科研产出
大麻类纤维素合酶基因家族生物信息学分析
《贵州农业科学 》 2025 北大核心
摘要：【目的】探明大麻类纤维素合酶（Cellulose synthase-like, Csl）基因家族成员的结构和功能，为调控大麻生长发育提供参考。【方法】通过生物信息学方法对大麻Csl家族成员的理化性质、系统进化、基因结构和保守基序及启动子顺式作用元件等进行分析。【结果】从大麻中共鉴定得到24个Csl家族成员，除7号染色体外其余9条染色体上均有成员分布，各成员外显子数目为3～9个。系统进化树分析显示，24个家族成员被分为CslA、CslB、CslC、CslD、CslE、CslG共6个亚族，其中CslC和CslD成员最多，均有6个。保守基序分析发现，Motif2和Motif3在6个亚族蛋白中均有分布，而Motif6、Motif8和Motif9仅在CslA和CslC亚族蛋白中分布，Motif1、Motif4、Motif7和Motif10仅在CslB、CslD、CslE和CslG亚族蛋白中分布。CsCsls基因启动子区域包含光响应、激素诱导元件、逆境响应元件和MYB结合位点。经公共转录组数据分析发现，除CsCslB2在叶中特异表达外，大部分成员在根和茎中表达水平明显高于叶片。不同亚族成员在茎秆不同组织和不同部位及下胚轴不同发育时期的表达量也存在一定差异。【结论】推测Csl家族基因除介导大麻纤维中半纤维素合成外，还参与大麻生长发育和逆境响应等其他生物学进程。
关键词： 大麻 半纤维素 类纤维素合酶 基因家族 生物信息学 逆境响应
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苦荞FtERF基因克隆、生物信息学及其表达分析
《作物杂志 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：乙烯响应因子对植物发育和细胞代谢具有重要作用.通过RT-PCR从苦荞中克隆出ERF基因,对其进行生物信息学分析和差异表达分析.结果表明,FtERF基因开放阅读框长度为729bp,编码了 243个氨基酸,编码的蛋白分子量26.08kD,等电点9.22,属于亲水性蛋白.FtERF不含有信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位在细胞核内,蛋白质二级结构和三级结构高度相似.FtERF含有抑制基序DLNxxP,系统进化表明FtERF和ERF4关系较近.经荧光定量表达发现,厚壳苦荞不同部位表达均高于薄壳苦荞,苦荞发育成熟期表达高于非成熟期.
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蒜芥茄SsFLS2基因的克隆及其表达分析
《西南农业学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：[目的]克隆云南野生蒜芥茄(Solanum sisymbriifolium Lam.)中的FLS2基因,并对其编码蛋白的理化性质、亚细胞定位、系统进化以及表达情况予以分析,初步探究野茄FLS2基因在黄萎病胁迫下的生物学功能.[方法]基于前期所测转录组数据(蒜芥茄接种黄萎病病原菌),克隆获取蒜芥茄FLS2基因,命名为SsFLS2;利用生物信息学分析软件对SsFLS2基因的理化性质进行分析,并通过实时荧光定量PCR(Real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)检测其在蒜芥茄根、茎、叶的表达以及在接种黄萎病病原菌后不同时间的表达情况.[结果]蒜芥茄SsFLS2基因全长3655 bp,具有完整的ORF框,编码1126个氨基酸.其编码蛋白的分子式为C5596H8814N149401627 S4,理论分子量为124.34 kD,理论等电点(pI)为7.33,总平均亲水性系数为0.081.该蛋白二级结构主要由42.81%的无规则卷曲、40.23%的α-螺旋、13.23%的延伸链以及3.73%的β-折叠组成,且存在跨膜结构,定位于细胞膜上,其中可被磷酸化且超过阈值线的位点,共计151个.SsFLS2蛋白的氨基酸序列与马铃薯(Solanum tuberosum)同源蛋白(XP 006358149.2)的关系最近.RT-qPCR检测发现,在蒜芥茄根、茎、叶中均有SsFLS2基因的表达,且根、叶中的相对表达量极显著高于茎部;接种黄萎病病原菌后72 h內,处理组和对照组均在24 h时,SsFLS2基因的相对表达量大幅度增加且极显著高于其他时间点.[结论]本研究成功克隆蒜芥茄的SsFLS2基因,并对其编码蛋白的理化性质及基因表达情况等进行分析.结果表明,SsFLS2是蒜芥茄响应黄萎病胁迫的重要基因,结果可为进一步研究该基因在蒜芥茄黄萎病抗性中的功能奠定基础.
关键词： 蒜芥茄 Flagellin sensing 2(FLS2) 基因克隆 生物信息学 基因表达
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西方蜜蜂Sirtuin蛋白家族基因鉴定及表达分析
《西北农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：Sirtuin蛋白是一类进化保守的 NAD+依赖性脱酰基酶家族,可调控生物的新陈代谢、基因组稳定性和寿命.为探究西方蜜蜂 Sirtuin蛋白家族基因种类、分布和分子特征,以及不同级型、不同发育时期的表达模式,基于西方蜜蜂全基因组数据,采用生物信息学方法对西方蜜蜂 Sirtuin蛋白家族成员进行鉴定,预测家族基因的结构和染色体位置,分析家族基因的结构域和系统发育关系;采用 qRT-PCR 分析 Sirtuin蛋白家族基因在西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期的表达情况.结果表明,在西方蜜蜂全基因组中鉴定出 10 个 Sirtuin蛋白基因,属于 6 个家族成员(AmSirt1、AmSirt2、AmSirt4~AmSirt7),AmSirt1 和 AmSirt2 家族成员各包含 3 个基因.6 个家族成员基因分别定位于不同的染色体上,其中 AmSirt1 和 AmSirt2 呈现典型的串联重复分布,AmSirt1、AmSirt6 和 AmSirt7 主要定位于胞质/细胞核,AmSirt2 和 AmSirt5 主要定位于胞质,AmSirt4 定位于线粒体.西方蜜蜂 Sirtuin 蛋白家族基因的编码氨基酸数为 265~899 个,分子质量为29.45~102.91 ku,等电点为 4.58~9.09,外显子数为 4~9 个,内含子长 56~2 719 bp,Sirtuin蛋白家族基因包含 12 个保守结构域,并发现 3 个西方蜜蜂所特有的保守氨基酸位点.Sirtuin蛋白家族基因鉴定和系统发育关系表明,西方蜜蜂缺少 Sirt3 基因,10 个 Sirtuin蛋白基因聚合为 4 类 6 个分支,与东方蜜蜂、大蜜蜂的同源性较高.6 个家族基因在蜂王和工蜂不同发育时期均有表达,蜂王整体基因表达量高于工蜂,各家族基因表达量均在 2 日龄蛹达到峰值.综上表明,西方蜜蜂有 6 个 Sirtuin蛋白家族成员,系统进化中分为 4 类,缺少 Sirt3 家族成员.推测在西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期,Sirtuin蛋白基因表达受禁食行为、热量限制和器官分化的影响.
关键词： Sirtuin蛋白 西方蜜蜂 生物信息学 基因组 系统发育 表达模式
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不同禾本科作物中ZmWRKY79同源基因的鉴定与分析
《西南农业学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】玉米ZmWRKY79基因在合成植保素和干旱胁迫响应中发挥重要作用。文章旨在通过生物信息学技术从不同禾本科作物中挖掘更多的ZmWRKY79同源基因，为玉米及其它禾本科作物提供抗逆境胁迫的候选基因。【方法】从NCBI数据库中获取玉米ZmWRKY79同源基因的基本信息，并对其进行染色体定位、基因结构可视化、功能结构域预测、进化关系分析、亚细胞定位预测、启动子顺式作用元件预测及非生物胁迫表达预测。【结果】在玉米、谷子、高粱、青稞、野生二粒小麦、普通小麦、水稻作物中共鉴定到9个ZmWRKY79同源基因，这些基因结构相似性较高，分布于不同的染色体上，且均属于第III类WRKY转录因子。系统进化分析结果显示ZmWRKY79蛋白同源序列可被分为I和II类，不同成员间进化受纯化选择，其中ZmWRKY79蛋白与高粱SbWRKY54蛋白同源性较高，达到81.58%。亚细胞定位预测显示所有ZmWRKY79同源蛋白均在细胞核，说明ZmWRKY79同源基因均在细胞核中发挥功能。启动子顺式作用元件预测显示ZmWRKY79同源基因的启动中主要包含组织特异性元件、应激响应元件和激素响应元件。非生物胁迫表达预测表明，ZmWRKY53和ZmWRKY74 2个ZmWRKY79的同源基因被确定为受逆境胁迫诱导。【结论】在7种禾本科作物中鉴定到9个ZmWRKY79同源基因，这些同源基因可能具有抗逆功能，为禾本科作物抗逆研究提供了更多的基因选择。
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苦荞FtHCT的基因克隆与生物信息学分析
《分子植物育种 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：本研究克隆木质素生物合成途径关键酶莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶（HCT），探究苦荞HCT基因的表达调控以及对苦荞果壳发育形成的影响。运用RT-PCR技术克隆获得两条苦荞HCT基因，命名为Ft HCT-1、FtHCT-2，对两基因编码蛋白进行生物信息学分析，对不同组织器官及果壳不同时期混合材料进行RT-qPCR表达分析。结果表明：FtHCT-1、FtHCT-2开放阅读框序列长度分别为1 347、1 278 bp，各编码448和425个氨基酸，蛋白分子量分别为49.66和46.57 kD，理论等电点为5.72和6.64，均为亲水性蛋白，处在细胞质内，均属于PLNO2481和Trasferase超家族，具有高度同源。两基因表达存在明显差异。本研究克隆所得两条HCT基因在苦荞果壳生长发育中特定表达，推断其表达影响苦荞果壳木质素合成，为薄果壳形成的关键基因。
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苦荞漆酶基因的克隆与生物信息学分析
《作物杂志 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：利用RT-PCR技术从苦荞中克隆出2条漆酶（laccase）基因，运用生物信息学技术对2个基因序列进行分析，预测结构域、二级和三级蛋白结构，进行蛋白同源比对及进化树分析。结果表明，FtLAC-1基因序列开放阅读框为1695bp，编码564个氨基酸，FtLAC-2基因序列开放阅读框为1707bp，编码568个氨基酸。FtLAC-1和FtLAC-2蛋白预测分子量分别为61.41和62.47kDa，理论等电点分别为9.45和9.41，为亲水性蛋白，2个基因序列相似性较低，氨基酸序列同源性不高。qRT-PCR分析出其在苦荞不同组织器官存在差异性表达。结论为进一步探索FtLAC-1和FtLAC-2在苦荞薄果壳形成中的功能提供理论基础。
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蓖麻赤霉素氧化酶基因的全基因组鉴定和表达分析
《华北农学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：赤霉素氧化酶基因(GAox)是赤霉素合成和调控的关键酶,其通过调节植物活性GA水平调控植物株高.为了解析蓖麻赤霉素氧化酶基因(RcGAox),利用生物信息学分析方法对RcGAox进行全基因组鉴定,并分析其理化性质、保守结构域、系统发育、基因上游2 kb启动子区域顺式作用元件预测,通过蓖麻表达数据库以及外源赤霉素和多效唑处理2个蓖麻品种的顶端嫩茎转录组测序分析RcGAox基因表达模式.结果表明:蓖麻共有30个赤霉素氧化酶基因,其中7个RcGA2ox、4个RcGA3ox、19个RcGA20ox,蛋白质分子质量在26.12~44.31 ku,等电点预测值在5.06~7.82,内含子个数为1~2个;蛋白结构域分析保守基序Motif 1、Motif 2、Motif 4存在30条蛋白序列中;系统进化分析将RcGAox基因分为5个不同的亚群:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和C20 GA2ox,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别对应GA2ox、GA3ox、GA20ox;启动子顺式作用元件预测光反应相关的顺式元件数量最多,且在预测区域均匀分布,18个基因含1~2个赤霉素相关元件;蓖麻RcGAox在胚乳、雄花、叶片中特异表达的基因分别有7,2,1个,转录组测序结果有5个基因在嫩茎中表达,推测RcGA2ox7、RcGA20ox1和RcGA20ox14可能是参与赤霉素合成途径来调控蓖麻株高的主要基因,且通过调控植物体内活性赤霉素水平来响应外源激素对株高的作用.
关键词： 蓖麻 赤霉素氧化酶 分子特征 生物信息学 基因表达
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蓖麻GRF转录因子家族生物信息学鉴定及表达分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：GRF是植物特有的转录因子,主要参与调控植物生长发育过程。本研究利用生物信息方法对蓖麻GRF （RcGRF）基因进行全基因组鉴定,并对其理化性质、基因结构、保守结构域、系统发育、组织表达分析以及外源赤霉素（GA）和多效唑（PAC）处理两个蓖麻品种（高杆‘滇蓖2号’和矮杆‘滇蓖5号’）后顶端嫩茎转录组测序分析。结果表明,蓖麻共有9个GRF转录因子,蛋白长度233～617 aa,等电点（pI）为6.34～9.48,每个成员含有2～4个内含子,每个RcGRF的蛋白结构域均包括一个由39～43个氨基酸组成的WRC保守结构域和一个由34个氨基酸组成QLQ保守结构域。系统发育分析表明蓖麻与拟南芥GRF的亲缘关系比水稻更近。不同组织表达结果表明多数RcGRF基因在发育的胚乳及萌发的种子中高表达,而RcGRF2在叶片、雄花和萌发的种子中都不表达。GA和PAC处理转录组测序结果显示GA处理DB2 RcGRF1、DB2 RcGRF17下调表达,GA处理DB5 RcGRF1、DB5 RcGRF4下调表达,PAC处理DB2 RcGRF4、DB2 RcGRF6上调表达、RcGRF9下调表达,表明RcGRF1、RcGRF4、RcGRF7、RcGRF9可能通过赤霉素途径调节植物株型。本研究为蓖麻GRF基因对生长发育调控机理研究奠定分子基础,为调控蓖麻株高相关基因的研究提供科学依据。
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蒜芥茄SsVe1和SsVe2基因的克隆及表达分析
《分子植物育种 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：黄萎病是危害茄子生产的主要病害之一,对黄萎病抗性基因研究是解决该病危害严重的有效途径。本研究以黄萎病抗性材料野生蒜芥茄（Solanum sisymbriifolium）为研究对象,在前期转录组测序的基础上,通过RT-qPCR技术克隆得到2个Ve同源基因的c DNA全长,分别命名为SsVe1和SsVe2。其中,SsVe1 cDNA序列有3 615 bp,含3 168 bp开放阅读框,编码1 061个氨基酸;SsVe2 cDNA序列有3 756 bp,含3 456 bp开放阅读框,编码1 157个氨基酸。2个Ve基因所编码的氨基酸具有极高的相似性,均富含抗病基因共有的结构域—亮氨酸重复序列（LRR）,可编码R蛋白;亚细胞定位预测基因产物均在细胞壁上;此外,2个基因编码蛋白的二级、三级结构预测结果也高度相似,以上结果预示着SsVe1和SsVe2功能的相似性。与已报道的其它植物Ve基因对比分析结果表明:SsVe1和SsVe2基因与野生茄S. torvum中Ve基因的关系较近。实时荧光定量PCR检测结果表明:蒜芥茄接种大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）后,SsVe1和SsVe2均表现出先下调（0～12 h）后上调（12～48 h）的趋势;同时,Ve基因在蒜芥茄不同组织中的表达有一定的差异,SsVe2基因的表达量高于SsVe1,且两者在根、茎部的表达量高于叶片。本研究结果为探究Ve基因在茄子黄萎病抗性分子机制中的作用和功能奠定了基础。
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