科研产出
菠萝蜜WRKY基因家族注释及在低温胁迫下的表达模式分析
《广西植物 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：WRKY转录因子家族在植物生物和非生物胁迫响应过程中发挥着重要作用。该研究基于菠萝蜜全基因组，共注释出61个菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus)WRKY基因家族成员，并利用生物信息学方法和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析WRKY基因家族成员在不同品种菠萝蜜低温胁迫下的表达特征。结果表明：(1)进化树分析表明，菠萝蜜、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)WRKY基因家族成员被分为4个亚族。(2)染色体定位结果显示，61个菠萝蜜WRKY基因家族成员不均匀地分布在23条染色体上。(3)保守基序和基因结构分析表明，位于同一亚族的菠萝蜜WRKY基因家族成员具有相似的保守基序和基因结构。(4)进化分析显示，菠萝蜜WRKY基因家族成员在物种内存在124对片段复制基因对；物种间分析表明，菠萝蜜与拟南芥之间的同源基因对较多，而与水稻和无花果(Ficus carica)之间的同源基因对较少且有8个基因在3个物种中形成同源基因对。(5)低温胁迫下不同品种菠萝蜜转录组分析结果表明，菠萝蜜WRKY基因家族成员在不同品种中的表达模式存在差异，qRT-PCR分析进一步验证这一结果，说明WRKY基因家族成员在不同品种菠萝蜜响应低温胁迫的过程中发挥重要作用。该研究结果为了解WRKY基因家族成员的进化和功能提供了新的见解，为菠萝蜜WRKY基因家族成员的功能研究和利用奠定了基础。
关键词： 菠萝蜜 WRKY基因家族 低温胁迫 表达模式 生物信息学分析
全文链接
请求原文
番茄GAD基因家族鉴定与表达分析
《广东农业科学 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：[目的]植物谷氨酸脱羧酶(GAD)在γ-氨基丁酸(GABA)的生物合成中起关键作用,参与植物生长发育及逆境响应过程,但番茄GAD基因家族成员的功能分化和具体的分子调控网络仍未被揭示.旨在系统解析番茄GAD基因的生物学功能,为其在分子机制研究及遗传改良中的应用提供理论依据.[方法]通过生物信息学手段对番茄GAD基因家族成员进行染色体定位、基因结构、亲缘关系及组织特异性表达等分析.[结果]从番茄基因组中鉴定到5个GAD基因,分别位于1、3、4、5和11号染色体上,均具有典型的内含子-外显子结构.其编码的番茄GAD蛋白均为不稳定蛋白,主要定位于细胞质,二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,活性中心及关键功能域进化上高度保守.番茄GAD基因与水稻、拟南芥同源基因序列相似性较高,但关键功能域存在特异性氨基酸变异.在广西野生番茄'G173'中,GAD基因在根、茎、叶中均未检测到表达,而在花和果实中表达存在显著差异,其中Solyc01G00002和Solyc04G001008在花中表达量较高,Solyc03G002270在花和果实中的表达量接近.[结论]番茄GAD基因在基因结构和蛋白性质上存在显著差异,包含多个保守功能结构域.番茄GAD与拟南芥、水稻等物种GAD基因的同源关系较近,且在根、茎、叶、果实等不同组织中均呈现特异性表达模式,表明该基因家族可能广泛参与番茄的生长发育过程.
关键词： 番茄 GAD基因家族 生物信息学分析 蛋白结构 组织特异性表达 启动子元件
全文链接
请求原文
芋淀粉合成酶基因家族的鉴定、生物信息学及表达分析
《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]鉴定芋淀粉合成酶(CeSS)基因家族,并对其生物信息学及表达模式进行分析,为芋产量、品质和营养性状的遗传改良提供参考.[方法]使用HMMER3.12b软件以SS基因家族典型保守结构域Glyco_transf_5为模型,鉴定芋基因组中SS基因家族信息,利用生物信息学软件分析其分子结构特征、系统发育关系及顺式作用元件,采用转录组和实时荧光定量PCR技术检测其在正常生长发育条件和干旱胁迫下的转录表达.[结果]在芋基因组中鉴定了 6个SS基因(CeSS1、CeSS2、CeSS3-1、CeSS3-2、CeSS4和CeGBSS1).6个预测的芋SS基因长度为4980~61 347 bp,对应的CDS长度为1275~2895 bp,编码蛋白的氨基酸残基数量为424~964个,分子质量为48 067.43~109 391.75 Da,理论等电点为5.18~6.11.系统进化分析显示6个芋SS蛋白分布在5个亚家族.基因结构分析显示,6个CeSS基因外显子数量为7~15个.在6个CeSS蛋白中鉴定出10个保守motif,其中7个获得注释.在保守结构域上,CeSS1、CeSS2、CeSS4和CeGBSS1蛋白均含有淀粉合成酶催化结构域(motif 2和motif 5)和糖基转移酶群组1(motif 1和motif 3),而CeSS3-1蛋白含有motif 1、motif 3和motif 5,CeSS3-2蛋白只含有motif 2.基因启动子区域顺式作用元件分析表明,共预测到73个顺式作用元件,其中36个具有功能注释,除了具有核心元件TATA-box和CAAT-box外,还涉及大量与光响应、激素响应、胁迫响应及生长发育等相关元件.在正常生长发育条件下,6个CeSS基因在叶片和球茎的整体表达量均高于叶柄和根,其中CeGBSS1基因的表达量远高于其他基因,且在叶片和球茎的相对表达量极显著高于叶柄和根(P<0.01,下同);在球茎不同发育阶段,CeGBSS1基因在所有的发育阶段均有较高表达量,且在30~90 d发育过程中呈上升趋势,其余基因的表达量较低.在干旱胁迫下,6个CeSS基因在叶片的相对表达量较对照组显著(P<0.05)或极显著下降.[结论]在芋基因组中鉴定了 6个SS基因,并明确其分子结构特征和表达模式,其中CeGBSS1基因可能是芋淀粉生物合成的关键基因.
全文链接
请求原文
基于全基因组关联分析的香蕉枯萎病菌致病基因挖掘与功能研究
《南方农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】深入挖掘香蕉枯萎病菌致病相关基因，并解析其基因特性，为香蕉抗枯萎病品种选育及新药物靶标的开发打下基础。【方法】基于遗传背景将供试299株香蕉枯萎病菌的致病力分别依据数量性状和质量性状进行分组，使用混合线性模型的Gemma软件，运用全基因组关联分析（GWAS）技术对香蕉枯萎病菌致病力表型与全基因组重测序数据进行关联分析；进一步采用ProtParam、SingleIP和SAMRT等生物信息学软件解析候选基因的理化性质及初级结构。【结果】运用GWAS共关联到151个与致病力相关的单核苷酸多态性（SNP）位点。初步确定3个不同类型基因FocScp、FocChp和FocGhf12与枯萎病菌致病力密切相关，进一步对FocScp、FocChp和FocGhf12基因的编码蛋白进行生物信息学分析并预测其功能，结果显示，FocScp基因的cDNA编码区全长948 bp，编码314个氨基酸残基，大小约33.27 kD，含有N-端信号肽，预测为胞外分泌蛋白；FocChp基因的cDNA编码区全长1302 bp，编码433个氨基酸残基，大小约49.17 k D，亚细胞定位在细胞核，预测为含有3个锌指结构域的转录因子；FocGf12基因的cDNA编码区全长1533 bp，编码480个氨基酸残基，大小约53.54 kD，该蛋白存在跨膜结构域，具有GPI修饰位点，亚细胞定位在胞外，预测为糖苷水解酶家族12蛋白。【结论】通过GWAS获得香蕉枯萎病菌3个致病相关基因FocScp、FocChp和FocGhf12，其编码蛋白分别为分泌蛋白、转录因子和结构蛋白。
关键词： 香蕉枯萎病菌 致病相关基因 全基因组关联分析 生物信息学分析
全文链接
请求原文
赤苍藤WRKY基因家族的全基因组鉴定及表达模式分析
《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究赤苍藤WRKY转录因子在不同组织及其生长发育过程中的功能作用,为深入解析赤苍藤生长发育的分子调控机制提供理论依据.[方法]利用生物信息学方法对赤苍藤WRKY基因家族进行全基因组鉴定,分析赤苍藤WRKY基因家族成员的结构和功能,并通过转录组测序分析WRKYs基因在不同组织的表达模式.[结果]共鉴定66个EsWRKYs基因,在11条染色体中均有分布,亚细胞定位预测有62个EsWRKY蛋白定位在细胞核,系统发育分析将赤苍藤WRKY蛋白家族成员分为三大类(Ⅰ~Ⅲ),分别有18、44和4个成员,其中Ⅱ类可分为5个亚类(Ⅱa~Ⅱe),分别有3、7、18、8和8个成员,66个EsWRKYs基因的外显子有2~11个,保守基序分析结果显示Motif1和Motif3包含WRKY结构域,Motif1是EsWRKYs蛋白最主要的保守基序,Es-WRKYs基因家族成员启动子区有与生长发育、逆境响应、激素响应等相关的19种顺式作用元件.表达模式分析显示EsWRKY14、EsWRKY22、EsWRKY29、EsWRKY30、EsWRKY47和EsWRKY61可能参与赤苍藤茎叶的生长发育过程,多数EsWRKYs基因在种 仁发育过程中显著下调,表明这些EsWRKYs基因可能在种仁发育前期发挥主要作用.[结论]66个赤苍藤WRKY基因家族成员的理化性质具有较大差异,均具有WRKY保守结构域,EsWRKYs基因在不同组织中表达模式不同,在生长发育、逆境胁迫及次生代谢过程等方面可能发挥重要作用.
关键词： 赤苍藤 WRKY转录因子 基因家族 生物信息学分析 表达模式分析
全文链接
请求原文
慈姑蔗糖合成酶基因家族的鉴定和表达分析
《分子植物育种 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：蔗糖合成酶(Su Sy)是植物进行蔗糖代谢的关键酶之一，控制着植物体内糖分的合成和运输，在植物的生长和代谢中起着重要作用。作为唯一的催化蔗糖分解与合成的可逆反应酶，蔗糖合成酶及其功能一直是揭示植物生长发育规律的重要研究内容。本研究以生物信息学手段对慈姑SuSy基因家族及其成员进行鉴定和表达分析。结果表明，慈姑SuSy家族共获得83个SuSy基因。这些基因编码的蛋白质的氨基酸长度位于180～1 084 aa之间，等电点变化位于4.52～9.56之间，平均值为6.29，大部分蛋白表现呈酸性。与马铃薯和拟南芥进化比较，110个SuSy基因被分成11个亚族，马铃薯和拟南芥中的SuSy基因全部存在于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ组中。同时，热图分析发现83个SuSy基因成员在2个慈姑品种中的表达存在明显差异，且不同的球茎发育阶段也存在差异表达，说明它们在不同品种慈姑中的功能存在差异。本研究为后续对慈姑SuSy基因功能研究及蔗糖-淀粉代谢调控的应用提供理论基础。
全文链接
请求原文
玉米SUT基因家族生物信息学分析
《分子植物育种 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：蔗糖转运蛋白(SUCs或SUTs)是植物特有的一类跨膜转运蛋白,负责蔗糖的跨膜运输,在韧皮部蔗糖装载、卸载及长距离运输中发挥重要作用.为了挖掘植物SUT基因的功能,本研究对玉米SUT基因家族成员进行了系统的生物信息学分析.基于玉米基因组数据库,本研究鉴定到8个SUT基因,氨基酸大小在501~592之间,含有5~14个外显子,分布在1、3、4、5和9号染色体上.除ZmSUT2外,其他家族成员均为碱性蛋白质;只有ZmSUT3是不稳定蛋白,其余皆为稳定蛋白;所有ZmSUTs均为疏水性蛋白,主要定位在质膜上,无信号肽.ZmSUTs具有12个跨膜拓扑结构,属于易化扩散载体(MFS)家族和蔗糖/H+共转运体(GPH)超家族成员,具有高度保守性.磷酸化位点预测结果显示,该家族具有多个潜在磷酸位点.蛋白二级结构具有相似的特征,α-螺旋和无规则卷曲为ZmSUTs的主要结构元件.系统进化分析显示ZmSUTs可分为4个亚家族(SUT2~SUT5),玉米与高粱SUTs亲缘关系最近,其次是水稻,最远是拟南芥.本研究通过玉米基因组分析,挖掘到8个SUT基因家族成员,系统分析其序列特征、蛋白理化性质、蛋白结构、进化关系等,为深入研究玉米SUT基因功能提供了参考依据.
全文链接
请求原文
菠萝NAC转录因子基因AcoNAC1生物信息学及表达分析
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：NAC转录因子作为植物中数量最大的转录因子家族之一,在植物生长发育及各种逆境胁迫中发挥非常重要的调控作用。本研究以菠萝为试验材料,采用RT-PCR技术克隆得到基因AcoNAC1（GenBank登录号:XM020225830）,对其进行生物信息学及表达分析。生物信息学分析表明,该基因cDNA序列全长1723 bp,ORF为1062 bp,编码353个氨基酸,相对分子量为38.34kDa,理论等电点为8.88;其编码蛋白的二级结构由20.40%的α-螺旋（H）和15.30%的β-折叠（E）以及59.21%的无规则卷曲（C）组成,具有NAC典型结构保守域。基因表达分析表明,AcoNAC1基因的表达受低温和干旱胁迫诱导,低温胁迫24 h和干旱胁迫12 h时的表达量最高;在不同成熟期品种中表现出持续的诱导表达,但诱导强度逐渐下降,其中早熟品种谢花后20～50 d及晚熟品种谢花后20～60 d基因表达量均处于较高水平。因此,推测AcoNAC1基因可能参与菠萝逆境胁迫响应以及果实发育与成熟的调控。
全文链接
请求原文
3个澳洲坚果MYB蛋白靶基因的克隆与生物信息学分析
《农业研究与应用 》 2021
摘要：【目的】为阐明澳洲坚果MYB （v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog）蛋白靶基因的功能及分子作用机制提供了科学的理论依据。【方法】基于澳洲坚果转录组数据和RT-PCR方法克隆澳洲坚果MYB蛋白靶基因,并利用生物信息学分析这些基因编码蛋白质的同源性、系统进化、理化性质、亚细胞定位、跨膜域和信号肽。【结果】获得了3个新的澳洲坚果MYB蛋白靶基因MiTOM1、MiTOM2和MiTOM3,GenBank登录号分别为MT319120、MT319121和MT319122。MiTOM1、MiTOM2和MiTOM3都包含典型结构域VHS-ENTH-ANTH,与其它植物来源的TOM蛋白具有极高的序列相似度,与荷花TOM蛋白（XP＿010260421.1、XP＿010244847.1和XP＿010260421.1）的序列相似度分别高达68.93%、75.76%和68.80%。MiTOM1、MiTOM2和MiTOM3蛋白均为亲水性蛋白。MiTOM1可能定位于细胞核,为非分泌蛋白和非跨膜蛋白;MiTOM2可能定位于细胞质,为跨膜分泌蛋白;MiTOM3可能定位于细胞核或微体,为非分泌蛋白和非跨膜蛋白。蛋白二级结构预测显示,MiTOM1、MiTOM2和MiTOM3二级结构主要含有无规则卷曲和α螺旋。【结论】MiTOM1、 MiTOM2和MiTOM3包含TOM家族典型结构域VHS-ENTH-ANTH,可能在澳洲坚果体内物质运输及控制形态发育方面起重要作用。
全文链接
请求原文
澳洲坚果蛋白磷酸酶基因MiSTPP1和MiSTPP4克隆与生物信息学分析
《福建农业学报 》 2021 CSCD
摘要：【目的】通过澳洲坚果蛋白磷酸酶基因MiSTPP1和MiSTPP4克隆与生物信息学分析,以期为阐明澳洲坚果蛋白磷酸酶基因的功能及作用机制提供参考依据。【方法】基于澳洲坚果转录组数据和RT-PCR方法克隆澳洲坚果蛋白磷酸酶基因,利用生物信息学分析基因编码蛋白质的同源性、系统进化、理化性质、磷酸化位点、亚细胞定位、跨膜域和信号肽。【结果】获得2个新的澳洲坚果蛋白磷酸酶基因MiSTPP1和MiSTPP4,GenBank登录号分别为MT374548和MT374551。氨基酸同源性分析表明,MiSTPP1和MiSTPP4与其他植物来源的PP1蛋白具有极高的序列相似度,都包含典型结构域MPPPP1PPKL。进化树分析表明,MiSTPP1和MiSTPP4与PP1家族蛋白的亲缘关系最近。蛋白基本理化性质分析表明,MiSTPP1是一个不稳定的亲水性蛋白,而MiSTPP4蛋白是一个稳定的亲水性蛋白。磷酸化位点分析表明,MiSTPP1和MiSTPP4都以丝氨酸和苏氨酸磷酸化为主。亚细胞定位、跨膜域和信号肽预测表明,MiSTPP1和MiSTPP4极可能定位于细胞质,且都为非分泌蛋白和非跨膜蛋白。MiSTPP1和MiSTPP4的二级结构和三维结构主要含有α螺旋和无规则卷曲。【结论】MiSTPP1和MiSTPP4属于蛋白磷酸酶PP1家族基因,推测在响应逆境胁迫、信号转导等生理生化过程中发挥作用。
关键词： 澳洲坚果 蛋白磷酸酶PP1 基因克隆 生物信息学分析
全文链接
请求原文
