基因在不同发育时期具有不同的组织表达模式;同时,诱导表达模式分析表明ZmDHN基因的表达受到盐和干旱胁迫的显著诱导。该研究结果将为进一步鉴定玉米DHN家族重要的基因成员并对其开展功能分析奠定基础。 相似文献
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YABBY基因家族作为植物特有的转录因子家族,在调控植物侧生器官发育中发挥重要作用。本研究利用玉米全基因组数据分析玉米YABBY基因家族,阐明该基因家族成员结构、系统进化发育关系以及基因家族成员在玉米不同组织及不同发育时期的表达谱。结果显示,玉米参考基因组中存在13个YABBY基因,命名为Zm YABBY1~Zm YABBY13,根据系统发育关系和序列相似性将该基因家族分为4亚类S1~S4。RNAseq数据显示玉米YABBY基因在籽粒、茎和茎端分生组织(Shoot apical meristem,SAM)、幼胚及叶片中有较高表达,预示玉米YABBY基因可能在上述器官发育中发挥调控作用。本研究结果为进一步解析该基因家族的功能奠定了研究基础。 相似文献
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【目的】分析研究玉米钙依赖蛋白激酶全基因组鉴定及抗旱表达。【方法】使用NCBI Blast、DNAMAN和MotifScan等程序分析玉米钙依赖蛋白激酶CDPK的蛋白结构域和系统发育。采用Real-time RT-PCR方法分析CDPK基因在干旱胁迫处理玉米幼苗中的表达,评价CDPK基因对玉米干旱胁迫反应能力。【结果】鉴定出了在玉米中含有39个CDPK基因。将CDPK基因分为4个组。每个群体中的成员有共同的蛋白质基序和外显子及内含子结构,共同的进化起源。39个玉米CDPK基因根据它们的系统发育关系分组,并锚定在特定的玉米染色体上。多数CDPK基因在玉米干旱胁迫中的表达水平发生改变,CDPK基因参与对干旱胁迫的响应。【结论】从玉米基因组数据库中鉴定出了39个CDPK基因,大多数玉米CDPK基因在不同组织和不同发育阶段表现出不同的表达水平,CDPK基因在玉米发育中发挥不同的作用。多数CDPK基因在干旱胁迫下的表达量均发生变化。 相似文献
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大豆LEA基因家族全基因组鉴定、分类和表达 总被引：3，自引：1，他引：2
【目的】鉴定大豆全基因组中的LEA家族基因,对其进行定位、分类以及组织表达分析,为植物LEA基因的功能研究与利用提供基础。【方法】利用大豆基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定并获得大豆LEA家族基因的全序列、定位和拷贝数信息;通过序列比对进行进化和分类分析;利用大豆发育表达芯片数据、NCBI中UniGene的EST表达数据进行组织表达谱分析。【结果】系统地分析鉴定了36个大豆的LEA家族基因,根据结构域的差异和系统发育分析将这些LEA基因分成8个亚家族。基因定位分析结果表明,这些基因分布于大豆的16条染色体上,启动子分析表明,几乎全部LEA基因的启动子区含有逆境反应顺式作用元件。各个发育阶段表达谱的分析结果表明,多数成员至少在一个组织中表达,10个差异表达的基因中有5个在种子发育时期优势表达,另外5个在其它部位优势表达。【结论】通过全基因组扫描,获得大豆基因组的36个LEA家族基因,它们分属于8个不同的亚家族,分布于16条大豆染色体上,启动子区含有逆境相关顺式作用元件,基因表达具有一定特异性。 相似文献
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利用全基因组重测序数据组装得到了夏石金花茶等4种金花茶的叶绿体全基因组序列,并进行了注释和比较分析.结果表明,4种金花茶植物叶绿体基因组序列高度相似,约为156 657～157 046 bp,均预测注释134个基因,包含89个蛋白编码基因、8个rRNA和37个tRNA;金花茶植物的叶绿体基因组在结构和进化上具有保守性,它们具有相似的密码子偏好性且均未发生大面积的倒位和基因重排;通过叶绿体基因组的比较分析和核苷酸多态性分析发掘了rps16和ycf1等高变异片段,这些片段可作为金花茶植物的分子标记;基于金花茶叶绿体基因组数据构建的系统进化树具有较高的支持度,说明金花茶叶绿体基因组序列的公布对其系统发育的研究具有重要意义. 相似文献
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高粱生长素反应因子(ARF)基因的全基因组分析与进化研究 总被引：3，自引：0，他引：3
生长素在植物发育中的各个阶段都起着重要作用,而生长素反应因子(auxin response factors,ARF)特异性的调节生长素反应基因的表达,是植物细胞中重要的一类转录因子家族.在拟南芥、玉米、水稻等模式作物中先后克隆了一些ARF基因,但是高粱作为一种重要的经济作物,这方面的研究未见报道.随着高粱全基因组序列的公布,利用基因组序列分析ARF基因的数目、结构、进化具有重要的意义.利用公布的高粱全基因组数据,利用DNATOOLS、BLAST、MEGA4.0以及Genomepixelizer等生物信息学软件对高粱(Sorghum bicolor)生长素反应因子ARF基因的数量、物理位置、系统进化树、氨基酸序列及保守基序(motif)的保守性等进行分析. 结果表明, 在高粱全基因组中共有26个ARF基因,26个ARF基因根据其进化关系分为A、B、C 3类; 通过对全基因组内ARF基因进行物理位置和基因家族分析,发现高粱基因组中ARF基因存在明显的基因复制现象, 基因的复制对高粱基因组中ARF基因数量扩张起到了重要的作用. 相似文献
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[目的]对陆地棉CAD基因家族成员进行进化和表达分析,了解其在棉纤维发育中的作用.[方法]应用生物信息学方法,从棉花基因组中筛选出21个CAD基因,并对CAD的基因结构、染色体分布、基因倍增模式以及系统进化进行分析.利用深度表达数据分析CAD基因在棉纤维发育各时期的表达.对比观察拟南芥cad5突变体和野生型根毛表型.[结果]同源性高的CAD基因复制对之间有相似的基因结构;片段重复和串联重复是CAD基因扩增的主要方式.进化分析可知,CAD基因可分为七个亚组,且功能相近的基因聚类在相同亚组.利用深度测序表达数据分析可知,CAD基因在棉纤维各个发育时期均有表达.对比拟南芥cad5突变体和野生型根毛发现,突变体相比于野生型有更长的根毛.[结论]CAD基因参与了棉纤维的发育的过程,并对棉花纤维发育起到一定的调控作用. 相似文献
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采用简并PCR和TAIL-PCR技术,从来源于天山冰川土壤的类芽孢杆菌Paenibacillus sp. A1菌株基因组中扩增出β-甘露聚糖酶基因编码序列。序列分析表明,该基因全长960 bp,编码一个新的糖苷水解酶第5家族的β-甘露聚糖酶。将该基因克隆到原核表达载pET-22b(+)中,经过IPTG诱导表达,酶的胞外表达量达0.62 U/mL。酶学特性分析表明其最适pH为6.5,最适温度为55℃,属中性β-甘露聚糖酶,具有较好的底物适应性,适宜用于鱼类等水产动物养殖饲料行业中。 相似文献
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[目的]克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础.[方法]以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析.[结果]分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异.系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因.[结论]薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因. 相似文献
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[目的]3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是大豆皂苷合成途径的关键酶之一。从全基因组水平鉴定大豆HMGR基因家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究和利用大豆HMGR基因家族生物学功能奠定基础。[方法]根据Pfam数据库中HMGR基因的保守结构域(编号PF00368),利用HMMER3.0、PFAM和SMART软件鉴定大豆基因组中的HMGR基因。采用ProtParam等软件对其基因和蛋白序列进行生物信息学分析。利用qRT-PCR方法分析GmHMGR基因在苗期根、茎、叶等不同组织中和籽粒不同发育时期的表达情况。[结果]大豆基因组中鉴定得到8个GmHMGR基因,分布于8条染色体上,编码80～608个氨基酸,相对分子质量介于8.23～64.96kD,理论等电点变化为4.89～8.24,二级结构中α螺旋和无规则卷曲所占比重较大,具有保守的基因结构和蛋白功能域。qRT-PCR分析表明,相比于其它GmHMGR基因,GmHMGR6在苗期根、茎、叶中高度表达,籽粒发育过程中GmHMGR3基因在开花后40d表达水平最高,开花后70d大豆的成熟籽粒中GmHMGR6的表达丰度最高。[结论]大豆基因组中含有8个HMGR基因,具有保守的功能结构域和基因结构。GmHMGR基因家族在苗期根、茎、叶及不同发育时期籽粒中具有多样化的组织表达模式和时空表达特征。 相似文献
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[目的]研究玉米Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定,为研究该基因在玉米逆境信号转导与生长发育中的作用提供参考。[方法]采用电子克隆、RT-PCR、生物信息学方法,从玉米基因组中克隆1个质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因,并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。电子克隆具体步骤：将水稻质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白OsSOS1的氨基酸序列作为种子序列输入GenBank,对玉米基因组数据库和EST数据库进行tBLASTN分析,结果检索到含有候选基因的基因组序列AC186524和1批高度相似的玉米EST。为确定候选基因的编码区,将上述EST序列进行拼接,并将拼接所得的contig通过BLASTN分析定位到基因组序列AC186524中。为获得完整的编码区序列,利用与contig间隔区相对应的水稻OsSOS1蛋白的氨基酸序列,进一步对玉米基因组序列进行tBLASTN分析;同时,结合GENSCAN软件的基因预测结果,最终确定了候选基因的编码区序列。最后,通过比较编码区序列和基因组序列,确定ZmSOS1基因的外显子和内含子结构。[结果]利用电子克隆方法,从玉米中克隆出1个质膜型Na~＋/H~＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1（编码序列反向互补于AC186524中的78 964～96 731 bp处）;ZmSOS1基因的开放阅读框长3 411 bp,编码1 136个氨基酸的蛋白。ZmSOS1蛋白的理论等电点pI=6.46,分子质量为126.2kDa,理论半衰期大于10 h,不稳定参数为41.74,属于不稳定蛋白。通过在线软件TMHMM2.0和TMPRED分析,发现ZmSOS1蛋白含有12个跨膜结构区,且有一个长的高度亲水性的羧基端尾巴,暗示质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白在进化上是较为保守的。ZmSOS1基因至少含有21个内含子,如果将ZmSOS1基因的结构分别与水稻、拟南芥和苔藓植物（Phycomitrella patens）的同源基因OsSOS1、AtSOS1、PpSOS1相比较,可以发现质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因编码区的结构是比较保守的且研究发现质膜型Na^＋/H^＋逆向转运蛋白基因在进化过程中很可能发生过内含子丢失事件;序列分析表明,ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOS1、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61%和82%,鉴于ZmSOS1的氨基酸序列与同源序列的多重比对,猜想质膜型Na~＋/H~＋逆向转运蛋白在进化过程中,N-端序列可能承受着较为严谨的净化选择压作用,而C-端序列所受净化选择压则相对松弛;RT-PCR分析表明,ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强,表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSOS1基因可能参与玉米的渗透胁迫反应。 相似文献
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尿苷二磷酸葡萄糖醛酸(UDP-glucose dehydrogenase,UGD)是植物细胞壁合成的主要前体物质。本研究利用生物信息学方法分析了15个植物基因组中UGD基因家族的基因结构,系统进化,以及其中7个双子叶植物的种内共线性,染色体定位。利用荧光定量PCR方法分析了UGD家族基因在陆地棉棉纤维不同发育时期的表达。结果表明:15个物种中共鉴定出56个UGD基因,可聚为2个进化群,藻类单独成一个群,其他植物构成一个群,各物种均有UGD家族基因的特异进化枝。藻类植物UGD家族均含有内含子。大片段复制是UGD家族基因扩增的主要动力。12个陆地棉UGD基因在棉纤维不同发育时期均有表达,多数基因在20DPA或25DPA基因表达量较高。 相似文献
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[目的]通过克隆‘砀山酥梨’(Pyrus bretschneideri ‘Dangshansuli’)果实中咖啡酰-辅酶AO-甲基转移酶(CCoAOMT)基因的全长序列,并对其进行生物信息学及基因表达差异分析,阐释了其在梨果实木质素合成途径的作用,以期为今后利用基因调控技术来改变果实中石细胞含量从而改善梨果实品质提供一定的理论依据。[方法]以15年生‘砀山酥梨’果实为试材,根据从NCBI数据库中搜索得到关于植物木质化的CCoAOMT基因序列与梨基因组数据库调取的序列比对,利用RT-PCR技术克隆得到了木质素生物合成途径中的一种关键酶基因PbCCoAOMT,GenBank登录号为KJ577544。[结果]该基因全长1133bp,具有1个744bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸。序列比对及系统进化树分析表明:CCoAOMT酶是氧甲基转移酶类,与其他植物CCoAOMT编码的蛋白序列有较高的相似性,尤其与枇杷的相似度最高,达到98.79%,且亲缘关系最近。利用荧光定量PCR技术对其在果实不同发育时期表达模式的分析发现,基因表达量呈先上升后下降的趋势,与梨果实中石细胞含量的变化趋势相似。[结论]初步认为从‘砀山酥梨’中克隆得到的PbCCoAOMT基因可能参与了梨果实中木质素的代谢。 相似文献
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【目的】咖啡酸O-甲基转移酶（Caffeic acid O-methyltransferase,COMT）是褪黑素生物合成中的关键酶,在植物的生长、发育和抵御胁迫中发挥着重要的作用。本研究旨在探究COMT在玉米全基因组中的分布与盐胁迫响应情况,鉴定玉米咖啡酸O-甲基转移酶（COMT）基因。【方法】通过分析玉米COMT基因家族成员的结构特征、系统发育关系、基因结构、表达模式等,对ZmCOMTs基因进行系统分析,并通过过表达ZmCOMT12拟南芥对ZmCOMT的功能进行初步验证。【结果】在玉米全基因组中共鉴定出了28个COMT基因,根据系统发育分析分为2个分支（分支Ⅰ～Ⅱ）,大部分的COMT成员具有相似的motif组成和基因结构特征。利用玉米数据库分析ZmCOMTs的表达模式发现部分基因存在组织特异性,实时荧光定量PCR发现ZmCOMTs被盐胁迫诱导表达,说明ZmCOMTs成员参与了盐胁迫的调控,过表达ZmCOMT12拟南芥提高了褪黑素的含量和耐盐性。【结论】通过序列比对、亲缘关系、蛋白结构分析得到了假定的褪黑素合成基因ZmCOMT12,过表达拟南芥发现该基因与褪黑素的合成和耐盐性相关。 相似文献
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Micro RNA(mi RNA)是小分子RNA,参与靶基因转录后调控,长度通常为20~22 nt。MIR156基因在植物中分布广,是目前已知第一个与植物年龄有关的小分子RNA,表达量随植物年龄增长而逐渐减少,对植物生长发育起重要调控作用。研究基于古多倍体大豆基因组共线性分析,结合mi RBase收录数据和预测获取的基因,从进化角度对该基因家族进行系统分析。通过对大豆MIR156基因家族成员分布、复制模式、扩张模式和分子系统发育分析,揭示这一古老基因家族基本起源模式。结果表明,该家族由多个祖先基因起源,以全基因组复制及大片段复制等方式发展。研究从方法和结论上对系统分析植物小分子RNA起源和进化具有重要意义。 相似文献
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β-甘露聚糖酶基因克隆与在大肠杆菌中表达 总被引：4，自引：2，他引：2
为了通过基因工程方法在大肠杆菌中发酵生产β-甘露聚糖酶,采用多重比较几种来源的β-甘露聚糖酶氨基酸序列,获得了该酶的保守结构域,并按此设计简并引物．以能水解魔芋葡甘聚糖的枯草杆菌属野生筛选菌种A33为材料,通过简并引物PCR法从A33基因组中扩增出β-甘露聚糖酶基因核心区段．经过克隆、测序及BLASTN比对分析,证实该DNA区段推导的编码蛋白具有β-甘露聚糖酶的保守结构域,属于该酶家族中的一员．将该片段构建到大肠杆菌表达载体pRsET-A并转入大肠杆菌表达系统BL21 DE3（pLysS）,经过诱导获得了此酶的高效表达． 相似文献