AP2转录因子属于AP2/ERF超家族,参与调节植物生长发育的各种生物学过程,以及对生物和非生物胁迫的响应.然而,关于紫苏(Perilla frutescens)AP2转录因子家族的研究未见报道.在本研究中,从紫苏基因组中鉴定到18个AP2家族成员,使用生物信息学方法分析了基因结构、保守基序和顺式作用元件.WRINKLED 1(WRI1)是许多植物物种中脂质生物合成的关键调节因子,在油脂合成过程中发挥重要调控作用.通过序列比对发现其中1个成员与AtWRI1序列高度同源,含有2个保守的AP2结构域,命名为PfWRI1.结合转录物组数据分析了 PfAP2家族基因在紫苏不同组织和种子发育不同阶段的表达水平,结果表明,PfWRI1仅在紫苏种子中高表达,暗示Pf-WRI1 可能与种子的发育过程有关.进而构建植物过表达载体pCAMBIA1303-PfWRI1,通过农杆菌侵染技术转化野生型(Col)以及突变体(wri1-1)拟南芥,分别获得过表达和回补株系.结果表明,相比于Col,PfWRI1的表达导致拟南芥种子含油率提高了 8.90％～13.57％,并促进转基因拟南芥种子中油酸(C18:1)和亚油酸(18:2)的积累,减少棕榈酸(C16:0)、花生酸(C20:0)和花生一烯酸(C20:1)的积累.此外,外源PfWRI1基因的表达增加了糖酵解和脂肪酸生物合成相关基因At-PKP-α、AtPKP-β1、AtBCCP2、AtSUS2和AtLIP1的表达.综上所述,PfWRI1可能通过与上述基因互作,增加不饱和脂肪酸含量来促进油脂积累.

[目的]为增强不结球白菜对芜菁花叶病素养(TuMV)的抗性,研究探讨了不结球白菜中BcCHC1蛋白与TuMV之间的相互作用机制.[方法]首先从不结球白菜中鉴定出重链网格蛋白(CHC)基因家族的成员BcCHCs,随后克隆了 1个代表性的CHC1基因,并对其进行了亚细胞定位分析.通过双分子荧光互补实验(BiFC)筛选出与BcCHC1蛋白相互作用的TuMV蛋白,并利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)来沉默BcCHC1基因,以评估其功能.[结果](1)成功克隆了不结球白菜的BcCHC1基因,该基因的编码序列长5 124碱基对,编码1 708个氨基酸.(2)在TuMV感染不结球白菜30 d后,实时荧光定量PCR分析显示,感染TuMV的不结球白菜中BcCHC1基因的表达量显著降低.(3)亚细胞定位研究表明,BcCHC1蛋白主要定位于烟草表皮细胞的细胞膜和细胞核.(4)BiFC实验进一步证实,BcCHC1蛋白能够与TuMV的CI和6K2蛋白发生相互作用,其中与CI的互作主要发生在细胞核内,而与6K2的互作则主要位于细胞膜.(5)通过对BcCHC1基因沉默株系的观察发现,沉默Bc-CHC1基因会导致植株死亡.[结论]BcCHC1蛋白通过与TuMV的CI和6K2蛋白相互作用,影响网格蛋白依赖的内吞作用途径及病毒复制,从而调控TuMV对不结球白菜的侵染.然而,BcCHC1基因调控TuMV侵染不结球白菜的具体机制仍需进一步研究.

[目的]探究谷子CPP基因家族成员特征及在外源硒处理下的响应模式,为谷子富硒高叶酸新品种选育提供遗传材料.[方法]借助生物信息学工具鉴定谷子CPP家族成员,用qRT-PCR技术对CPP基因在不同组织及外源硒处理下的表达水平进行检测.[结果](1)谷子基因组中包含9个CPP基因,定位于6条染色体上,分别命名为SiCPP1-SiCPP9,所有成员均定位在细胞核,蛋白质二级结构中无规则卷曲占比最重.(2)谷子CPP蛋白可分为4个亚家族,相同亚家族之间保守基序和结构域的数目及分布相似.(3)启动子分析发现谷子CPP家族中存在大量光、生长发育、激素及胁迫响应元件.(4)谷子CPP家族成员在根、茎、叶和穗中差异表达,SiCPP5、SiCPP6、SiCPP7和SiCPP8对外源硒响应最强烈.[结论]谷子CPP家族成员具有组织表达特异性,且对外源硒存在不同程度响应.

目的:分析神经危重症感染患者肺炎克雷伯病原菌（Klebsiella pneumoniae，KP）同源性与基因组学的关系。方法:选取2015-2018年神经危重症感染患者中经脉冲场凝胶电泳分析同源性鉴定的非多重耐药性KP病原菌共5株（编号P20、P39、P66、P90、P91），其中P90和P91为相同克隆株，P66、P90、P91为同一流行克隆系，P20、P39与其他菌株无同源性关系，进行二代+三代全基因组测序，应用多种生物信息软件进行基因组学分析，了解菌株间基因组基本信息、染色体、质粒分布情况，单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms，SNP）差异，基因家族聚类特征，并与美国国立生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）网站注册分析的（2013年至2016年）国内、外18株KP菌株构建系统发生树，分析菌株间进化亲缘性关系。结果:P20、P39、P66、P90、P91全基因组大小分别为5 469 543 bp、5 480 332 bp、5 768 352 bp、5 745 666 bp、5 722 999 bp；GC含量分别为57.07%（1 559 929+1 561 432）/5 469 543、57.27%（1 566 970+1 571 424）/5 480 322、56.96%（1 640 438+1 645 432）/5 768 352、56.88%（1 634 285+1 634 038）/5 745 666、56.95%（1 627 360+1 631 781）/5 722 999。与P20参考菌株进行比对，P39、P66、P90、P91的SNP总数量分别为32 682、34 226、34 292、34 375，基因编码区序列总突变比率分别为87.18%（28 491/32 682）、86.71%（29 679/34 226）、85.26%（29 238/34 292）、86.22%（29 638/34 375），非同义突变占一定优势，比率分别为44.57%（14 566/32 682）、44.01%（15 063/34 226）、48.01%（16 465/34 292）、48.75%（16 758/34 375），同义突变分别为42.61%（13 925/32 682）、42.70%（14 616/34 226）、37.25%（12 773/34 292）、37.47%（12 880/34 375）。P90与P91均有6个特有基因家族，P66有4个特有基因家族。同一流行克隆系P66、P90、P99在系统发育树同一进化分支上，相同克隆株P90、P99在同一子分支上，无同源性关系的P20、P39分别在不同的进化分支上。系统发育树进化分支上P20、P39、P66、P90、P91与NCBI网站提交的法国KP52-145菌株、中国台湾ED23菌株进化等级关系较近。结论:神经危重症感染患者肺炎克雷伯病原菌具有相同克隆株间特有基因家族数目一致，同一流行克隆系间特有基因家族数目和SNP总数量有较小变化，且在系统发育树同一进化分支上的特点。无同源性菌株的特有基因家族数目和SNP总数量有较大变化，且在系统发育树不同进化分支上。

本文旨在探究梅(Prunus mume)短链脱氢酶/还原酶(short-chain dehydrogenase/reductase,SDR)基因家族的生物信息学特征以及在花开放阶段的表达模式.通过生物信息学方法,从梅全基因组中鉴定出159个PmSDR基因,并进行保守基序、染色体定位、共线性关系和顺式作用元件分析,结合梅不同开花时期、花器官的转录组数据以及荧光定量PCR技术探究了PMSDR基因家族的表达模式.结果表明,PinSDR基因家族可分为4种类型,同一亚家族成员在保守基序方面具有较高的相似性;PmSDR基因家族不均匀分布在8条染色体上,并且存在大量成簇分布;种间共线性分析发现,与杏(Prunus arme-niaca)相比,梅与桃(Prunus persica)SDR基因家族的同源性更高;该家族基因在启动子区域存在大量与光响应、植物生长发育、激素调节以及逆境响应有关的顺式作用元件.表达模式分析发现,PmSDR基因家族在不同开花时期和花器官的表达水平有较大差异,选择在开花时期表达量明显上调或在花器官中具有高表达量的PmSDR114C1、PmSDR114C16、PmS-DR108E3、PmSDR108E9、PmSDR108E16、PmSDR108E17 和 PmSDR108E19 进行荧光定量 PCR 验证,结果表明 PmS-DR114C1、PmSDR114C16 可能参与梅的花期调控,PmSDR1 08E3、PmSDR108E9、PmSDR108E16、PmSDR108E17 和 PmS-DR108E19可能参与梅的花香物质合成.本研究为探析PmSDR基因的功能提供了理论依据与参考,也为探讨梅开花阶段的分子机制提供了研究依据.

MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族转录因子是高等植物转录因子中数目最多的一类基因家族成员,可分为 4 个亚家族,其中R2R3-MYB是最常见的亚家族类型.R2R3-MYB类转录因子广泛参与植物的器官发育和次生代谢产物生物合成的调控.为研究R2R3-MYB家族转录因子在艾叶黄酮合成和腺毛发育中发挥的作用,该研究基于艾的全基因组数据筛选、鉴定出 92 个R2R3-MYB转录因子,并利用生物信息学预测其潜在功能.结果表明,92 个转录因子的氨基酸长度为 168～547 aa,相对分子质量为 19.6～60.5 kDa,均为亲水性蛋白.亚细胞定位分析表明,89 个AaMYB 蛋白定位结果为细胞核,3 个蛋白同时定位于细胞核和细胞质中.依据拟南芥R2R3-MYB家族分类,92 个艾R2R3-MYB蛋白分为 26 个亚家族,同一亚族基因结构基本类似.顺式作用元件预测结果表明光响应元件、茉莉酸甲酯元件和脱落酸元件在R2R3-MYB基因启动子区域分布广泛.转录组表达分析结果显示,AaMYB60、AaMYB63 和AaMYB86 在叶片中的表达均高于茎和根中的表达,说明这 3 个转录因子主要在叶片中发挥作用.此外,利用系统进化分析筛选出 5 个参与艾叶黄酮生物合成或腺毛发育的候选R2R3-MYB转录因子.该研究可为后期艾的优良品种选育和种质创新等提供重要的基因资源.

TCP是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育过程中发挥着重要作用.该研究利用生物信息学方法对苦荞TCP家族进行全基因组鉴定,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析苦荞TCP基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达特征.结果表明:(1)在苦荞的基因组中鉴定出 28 个TCP 家族成员,它们不均匀地分布在苦荞的8 条染色体上.(2)多数的苦荞TCP基因包含1～5 个外显子.(3)系统发育分析将苦荞TCP家族分为 5 个亚家族,种内TCP蛋白多聚集在同一分支上.(4)共线性分析表明,5 个苦荞TCP基因来自全基因组复制事件.(5)顺式元件分析显示,苦荞TCP基因的启动子区域的顺式响应元件主要包含胁迫响应元件和激素响应元件两大类.(6)转录组数据分析结果显示,所有苦荞TCP基因在检测组织中均有表达.(7)qRT-PCR结果显示,FtTCP3、FtTCP6、FtTCP12 和FtTCP13 基因在干旱胁迫和盐胁迫下的表达量发生变化,其中FtTCP3 在 6h干旱处理和盐处理时表达量均达到峰值,说明FtTCP3 基因在苦荞应对干旱胁迫和盐胁迫中起正向调控作用.该研究结果为了解TCP基因家族的进化和功能提供了新的见解,为苦荞TCP基因家族的功能研究和利用奠定了基础.

[目的]脂肪酸脱氢酶(fatty acid desaturase,FAD)是一类催化植物不饱和脂肪酸合成的关键酶,在植物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用.鉴定番茄SlFAD基因家族,为番茄SlFAD基因家族功能研究及遗传改良提供理论依据.[方法]采用生物信息学方法,对其基因家族成员进行鉴定,并对其理化性质、基因结构、系统发育树和表达模式等方面进行研究.[结果]在番茄基因组中共鉴定出 26 个SlFAD基因,可分为 4 个亚族;理化性质分析显示SlFAD蛋白的氨基酸个数在 119-912 个之间,分子量介于 13 288.27-102 522.25 Da,SlFAD蛋白在番茄中主要以碱性蛋白的性质存在,大部分SlFAD家族成员为稳定蛋白和亲水性蛋白;亚细胞定位预测SlFAD基因家族成员主要存在于内质网;基因特征分析显示同一亚族间的成员具有较为相似的基因结构和保守基序;启动子顺式作用元件分析显示数量最多的是光响应与激素响应相关的元件;染色体定位显示 26 个SlFAD家族成员共分布在 10 条染色体上,6 号和 12 号染色体上成员最多;二级结构预测显示 26 个SlFADs家族成员均以α-螺旋和β-转角为主;转录组数据及RT-qPCR分析表明SlFAD1、SlFAD4 和SlFAD18 基因在成熟花药中高度表达,SlFAD23 在根尖中高度表达,说明SlFAD1、SlFAD4 和SlFAD18可能参与花药发育,SlFAD23可能参与根尖发育;低温胁迫下,SlFAD6和SlFAD21表达量被抑制,说明SlFAD6 和SlFAD21 可能与低温响应有关系,SlFAD1 和SlFAD14 在低温胁迫初期显著上调,随后又被抑制,说明该基因在低温胁迫初期发挥重要作用.[结论]SlFAD基因家族在番茄根尖、叶片、花药的生长发育过程及低温胁迫中发挥重要作用.

[目的]黄酮醇合成酶(FLS)是石竹目植物中多酚类次生代谢的关键酶,为探究FLS基因在藜麦生长发育中的功能,对FLS基因家族进行鉴定和表达分析.[方法]利用生物信息学分析网站,鉴定出CqFLS家族成员,分析其基因结构、蛋白的理化性质、二级结构、三级结构、启动子顺式元件以及系统进化关系等,并通过基因克隆、构建表达载体的方法分析其蛋白表达情况.[结果]共鉴定出 3 个CqFLSs基因,不均匀分布在 2 条染色体上,CqFLSs启动子区域包含水杨酸、脱落酸、茉莉酸甲酯和干旱诱导等元件;CqFLS2.1g发现多处InDel和SNP变异,在ch01 28871893、28871125、28872881 处编码核苷酸删除,且均注释为上游效应,未检测到移码突变;FLS家族系统进化树分析可知,与其他两个基因相比,CqFLS2.1g与CqFLS1.1g、CqFLS3.10g处于不同分支,表达水平也存在差异,CqFLS2.1g可能发生分化;同时,基因表达分析表明,3 个CqFLSs基因在青白 1 号籽粒中整体表达量高于青黑 1 号和贡扎 4 号.对克隆出的CqFLS1.1g用 0.3 mmol/L的IPTG诱导,在 20℃和 37℃的条件下均可成功表达.[结论]CqFLS1.1g 在花的形成以及籽粒发育过程中发挥作用,而CqFLS2.1g则主要参与藜麦籽粒的形成,CqFLS的表达具有组织特异性,在藜麦生长发育过程中发挥重要的作用.

[目的]油菜素唑抗性因子(brassinazole-resistant,BZR)是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起着至关重要的作用.从甜瓜全基因组范围内鉴定CmBZR基因家族成员,分析其相关基因的表达模式,为进一步探究甜瓜BZR基因家族的生物学功能提供基础.[方法]基于甜瓜全基因组数据,通过BLAST对甜瓜BZR家族基因进行鉴定,利用生物信息学的方法分析了该家族蛋白的理化性质、基因染色体分布、基因结构、蛋白质结构域、系统进化以及启动子顺式作用元件,并利用荧光定量PCR验证BZR家族基因在甜瓜不同组织及不同生长发育时期果实中的表达情况.[结果]甜瓜中共鉴定到 6 个BZR基因,系统进化分析可将其分为 5 个亚家族,CmBZR基因分布于第 3、7、8、11 和 12 染色体上.所有的BZR蛋白质都具有保守的结构域.CmBZR基因启动子区域显著富集与生长发育、激素信号转导和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件.CmBEH1-4 在茎、两性花以及子房中高表达,在生长期、成熟期、呼吸跃变期和呼吸跃变后期果实中也均有表达.[结论]在全基因组范围内从甜瓜中系统鉴定出6个甜瓜CmBZR基因家族成员,不同基因在甜瓜的各个组织和不同的生长发育时期均有表达,且表达模式存在差异.