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IQM基因是钙调素结合蛋白家族中的重要分支,在植物生长发育和应激反应中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在小麦全基因组中鉴定出23个IQM基因家族成员,对其染色体位置、理化性质、系统进化关系、基因结构、蛋白保守结构域、启动子顺式作用元件和基因表达特性等进行了系统分析。结果表明,TaIQM基因家族成员随机分布在小麦18条染色体上,亚细胞定位结果显示所有基因均位于细胞核中,系统进化分析将其分为3个亚类,同一亚类间基因结构、蛋白保守结构域相似度较高,推测其功能相似;顺式作用元件分析表明,TaIQM基因家族成员启动子中含有多种与逆境胁迫及生长发育相关顺式作用元件;转录组数据分析显示,TaIQM基因家族成员在不同时期的根、茎、叶、穗和籽粒中表达量存在显著性差异;qRT-PCR分析显示,在小麦苗期地上部和地下部,TaIQM基因响应干旱、低温、高温、NaCl、ABA等多种胁迫,显示上调或下调表达。初步推断这些基因可能通过Ca2+信号通路参与非生物胁迫调控,研究结果为全面解析TaIQM基因结构与生物学功能、非生物胁迫响应分子机制提供依据。 相似文献
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植物过氧化氢酶(catalase)基因(CAT)在分解过氧化氢以及应对各种环境胁迫中发挥着重要作用。为了进一步了解过氧化氢酶基因家族成员的功能,利用生物信息学方法从普通六倍体小麦(Triticum aestivum L.)中鉴定到10个过氧化氢酶基因(TaCATs),对其系统发育关系、蛋白质特征、染色体分布、基因结构、顺式元件和转录组进行了初步分析。采用qRT-PCR技术分析了小麦CAT基因在激素类胁迫、干旱胁迫和盐胁迫等胁迫下的的表达模式,并采用马铃薯晚疫病致病疫霉(Phytophthora infestans)对瞬时过表达的TaCAT3和TaCAT4烟草叶片进行抗疫霉侵染能力分析。结果表明,激素类顺式元件中数量最多的是参与脱落酸反应的顺式元件,其中TaCAT4所包含的顺式作用元件中参与激素类反应的元件最多。转录组数据表明,在小麦的不同生长发育时期、生物胁迫和非生物胁迫中,TaCATs在生物胁迫下的表达水平要高于其他2类,其中TaCAT4在白粉菌和禾谷镰刀菌胁迫下的表达量均高于对照。qRT-PCR结果表明,TaCATs在激素类胁迫中的表达量最高,其次是PEG胁迫。其中TaCAT8在A... 相似文献
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【目的】鉴定和分析小麦TaBTLs基因家族成员。【方法】通过生物信息学方法，分析小麦TaBTLs家族成员的数量、生化性质、基因结构、共线性关系、系统进化关系和启动子顺式作用元件；利用小麦RNA-Seq数据，分析TaBTL基因在不同组织器官和发育时期的表达模式以及对非生物胁迫的响应水平。【结果】小麦共有35个TaBTLs基因家族成员，所有成员均含RING-H2和BZF保守结构域，相对分子量介于29.64～45.16 ku之间。TaBTLs基因分布在除2A、2B和2D染色体以外的所有染色体上，且各成员之间存在大量重复事件。不同物种间BTLs基因分为7个亚族。TaBTLs基因在启动子区域存在大量的植物生长发育和逆境响应顺式作用元件；该基因家族成员在不同的组织和器官中广泛表达，并且受盐和干旱胁迫诱导。【结论】研究结果为阐明TaBTLs基因家族的进化关系和进一步研究其家族成员的功能提供理论依据和前期工作基础。 相似文献
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组氨酸磷酸转运蛋白HP(histidine phosphotransfer proteins)在植物的生长发育调控及逆境胁迫应答中发挥重要作用。为理解HP基因在小麦基因组中的进化特征和功能,研究通过生物信息学分析鉴定普通小麦的HP基因家族成员,对其理化性质、进化特征、基因结构、顺式作用元件以及在逆境胁迫条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在小麦基因组鉴定到31个HP基因,编码蛋白质序列包括116～200个氨基酸。通过和其他植物的HP蛋白比较以及对蛋白结构、基因结构和基序的分析,显示小麦HP家族基因序列具有保守性。顺式作用元件预测表明,HP基因具有光、植物激素、干旱、低温等非生物胁迫响应相关的启动子调控元件。热图分析表明,HP基因在应答非生物胁迫中表达模式存在多样性;qRT-PCR分析表明,TaHP5-6B基因在低磷胁迫下受到强烈的诱导表达。综上所述,小麦全基因组鉴定的HP家族基因是非生物胁迫响应的重要基因资源。 相似文献
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普通小麦及其近缘种NCED基因的克隆及表达分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用已知的大麦NCED基因(dbj|BAF02837.1)保守区域设计引物,在野生一粒小麦、硬粒小麦、野生二粒小麦、普通小麦和粗山羊草中分别扩增出长度为782、782、782、7837、83 bp的目的片断,生物信息学分析结果表明,均含有一个开放阅读框,编码242个氨基酸残基组成的蛋白,具有典型的9-顺式-新黄素加双氧酶蛋白的结构域。同源性比对结果表明,普通小麦与大麦的NCED序列具有高度同源性(97%);普通小麦及其近缘种在该区内NCED基因片段的同源性在95%以上。半定量RT-PCR表达分析表明,NCED基因参与了普通小麦及其近缘种对非生物胁迫高渗、高盐的应答反应,但在不同物种或胁迫处理下的表达模式不同,其中粗山羊草和普通小麦在高渗和高盐胁迫下分别表现出了较快的应答反应。 相似文献
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【目的】利用西伯利亚杏全基因组数据库鉴定CBF家族成员，并分析CBF转录因子保守域特点与功能及其在低温胁迫下的表达情况。【方法】根据西伯利亚杏全基因组数据库，利用BLASTP和HMM Search搜索西伯利亚杏CBF基因，通过CDD和MEME验证其保守结构域。使用Prot-Param、WOLF PSORT、MAGA X、Phyre2、PlantCARE等生物信息学工具分别分析蛋白理化性质、亚细胞定位、系统发育、蛋白三级结构、染色体定位及顺式调控元件。利用实时荧光定量PCR分析西伯利亚杏CBF基因在低温胁迫后的表达模式。【结果】本研究共鉴定出4个西伯利亚杏CBF基因，它们均具有AP2基因家族保守结构域PKKPAGR和DSAWR序列。西伯利亚杏CBF蛋白包含206～246个氨基酸，蛋白理论分子量平均值为25.80 KDa,平均等电点为5.92。PsCBF3和PsCBF4在基因结构上较为相似，亲缘关系更近。4个PsCBFs亚细胞定位均位于细胞核内。启动子顺式作用元件分析结果显示CBF家族成员可参与植物激素和非生物胁迫响应。西伯利亚杏CBF成员均属于酸性和亲水性蛋白。低温胁迫后，CBF基因主要... 相似文献
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脱落酸受体家族包含许多功能基因，其中PYR/PYL/RCARs(PYL)在植物生长发育和防御反应等方面发挥重要生物学功能。PYL基因表达可参与ABA通路调节，对非生物胁迫作出响应。PYL基因家族成员在其他植物中已被鉴定和研究，但在番茄中研究较少。研究首次在番茄中鉴定出20个PYL基因家族成员，分别命名为SlPYL1～SlPYL20。利用生物信息学方法，分析其理化性质、基因结构、系统发育关系、染色体定位、共线性关系和顺式作用元件等，通过顺式作用元件分析发现其含有胁迫响应元件、光响应相关元件和植物生长发育相关元件，预示PYL基因家族功能多样性。转录组数据分析表明，干旱和高温处理前后SlPYL基因表达模式不同，q RTPCR分析发现6个SlPYLs基因全部响应干旱和外源ABA处理，部分响应冷胁迫和盐胁迫。研究为提高番茄逆境抵抗能力研究提供新的候选基因。 相似文献
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YABBY家族是植物特有的转录因子,在植物侧生器官极性建立和发育过程中起重要的调控作用。从全基因组水平鉴定小麦YABBY家族并进行生物信息学和表达模式分析,为研究小麦YABBY家族基因的功能奠定基础。根据已经报道的拟南芥和水稻YABBY基因,在小麦基因组数据库中执行本地BLAST程序鉴定小麦基因组中的YABBY基因,采用MEGA、GSDS、MEME和PlantCARE等软件进行生物信息学分析,并利用已公开的RNA-seq数据绘制不同发育时期和不同组织的表达谱。结果表明,在小麦基因组范围内鉴定得到18个YABBY基因家族成员,分成5个亚家族。Motif分析表明小麦YABBY蛋白均具有C2C2锌指结构域及YABBY结构域; Ta YABBY启动子区检测到与植物生长发育、激素诱导和逆境胁迫有关的顺式作用元件。RNA-Seq表达谱发现小麦YABBY基因具有明显的组织表达特异性。 相似文献
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【目的】PIN（puroindoline）是植物所特有的一类蛋白家族,对控制小麦籽粒硬度有重要功能。分析小麦PIN家族成员在全基因组的分布、结构及进化,研究其在不同组织的表达特异性以及在不同硬度种子的表达模式,为阐明小麦PIN基因家族的生物学功能奠定基础。【方法】根据已报道的小麦PIN基因和大麦HIN基因,利用BLASTP和HMM方法,在最新发布的小麦中国春参考序列中鉴定小麦PIN基因家族成员。利用UniProt、URGI、PFAM、CDD、expVIP等数据库,采用Clustal X、MEGA 7.0、ExPASy、MEME、GSDS、TB tools、GraphPad Prism5等软件进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法检测TaPIN基因家族在不同籽粒硬度小麦样品中的表达情况。【结果】共鉴定出19个小麦PIN基因,集中成簇分布于第1、5和7染色体同源群,编码148—327个氨基酸,编码蛋白相对分子量为16.39—37.19 kD,等电点为6.35—9.34。通过结构域和系统发育分析,可将19个TaPIN基因分为A和B两大类。大部分TaPINs基因仅有1个外显子,没有内含子,顺式作用元件分析发现其上游序列包含大量抗逆和种子发育相关的调控元件。转录组分析表明该基因家族在小麦籽粒中相对表达量很高,而在根茎叶等其他组织几乎不表达。实时荧光定量PCR表明,各基因间相对表达量差异显著,TaPIN9和TaPIN10表达量较高。随着小麦籽粒硬度降低,TaPIN9和TaPIN10表达上调,且表达比例增加,而TaPIN16和TaPIN6则呈现相反的趋势。【结论】小麦籽粒硬度的调节以Pina和Pinb为主,该基因家族其他成员也具有相同结构域,推测也具有相似功能,但受表达量低的限制,对籽粒硬度影响较小。从该基因的进化关系看,粗山羊草与小麦亲缘关系最近,其次是燕麦、黑麦和大麦。 相似文献
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为深入研究长穗偃麦草LBD基因家族中基因的结构与功能以及小麦与其近缘属的进化关系,以长穗偃麦草LBD（Lateral organ boundaries domain）基因家族为研究对象,生物信息学分析发现该基因家族含有32个成员,根据其结构域特征,可分为Class Ⅰ和Class Ⅱ两个亚家族,Class Ⅰ又可分为ⅠA、ⅠB、ⅠC、ⅠD和ⅠE,Class Ⅱ可分为ⅡA和ⅡB;该基因家族的结构域、基因结构相对保守,不同成员之间具有相似的蛋白二级和三级结构。对32个基因的上游序列预测,发现基因上游序列中含有光响应、多种激素、逆境响应等顺式作用元件,说明LBD基因的表达受到光、激素、逆境等多种因素的诱导。与普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦、粗山羊草、大麦进行共线性分析发现,Tel-2E-LBD2、Tel-3E-LBD4、Tel-4E-LBD1和Tel-4E-LBD6为长穗偃麦草特有的LBD基因,而其他28个LBD基因在进化中具有高度的保守性;在普通小麦、圆锥小麦、乌拉尔图小麦和大麦基因组中均发现第1、3部分同源群染色体上存在染色体间的片段重复;普通小麦、圆锥小麦和乌拉尔图小麦的A基因组中第4、5部分同源群染色体均有易位现象,同时,乌拉尔图小麦4A染色体上存在染色体内片段重复而在普通小麦和圆锥小麦的A基因组上发现第4部分同源群染色体内易位与倒位。 相似文献
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GRAS基因家族是植物中广泛存在的一类转录因子,在植物生长发育、生物和非生物逆境胁迫、光信号和激素信号应答等多个过程中发挥重要作用。对玉米GRAS基因家族成员的理化性质、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等特征进行了分析。结果表明,在玉米全基因组中共鉴定出49个ZmGRAS基因,不均匀地分布于1～10号染色体上,编码蛋白质理化性质差异较大,可能在不同的微环境下发挥作用。系统进化分析将GRAS蛋白分为8个亚家族,可能在调节自身生长发育、逆境应答等过程中具有重要作用。玉米GRAS基因家族的启动子区含有激素应答、光响应、胁迫应答等多种顺式作用元件,推测其可能响应激素、胁迫等多种信号。共线性分析显示,具有共线性关系的基因可能是染色体片段复制的结果,且属于同一亚家族,具有相似的结构和功能。研究结果为进一步研究玉米GRAS基因的功能和逆境胁迫响应机制提供了依据。 相似文献
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为了有助于开展陆地棉PUP家族基因的生物学功能研究,也为后续陆地棉PUP基因在抗逆中功能的研究提供候选基因,利用生物信息学从陆地棉中鉴定PUP基因,并对PUP基因结构、保守结构域、顺式作用元件以及在胁迫条件下的表达等进行分析。结果表明,从陆地棉（TM-1）中共鉴定出31个PUP基因,依据进化分析结果,将这些基因分为3个亚支。染色体定位及基因复制事件分析结果表明,31个GhPUP家族基因分布在19条染色体上,且所有的PUP基因都由基因复制事件产生,复制类型为片段重复;基因结构的分析结果显示,陆地棉PUP基因大多数只有1个内含子,少数有2个或3个内含子,也有少数基因没有内含子;保守结构域分析表明,不同亚支上的PUP蛋白既有共同性也有特异性。顺式作用元件分析结果显示,GhPUPs基因启动子区域共有18个元件,这些元件分属于激素应答、胁迫/物理应答以及植物生长发育相关元件3类。同时,结合进化分析和转录组数据,筛选出了参与陆地棉胁迫应答的PUP基因。 相似文献
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CBF（C-repeat binding factor）是AP2家族的一类转录激活因子，在植物响应低温胁迫和提高植物耐寒性方面具有重要作用。虽然多个石榴品种的基因组已经发布，但仍缺乏对其CBF基因家族的全面研究。为全面分析石榴（Punica granatum L.）CBF基因家族分子生物学特性，本文对鉴定到的PgCBFs成员进行了生物信息和表达分析。结果表明，石榴全基因组中有7个CBF基因家族成员，蛋白序列中除包含AP2结构域外，还具有CBF特征序列PKKPAGRxKFxETRHP和DSAWR；7个成员集中分布在染色体1和4上，编码蛋白质氨基酸长度为201~267 aa，分子质量为21.69~29.81 ku；进化分析显示PgCBFs基因家族成员分布在Group Ⅱ~Ⅳ 亚组中，与水稻CBF成员组成的Group Ⅰ存在明显区分；除 PgCBF2、 PgCBF4、 PgCBF5基因结构中含有1~2个内含子外，其余与其他物种类似，属内含子缺失型；编码的蛋白序列均含有保守基序Motif 1~7；蛋白二级结构主要为不规则卷曲和α-螺旋，三级结构较为相似。PgCBFs基因家族扩增主要来源于串联重复，并与拟南芥、苹果、桃分别存在2对、5对和4对共线性关系；GO注释显示PgCBFs多与转录调控、低温胁迫或激素诱导相关；启动子区含有多种顺势作用元件，主要为胁迫刺激、激素诱导和光响应元件；基因表达分析发现除 PgCBF6外，其余成员在根中高度表达，在低温胁迫处理下PgCBF在根和韧皮部表达量显著上调，其中 PgCBF7能够快速响应并持续应答低温诱导。结合进化树、共线性、启动子以及表达分析，推测 PgCBF7可能与石榴幼苗低温胁迫调控相关。本研究可为深入研究石榴CBF基因家族生物学功能提供理论基础。 相似文献
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【目的】Ⅲ类过氧化物酶（PRX）是一类植物特有的氧化还原酶,在植物生长发育和胁迫响应方面具有十分重要的作用。本研究拟探讨油橄榄Ⅲ类PRX基因家族的进化和表达模式,旨在为油橄榄分子育种提供参考。【方法】利用生物信息学方法鉴定并分析了油橄榄Ⅲ类PRX基因家族的系统发育关系、分组、染色体分布、复制基因、基序分布、基因结构图、顺式作用元件分布和在不同组织和不同非生物胁迫下的表达,并对部分成员基因进行了实时荧光定量PCR验证。【结果】（1）鉴定得到了106个OePRX基因,根据其与拟南芥和毛果杨PRX蛋白序列的系统进化关系分为了14个组。（2）OePRX基因不均匀地分布于23条染色体上;片段复制是该基因家族扩张的主要动力,且复制基因在进化过程中受到了较强的纯化选择;与拟南芥相比,油橄榄PRX基因与毛果杨PRX基因的亲缘关系更近。（3）同一组中OePRX蛋白的等电点、分子量、基序分布、基因结构、信号肽分布、在不同组织中的表达模式均比较保守;OePRX基因启动子中含有较多的生长发育元件和激素应答元件;在油橄榄干热胁迫和水涝胁迫下,38%的OePRX基因显著差异表达。【结论】油橄榄OePRX基因家族明... 相似文献
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为深入发掘小麦KUP/HAK/KT基因的功能,利用小麦最新基因组数据,通过生物信息学手段,对小麦KUP/HAK/KT基因家族进行基因组水平的鉴定,并对其系统进化及表达模式进行分析。鉴定结果表明,本研究在小麦中鉴定到98个KUP/HAK/KT基因,根据系统进化分析结果,可将其分为ClusterⅠ、ClusterⅡ、ClusterⅢ和ClusterⅣ4个进化簇,不同进化簇具有特异的基因结构。染色体定位结果表明,小麦21条染色体上均含有KUP/HAK/KT基因,每条染色体上有2～9个KUP/HAK/KT基因。通过对小麦KUP/HAK/KT基因复制事件的分析发现小麦KUP/HAK/KT基因共产生92个基因复制。此外,转录组数据分析发现小麦KUP/HAK/KT基因在逆境胁迫下存在差异表达,多个胁迫响应相关的KUP/HAK/KT基因被鉴定到,为小麦KUP/HAK/KT基因功能的研究提供了初步的理论依据。 相似文献
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【目的】对闽楠Phoebe bournei bZIP (PbbZIP)转录因子家族成员鉴定,分析其对脱落酸(ABA)信号的响应水平。【方法】基于生物信息学方法,对PbbZIP基因家族进行了全基因组鉴定,分析其蛋白理化特性、基因结构、进化关系、启动子顺式作用元件和ABA处理下的表达分析。【结果】从闽楠12条染色体共鉴定出63个PbbZIPs基因,分为12亚族,不同亚族基因结构和基序差异显著,但同亚族高度保守。PbbZIP基因多数定位在细胞核,其编码蛋白长度为110～835个氨基酸,等电点为4.48～11.95,疏水性为-1.19～-0.19。分布于12条染色体的27对PbbZIPs基因存在共线性关系,是PbbZIP基因家族扩张的主要模式。PbbZIP基因上游启动子区域存在多种与非生物胁迫相关的作用元件,其中ABA、水杨酸、茉莉酸甲酯的响应元件较多。基因表达分析结果表明：2 mmol·L-1ABA处理闽楠1～72 h,17个PbbZIPs基因在叶和根中被ABA信号不同程度地诱导表达,普遍上调,且根基因表达水平普遍低于叶片。【结论】63个PbbZIPs基因序列高度保守,... 相似文献
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类硫素(thionin-like, Thil)在植物应对病原微生物侵染的防御反应中具有重要生物学功能。本研究通过拟南芥(Arabidopsis thaliana)的Thil基因序列,利用同源搜寻及生物信息学方法初步鉴定到普通小麦(Triticum aestivum L.)的Thil基因家族。结果表明,Thil基因家族在普通小麦中包含26个成员。基因序列结构分析得到Thil家族存在保守的基序结构,家族各成员基因编码的蛋白质序列包含79～196个氨基酸,大部分蛋白质的氨基酸数量少于140,其中20个蛋白质包含信号肽。顺式作用元件预测分析结果显示,小麦Thil基因的启动子调控元件受到脱落酸等逆境胁迫相应激素的影响,同时基因表达谱呈现出受到病原菌胁迫诱导后的多样性表达。通过进一步qRT-PCR验证分析表明,普通小麦的TaThil-4A、TaThil-4B和TaThil-4D等3个基因在叶锈病菌早期侵染中被诱导表达。本研究结果可为小麦抗病育种及Thil基因家族的功能鉴定与应用提供参考。 相似文献
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WUSCHEL(WUS)相关的同源异型盒（WOX）转录因子家族是一类植物特异性转录因子，维系植物干细胞动态平衡、茎尖分生组织形成、胚胎发育等重要生命活动。利用生物信息学方法，在遵辣1号辣椒中鉴定到10个WOX基因，命名为CaWUS—CaWOX13。CaWOXs不均等地分布在5条染色体上，被分为3个支系，亚细胞预测全部定位在细胞核上。不同支系间基因数目差异较大，同一支系的成员具有相似的基因结构和保守基序。CaWOX家族启动子包含14种有关植物生长发育、激素调控和逆境胁迫的作用元件，分布最广的为茉莉酸甲酯应答元件（MeJA responsiveness）。CaWOX家族内没有发现串联重复和大片段复制，但和拟南芥、番茄存在共线性关系。CaWUS作为关键蛋白，在蛋白质互作网络中承担枢纽作用。CaWOXs的基因表达量具有显著的差异性，部分基因在根、茎以及果实发育过程中具有重要的调控作用。 相似文献
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超氧化物歧化酶(SOD)是抗氧化系统的关键酶，在保护植物免受各种生物和非生物胁迫方面发挥着至关重要的作用。然而关于小麦(Triticum aestivum L.)SOD基因家族对盐胁迫的表达模式及响应锌(Zn)和钾(K)的功能知之甚少。本研究以‘西农979’为试验材料，基于全基因组分析，对小麦SOD家族成员进行鉴定和生物信息学分析，并分析相关基因在盐胁迫下响应Zn、K的表达情况。结果表明，在小麦中共鉴定出10个SOD基因(TaSDs),包括4个Cu/Zn-SOD基因(TaCSD1～TaCSD4)、4个Fe-SOD基因(TaFSD1～TaFSD4)和2个Mn-SOD基因(TaMSD1、TaMSD2)。系统发育分析表明，TaSDs可分为Cu/Zn-SODs、Fe/Mn-SODs两大类，共7个亚组。基因结构、序列基序及启动子分析表明，所有TaSDs都具有1～7个内含子和2～7个外显子，不同TaSDs具有不同的氨基酸序列组成和高度保守的活性位点残基，且每个TaSDs的启动子中存在许多与应激反应和植物激素相关的顺式作用元件。转录组表达谱分析表明，不同TaSDs对盐分表现出不同的表达模式，TaCS... 相似文献