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1.
杨树钙依赖蛋白激酶基因家族生物信息学分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为给进一步分离和克隆植物中的CDPK基因奠定基础,以已经鉴定的拟南芥的CDPK(Calcium-dependent protein kinases)基因编码的结构域为检索序列,在基因组水平上对杨树的CDPK基因家族的成员进行分析,结果共找到36个杨树CDPK基因。同时利用这些基因编码的蛋白质序列与拟南芥中的CDPK基因构建了系统进化树,并对这些蛋白序列的保守序列进行了分析。结果表明,杨树CDPK基因内含子的插入位置相对比较保守。与拟南芥相比,杨树CDPK基因家族成员含有更多的基因对。通过对拟南芥、杨树CDPK家族之间进化关系和内含子分布比较发现,一些CDPK家族成员在拟南芥和杨树未分离之前就已经形成。 相似文献
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[目的]为探究光敏色素相互作用因子(PIF)基因在杨树生长发育中的功能。[方法]利用生物信息学方法预测了杨树基因组中的PIF基因家族成员并对各成员的基因结构、保守基序进行了系统分析;在此基础上,采用实时荧光定量PCR技术检测了PIF成员在不同组织及低温、干旱和Na Cl胁迫下的表达模式。[结果]表明:杨树基因组中至少含有10个Pt PIF成员,这些成员在进化上相对保守,均具有典型的b HLH结构域。基因表达分析显示:Pt PIF基因在杨树不同组织及不同非生物胁迫条件下存在明显的表达差异。[结论]杨树Pt PIF基因家族包含10个成员参与不同的生物学过程,研究结果将为深入解析杨树Pt PIF基因的功能奠定了基础。 相似文献
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【目的】揭示ptc-miR393对杨树FBL基因家族不同成员的剪切调控作用。【方法】首先将杨树FBL基因家族成员与双子叶植物、单子叶植物和蕨类植物代表物种拟南芥、水稻和小立碗藓的FBL基因家族成员进行系统进化分析;再对杨树FBL家族成员的基因结构进行比较;最后通过ptc-miR393与杨树FBL基因家族成员的序列比对、ptc-miR393及FBL基因家族成员在杨树不同发育时期及不同组织中的表达模式以及5′-RACE检测等方面对杨树miR393与FBL基因家族成员的调控作用进行鉴定。【结果】杨树FBL基因家族共有8个不同成员,两两成员之间的同源性较高,通过基因结构和功能域分析,表明它们之间可能存在冗余的功能;PtFBL1-PtFBL4之间具有较高的同源性,位于一个进化分支上,而PtFBL5、PtFBL6和PtFBL7、PtFBL8分别位于不同的分支且与PtFBL1-PtFBL4的同源关系较远。杨树FBL基因的结构和结构域出现一定的变化,预示着它们之间可能出现了分化,在时空调控上的作用有所改变。ptc-miR393与PtFBL1-PtFBL4的互补配对率较高,而与PtFBL5-PtFBL8之间有5~7个碱基的差异,在杨树不同发育时期及不同组织中,PtFBL1-PtFBL4的表达与ptc-miR393呈相反的趋势,而PtFBL5-PtFBL8的表达不受ptc-miR393的影响,5′-RACE实验也检测出PtFBL1-PtFBL4受ptc-miR393的剪切,而PtFBL5-PtFBL8不受ptc-miR393的剪切。【结论】PtFBL1、PtFBL2、PtFBL3和PtFBL4是ptc-miR393的靶基因,而PtFBL5、PtFBL6、PtFBL7和PtFBL8不受ptc-miR393的剪切调控,这为进一步揭示ptc-miR393对杨树FBL基因的调控功能奠定理论基础。 相似文献
4.
[目的]为探究ROP基因在林木中的功能。[方法]本研究以杨树为模式,在全基因组水平上对ROP基因的家族成员、基因结构、保守结构域、氨基酸序列相似性及表达模式进行了分析。[结果]显示,杨树PtROP基因家族包含13个成员,不同成员间在进化上相对保守,均存在与GTP结合与水解相关的结构域。这些基因在不同组织、不同胁迫条件下的表达具有明显差异,说明它们参与不同的生物学过程。通过构建功能基因网络(functional gene network for poplar)发现PtROP基因主要参与了信号转导过程。[结论]杨树PtROP基因家族包含13个成员参与不同的生物学过程,可能主要参与了信号转导过程。 相似文献
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【目的】杨树是我国人工林的重要组成部分,也是公认的模式木本植物。植物BAG蛋白作为保守的分子伴侣,在生长发育和抗逆性中起到关键作用。研究杨树BAG蛋白家族的进化与表达模式,鉴定BAG基因的生物学功能对于林木遗传改良具有重要的指导意义。【方法】以拟南芥7个BAG蛋白为诱饵,搜索毛果杨、水稻和小立碗藓在线数据库(https://phytozome.jgi.doe.gov)获得这3个物种同源的BAG蛋白。利用生物信息学构建毛果杨、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白的系统进化树,分析这些蛋白的生化特性及进化关系。结合杨树芯片(http://bar.utoronto.ca)数据,利用qRT-PCR检测杨树BAG基因的组织和逆境(旱和热胁迫)表达模式。【结果】毛果杨包含14个BAG基因,按照国际命名法(以染色体位置进行排序),将其命名为PtrBAG1—PtrBAG14。系统进化树表明杨树、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白相对保守,大体可以分为2个亚家族。第1个亚家族中,大部分BAG蛋白N端含有UBL结构域,可能作为分子桥梁参与降解某些蛋白;第2个亚家族的大部分BAG蛋白含有IQ结构域,意味着这些蛋白可能与Ca2+信号相关。杨树BAG基因在不同逆境处理(热胁迫和干旱胁迫)条件下有不同的表达模式。热处理诱导所有BAGs基因表达发生变化,其中BAG1、BAG4、BAG6、BAG7和BAG8表达被激活,而另9个BAG基因的表达被抑制;特别是,热诱导BAG4和BAG6表达上调超过90倍。干旱胁迫条件下,大部分BAG表达变化幅度很小。组织表达模式分析表明,大部分杨树BAG基因在根、叶、芽、小苗、雌花序、雄花序和木质部中表达量很低,只有BAG2和BAG12在木质部中大量表达。【结论】杨树BAG家族共有14个成员,大体分为2个亚家族,在进化上与本文选用的陆生植物拟南芥和水稻BAG蛋白有更高的相似性。杨树14个BAG基因可能都参与了热胁迫调控,但不同成员在抗热过程中起不同作用。相比而言,大部分杨树BAG基因可能并不参与抗旱。值得指出的是,杨树BAG4和BAG6可能在热胁迫中作用最明显,而BAG2和BAG12可能参与木材形成。 相似文献
6.
[目的]分生组织对器官发生和形态建成起到至关重要的作用,其活性受多种转录因子的调控。KNOTTEDlike homeobox(KNOX)基因家族由2个亚类即I类和II类KNOX组成,在模式植物拟南芥中I类KNOX成员主要在茎的顶端分生组织区域表达,对维持顶端分生组织分化及侧生器官的形态建成过程起关键作用。木本植物生长发育过程主要包含以顶端分生组织(Shoot apical meristem,SAM)为中心的初生生长与以形成层为中心的次生生长过程,本研究通过分析杨树I类KNOX基因在SAM、根顶端分生组织(Root apical meristem,RAM)的形成过程及形成层相关区域的表达,探讨I类KNOX基因在杨树分生组织形成与分化过程中的功能。[方法]以拟南芥I类KNOX基因STM的蛋白序列在毛果杨基因组中进行同源比对分析,获取杨树I类KNOX成员的核酸和氨基酸序列。根据核酸及氨基酸序列信息构建系统发育树,并绘制基因结构与蛋白质结构图谱。利用84K杨(Populus alba×P.glandulosa)不定芽与不定根诱导实验体系模拟顶端分生组织发育过程,通过实时定量PCR(RT-PCR)技术,对杨树I类KNOX成员在不定芽与不定根形成过程及形成层相关区域中的表达进行分析。[结果]本研究通过同源比对分析鉴定出10个杨树I类KNOX成员,根据进化关系与基因结构差异将其分为三组:组1、组2、组3,其中,组1为拟南芥KNAT2和KNAT6同源基因,组2为STM和BP同源基因,组3为杨树所特有的I类KNOX基因。杨树I类KNOX基因在不定芽与不定根发生过程中表达量均发生较大的变化,在不定芽发生过程中,组1基因在芽原基分化产生不定芽的关键期上调表达,而组2与组3基因多在分生组织分化产生芽原基阶段高表达;在不定根发生过程中,组1成员多在根原基分化产生不定根的过渡期上调表达,组2与组3基因则多在发育后期不定根形态建成阶段高表达。杨树I类KNOX成员在形成层相关区域均表达,组1中KNAT2/6与组2中STM、BP同源基因的表达量明显高于其他成员。[结论]以上结果说明,杨树I类KNOX除了与拟南芥同源的2个组外,还进化产生新的组别,分别参与分生组织形成和分化过程中不同阶段的调控,且Pt KNAT2/6b、ARK1与ARK2在形成层区域高表达,提示以上3个基因可在形成层功能维持以及木质部分化中发挥主要作用。 相似文献
7.
[目的]模式植物在木本植物中鉴定的许多重要调控因子家族在木本植物中出现了基因家族成员扩张,但ARRs家族作为细胞分裂素响应调节因子在杨树基因组中成员数量反而减少,其在木本植物中如何行使功能需要进一步研究。[方法]本研究通过生物信息学构建PtRRI启动子与GUS融合表达载体,检测植物激素处理后PtRRI表达量和检测PPtRRI::GUS转基因植株在生根过程中GUS信号等方法,对杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式进行分析。[结果]表明:PtRRI在杨树根部、形成层、木质部表达量相对较高,PtRRI转录受6-BA激素诱导,与其在不定根发育过程中激素调控下的表达相一致。[结论]PtRRI基因可能参与杨树的次级生长。 相似文献
8.
《林业科学》2017,(3)
【目的】生长调节因子(GRFs)是一类植物特有的转录因子,调控植物生长发育的多个生物学过程。研究杨树组织和器官发育中GRFs的作用,尤其是对不定根形成的调控,不仅可以丰富根发育的理论,而且对于杨树的扦插繁殖具有实际应用价值。【方法】从银腺杨84K中分离了PtGRF1/2d基因和其启动子,通过对其miR396靶位点核苷酸进行同义突变,获得不受miR396调控的突变形式的mPtGRF1/2d,并将启动子和该突变形式分别构建至含有GUS报告基因的植物表达载体和过量表达载体,通过遗传转化分别获得PPtGRF1/2d∷GUS启动子驱动GUS转基因杨树和mPtGRF1/2d过表达转基因杨树。通过GUS染色分析PtGRF1/2d杨树启动子的表达特性,并对过表达mPtGRF1/2d杨树不定根的发生时间、数目和长度进行统计,利用qRT-PCR分析不定根发育早期相关转录因子的表达。【结果】PtGRF1/2d主要在根的中柱鞘和根尖位置表达,说明其参与了根的形成;过量表达mPtGRF1/2d基因影响了杨树不定根的发生、发育,导致了不定根发生延迟、数目和长度均减少,且差异均达到显著水平或极显著水平,表明PtGRF1/2d对不定根的发生和发育具有负调控作用。qRT-PCR分析显示,过表达mPtGRF1/2d杨树的不定根发育相关基因PtSCR,Pt AIL9,Pt BBM2,Pt PLT1.2和Pt WOX11b的表达量均被下调,表明PtGRF1/2d的过量表达抑制了根原基发生和不定根发育相关的关键调控因子的表达,影响了根原基的发生和不定根的形成,导致不定根数目和长度的变化,最终影响了杨树的生长。【结论】PtGRF1/2d作为不定根形成的负调控因子,位于不定根调控途径的上游,通过下调促进不定根形成的相关转录因子的表达来抑制根原基形成和不定根发育,导致不定根发生延迟、数目和长度减少。 相似文献
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植物通过光合作用将光能转换为化学能,捕光色素结合(LHC)蛋白与色素形成的复合体在捕获、传递和转化光能过程中发挥着重要作用,因此研究毛竹(Phyllostachys edulis)LHC基因结构及表达模式对于揭示其在毛竹光合作用中的功能具有重要意义。采用生物信息学的方法,对毛竹基因组中的LHC基因进行了系统分析。结果表明,在毛竹中共有29个LHC基因同源序列,其包含的内含子数量为0~5个。序列分析表明,29个LHC基因编码的蛋白分别属于光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的捕光色素结合蛋白家族LHCⅠ和LHCⅡ。LHCⅠ包含5个亚家族(Lhca 1-Lhca 5),除了Lhca 4含有3个成员外其他亚家族只有1个成员;而LHCⅡ包含6个亚族(Lhcb 1-Lhcb6),每个亚家族的成员不同,其中Lhcb 1的成员最多为7个。亲疏水性预测表明,不同亚家族成员存在着一定差异。蛋白结构预测发现,29个蛋白均包含导肽和成熟蛋白,具有跨膜结构域,均包含色素结合位点;其中12个蛋白的组成以α-螺旋为主,17个蛋白的组成以随机卷曲为主。基因表达谱分析表明,大多数LHC基因主要在叶片和花序中表达,笋中略有表达,而根和鞭中几乎检测不到表达。研究结果为进一步研究毛竹LHC基因的功能奠定了基础。 相似文献
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[目的]本研究有助于了解EXP基因家族的基本特征,为深入研究其功能搭建平台。[方法]本研究对从巨桉(Eucalyptus grandis Hill)中筛选出35个EXP基因家族成员(Egr EXP1 Egr EXP35),利用生物信息学方法对其基因特征与表达模式进行综合分析。[结果]巨桉EXP基因分布在8条染色体之上,EXP蛋白均定位在细胞质膜上发挥作用,大多数的家族成员具有信号肽。巨桉EXP编码的蛋白质由α-螺旋、延伸链、无规卷曲、β-转角组成。进化分析结果表明,巨桉EXP蛋白与毛果杨(Populus trichocarpa) EXP蛋白的进化关系接近。35个巨桉EXP基因在巨桉未成熟木质部、成熟叶片、韧皮部、茎尖、木质部以及幼叶组织中表达模式存在显著差异。[结论]EXP基因家族各成员的表达模式不同,Egr EXP17、Egr EXP18可能在巨桉木材形成过程中起重要作用。 相似文献
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根据植物肌动蛋白(Actin)基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属植物荔波连蕊茶幼嫩茎段为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 631 bp的Actin基因全长cDNA序列,命名为ClActin1(GenBank登录号KF366912)。序列分析表明,ClActin1开放阅读框(ORF)为1 134 bp,编码377个氨基酸,5’非编码区90 bp,3’非编码区407 bp。预测的ClActin1蛋白分子量为41.69 kD,理论等电点为5.31,具有Actin超基因家族的保守结构域和肌动蛋白家族特有的特征信号序列。ClActin1与GenBank中收录的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在82%以上,氨基酸序列的相似性在97%以上。与其它植物肌动蛋白比较并构建系统进化树,结果显示山茶肌动蛋白与茶树和杨树的肌动蛋白的亲缘关系最为密切。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在荔波边蕊茶不同组织器官及不同发育时期的表达量稳定,表明ClActin1基因可作为内参基因。 相似文献
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利用同源序列克隆技术,分离了三倍体黑杨中4类(MET、CMT、DRM、DNMT2)8个特异甲基转移酶片段,其中,5个片段与二倍体同源性达到100%,3个片段发生了剪切变化。通过实时定量PCR技术检测8个甲基转移酶在不同倍性、不同部位、不同生长时期间表达模式的差异,通过对5个不同部位基因表达的检测,表明不同倍性黑杨在相同的部位可能由不同种类的甲基转移酶参与主要的甲基化调控。通过分析植株从分化早期的茎尖到分化晚期的叶和茎整个生长过程中基因表达的情况,发现随着时间的推移,MET家族 (PnD1和PnD2) 基因可能是拮抗调节,CMT (PnD3和PnD4) 家族基因可能是协同调节;而隶属于DNMT2家族的PnD6基因在各部位的表达都比较弱,唯独三倍体茎尖有很高的表达。由于茎尖是生长旺盛的部位,PnD6有可能是影响三倍体速生的重要基因。这些结果可能暗示,DNA甲基转移酶基因可能参与了黑杨发育过程中叶片形态发生的过程。 相似文献
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生物钟节律基因CCA1在植物的光周期反应中起着重要的调控作用.利用RT-PCR方法克隆获得了一条包含1902 bp开放阅读框的杨树CCA1基因cDNA序列,其编码633个氨基酸残基,蛋白的分子量约为68.90 kDa,等电点为6.33.分析显示含有1个Myb-like DNA结合域及2个蛋白跨膜结合域.实时荧光定量PCR分析发现,PtCCA1基因主要在杨树叶组织中表达;随着光照时间的变化,该基因在杨树中的表达量呈现白昼不断降低而夜晚逐渐升高的昼夜变化趋势.研究结果为进一步探索PtCCA1基因在调控杨树光周期响应途径中的功能以及杨树光周期敏感机制提供了科学基础. 相似文献
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利用SSR分子标记技术,对采自新疆额尔齐斯河流域阿尔泰市哈巴河及北屯地区的白杨派3个树种银白杨、银灰杨、欧洲山杨的半同胞家系子代进行遗传多样性分析.结果表明:筛选12对SSR引物在90个样本中共检测到58个等位基因(A)、112种基因型,多态位点百分率是100％,Nei遗传多样性指数(h)平均为0.648 5,Shannon多样性指数平均为1.234.基因分化系数(Fst)为0.337 l,即在总的遗传变异中有33.71％的变异来自于不同树种之间,绝大部分存在于子代个体间.白杨派内种间分化程度较高,种间遗传距离为0.3863～1.869;银灰杨的遗传变异最大,而银白杨的遗传变异最小. 相似文献
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本研究从日本落叶松中克隆到一个谷胱苷肽还原酶(GR)基因,命名为LaGR。该基因编码563个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为61.06 kDa。表达模式分析发现LaGR基因在芽、成熟针叶、茎韧皮部和根韧皮部均表达,是组成型表达基因。蛋白质亚细胞定位研究发现LaGR蛋白定位在叶绿体。在大肠杆菌中表达并纯化了LaGR重组蛋白。酶学性质分析发现,LaGR蛋白对底物GSSG和NADPH具有较高的催化活性和亲和力,是热稳定蛋白,而且最适pH值范围在7.0 9.0之间。Cd2+、Pb2+和Cu2+等重金属离子对LaGR蛋白的催化活性具有明显的抑制作用。将LaGR蛋白的第528位His突变为Gln后,其突变蛋白的催化活性显著降低,而且与野生型LaGR蛋白相比,突变蛋白的动力学常数、最适pH值范围和热稳定性均发生了显著变化,预示着第528位的His在LaGR的催化特性和蛋白结构稳定性方面发挥着重要作用。 相似文献
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以日本落叶松(Larix kaempferi)不同杂交组合为材料,依据转录组测序信息,成功获得了11种日本落叶松材料的4 CL基因的编码区序列,该序列长1 537 bp,包含完整ORF片段1 368 bp,编码455个氨基酸。qRT-PCR结果分析表明,除日本落叶松Larix16×Larix61组合外,Larix82×Larix13、Larix40×Larix10和Larix82×Larix61子代的表达均高于双亲,推测4 CL基因差异表达与落叶松杂种的木质素生物合成有关。进一步采用SNP标记方法和DNAMAN软件对不同日本落叶松杂种和亲本组合的单核苷酸多态性进行分析。共检测到66个SNP多态性位点,表明日本落叶松4CL 具有丰富的遗传多样性。66个SNP变异中,属于三突变1个;转换类型45个,占总变异的68.18%;20个属于颠换类型,占总变异的30.30%,转换:颠换=9:4。在转换类型中,A/G和C/T转换分别占28.79%和39.39%;颠换类型中A/C、A/T、G/C、G/T分别占4.55%、9.09%、9.09%和7.58%。采用NJ 聚类法对克隆片段的氨基酸序列进行了遗传多样性分析。 相似文献
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利用RACE技术从银杏中克隆到过氧化氢酶基因(GbCAT1)的cDNA全长。进化树分析结果表明:GbCAT1和其他物种的CAT源自于相同的祖先。Southern杂交显示:GbCAT1属于1个小的多基因家族。实时定量RT-PCR分析表明:GbCAT1在银杏的根、茎、叶和果中都有表达,在叶中的相对表达量最高,其次为果、茎和根。GbCAT1的转录受到ABA、渗透压、紫外、低温和高温胁迫的诱导。水杨酸处理下,GbCAT1相对表达量迅速降低。CAT1基因在逆境条件下的相对表达变化与环境胁迫有关。 相似文献
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在六盘山香水河小流域的华北落叶松人工林样地,测定了2011年生长季降水转化过程中的大气降水、穿透水、干流、枯落物渗透水和主根系层(30 cm土层)土壤渗透水的pH值与多种阳离子的浓度及通量变化.结果表明:林外降水的pH值平均为7.13,转化为穿透雨和干流后降为6.73和6.00,转化为枯落物渗透水和土壤渗透水后回升为6.87和7.28.在降水转为由穿透雨和干流组成的林下降水后,绝大多数阳离子的浓度都不同程度地增大,但Zn2+浓度下降;虽然林冠截持使林下降水的数量减小,但由于雨水对林冠的离子交换及淋洗,林下降水的多数阳离子通量都比林外降水明显增大,K+、Mg2+、H+、Mn2+、Cu2+、Fe3+由林外的17.23、12.51、0.06、0.09、0.13、0.19 mmol·m-2分别上升到林下的141.87、32.93、0.10、0.68、0.24、0.56 mmol·m-2,但Na+、Ca2+、Zn2+的通量分别由林外的33.73、112.91、2.05 mmol·m-2减小为林内的30.70、75.75、1.10 mmol·m-2.在枯落物层渗透水中,绝大多数阳离子的浓度都不同程度地下降,仅Mg2+浓度微弱上升;受枯落物截持部分降水及雨水中阳离子与枯落物交换的影响,枯落物渗透水中所有阳离子的通量都比林下降水明显减小,K+、Na+、Mg2+、Ca2+、H+、Mn2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+分别降至83.06、12.30、23.96、65.73、0.04、0.12、0.09、0.13、0.32 mmol·m-2.在主根系层土壤渗透水中,一些阳离子(K+、Mn2+、Cu2、Fe3+)的浓度下降,另一些阳离子(Na+、Mg2+、Ca2+、Zn2+)的浓度则上升,尤其Ca2+浓度显著上升;Na+、M2+、Ca2+、Mn2+、Zn2+的通量比枯落物渗透水增大,其值分别为37.49、62.83、202.41、0.22、1.05 mmol·m-2,但K+、Cu2+、Fe3+的通量比枯落物渗透水减小,其值分别为27.14、0.07、0.09 mmol·m-2.相对于林外降水的阳离子输入通量,林冠层对多数阳离子(除Na+、Ca2+、Zn2+)的通量为净淋出(增加)作用,枯落物层对多数阳离子(除K+、Mg2+、Mn2+、Fe3+)的通量为净固定(减少)作用,主根系层土壤对盐基离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+)和Mn2+的通量为净淋失(增大)作用,但对其他阳离子(H+、Cu2+、Zn2+、Fe3+)的通量为净固定(减少)作用. 相似文献