Page 109 - 《广西植物》2022年第6期
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ᤃ 期 王海波等᧥ऊାᓂ᥋ऊ᧧۪ 信号系统参与小桐子抗冷性形成的生物信息学分析 ँ ँ ँ
官的 ᧧ࣼቝᔽႿᑕ 高通量测序数据ྉ叶片 ୩ϟᤃሕँᤃᤃԡܦ ȣዞࣷଧᒦᤃܦ ȣዞࣷଧᒦऐɯܦ ϟ ྉ ȣዞࣷଧᒦሕɯܦ ྉ ȣዞࣷଧᒦጢܦ
根 ୩ϟᤃሕँᤃጢँܦ种子 ୩ϟᤃሕँᤃᤃϟɯᤥ 通过 ାᆍऔᡷᔽᔀ ȣዞࣷଧᒦᎮɯܦྉȣዞࣷଧᒦϟܦȣዞࣷଧᒦɯྉ图 ϟ᧥ ዶɯᖔ与小桐子
与 ୩ᑕቝᡷᆍᆍ༁ 工具将鉴定到的小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 家 ࣷଧᒦ 基因家族单独聚类结果吻合ྉ 图 ᧥ ዶɯᖔ其中
族基因与测序数据进行比对ᖔ得到各 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ ȣዞࣷଧᒦሕ 在单独聚类中与 ȣዞࣷଧᒦϟܦȣዞࣷଧᒦ 距离较
基因的表达 ʢᔀᑕʛ༁ 数据ᖔ之后通过 ऊࣼᔽႿҴ༁ 程序计 近ᖔ而 在 多物种共聚类中则 属 单 独 ᧧᧧ 亚族ᖔ 与
算每个基因的表达量 è۪ᥘྉ ʢᑕ੫ቝᔀႿᡷ༁ ᡱᔀʢ Ҵᔽᆍᤦᑕ༁ᔀ ȣዞࣷଧᒦሕ 基因结构 ྉँ 个外显子ɯ 不同于 ȣዞࣷଧᒦϟܦ
ᡱᔀʢ ቝᔽᔽᆍႿɯ值ᖔ进行以 为底的对数转化ᖔ并设置以 ȣዞࣷଧᒦྉϟԡ 个外显子ɯ 一致ᤥ 另外ᖔࣷᧇۗᣞ 基因家
基因与器官同时进行聚类ᖔ聚类方法选择层次聚类 族共聚类为 ᤃ 个亚族ᖔ小桐子对应基因数量分别
法ྉၤᔽᔀʢᑕʢዹၤᔽዹᑕ ዹࣼ༁ᡷᔀʢᔽႿ੫ɯᤥ 另外ᖔ以我们前期小桐 为 ሕܦϟܦጢܦܦܦጢྉ图 ϟ᧥ ାɯᖔ也与小桐子 ࣷᧇۗᣞ 基因
子转录组ྉ ۼᑕႿ੫ ᔀᡷ ᑕᖔ ԡϟ࿗ɯ 与数字基因表达谱 家族单独聚类结果吻合ྉ图 ᧥ ାɯᤥ
ྉʛᔽ੫ᔽᡷᑕ ੫ᔀႿᔀ ᔀᡱʢᔀ༁༁ᔽᆍႿᖔ᧕᥈ጶɯ ྉ ۼᑕႿ੫ ᔀᡷ ᑕᖔ ԡϟሕɯ 结合小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 基因家族的聚类结
数据为基础ᖔ提取对照与 ϟ ቩ低温处理 ϟܦ࿗ܦ࿗ऐ ၤ 果ᖔ利用 ᥈୩᧕୩ 工具分析其基因结构ᖔ结果显示ᖔ
的 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 基因的原始 ऊᔀᑕႿ ఋᑕी 数据ᖔ通过 小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 基因家族的亚族聚类特性与
ఋ۪ᥘྉᡷʢᑕႿ༁ዹʢᔽᡱᡷ ᡱᔀʢ ቝᔽᔽᆍႿ ዹᔀᑕႿ ᡷᑕ੫༁ɯ获得标准化的 基因结构吻合ᤥ 小桐子 ऐ 个 ࣷଧᒦ 基因的外显子
基因 表 达 量 ྉ ఋၤᆍᔀႿ ᔀᡷ ᑕᖔ ԡԡऐଫ ᥘᆍʢʢᔽ༁༁ᢃ ᔀᡷ ᑕᖔ 数量为 ऐጲ ϟԡ 个ྉ 表 ϟɯ ᖔ且都包含 ጢࣕ᥋Вఋ 与 ሕࣕ᥋
ԡԡँɯᖔ得到小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 基因家族在低温处 Вఋ 区域ᖔ其中亚族 ᧧᧧᧧ 的 ȣዞࣷଧᒦጢྉ ጢԡϟ ᤦᡱɯ 与
理下的差异表达数据ᤥ 利用 软件ྉᔀʢ༁ᔽᆍႿ ሕ࿗ϟɯ ȣዞࣷଧᒦᎮྉ ϟᎮ ᤦᡱɯ 都包含 ँ 个外显子ᖔ且基因都
的 ੫ᡱᆍᡷ༁ 与 ᡱၤᔀᑕᡷቝᑕᡱ 函数绘制聚类分 析 热 图 较短ᖔ而亚族 ᧧ 的 ȣዞࣷଧᒦϟྉ Ꭾ ऐϟϟ ᤦᡱɯ 与 ȣዞࣷଧᒦ
ྉၤᔀᑕᡷቝᑕᡱɯᤥ ྉँ ሕ࿗࿗ ᤦᡱɯ 都包含 ϟԡ 个外显子ᖔ且基因都较长
ྉ 图 ᧥ ዶɯ ᤥ ᆍࣼҴᔽ༁ᑕᆍ੫ࣼ 等 ྉ ԡԡ࿗ɯ 报道的其他
জ 结果与分析 物种 ࣷᧇۗᣞ 基因家族的聚类结果与基因结构关
系ᖔ小桐 子 ࣷᧇۗᣞ 基因家族也都包 含 ጢࣕ᥋Вఋ 与
ԣॹϓ ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 的鉴定及序列特征 ሕࣕ᥋Вఋ 区域ᖔϟऐ 个基因成员根据基因结构分为
通过同源序列比对检索ᖔ在小桐子基因组中 两大类ᖔϟϟ 个 ȣዞࣷᧇۗᣞ 基因包含 ϟጲ 个外显子ᖔ
共鉴定到 ऐ 个 ࣷଧᒦ 基因ྉ ȣዞࣷଧᒦϟጲ ȣዞࣷଧᒦऐɯ 与 ϟऐ 其中 ȣዞࣷᧇۗᣞ࿗ܦ ȣዞࣷᧇۗᣞጢܦ ȣዞࣷᧇۗᣞऐܦ ȣዞࣷᧇۗᣞϟԡܦ
个 ࣷᧇۗᣞ 基因ྉȣዞࣷᧇۗᣞϟጲ ȣዞࣷᧇۗᣞϟऐɯ ྉ 表 ϟɯᤥ 通过 ȣዞࣷᧇۗᣞϟሕܦȣዞࣷᧇۗᣞϟᤃ 和 ȣዞࣷᧇۗᣞϟऐ 仅包含 ϟ 个外
ጶ۪ዶ୩ᢃ 工具对小桐子 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 家族基因进行 显子ᖔ 而 ȣዞࣷᧇۗᣞϟܦ ȣዞࣷᧇۗᣞܦ ȣዞࣷᧇۗᣞሕ 和 ȣዞࣷᧇۗᣞᤃ
理化参数的分析ᖔ结果表明ᖔࣷଧᒦ 家族基因长度分 包含 个外显子ᤥ 另外ᖔᎮ 个 ȣዞࣷᧇۗᣞ 基因包含
布在 ϟᎮ ᤦᡱྉȣዞࣷଧᒦᎮɯ ጲ ँ ሕ࿗࿗ ᤦᡱྉȣዞࣷଧᒦɯ 之间ᖔ ϟ ጲ ϟጢ 个外显 子ᖔ 其中 ȣዞࣷᧇۗᣞᎮܦ ȣዞࣷᧇۗᣞँܦ
蛋白质序列长度分布在 ϟϟ ᑕᑕྉ Ȯዹऊାᓂऐɯ ጲ ጢᎮ ᑕᑕ ȣዞࣷᧇۗᣞϟϟܦȣዞࣷᧇۗᣞϟ 和 ȣዞࣷᧇۗᣞϟᎮ 都包含 ϟጢ 个外
ྉȮዹऊାᓂᎮɯ之间ᖔ等电点全部显强酸性ᖔ分布在 ࿗ጢँ 显子ᖔ而 ȣዞࣷᧇۗᣞϟ࿗ 与 ȣዞࣷᧇۗᣞϟጢ 分别包含 ϟ࿗ 个与
ྉȮዹऊାᓂጢɯ ጲ ጢԡऐྉ Ȯዹऊାᓂ࿗ɯ 之间ᤥ 另外ᖔࣷᧇۗᣞ 家族 ϟ 个外显子ྉ 图 ᧥ ାɯ ᤥ
基因长度分布在 ϟ ጢ ᤦᡱྉ ȣዞࣷᧇۗᣞϟᤃɯ ጲ ँ ሕ࿗ऐ ᤦᡱ ԣॹᇺ ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 氨基酸序列及结构域分析
ྉȣዞࣷᧇۗᣞँɯ之间ᖔ蛋白质 序列长度分布在 ࿗ ᑕᑕ ᆍࣼҴᔽ༁ᑕᆍ੫ࣼ 等 ྉ ԡԡ࿗ɯ 研究表明ᖔऊାᓂ 蛋白
ྉȮዹऊ᧧۪ϟᤃɯ ጲ ࿗ऐ࿗ ᑕᑕྉ Ȯዹऊ᧧۪ɯ 之间ᖔ除 Ȯዹऊ᧧۪ँܦ 含有 ࿗ 个保守性不同的 ጶè᥋ၤᑕႿʛ 手型基序ᖔ螺旋
Ȯዹऊ᧧۪ϟ࿗ܦȮዹऊ᧧۪ϟጢ 及 Ȯዹऊ᧧۪ϟᎮᖔ等电点全部呈 ͱ环ͱ螺旋作为 ጶè᥋ၤᑕႿʛ 的典型结构ᖔ中间环ྉ 包
强碱性ᖔ分布在 ऐԡሕྉ Ȯዹऊ᧧۪ɯ ጲ ँᤃྉ Ȯዹऊ᧧۪࿗ɯ 含 ϟ 个氨基酸 残 基ᖔ 共有序列为᥋
之间ᤥ ᧕᧕᥈᧕᥈᧧᧕èጶጶ᥋ɯ 的 ϟ ྉ ᣮɯ ܦ ሕ ྉ ɟɯܦ ጢ ྉ Իɯ ܦᎮ ྉ᥋
ԣॹԣ ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 基因的系统进化与基因结构 ɟɯ ܦँྉ ᥋ᣮɯ ܦϟྉ ᥋Իɯ 位氨基酸残基较为保守ᖔ被认
շ
通过 ᥘጶ᥈ዶ 分别构建小桐子与拟南芥ܦ水稻ܦ 为是 ऊାᓂ 蛋白结合 ऊᑕ 所必需的ྉ 图 ሕ᧥ ዶɯ ᤥ 通
杨树的 ࣷଧᒦ 与 ࣷᧇۗᣞ 基因家族系统进化树ྉ 图 ϟɯᖔ 过分析 ऐ 个小桐子 ऊାᓂ 蛋白的氨基酸序列显示ᖔ
结果表明ᖔࣷଧᒦ 基因家族聚类为 ᧧ܦ᧧᧧ܦ᧧᧧᧧ܦ᧧ 四个 第一个 ጶè᥋ၤᑕႿʛྉ ጶèϟɯ 都具有 ϟ࿗ 个氨基酸残基ᖔ
亚族ᖔ小 桐 子对应基因数量分别为 ሕྉ ȣዞࣷଧᒦ࿗ܦ 不是典型的 ጶè᥋ၤᑕႿʛ 结构ᖔ 而第 ጲ࿗ 个 ጶè᥋ၤᑕႿʛ
