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毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析

阮诗雨 张智俊 陈家璐 马瑞芳 朱丰晓 刘笑雨

阮诗雨, 张智俊, 陈家璐, 马瑞芳, 朱丰晓, 刘笑雨. 毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
引用本文: 阮诗雨, 张智俊, 陈家璐, 马瑞芳, 朱丰晓, 刘笑雨. 毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
RUAN Shiyu, ZHANG Zhijun, CHEN Jialu, MA Ruifang, ZHU Fengxiao, LIU Xiaoyu. Genome identification and expression analysis of GRF gene family in Phyllostachys edulis[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
Citation: RUAN Shiyu, ZHANG Zhijun, CHEN Jialu, MA Ruifang, ZHU Fengxiao, LIU Xiaoyu. Genome identification and expression analysis of GRF gene family in Phyllostachys edulis[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544

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毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(31770721)
详细信息
    作者简介: 阮诗雨(ORCID: 0000-0003-0453-5515),从事毛竹基因家族的生物信息学研究。E-mail: shiyuruan@163.com
    通信作者: 张智俊(ORCID: 0000-0002-3485-5969),副教授,博士,从事毛竹抗逆相关基因的挖掘和功能验证研究。E-mail: zjzhang@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3

Genome identification and expression analysis of GRF gene family in Phyllostachys edulis

  • 摘要:   目的  探究毛竹Phyllostachys edulis GRF基因家族的性质、结构特点以及在不同组织中的表达水平,为进一步研究GRF在毛竹生长发育中的分子作用机制奠定基础。  方法  采用生物信息学方法,对毛竹全基因组和转录组信息进行分析,筛选出13个毛竹GRF基因家族成员,并对GRF基因家族的理化性质、进化、基因结构、保守结构域、启动子、基因家族表达模式及三级结构进行分析。  结果  毛竹GRF基因家族成员按照其在scaffold上分布的位置,分别被命名为PeGRF01~PeGRF13;将含有3个内含子的PeGRF04和PeGRF12归为ε组,其余为非ε组。毛竹各GRF基因家族成员理化性质存在一定的差异,但是其结构域相对保守,均含有14/3/3结构域。毛竹GRF家族启动子区含有大量与光响应、低温响应、激素调控等相关的顺式作用元件。毛竹GRF存在基因复制扩增的现象,与水稻Oryza sativa的共线性关系明显高于拟南芥Arabidopsis thaliana。毛竹GRF在不同组织器官中均有表达,各家族成员的表达量存在差异;在毛竹花和根组织中的表达量略高于叶和鞭,同时家族成员间的表达量也存在一定差异。GRF蛋白质由2个单体构成,每个单体由9个α-螺旋构成,整体结构呈“W”型。  结论  毛竹GRF基因家族具有典型的14/3/3结构域,可能参与根、鞭、叶、花序及笋芽的生长发育过程。图6表1参39
  • 图  1  毛竹(Pe)、拟南芥(At)和水稻(Os)GRF家族系统进化树分析

    Figure  1  Phylogentic analysis of GRF gene family from Phyllostachys edulis (Pe), Arabidopsis thaliana (At) and Oryza sativa (Os)

    图  2  GRF家族基序分布特征

    Figure  2  Motif distribution of GRF family gene from Ph. edulis

    图  3  PeGRF基因家族启动子的上游顺式作用元件

    Figure  3  Upstream cis-acting elements of promotor from PeGRF gene family

    图  4  毛竹PeGRF家族染色体分布(A)及共线性分析(B)

    Sca表示scaffold;CHR和Chr表示染色体(chromosome)

    Figure  4  Chromosomal distribution of PeGRF genes in Ph. edulis (A) and their collinear relationships (B)

    图  5  毛竹GRF基因家族表达水平热图分析

    Figure  5  Heatmaps of expression level of PeGRF family genes in Ph. edulis

    图  6  毛竹GRF家族蛋白质SWISSMODEL同源模建的三维空间结构

    红色为α螺旋,黄色为配体(FSC3、FEC4)

    Figure  6  Predicted 3D protein structure of the GRF family from Ph. edulis by SWISSMODEL

    表  1  毛竹GRF基因及其蛋白质理化特性

    Table  1.   Characteristics of PeGRF family genes and their deduced proteins

    基因登录号基因名称等电点(pI)平均分子量/kD内含子数量/个蛋白质长度/个
    PH02Gene26029.t1PeGRF015.2932.205286
    PH02Gene21972.t1PeGRF024.7029.684262
    PH02Gene06378.t1PeGRF034.7929.144263
    PH02Gene19868.t1PeGRF044.8228.653261
    PH02Gene15394.t1PeGRF054.7631.084274
    PH02Gene31988.t1PeGRF064.7329.946270
    PH02Gene44376.t1PeGRF074.7929.154263
    PH02Gene09923.t1PeGRF084.8629.284261
    PH02Gene25395.t2PeGRF094.7232.415293
    PH02Gene13806.t1PeGRF104.7629.024256
    PH02Gene13908.t1PeGRF114.8229.154260
    PH02Gene26176.t1PeGRF124.8428.763263
    PH02Gene15240.t1PeGRF134.7528.774256
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-24
  • 修回日期:  2021-03-11

毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(31770721)
    作者简介:

    阮诗雨(ORCID: 0000-0003-0453-5515),从事毛竹基因家族的生物信息学研究。E-mail: shiyuruan@163.com

    通信作者: 张智俊(ORCID: 0000-0002-3485-5969),副教授,博士,从事毛竹抗逆相关基因的挖掘和功能验证研究。E-mail: zjzhang@zafu.edu.cn
  • 中图分类号: S722.3

摘要:   目的  探究毛竹Phyllostachys edulis GRF基因家族的性质、结构特点以及在不同组织中的表达水平,为进一步研究GRF在毛竹生长发育中的分子作用机制奠定基础。  方法  采用生物信息学方法,对毛竹全基因组和转录组信息进行分析,筛选出13个毛竹GRF基因家族成员,并对GRF基因家族的理化性质、进化、基因结构、保守结构域、启动子、基因家族表达模式及三级结构进行分析。  结果  毛竹GRF基因家族成员按照其在scaffold上分布的位置,分别被命名为PeGRF01~PeGRF13;将含有3个内含子的PeGRF04和PeGRF12归为ε组,其余为非ε组。毛竹各GRF基因家族成员理化性质存在一定的差异,但是其结构域相对保守,均含有14/3/3结构域。毛竹GRF家族启动子区含有大量与光响应、低温响应、激素调控等相关的顺式作用元件。毛竹GRF存在基因复制扩增的现象,与水稻Oryza sativa的共线性关系明显高于拟南芥Arabidopsis thaliana。毛竹GRF在不同组织器官中均有表达,各家族成员的表达量存在差异;在毛竹花和根组织中的表达量略高于叶和鞭,同时家族成员间的表达量也存在一定差异。GRF蛋白质由2个单体构成,每个单体由9个α-螺旋构成,整体结构呈“W”型。  结论  毛竹GRF基因家族具有典型的14/3/3结构域,可能参与根、鞭、叶、花序及笋芽的生长发育过程。图6表1参39

English Abstract

阮诗雨, 张智俊, 陈家璐, 马瑞芳, 朱丰晓, 刘笑雨. 毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
引用本文: 阮诗雨, 张智俊, 陈家璐, 马瑞芳, 朱丰晓, 刘笑雨. 毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析[J]. 浙江农林大学学报. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
RUAN Shiyu, ZHANG Zhijun, CHEN Jialu, MA Ruifang, ZHU Fengxiao, LIU Xiaoyu. Genome identification and expression analysis of GRF gene family in Phyllostachys edulis[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544
Citation: RUAN Shiyu, ZHANG Zhijun, CHEN Jialu, MA Ruifang, ZHU Fengxiao, LIU Xiaoyu. Genome identification and expression analysis of GRF gene family in Phyllostachys edulis[J]. Journal of Zhejiang A&F University. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200544

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