龙眼SAP-PPD-KIX-TPL信号途径基因家族的全基因组鉴定与表达模式

STERILE APETALA(SAP)可调控PPD-KIX-TPL转录抑制复合体的稳定性,从而调节器官大小.基于龙眼基因组数据库,对龙眼SAP-PPD-KIX-TPL信号途径的基因家族进行全基因组鉴定,分析龙眼SAP、PEAPOD(PPD)和TOPLESS(TPL)家族成员的基本理化性质、基因结构及蛋白结构域、启动子顺式作用元件、蛋白互作网络、构建系统进化树;分析龙眼体胚发生过程及不同组织部位中的基因表达水平,并采用qRT-PCR检测体胚发生早期及不同激素处理下的表达模式.结果表明,DlSAP包含1个成员,具有WD40结构域,只有1个内含子.DlPPD包含7个成员,具有tify和CCT＿2结构域,含有2-7个内含子,最保守基序为motif1.DlTPL包含6个成员,具有LisH、CTLH和WD40结构域,含有23-29个内含子,除motif7外,motif1-10中的剩余基序均保守.龙眼kinase-inducible domain interacting(KIX)家族包含8个成员,保守结构域为KIX.顺式作用元件预测表明,DlSAP、DlPPD和DlTPL启动子均包含大量光响应、激...     

基于苋菜转录组的ARF基因家族鉴定及表达

ARFs(auxin response factors)是重要的生长素响应因子,在植物的生长发育过程中起着关键的作用.基于'大红'苋菜转录组数据,通过在线分析软件SMART和NCBI-Blastp的注释筛选苋菜ARF基因家族成员(AtrARF);利用生物信息学分析软件,对AtrARFs蛋白的理化性质、二级结构、亚细胞定...     

香蕉高亲和性钾转运蛋白（HAK）家族全基因组鉴定及表达

高亲和性钾转运蛋白(high-affinity K⁺transporter,HAK)在植株钾离子运输中扮演着关键角色.香蕉是喜钾植物,其果实富含钾,因此研究HAK基因的序列特性和表达模式对于香蕉钾元素吸收和利用研究具有重要意义.利用生物信息学手段对香蕉HAK基因家族进行全基因组鉴定,基于转录组数据分析MaHAKs成员在根、叶、自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段果实中的表达情况,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)研究部分成员在不同钾浓度营养液处理的根中的表达情况.结果显示,香蕉基因组中存在24个可分为5个亚家族、分布于10条染色体上的MaHAKs成员,它们编码的蛋白含8-14个跨膜结构,且均定位于质膜.MaHAKs启动子富含激素和逆境相关响应元件,此外还具有17种转录因子的结合位点,13个MaHAKs成员启动子区含有AP2和Dof结合位点,11个MaHAKs成员启动子区含有BBR-BPC结合位点.MaHAK8、20和22在根、叶以及不同成熟阶段果实中均高水平表达.MaHAK12在根系中的表达量最高,MaHAK19在叶和乙烯催熟的果实中表达量最高,MaHAK8在自...     

Genome-wide identification and hormone expression patterns of the MaPIF family of banana genes北大核心CSCD

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factor,PIF)是广泛分布于植物体内的一种转录因子,在植物的生长发育方面有着重要的作用.基于香蕉基因组数据,对香蕉MaPIF基因家族进行基因组鉴定,采用生物信息学分析方法对其进行命名,分析理化性质、蛋白质结构、基因结构、启动子顺势作用元件以及构建系统进化树;分析PIF家族在不同激素处理下的表达情况.结果显示,香蕉MaPIF家族有7个成员,均含有高度保守的bHLH结构域;编码区长度在1 116-2001bp之间,至少包含5个内含子,且大部分位于细胞外;进化树结果可以发现与拟南芥、水稻以及玉米PIF的亲缘关系较近;顺式作用元件预测结果显示,MaPIF上存在多种与激素和光相关的响应元件.qRT-PCR结果显示,MaPIF3-1、MaPIF4、MaPIF4-1在生长素(IAA)、赤霉素(GA)、生长素抑制剂(NPA)处理中均有显著表达,除此之外,所有成员在脱落酸(ABA)处理下均有明显表达.本研究表明MaPIF在香蕉生长发育中激素调控有重要作用.(图7表3参45)     

龙眼BRI1基因家族的全基因组鉴定及光照响应表达

为了解龙眼BRI1基因家族的生物学功能及响应光照机制,对其BRI1基因成员鉴定、基因结构、蛋白保守结构域、启动子顺式作用元件、互作miRNA预测、不同体胚发生阶段和不同组织器官的FPKM值及其响应光照表达模式等进行分析.结果表明:DlBRI1基因家族包含4个成员,分别命名为DlBRI1-1、DlBRI1-2a、DlBRI1-2b和DlBRI1-3.DlBRI1是一种无内含子基因,无内含子基因在转录的过程中不需要经历内含子的剪切步骤,是响应外界因素的一种快速应答基因.龙眼BRI1蛋白家族为植物富亮氨酸重复类受体蛋白激酶的一种,其在植物激素信号转导和非生物胁迫中具有重要调控作用.龙眼BRI1四个家族成员启动子均含有大量的光响应元件、激素应答元件、非生物胁迫响应元件,表明龙眼BRI1家族基因可能是连接光信号转导与激素信号转导的重要纽带. DlBRI1-3为miR390e的靶基因. FPKM值分析表明,DlBRI1-1和DlBRI1-3在体胚发生过程和不同组织部位中均呈现高表达,推测DlBRI1-1和DlBRI1-3可能在龙眼整个生长发育过程中起到更为关键的作用.荧光定量PCR结果推测,蓝光信号使得miR390的表达量显著减少,导致靶基因BRI1-3的表达量增加,从而影响油菜素内脂从属基因BZR1、转录因子PIF4,进而影响龙眼功能性代谢产物积累.本研究表明DlBRI1具有功能多样性,可能在龙眼响应光信号、激素信号、非生物胁迫及代谢调控中发挥作用.(图8表3参46)     

龙眼GRF家族全基因组鉴定及表达模式

生长调节因子(growth regulating factor,GRF)是植物体内特有的一种转录因子,在植物生长发育、渗透胁迫中发挥重要的作用.基于龙眼基因组和转录组数据,采用生物信息学分析的方法对龙眼GRF(DlGRF)家族成员进行鉴定命名;分析其基本理化性质、基因结构、蛋白结构域、启动子序列顺式作用元件;构建系统进化树、预测可能直接调控DlGRF的miRNAs;分析DlGRF家族在龙眼非胚性及胚性培养物、组织器官、光质与激素处理下的表达水平;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测DlGRF的表达模式.结果显示,龙眼DlGRF家族包含9个成员,均含有QLQ和WRC保守结构域;包含2-5个外显子,以3个为主;分布于四大分支上,与甜橙、拟南芥GRF亲缘关系较近;DlGRF蛋白包含7个motif;启动子序列中包含众多光响应、激素应答、厌氧感应、胁迫响应及其他与生长发育相关的作用元件.转录组结果显示,DlGRF家族8个成员在球形胚阶段表达量高于其他阶段;各成员均在种子中有较高表达量,对蓝、白光及激素响应明显. qRT-PCR结果显示,DlGRF1-2、DlGRF2-1、DlGRF2-2、DlGRF4、DlGRF5-1及DlGRF7在球形胚阶段表达量最高;DlGRF1-1、DlGRF1-2、DlGRF2-2及DlGRF5-2在脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA3)等激素处理中表达上调.此外,DlGRF可能受miR396a调控,调控方式为裂解靶标.本研究表明DlGRF在进化过程中保守性较高,且可能受到蓝光和激素的诱导,参与龙眼非胚性及胚性培养物尤其是球形胚及种子发育形成的过程.(图6表3参42)     

龙眼LSD1/JmjC基因家族的全基因组鉴定、分子进化及体细胞胚胎发生早期的表达

组蛋白去甲基化修饰是染色质修饰中组蛋白修饰的一种重要方式.赖氨酸特异的去甲基化酶(lysine-specific demethylase1,LSD1)和Jumonji C(JmjC)结构域包含蛋白作为两种组蛋白去甲基化酶,被报道与植物营养生长、生殖发育和疾病抗性有关.然而,组蛋白去甲基化修饰酶LSD1/JmjC在龙眼中...     

龙眼HAT家族的全基因组鉴定及表达模式

组蛋白乙酰化酶(histone acetylase,HAT)是组蛋白赖氨酸残基共价修饰的组成部分,在表观遗传调控过程发挥重要作用.为了解龙眼HAT基因(DIHAT)家族的生物学功能及表达模式,基于龙眼基因组及转录组数据对DIHAT基因家族成员进行全基因组鉴定及生物信息学分析,利用qRT-PCR检测DIHAT在龙眼体胚发...     

芥蓝MAM基因家族成员鉴定、分析及表达

在甘蓝（Brassica oleracea）基因组中鉴定了10个芥蓝（Brassica alboglabra）MAM家族基因,进行生物信息学分析并利用qRT-PCR检测BoMAM在芥蓝6个部位的表达情况.理化性质分析表明,10个BoMAM蛋白序列长度为191-623 aa,相对分子量为21 385.73-67 608.93,理论等电点pI介于5.70-9.43之间;拟南芥（Arabidopsis thaliana）、番茄（Solanum lycopersicum）、芜青（Brassica rapa）、油菜（Brassica napus）和芥蓝的MAM基因家族系统进化树分析显示MAM家族基因可分成2类4个亚家族,物种中MAM基因的亲缘关系符合期望的物种间系统进化关系;MEME分析表明10个BoMAM基因都具有HMGL-like结构域的保守基序结构;染色体定位和进一步分析表明芸薹属全基因组三倍乘事件对BoMAM家族的形成起到重要作用;启动子分析表明BoMAM启动子区域中包含大量光响应、激素响应和逆境响应相关顺式作用元件;qRT-PCR结果表明成员BoMAM1/2/7在种荚中的表达极高,Bo...     

龙眼Hsf基因家族全基因组鉴定及体胚发生过程中的表达分析

基于龙眼基因组数据库对龙眼Hsf(DlHsf)基因家族进行全基因组鉴定,并对其基因结构、启动子作用元件和CpG岛分布情况、编码蛋白的理化性质和进化情况以及它们在不同体胚发生阶段和不同组织器官的表达情况进行研究,同时对靶定DlHsf的miRNA进行预测分析.结果表明:DlHsf基因家族共20个成员,基因结构高度保守.它们编码的蛋白具有典型的DNA结合域(DBD),且均为不含信号肽的不稳定蛋白.启动子分析发现,该基因家族成员的启动子除典型的热激元件(HSE)外,还含有MYB元件等与逆境胁迫及生长发育相关的元件,DlHsfA1d、DlHsfA9a、DlHsfA9b和DlHsfC1启动子存在典型的CpG岛.进化树分析表明DlHsf可分为DlHsfA、DlHsfB和DlHsfC三类. qRT-PCR结果表明,DlHsf在胚性阶段(EC)和球形胚阶段(GE)表达量较高,在不完全胚性紧实结构阶段(ICpEC)表达量较低,在龙眼体胚发育过程中呈现"V"状趋势,表明DlHsf可能主要在EC、GE阶段发挥作用.此外,DlHsf家族成员在花芽和花蕾中表达量较高,其次是在果肉中,推测DlHsfs可能与龙眼花发育等生长过程相关. psRNA Target预测结果表明DlHsf基因家族受到miRNA调控,且调控方式多样.本研究表明DlHsf功能多样,可能在龙眼生长发育、胁迫响应、DNA甲基化、组织器官特异表达等生物学过程中发挥作用.(图8表5参38)     

龙眼MADS-box基因家族的全基因组鉴定及表达模式

为了解龙眼MADS-box(DlMADS-box)家族的分子进化特性及其对光质、激素的响应,以及该家族成员在龙眼不同组织部位及体胚发生早期的表达模式,对DlMADS-box家族成员进行全基因组鉴定,采用生物信息学方法对其理化性质、进化树、基因结构、保守基序、启动子顺式作用元件、蛋白互作网络进行分析及预测,并分析其在龙眼体胚发生早期、不同组织部位、光照及激素处理下的FPKM值.共鉴定出91个DlMADS-box成员,分为type-Ⅰ型（62个）和type-Ⅱ型（29个）.大部分DlMADS-box为不稳定亲水性蛋白;type-Ⅰ型大部分成员含1个或不含内含子,type-Ⅱ型大部分成员含7个内含子;DlMADS-box所有成员均含有MADS-box结构域（motif1）,大部分type-Ⅱ型蛋白含有K-box结构域（motif10）. DlMADS-box启动子区含有光、植物激素和生长发育等顺式作用元件,且发现DlMADS-box蛋白可与该家族成员或其他家族成员之间发生互作.利用转录组数据对DlMADS-boxs成员的表达模式分析显示,大部分DlMADS-box在非胚性愈伤组织阶段中高水平...     

香蕉SUT基因家族的全基因组鉴定及其在不同低温胁迫下的表达

为探究香蕉蔗糖转运蛋白(sucrose/H+ cotransporter或sucrose transporters,SUCs或SUTs)家族成员的分子特性及其在低温胁迫下的表达模式,采用生物信息学方法鉴定香蕉蔗糖转运蛋白基因家族成员,并进行蛋白结构域及特性、基因及蛋白序列组分、分子进化树、基因启动子顺式作用元件以及在不...     

龙眼UGT家族全基因组鉴定、功能预测及表达模式

植物中糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases,UGTs)糖化各种植物激素和代谢物以应对生物和非生物胁迫.对龙眼UGTs (DIUGTs)家族进行全基因组鉴定,对各成员理化性质、系统发育进化树、基因结构、染色体定位、保守基序、全基因组共线性进行预测分析,并结合转录组对DIUGTs在龙眼体胚发育胚性愈...     

甘蔗泛素结合酶基因的克隆与表达北大核心CSCD

为克隆鉴定甘蔗泛素结合酶基因（Sugarcane ubiquitin-conjugating enzyme,ScUBc E2）并探索其在激素信号通路和甘蔗与黑穗病互作过程中的作用,选择黑穗病菌胁迫下甘蔗抑制消减杂交文库（Suppression subtractive hybridization,SSH）中注释为泛素结合酶的差异表达EST序列为探针,结合电子克隆技术和RT-PCR技术,以甘蔗cDNA为模板进行泛素结合酶基因克隆.对克隆获得的序列进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术分析该基因在甘蔗根、蔗髓、叶、芽中的组织特异性表达以及在黑穗病菌、茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate,Me JA）、脱落酸（Abscisic acid,ABA）和水杨酸（Salicylic acid,SA）胁迫下的表达情况.最终克隆得到一条长度为699 bp的甘蔗泛素结合酶基因（ScUBc E2;Gen Bank accession number：KJ577594.1）,该基因包含长度为447 bp的完整开放读码框,编码148个氨基酸.生物信息学分析结果显示,ScUBc E2编码的蛋白分子量（Mr）为16.507×10^3;无信号肽,为碱性不稳定的亲水蛋白;包含4个α螺旋、4个β折叠和一些无规则卷曲;第15位氨基酸为泛素化位点,74-89位氨基酸为活性位点;在进化过程中与高粱泛素结合酶基因的亲缘关系最近.qRT-PCR分析结果表明,ScUBc E2基因组成型表达,但在芽中的表达量最高;其表达在甘蔗感黑穗病基因型ROC22中受到黑穗病菌胁迫的抑制,在黑穗病抗病基因型YC05-179中则先被抑制,后被诱导;ScUBc E2基因受MeJA及SA诱导表达,对ABA胁迫的响应不明显.本研究表明,甘蔗ScUBc E2基因在抗病基因型和感病基因型甘蔗中存在不同表达模式,可能参与甘蔗与黑穗病菌的互作过程,有望为抗病育种分子标记提供潜在基因资源;同时,该基因受MeJA和SA外源激素胁迫后的表达模式,可为泛素-蛋白酶体途径及激素调控的信号转导在甘蔗与黑穗病菌互作过程中的作用提供一定的理论依据.     

拟南芥基因组中注释为(S)-去甲乌药碱合成酶的分子克隆与异源表达(英文)

至今在拟南芥中尚未发现复杂生物碱,但是其基因组测序则表明有35个以上基因可编码(S)-去甲乌药碱合成酶(NCS).本研究首先以经过生化表征、机理清楚的来自罂粟、日本黄连、黄唐松草和花菱草的NCS为参考,与拟南芥中注释的NCS进行了广泛的生物信息学分析与比对,从中选择5个AtNCS为目的基因,设计特异性引物;从拟南芥中提取总RNA,一步法RT-PCR克隆得到上述基因;通过TA克隆将上述基因转入pGM-T载体,筛选、酶切及PCR鉴定,DNA测序验证它们的核酸序列;将测序验证的AtNCS基因经过PCR扩增、质粒构建、转入Escherichia coli BL21(DE3)中进行异源表达和蛋白纯化;在整体细胞、细胞裂解液、细胞裂解液上清和纯化蛋白共4个层次进行了AtNCS酶功能表征,未发现目标产物或新产物的生成;上述基因的具体功能还有待进一步研究.     

The rhythm of stereotypic behaviors in captive giant panda (Ailuropoda melanoleuca)北大核心CSCD

Stereotypy can be defined as a repetitive behavioral pattern with no apparent function or target in captivity. It is considered an abnormal behavior in contrast to the behavior in wild habitats and is often used as an important index to evaluate the captive environment, which has a significant scientific value. Many previous studies have focused on the impact of environment on stereotypical behavior; however, the rhythm of stereotypy remains unclear. To determine the mechanism of stereotypy, eight giant pandas (Ailuropoda melanoleuca) were investigated 24 h a day from Jan 2018 to Dec 2019, with focal sampling and continuous recording. No stereotypy in the juveniles was noted, while the adult giant pandas displayed different stereotypies. Mean stereotypy durations were 0.72% of the total activity in circadian rhythm, with a peak of mean durations in all seasons occurring at 7:00 am–9:00 am, while, in spring, there was a peak of mean duration at 1:00 am–3:00 am. Although there was no significant difference, mean stereotypy durations and frequencies in the night were longer than those in the daytime. Mean stereotypy frequencies in spring reached the highest level, whereas mean stereotypy durations in winter were maximal. The adult giant pandas in the daytime showed maximal mean stereotypy durations in winter and minimal mean stereotypy durations in busy seasons (summer and autumn), whereas mean stereotypy durations at night were maximal in busy seasons. Despite no significant differences among these seasons, our results suggest that the stereotypy of giant pandas may have diurnal rhythms and seasonal differences. In light of the similar captive environment between adult and juvenile giant pandas, the appearance of stereotypy may be correlated with age, which may be the effects of the environment or a strategy of adaptation. © 2022 Science Press. All rights reserved.     

龙眼SnRKs家族全基因组鉴定、进化特性及其在龙眼体胚发生早期的表达模式

植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶（sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK）在细胞代谢及响应渗透胁迫过程中起着关键作用.基于第三代基因组对龙眼SnRKs(DlSnRKs)家族进行全基因组鉴定及命名,对成员理化性质、亚细胞定位、系统发育进化树、蛋白互作、染色体定位、保守基序与基因结构、全基因组共线性及启动子顺式作用元件进行预测分析,并结合转录组数据分析DlSnRKs在龙眼体胚发育3个阶段[胚性愈伤组织（EC）、不完全胚性紧实结构（ICpEC）、球形胚（GE）]的表达模式.结果显示,DlSnRKs家族共28个成员.系统发育进化树分析发现DlSnRKs家族成员分布于3个亚组中.染色体定位分析发现28个成员定位在10条染色体中.蛋白互作预测分析发现DlSnRKs家族存在复杂的蛋白互作关系.蛋白保守基序分析发现各亚组成员motif分布相似性与保守性并存.对DlSnRKs家族成员的基因结构进行分析,发现其内含子数目在0-14之间.启动子顺式作用元件分析发现各成员启动子区包含光、激素、生长发育及胁迫等响应元件.全基因组共线性分析发现有8个...     

海马齿小热激蛋白SpHSP18.1基因的克隆及盐胁迫表达分析北大核心CSCD

为探究海马齿高盐环境耐受性的分子机制,根据海马齿c DNA文库序列设计引物,采用RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术克隆得到海马齿小分子热激蛋白Sp Hsp18.1基因序列.Blast分析表明,该c DNA序列(968 bp)含完整开放阅读框(ORF)全长为489 bp,编码162个氨基酸.等电点(p I)为6.19,分子量(Mr)大小为1860 5.90.Sp HSP18.1编码氨基酸序列具有分子伴侣蛋白特有的ACD保守区域(Alpha crystallin domain),与拟南芥、西瓜等植物的细胞质I型小热激蛋白具较高同源性(>75%).将Sp Hsp18.1基因克隆到PUCm-T原核表达载体上,得到重组菌株,通过过量表达探究其耐热胁迫能力.结果表明,在37℃下重组菌株与野生型菌株的生长曲线基本相似,但在高温(45℃)下,重组菌株较对照组菌株存活率有显著提高.荧光实时定量PCR分析表明,在不同浓度海水培养条件下,海马齿根部均表达Sp Hsp18.1基因,且随着海水浓度的增加,该基因的表达量呈现上升的趋势.说明Sp Hsp18.1基因在海马齿应答高盐胁迫过程中起到一定的作用.     

Comparison of macroinvertebrate community structure in urban (Shenzhen City) streams with typical habitat characteristics北大核心CSCD

2020年12月在深圳市城市区域典型生境特征溪流——城市山区源头溪流金龟河、国家地质公园保护区入海溪流杨梅坑河与黑臭水体治理后溪流石溪河,开展底栖动物多样性与生境质量状况取样,通过多元统计分析探明各溪流底栖动物群落结构差异及其主要环境影响因子.结果表明:(1)金龟河底质异质性(SI)最高;杨梅坑河水质最好且流态异质性(Fr)最优,石溪河水质最差且底质异质性(Fr)最低.(2)共采集鉴定大型底栖动物118个分类单元,隶属于3门6纲14目87科.水生昆虫均占绝对优势,其中金龟河67属(81.7%),杨梅坑河62属(95.4%),石溪河12属(52.2%).金龟河中底栖动物Shannon-Wiener多样性指数、改进的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度均高于杨梅坑河与石溪河.(3)金龟河的主要功能摄食类群是滤食者(45.5%),杨梅坑河(38.3%)与石溪河(58.7%)的主要功能摄食类群均为收集者.(4)冗余分析(RDA)结果显示,氨氮、海拔、湿宽、水温、溶氧、底质异质性(SI)、电导率和流态异质性(Fr)为影响深圳市溪流的大型底栖动物群落结构的主要环境因子.研究表明:(1)深圳市的山区溪流可作为深圳市生物多样性保护的重点区域.(2)在城市溪流生态系统中,水环境化学因子并非为主要影响因子,生境多样性发挥了重要作用.(图6表3参43)     

多环芳烃(PAHs)污染对滨海湿地入侵植物互花米草的影响北大核心CSCD

滨海湿地生态系统正遭受着人为活动或自然因素的威胁,为探究多环芳烃（PAHs）污染对滨海湿地入侵植物互花米草根际、根内微生物的影响及植物-微生物联合修复PAHs的潜力,设置含有不同浓度菲和芘的沉积物处理,通过盆栽实验对互花米草幼苗进行暴露.结果显示,培养70 d后,菲和芘的去除率分别为13%-36%和11%-30%;菲处理的互花米草根际沉积物中脱氢酶活性显著高于对照（P〈0.05）,非根际沉积物多酚氧化酶活性则降低10%.磷脂脂肪酸（PLFA）分析显示,菲处理显著降低了根际沉积物微生物量（P〈0.05）,尤其是革兰氏阴性菌下降了24%;而芘处理对脱氢酶、多酚氧化酶以及总微生物量的影响相对较小.100 mg/kg菲处理使得根际与根内革兰氏阴性菌PAHs-环羟基双加氧酶基因（PAH-RHDα-GN）丰度比对照组分别增加了100倍和3倍;而100 mg/kg芘处理使得根际与非根际沉积物中PAH-RHDα-GP丰度显著升高（P〈0.05）.上述结果表明,入侵植物互花米草对PAHs污染存在明显的响应,其根内细菌在植物-微生物联合修复PAHs污染具有重要的作用.