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辣椒NRT基因家族的系统鉴定、进化与表达分析
1
作者 牛佳斌 唐凯 +4 位作者 夏迎萌 刘同坤 孙小川 段伟科 黄志楠 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期653-664,共12页
[目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家... [目的]本研究旨在鉴定辣椒硝酸盐转运蛋白(NRT)基因家族成员,分析其基本性质、染色体定位、进化关系以及在不同组织、不同果实发育阶段和不同非生物胁迫下的表达特征。[方法]利用生物信息学方法在辣椒‘遵辣1号’基因组中鉴定NRT基因家族并分析其理化性质、基因结构、染色体定位、共线性、顺式作用元件分布和进化关系等;利用转录组数据分析辣椒NRT(CaNRT)基因在不同组织和不同果实发育阶段中的表达特征,并利用RT-qPCR技术分析在不同非生物胁迫下的表达模式。[结果]辣椒中共包含73个CaNRT基因,不均匀分布在10条染色体上。系统进化分析表明,CaNRT基因可分为3个亚家族,同一亚家族具有相似基因结构和保守基序。顺式作用元件分析结果表明CaNRT可能受光、激素、逆境胁迫等多种因素调控。CaNRT1亚家族成员主要在根、茎、叶中表达量较高,CaNRT2亚家族在任何时期表达量都较低,CaNRT3亚家族存在组织表达差异性,主要在根中高表达。逆境胁迫数据表明,CaNRT1.18、CaNRT3.3、CaNRT3.1、CaNRT2.1、CaNRT1.23在低温、高温、干旱、盐和氧化处理下明显响应,所有CaNRT基因在低温处理时均有不同程度的正向响应。[结论]在辣椒基因组中共鉴定获得73个CaNRT基因,筛选出多个在辣椒生长发育和逆境胁迫中具有重要作用的关键基因。 展开更多
关键词 辣椒 硝酸盐转运蛋白(NRT) 系统进化 表达分析 非生物胁迫
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不结球白菜抗坏血酸合成基因BcGME的同源克隆及胁迫下的表达分析 被引量：7
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作者 李妍 王雪花 +3 位作者 陈忠文 段伟科 侯喜林 李英 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期205-212,共8页
[目的]本文旨在探究逆境下BcGME基因与抗坏血酸(As A)含量的关系,为培育高品质的不结球白菜品种奠定理论基础。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,同源克隆了BcGME基因的全长,应用生物信息学分析了其氨基酸序列,通过实时荧光定量PCR... [目的]本文旨在探究逆境下BcGME基因与抗坏血酸(As A)含量的关系,为培育高品质的不结球白菜品种奠定理论基础。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,同源克隆了BcGME基因的全长,应用生物信息学分析了其氨基酸序列,通过实时荧光定量PCR技术测定了BcGME基因在过氧化氢胁迫和水淹胁迫下的表达水平,利用高效液相色谱(HPLC)测定了相应的抗坏血酸含量。[结果]BcGME基因包含一个长度为1 137 bp的开放式阅读框(ORF),编码379个氨基酸。推测其蛋白理论相对分子质量为42.97×103,理论等电点p I值为5.84,分子式为C1907H2949N519O570S22,属于不稳定蛋白。总平均疏水指数为-0.440,属于亲水蛋白。亚细胞定位预测该蛋白分布在细胞质中。BcGME氨基酸序列与十字花科大部分植物的相似性为90%以上,不结球白菜BcGME与十字花科的大白菜、甘蓝型油菜、拟南芥相应蛋白的进化距离较近。过氧化氢胁迫下,As A含量在6 h达到峰值,同时BcGME基因的表达量也达到最高;水淹胁迫下,1 d时As A含量最高为12.99μg·g^(-1),随后As A含量急速下降,1 d时的BcGME基因表达量是0 d的1.5倍。[结论]过氧化氢胁迫和水淹胁迫下,不结球白菜植株中BcGME基因的表达量变化趋势与As A含量变化趋势一致,说明GME可能是不结球白菜抗坏血酸合成途径中的关键调控基因。 展开更多
关键词 不结球白菜 BcGME 抗坏血酸 序列分析 非生物胁迫
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辣椒CDPK基因家族的鉴定、进化与表达分析 被引量：9
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作者 林欢 段伟科 +4 位作者 周怡 祝梦全 王云鹏 孙敏 黄志楠 《核农学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期7-17,共11页
钙依赖性蛋白激酶(CDPK)在植物细胞钙信号转导中起重要作用。为筛选鉴定辣椒CDPK基因家族,探讨其基因功能及进化模式,本研究利用生物信息学方法,在辣椒品种遵辣1号基因组中对其进行系统鉴定分析;同时,与辣椒品种CM334基因组进行比较分... 钙依赖性蛋白激酶(CDPK)在植物细胞钙信号转导中起重要作用。为筛选鉴定辣椒CDPK基因家族,探讨其基因功能及进化模式,本研究利用生物信息学方法,在辣椒品种遵辣1号基因组中对其进行系统鉴定分析;同时,与辣椒品种CM334基因组进行比较分析。结果表明,遵辣1号基因组中共鉴定获得30个CDPK基因,分布在11条染色体上,命名为CaCDPK01~CaCDPK30。其中,有6对CaCDPK基因发生了片段复制。辣椒CDPK基因家族可分为4个亚族,亚族间基因数目及结构差异较大,Ⅳ亚族最保守。CaCDPKs在辣椒不同组织及成熟的不同阶段中具有表达特异性,部分基因对之间表达趋势相关性较高。在2个辣椒品种中,CDPK基因也发生了明显分化。本研究为深入解析CaCDPKs基因功能及进化模式奠定了重要的理论基础。 展开更多
关键词 辣椒 CDPK基因家族 进化分析 基因表达
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辣椒HD-Zip基因家族鉴定、系统进化及表达分析 被引量：6
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作者 邵晨冰 黄志楠 +2 位作者 白雪滢 王云鹏 段伟科 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1004-1017,共14页
【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zi... 【目的】鉴定辣椒HD-Zip基因家族,并利用生物信息学方法系统分析其在基因组中的分布、基因结构、进化分化特征及在不同组织中的时空表达特异性,解析该家族的进化特征及生物学功能。【方法】根据已报道及PlantTFDB数据库中的拟南芥HD-Zip序列,利用本地BLAST工具在我国辣椒测序品种‘遵辣1号’基因组中比对,并利用Pfam、SMART工具进一步验证。采用EMBOSS Programs、MEGA、GSDS、MEME、MCScanX、OrthoMCL、Circos等软件预测辣椒HD-Zip基因家族成员蛋白理化性质,构建系统进化树,定位染色体,分析基因结构、基因复制类型及直系、旁系同源基因。基于GEO数据库,运用R软件、本地perl语言及Cytoscape分析辣椒HD-Zip组织表达差异并绘制共表达网络。【结果】本研究在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条辣椒HD-Zip,命名为CaHDZ01-CaHDZ42。CaHDZs长度跨度较大,70%CaHDZ蛋白的pI小于7.0。除CaHDZ42,其余基因不均匀地分布在12条染色体上,部分基因为片段复制。该基因家族可分为4个亚族,分别含有18、9、5、10个HD-Zip,基因结构及蛋白结构域差别显著。辣椒、番茄和拟南芥3个物种中的直系同源基因对数目大体相同,但同为茄科的辣椒和番茄之间的稍多;辣椒中的旁系同源基因少于番茄和拟南芥,说明辣椒基因组的倍增事件并没有使CaHDZs明显扩增。对无油樟、水稻、玉米、番茄、马铃薯、辣椒‘CM334’、辣椒‘Zunla-1’、毛果杨、葡萄以及拟南芥9个代表物种的HD-Zip进化特征分析结果表明,从被子植物开始,HD-Zip基因家族就稳定存在4个亚族。推测在形成4个亚族前,HD-Zip分为两组,其中一组分化成Ⅰ和Ⅱ亚族,而另一组则分化成为Ⅲ和Ⅳ亚族。CaHDZs在根、茎、叶、花芽、花和果实不同发育时期的表达模式分析结果显示,4个亚族具有不同程度的表达趋势。其中Ⅰ亚族基因在辣椒不同组织中的表达量均较高,且不同成员间表达模式不同,CaHDZ22在茎中的表达最高,表明该基因可能对辣椒茎的生长有重要作用。Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ亚族基因在不同组织中的表达量相对较低,但部分基因在特定组织中具有较大的表达量。如CaHDZ34在辣椒果实成熟后期具有较大高的表达量,CaHDZ02和CaHDZ28在果实膨大时表达较高,CaHDZ04在果实成熟前期具有较高的表达量。CaHDZs表达网络中有33对基因表达趋势的相关系数(PCC)大于0.8,6对大于0.9,表明CaHDZs协同调控了辣椒的生长发育,不同亚族之间也具有协同性。【结论】在‘遵辣1号’基因组中鉴定获得42条CaHDZs,可分为4个亚族,不同亚族的基因结构、蛋白保守结构域及表达模式不同。在进化过程中,辣椒HD-Zip保守性高,数目没有明显扩增,Ⅰ和Ⅱ亚族、Ⅲ和Ⅳ亚族关系更近。CaHDZs具有组织表达差异性,协同调控了辣椒的生长发育。 展开更多
关键词 辣椒 HD-Zip基因家族 系统进化 表达分析
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辣椒碱基-抗坏血酸转运蛋白(NAT)家族基因的鉴定和表达分析 被引量：4
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作者 黄志楠 段伟科 +5 位作者 白雪滢 周怡 祝梦全 刘思勤 鞠佳 潘国庆 《园艺学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2132-2144,共13页
利用生物信息学手段,在辣椒‘遵辣1号’中鉴定到12个碱基-抗坏血酸转运蛋白(NAT)基因,命名为CaNAT01~CaNAT12,它们不均等的分布在7条染色体上,片段复制和串联复制是其扩增的原因。CaNATs包含多个跨膜结构域,等电点主要集中在8.39~10.15... 利用生物信息学手段,在辣椒‘遵辣1号’中鉴定到12个碱基-抗坏血酸转运蛋白(NAT)基因,命名为CaNAT01~CaNAT12,它们不均等的分布在7条染色体上,片段复制和串联复制是其扩增的原因。CaNATs包含多个跨膜结构域,等电点主要集中在8.39~10.15。系统进化分析发现植物中的NAT起源于D亚组基因,后经过分化,在双子叶植物中稳定存在4个亚组,C亚组基因间的核苷酸差异最小,在进化过程中最保守,CaNATs在这4个亚组均有不同分布。辣椒NAT家族基因具有明显的组织表达差异性,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。在低温、高温、干旱和盐胁迫下通过qRT-PCR分析发现Ca NATs具有不同程度的响应,对低温和高温具有较强的响应。 展开更多
关键词 辣椒 NAT基因家族 系统进化 表达分析
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香蒲重金属ATP酶基因TyHMA3的克隆与表达分析 被引量：1
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作者 黄志楠 高玉侠 +6 位作者 张飞飞 段伟科 刘雨婷 韦欢 王云鹏 孙小川 靳丛 《分子植物育种》 CAS 北大核心 2022年第22期7413-7422,共10页
植物重金属ATP酶(heavy metal transporting ATPase, HMA)参与植物重金属转运、吸收和富集等多个过程。香蒲为多年水生宿根草本植物,重金属耐受性强,是重要的水体净化植物。本研究以淮安香蒲品种‘淮蒲1号’为材料,克隆获得一条HMA家族... 植物重金属ATP酶(heavy metal transporting ATPase, HMA)参与植物重金属转运、吸收和富集等多个过程。香蒲为多年水生宿根草本植物,重金属耐受性强,是重要的水体净化植物。本研究以淮安香蒲品种‘淮蒲1号’为材料,克隆获得一条HMA家族基因TyHMA3。该基因编码区全长2 835 bp,编码944个氨基酸,具有5个跨膜结构域和HMA特有的3个结构域,与单子叶植物HMA3基因相似度高,属于Zn/Cd/Co/Pb亚组。表达分析结果表明:在香蒲的不同组织中,TyHMA3在根中表达量最高;不同浓度的Cd^(2+)和Pb^(2+)处理对叶中TyHMA3的表达量影响较小;在根中,不同浓度的Cd^(2+)和Pb^(2+)均能诱导TyHMA3高表达,且较高浓度的Cd^(2+)和Pb^(2+)处理能更快诱导TyHMA3响应。本研究表明TyHMA3对香蒲根的生长发育及Cd^(2+)和Pb^(2+)耐受性具有调控作用,为进一步了解TyHMA3基因的功能及在抗重金属胁迫中的作用奠定理论基础。 展开更多
关键词 香蒲 重金属胁迫 TyHMA3 基因克隆 表达分析
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