科研产出
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
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罗汉果SgTCP6基因克隆、生物信息学分析及转录激活研究
《湖南农业大学学报(自然科学版) 》 2025 北大核心 CSCD
摘要：基于罗汉果基因组和转录组信息，筛选得到罗汉果TCP转录因子家族SgTCP6基因，对其进行生物信息学分析，并结合酵母单杂交实验验证其是否参与罗汉果甜苷合成关键酶基因SgUGT94的调控。结果显示：SgTCP6基因编码序列(CDS)全长为618 bp，编码205个氨基酸残基，相对分子质量为21 942，定位于细胞核中，是一种不稳定的亲水蛋白，且不含信号肽和跨膜区，为非分泌蛋白。多序列比对结果显示该基因与葫芦科苦瓜TCP基因的亲缘关系较近。罗汉果不同时期果实基因共表达关联分析结果显示，SgTCP6与SgUGT94表达存在极显著相关性。SgUGT94上游2 000 bp启动子区域含有4个TCP顺式作用元件。酵母单杂交结果表明，SgTCP6可能参与罗汉果甜苷V合成关键酶基因SgUGT94的调控。
关键词： 罗汉果 TCP转录因子 生物信息学 酵母单杂交 葡萄糖基转移酶
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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
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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
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葡萄霜霉菌糖基水解酶基因的表达模式与功能分析
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】克隆葡萄霜霉菌（Plasmopara viticola）糖基水解酶（glycosyl hydrolase,GH）基因（PvGH），分析其特征以及在葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中的表达模式，研究其抑制/促进烟草叶片程序性细胞死亡（PCD）以及影响烟草疫霉（Phytophthora nicotianae）侵染的能力，为深入探究调控寄主植物免疫的机制提供理论依据。【方法】以葡萄霜霉菌Pv5-27菌株作为试材，采用RT-PCR方法扩增获得8个PvGH基因全长，并对其基因及编码蛋白进行生物信息学分析；利用酵母信号肽诱捕系统（SST）验证PvGH的分泌活性；利用实时荧光定量PCR技术检测葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中PvGH的表达模式；同时利用农杆菌介导的PVX病毒表达系统在本氏烟上瞬时表达PvGH效应蛋白，分析其对INF1和BAX触发的烟草PCD的抑制能力以及促进烟草疫霉侵染的能力。【结果】8个PvGH基因序列与通过全基因组预测的序列完全一致，长度为1 092—1 392 bp，分别编码364—464个氨基酸，与其他卵菌同源蛋白相似性高达60.62%—86.36%。8个PvGH均不含跨膜结构域，其二级结构差异较大，三级结构与其他蛋白三级结构相似性较低，呈现非常独特的三级结构。使用SingalP 5.0软件对编码的蛋白进行信号肽预测，发现它们均含有20—26 aa的信号肽，但通过SST验证结果显示PvG09279和PvG13517并不具有分泌特性。保留、缺失或者替换信号肽的8个PvGH均可抑制BAX触发的本氏烟PCD，并促进烟草疫霉的侵染，表明PvGH效应蛋白发挥其毒力不依赖于信号肽。PvGH在葡萄霜霉菌侵染初期表达上调，进一步表明其在病原菌与寄主互作中的重要作用。【结论】在侵染寄主过程中，葡萄霜霉菌分泌的PvGH通过抑制寄主PTI反应参与致病过程。
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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.
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甘蔗耐寒相关miRNA的生物信息学分析及其靶基因预测
《广西植物 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：为了解不同基因型甘蔗（Saccharum officinarum）响应低温胁迫的分子机制，该研究以低温胁迫4℃处理24 h后的3个不同耐寒性甘蔗品种的叶片为材料进行Illumina HiSeqTM 2000高通量测序，构建了18个低温胁迫前后sRNA文库。结果表明：（1）共获得分属于84个家族的322个已知miRNA及预测得到110个新miRNA,并在已知miRNA中筛选出100个差异表达miRNA（61个上调，39个下调）,新miRNA中筛选出37个差异表达miRNA（15个上调，22个下调）。（2）利用psRNATarget、TargetFinder、Tapirhybrid软件对所获得的差异表达miRNA进行靶基因预测，得到1 844个靶基因并进行GO分析揭示其主要功能类别，即分子功能、细胞组分与生物过程。（3）为验证高通量测序数据的可靠性，筛选14个miRNA及其靶基因进行qRT-PCR验证，结果显示这些miRNA均被检测发现且大多表达结果与测序结果一致。（4）鉴定出部分差异表达miRNA的靶基因，这些基因参与植物生长、发育及低温胁迫反应。综上认为，耐寒型甘蔗体内miRNA直接或间接作用靶基因实现表达调控相关代谢途径，对其重要农艺性状均起着关键的调控作用。
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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。
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澳洲坚果bHLH基因家族成员MibHLH48的结构与功能分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：bHLH （Basic/helix-loop-helix）转录因子具有螺旋-环-螺旋结构,在植物中参与调控植物体生长发育、信号传导和抗逆生理等过程。澳洲坚果含有丰富的具有药用和保健价值的营养物质,但其产量和品质问题影响了澳洲坚果产业在中国的发展。为分析bHLH家族成员在澳洲坚果产量形成中的结构与功能,本研究采用电子克隆技术对MibHLH48进行组装拼接,并利用生物信息学方法对其结构进行分析预测。结果表明,MibHLH48 cDNA全长为1 838 bp,开放阅读框的长度为669 bp,共编码222个氨基酸;MibHLH48蛋白存在bHLH结构域,定位于细胞核、无信号肽、无跨膜结构的稳定亲水的bHLH家族蛋白。同源分析表明MibHLH48与荷花NnbHLH48氨基酸序列同源性最高。系统进化分析将MibHLH48与拟南芥AT3G-57800.1 （bHLH060）、AT2G42300.1 （bHLH048）聚为一枝。利用转录组数据分析MibHLH48基因在‘桂热一号’和‘695’澳洲坚果品种枝条、花和叶片中的表达模式表明,MibHLH48在‘桂热一号’品种花中的表达量最高,‘695’品种花中的表达量最低。推测MibHLH48与澳洲坚果产量形成相关。研究结果为研究MibHLH48基因在澳洲坚果中花发育的机理和产量形成机制的作用打下基础。
关键词： 澳洲坚果 MibHLH48 电子克隆 生物信息学 产量
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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。
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