十字花科植物TPS家族的比较基因组学研究
植物萜类次生代谢及其调控
植物萜类次生代谢及其调控一、本文概述植物次生代谢是植物在应对环境压力、防御病虫害侵染以及生长发育过程中形成的一种重要生物过程。
萜类化合物作为植物次生代谢的一大类，具有广泛的生物活性，包括香气、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化等多种功能。
这些化合物不仅在植物自身的生存和繁衍中起到关键作用，同时也为人类提供了丰富的天然资源，如香料、药物和生物农药等。
因此，深入研究植物萜类次生代谢及其调控机制，对于揭示植物与环境的互作关系、开发利用植物资源以及指导农业生产具有重要意义。
本文旨在全面综述植物萜类次生代谢的研究进展，包括萜类化合物的种类、合成途径、调控机制以及其在植物生长和防御中的作用。
我们将从萜类化合物的生物合成入手，深入探讨萜类合成酶的种类、功能及其调控方式，阐述萜类化合物合成途径的分子机制。
我们还将关注萜类化合物在植物生长发育和防御机制中的作用，以及环境因子对萜类次生代谢的影响。
我们将总结当前研究中存在的问题和挑战，展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解植物萜类次生代谢及其调控机制的平台，为推动植物次生代谢研究的深入发展和应用提供理论支持和实践指导。
二、萜类次生代谢物的生物合成途径萜类次生代谢物的生物合成途径是一个复杂且精细的过程，它涉及到多个酶促反应和调控机制。
这些代谢途径主要包括甲羟戊酸途径（MVA途径）和甲基赤藓糖醇磷酸途径（MEP途径）。
甲羟戊酸途径主要存在于细胞质和过氧化物酶体中。
该途径以乙酰辅酶A为原料，经过一系列酶促反应，生成甲羟戊酸。
甲羟戊酸随后被转化为异戊烯基焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP），这两个物质是萜类化合物生物合成的基本单位。
甲基赤藓糖醇磷酸途径主要发生在质体中。
该途径以丙酮酸和3-磷酸甘油醛为起始物质，经过一系列酶促反应，生成IPP和DMAPP。
与MVA途径不同，MEP途径不依赖于乙酰辅酶A，而是利用丙酮酸和3-磷酸甘油醛作为碳源。
不同抽薹性萝卜遗传多样性的SSR分子标记分析
不同抽薹性萝卜遗传多样性的SSR分子标记分析关键词：萝卜;抽薹;SSR标记;遗传多样性萝卜（RaphanuativuL.）在世界各地均有种植，其中欧美国家主要栽培小型四季萝卜，亚洲国家则主要栽培大型萝卜[1]。
萝卜是我国重要的十字花科蔬菜作物，年种植面积在120万hm2左右，位居全国各类蔬菜种植面积第3位，在蔬菜生产和供应上起到了重要作用[2]。
在生产上，萝卜比较容易发生“未熟抽薹”或“先期抽薹”現象，即萝卜肉质根在未完全膨大时就抽薹，从而降低或失去商品价值，造成经济损失。
我国拥有众多萝卜种质资源，但开始耐抽薹品种选育的研究较晚，导致日本和韩国的耐抽薹品种大量进入国内，占据主要市场。
因此，加强对耐抽薹萝卜种质资源的研究，不断培育新的种质资源，是加快耐抽薹萝卜育种进程的重要途径。
简单序列重复（impleequencerepeat，SSR）通常又称为微卫星或者STMS（equence-taggedmicroatellite），是基于PCR的分子标记，普遍分布于真核生物基因组中，具有信息含量高、稳定性好、多态性高、操作和分析简单等优点，现被广泛用于蔬菜种质资源遗传多样性分析[3]及种质资源鉴定[4]等研究。
近几年以萝卜为材料利用SSR标记进行的研究，主要包括图谱构建[5-7]、基因组学[8]、转录组学[9]、表观遗传学[10]、纯度鉴定[11-12]、育性鉴定[13]和肉质根色[14]等方面。
本研究对57份不同抽薹性萝卜材料进行SSR分析，旨在从分子水平上研究各材料遗传背景和亲缘关系，为选育耐抽薹萝卜品种提供理论依据，以期实现分子标记辅助育种。
1材料与方法1.1材料1.2方法1.2.1DNA提取2022年2月26日，在蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室进行萝卜穴盘育苗，待幼苗长至3张真叶时采嫩叶，用天根生化科技（北京）有限公司生产的高效植物基因组DNA提取试剂盒提取基因组DNA，微量分光光度计（NanoDrop2000）检测DNA浓度和质量，将DNA浓度调至10ng/μL，-20℃冰箱（海尔医用低温保存箱）保存备用。
甘薯近缘二倍体野生种TPS_家族全基因组鉴定及表达分析
山西农业科学2022，50（5）：605-612Journal of Shanxi Agricultural Sciences doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2022.05.01doi甘薯近缘二倍体野生种TPS家族全基因组鉴定及表达分析梁璇，李鹏，杨哲，贾小云，王文斌（山西农业大学生命科学学院，山西太谷030801）摘要：为了解析六倍体甘薯的海藻糖-6-磷酸合成酶（Trehalose-6-phosphate synthase，TPS）基因家族的结构和功能，为甘薯的分子遗传改良提供候选基因，利用生物信息学方法对甘薯的2个近缘二倍体野生种三浅裂野牵牛（Ipomoea trifida）和三裂叶薯（Ipomoea triloba）进行TPS家族成员鉴定并构建系统进化树，后对其理化性质、结构域、染色体定位、组织表达模式及不同胁迫下的表达模式进行分析。
结果显示，全基因组鉴定得到了10个ItfTPS和10个ItbTPS，二者高度同源，聚类结果一致，其中TPSⅠ包含2个基因，TPSⅡ包含8个基因，除Itf/ ItbTPS3与水稻亲缘关系更近外，其余基因与拟南芥的亲缘关系更近；Itf/ItbTPS基因编码842~940个氨基酸，均为酸性蛋白，多位于细胞核和细胞质中。
结构分析发现，TPSI中Itf/ItbTPS1、Itf/ItbTPS2的motif数分别为7个和8个，外显子数分别为17个和18个；TPSII类均含有10个motif，且外显子数量多为3个；此外，所有Itf/ ItbTPS家族成员均含有PF00982和PF02358保守结构域，且染色体定位一致，说明TPS在进化过程中具有保守性。
表达模式分析显示，Itf/ItbTPS8无差异表达而Itf/ItbTPS7、ItbTPS1均不表达，Itf/ItbTPS3在根中特异高表达且低温胁迫后表达量升高；低温胁迫后ItfTPS5和高温胁迫后ItbTPS5的表达量降低，可能通过调控海藻糖合成来抵御温度胁迫。
中科院遗传所王国栋白洋合作揭示新进化的植物特异性代谢产物对根系微生物组的调控作用
中科院遗传所王国栋白洋合作揭示新进化的植物特异性代谢产物对根系微生物组的调控作用植物产生超过20万种代谢物(主要是指分子量小于1,000的化合物)，这些代谢物在植物的生活史中发挥着重要的生理功能。
由于植物是固着生长，而根系周围有大量的微生物（微生物组），长期以来人们认为植物代谢物在植物与根系微生物互作方面发挥着重要的作用。
但迄今为止，关于植物如何利用自身特异的代谢物来调控根系微生物的组成还鲜有报道。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋课题组和白洋课题组合作在Science China Life Sciences发表了题为Recently duplicated sesterterpene (C25) gene clusters in Arabidopsis thaliana modulate root microbiota的研究论文，揭示了植物自身利用新进化的特异性代谢产物对根系微生物组的调控作用。
在前期的研究中，王国栋课题组鉴定了十字花科保守的二半萜生物合成基因簇（GFPPS-TPS-P450）。
同时发现，拟南芥（Arabidopsis thaliana）中新进化获得的两类二半萜化合物的生物合成能力（图1中TPS25的产物为Compound 3和TPS30的产物为Compound 4，结构上两种化合物都具有五环二半萜骨架），而且这两种化合物特异性地在根部积累。
图1. 拟南芥中新进化的二半萜化合物调控根系微生物组。
A和B 表示拟南芥新进化（特有）的两个二半萜生物合成GFPPS-TPS-P450基因簇和对应生成的二半萜（C25）化合物。
C表示两种二半萜化合物对根系微生物组组成的调控既有特异性，也有共性。
通过与白洋课题组合作，比较自然土中生长的野生型（Col-0）和不同的TPS25、TPS30突变体的根系微生物组，发现野生型和TPS25、TPS30突变体形成了显著不同的根系微生物组。
有意思的是，tps25和tps30单突变体根系微生物组的变化具有比较大程度的交叉，暗示植物利用次生代谢物调控根系微生物组成可能存在构效关系，即结构类似的化合物具有类似的调控微生物组成功能。
Lotus japonicus共生固氮基因的比较基因组学
位置信息， 对其全基 因组进行共线性分析确定基 因组 中由 ＷＧ Ｄ产生的重复基 因有 ： ２ １ ９ ７对 ，
以获得 Ｌ ｏｔ ｕ ｓ ｊ ａ ｐ ｏ ｎ ｉ ｃ ｕ ｓ 多倍化发生的规模高达 ２ ８ ． ０ ５ ％； 再次在 Ｎ Ｃ Ｂ Ｉ 上初步搜 索并获得与共 生 固氮相 关的基 因序 列有 １ ２个 同时根 据获 得的共 生 固氮相 关 的基 因在 四个 禾本 科物 种 中进 行 比较分析， 并且对其进行 了简单的系统进化分析 ， 发现全基因组倍增可能有利于共生固氮相
就是都会有大量重复基因产生。植物基 因组中大量 的重复基因产生于基因组的多倍化 （ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｐ ｌ ｏ ｉ ｄ ｙ ） ， 多倍化 作为激变事件使基因组加倍 ， 产生大量重复基 因， 重复基因的产生常会 引起物种基 因组大规模的变化， 例如
染色体重排、 基因颠倒、 基 因丢失等等。基因倍增是基因组进化的一种重要机制 ， 是基因功能多样化的前提 ， 是物种演化最重要的动力源泉。基因倍增现象广泛存在 ， 在基因倍增的研究 中， 通过寻找同源片段并且结合 片段中丢失的基因， 来判断大规模基因倍增的范围。近年来基 因倍增研究发现脊椎动物、 模式植物、 酵母等
倍增发生的几个重要因素 ， 并初步获得影响共生固氮的遗传学因素 ， 加深对基因倍增和共生 固氮的理解。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ６ － ３ ０
基金项 目： 国家自然
猃 币目（ Ｎ ０ ． ３ １ １ ０ 。 ９ ｌ ３ ） 谰日 教育厅 硕 目（ Ｎ ０ ． ｚ 孤１ ） 和大 创新 凇 凇 『 倾 目（ 渤 １ ｏ ４ ７ ） 资助。
Ｖ０ Ｌ ３ Leabharlann Ｎｏ ．１ Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
基于拟南芥的植物基因组学研究
基于拟南芥的植物基因组学研究植物基因组学是现代植物生物学的一个重要研究领域，旨在通过对植物基因序列进行深入的研究，揭示植物的基因结构、功能和调控等方面的信息。
在过去的几十年里，随着高通量测序技术和计算生物学手段的发展，植物基因组学研究得到了突破性进展。
在这一领域中，拟南芥（Arabidopsis thaliana）成为了最重要的模式植物之一，因为它具有许多优点，如易于培养、基因组序列已经完全解码、遗传和发育研究历史较长等。
下面，我们将结合拟南芥，介绍植物基因组学研究的相关内容。
一、拟南芥基因组的基本特征拟南芥是一种由十字花科植物协会（Brassicaceae）的Arabidopsis属中的一种模式植物。
它的基因组大小为125 Mb，分为5个染色体，包含约3.5万个基因。
拟南芥的保守基因组组成和快速多样化性质，使其成为广泛研究的对象。
与许多其他植物一样，拟南芥也拥有一组水印基因，这些基因对干旱和盐胁迫有强烈的反应。
此外，拟南芥还拥有一些独特的基因，包括“偶极子”基因和“小RNA”基因等。
二、拟南芥基因组的注释和功能研究拟南芥的基因组序列已经解码，但这并不意味着我们对其中所有基因的功能都了解清楚。
为了了解拟南芥的基因组注释和功能，研究人员进行了大量的生物学实验，例如基因敲除、表达分析、蛋白质互作等，以揭示其生化途径、代谢物和调节模式等底层信息。
其中，基因敲除是揭示基因功能最有效的方法之一。
通过利用基因编辑技术（CRISPR/Cas9）以及突变体筛选、生长和发育分析等手段，最近确定了大约6000个在拟南芥发育过程中具有功能的基因。
此外，还确定了几十个与干旱适应相关的盐胁迫反应基因，这些基因在拟南芥中具有重要用途。
三、拟南芥和转录组学除了基因组的研究，转录组学也是研究植物基因组学的重要领域之一。
拟南芥的转录组谱系图是与约40个生长和发育过程相关的转录因子相互作用的结果。
该过程扮演了许多步骤，如开花时间的调节、发育阶段的控制和调节细胞分裂等。
十字花科主要作物同源四倍体创制及转录组分析
十字花科主要作物同源四倍体创制及转录组分析萝卜和不结球白菜均是我国南方最大的蔬菜作物,在蔬菜周年供应中起举足轻重的作用。
本文以二倍体红皮萝卜(Raphanus sativus L.)’小顶红’和二、四倍体不结球白菜(Brassica rapa ssp.Chinensis Makino)’矮脚黄’为材料,通过不同浓度秋水仙素进行诱导、鉴定、选育获得同源四倍体红皮萝卜新种质。
建立了萝卜苗期叶片响应性状四倍体筛选方法,提高四倍体加倍率。
开展二、四倍体不结球白菜’矮脚黄’转录组测序分析,并比较二、四倍体植株光合途径相关基因,从分子水平阐述四倍体植株光合能力高于二倍体的原因。
为今后进行同源四倍体不结球白菜的研究提供了数据基础。
其研究结果如下。
1、用1.5 g·L-1、2.0 g·L-1和2.5 g·L-1浓度秋水仙素点滴二倍体萝卜’小顶红’子叶期生长点,各处理4次和6次,拉十字期时对叶片响应进行形态分类,形态解剖学和细胞学鉴定,二、四倍体农艺性状、肉质根营养成分及种子发芽相关物质测定。
结果表明:2.0 g·L-1处理4次获得的四倍体植株加倍率最高,为5.64%。
幼苗真叶响应形态分为正常叶、簇状叶、棒状叶和勺状叶,其中,簇状叶比例最高,与四倍体最为相关。
与二倍体相比,四倍体的气孔、花粉粒、花器官、叶片和肉质根等表现出明显的"巨大性",但气孔密度、单果种子数量显著减少。
四倍体萝卜肉质根的可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C含量分别比二倍体增加23.50%,12.24%和27.36%。
四倍体种子的可溶性糖、可溶性蛋白、脱氢酶活性均较对应二倍体高。
经两代选育,四倍体纯度达95%,比二倍体增产20.21%,获得优质同源四倍体萝卜新种质。
早期选择"簇状叶"可提高加倍率,经继代选育后,获得优质同源四倍体萝卜新种质,为市场提供更优质高产四倍体萝卜。
竹叶花椒TPS基因家族全基因组分析
竹叶花椒TPS基因家族全基因组分析任妙珍;董凯麟;张剑;陈之端;苏俊霞【期刊名称】《四川大学学报:自然科学版》【年(卷),期】2022(59)4【摘要】为了探究香料植物TPS基因家族的潜在功能,本研究以香料植物竹叶花椒(Zanthoxylum armatum DC.)为材料,利用生物信息学方法对其萜类合成酶基因家族的理化性质、基因重复类型、亚细胞定位、进化关系、染色体定位与共线性、基因结构和基因表达进行了系统地分析.我们在竹叶花椒全基因组中共鉴定到53个TPS基因家族成员,它们编码蛋白氨基酸长度为173~859 aa,分子量为20.21~98.44 kDa,等电点范围在4.87~9.10,主要定位于细胞质和叶绿体当中.进化分析显示,ZaTPSs可以划分为6个亚家族,TPS-a和TPS-b亚家族的成员最多.其中48个成员都包含TPS家族的保守基序motif1.染色体定位与共线性分析显示,53个成员在11条染色体上不均匀分布,存在4处串联重复,共线性分析证明竹叶花椒与其同科物种甜橙[Citrus sinensis(L.) Osbeck]的TPS基因有更近的基因进化关系.基因表达差异分析显示,ZaTPSs有一定的组织表达特异性,在幼花中表达量最高,其次是果皮.这些研究结果表明TPS基因家族在竹叶花椒果皮挥发油的合成和防御等方面发挥了重要作用.【总页数】11页(P154-164)【作者】任妙珍;董凯麟;张剑;陈之端;苏俊霞【作者单位】山西师范大学生命科学学院;中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】Q941.2【相关文献】1.大豆TPS基因家族全基因组鉴定、分类与表达分析2.竹叶花椒MYB基因家族的鉴定及其表达特性的分析3.甘蓝型油菜BnAPs基因家族成员全基因组鉴定及分析4.全基因组水平紫花苜蓿TCP基因家族的鉴定及其在干旱胁迫下表达模式分析5.玉米泛素连接酶U-box基因家族的全基因组鉴定及表达分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
十字花科植物花粉发育相关基因的研究
十字花科植物花粉发育相关基因的研究
黄鹂;曹家树;张强
【期刊名称】《自然科学进展》
【年(卷),期】2005(018)008
【摘要】花粉发育是一个极其复杂的过程,众多基因参与其中,这些基因的行为控制着花粉发育的各个关键步骤,从而调控花粉发育的正常进行.从分析以拟南芥为代表的十字花科植物花粉发育基因的行为入手,介绍了十字花科植物花粉发育研究的最新进展,包括目前人们在花粉发育的起始、减数分裂、花粉有丝分裂、生殖细胞有丝分裂,以及绒毡层在花粉发育过程中的作用等方面的认识和理解.
【总页数】10页(P907-916)
【作者】黄鹂;曹家树;张强
【作者单位】浙江大学蔬菜研究所,杭州,310029;浙江大学蔬菜研究所,杭
州,310029;浙江大学蔬菜研究所,杭州,310029
【正文语种】中文
【中图分类】Q94
【相关文献】
1.水稻花粉发育相关基因的研究进展 [J], 陈睿;李清贤;杨绍华
2.芸薹属作物花粉发育相关基因MS1的生物信息学分析 [J], 唐文武;吴秀兰;李桂花
3.芸薹属作物花粉发育相关基因MS1的生物信息学分析 [J], 唐文武;吴秀兰;李桂花;;;
4.油菜花粉发育相关基因RALFbn的克隆与表达分析 [J], 李焰焰;刘瑞娇;范亚丽;聂传朋
5.植物花粉发育相关基因的研究进展 [J], 孙新菊
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大白菜—结球甘蓝单体异附加系AC-4后代易位系筛选及结球相关基因表达分析
大白菜—结球甘蓝单体异附加系AC_4后代易位系筛选及结球相关基因表达分析大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis,AA)属于十字花科芸薹属芸薹种,是我国最重要的蔬菜作物之一。
结球甘蓝(Brassica oleracea var.capitata,CC)与大白菜同属十字花科芸薹属,二者在营养成分、结球特性、抗性等方面各具特色。
芸薹属A、C染色体组间具有较高同源性,可通过染色体的附加、重组、易位获得新种质,如A-C基因组异附加系和易位系。
本研究以大白菜—结球甘蓝单体异附加系AC4及其自交后代的小孢子植株(DH)为试材,对其添加的甘蓝染色体片段进行了In Del分子标记和表型鉴定,获得了537个添加甘蓝片段的小孢子植株;选取其中3个易位系,分析其易位片段和表型性状在自交后代中的遗传稳定性;根据易位系后代群体抱球方式的不同,开展了结球相关基因的表达分析,为大白菜遗传改良提供了新种质,也为芸薹属易位系的研究提供了重要参考。
主要研究结果如下:1.选取结球甘蓝9个连锁群上1299个In Del标记对AC4及其亲本大白菜和结球甘蓝进行扩增,获得了结球甘蓝相对于大白菜具有多态性的In Del标记1039个,多态率高达79.98%;AC4中扩增出外源甘蓝片段的多态性In Del标记为184个,涉及甘蓝5个连锁群,主要为C05片段,部分为C02、C03、C04和C08片段。
2.选取44个多态性标记对AC4的537个后代小孢子植株进行了鉴定,结果表明,各单株均携有结球甘蓝染色体片段,片段数量为1-13个;其中含有9个片段的植株最多,占总体的13.97%;7个片段的最少,占总体的1.30%,单片段植株为13个,占总体的2.42%。
3.对AC4后代小孢子植株生殖生长时期的叶形、叶色、花蕾大小、花瓣形状等16个性状进行调查发现,基生叶和花器官性状均出现了不同程度的分离,后代群体中出现了部分与结球甘蓝相似的性状,其中叶面无茸毛性状在群体中的比率最高,为44.64%;主成分分析结果表明,6个主成分累积贡献率为63.23%,第一主成分贡献率达到23.10%,叶片大小以及花器官性状对表型变异贡献最大。
植物SHMT基因家族研究进展
引用格式：倪弦之，柏浩东，韩进财，等. 植物SHMT 基因家族研究进展[J]. 湖南农业科学，2021（1）：102-106. DOI:10.16498/ki.hnnykx.2021.001.025丝氨酸羟甲基转移酶（Serine hydroxymethyltransferase ，SHMT）是高等植物的一碳化合物代谢和光呼吸过程的关键酶，属于磷酸毗哆醛依赖酶。
该酶可以催化甘氨酸和N 5，N 10-亚甲基四氢叶酸生成丝氨酸和四氢叶酸（THF ），且该过程可逆[1]，反应式如下。
SHMT 广泛存在于原核生物和真核生物中，其在原核生物中是由单基因编码并以二聚体形式存在；而在动物和真菌中，SHMT 则是由不同的核基因编码的具有2种异构型的四聚体[2]。
近年来由于SHMT 可用于体外催化生产丝氨酸而备受关注，同时该物质对植物多种生理功能具有调节作用，因此关于植物SHMT 的相关研究越来越多，也越来越深入。
笔者主要对不同植物体内SHMT 的多种构型、克隆、逆境表达及其在植物保护上的应用研究进展进行综述，以期为植物SHMT 基因家族的功能及其相关应用研究提供参考。
1 植物SHMT 基因家族SHMT 基因在植物界是非常广泛且重要的存在。
植物界SHMT 基因家族同时也是一个神秘而庞大的家族。
目前的研究显示，在拟南芥中，已经鉴定出7个SHMT 基因[3]；在水稻中，OsSHMT 家族有5个成员[4]；在大豆中，GmSHMT 大豆基因组包含大量的SHMT 基因，约有18个成员[5]。
植物的光合作用分为光反应和暗反应2个过程。
光反应发生在叶绿体类囊体膜上，光合色素吸收光能后进行电子传递，形成光合作用所需的能量和还原力（A TP 和NADPH ）；而暗反应在叶绿体基质中进行，是光合作用碳同化过程[1]。
已有研究表明，植物体中存在3种形式的SHMT ，即细胞质cSHMT 、线粒体mSHMT 和叶绿体亚型SHMT [5-6]。
四个不结球白菜自交不亲和S单元型分子鉴定
四个不结球白菜自交不亲和S单元型分子鉴定李霞;胡侦华;周国林;汪爱华【摘要】利用已报道的SRK及SLG基因序列保守区设计的特异性引物,通过PCR扩增和克隆测序,结合生物信息学分析方法对4份国外引进的不结球白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino)自交不亲和材料的S单元型进行分子鉴定.结果表明,不亲和材料A1包含的S位点基因序列与甘蓝(B.oleracea L.var.capitata L.)SLG-31的相似度为98％(E值是0);不亲和材料A2、A3包含ClassⅠ类及Class Ⅱ类2种S单元型,S位点处于杂合状态.不亲和材料A4包含的S位点基因序列与青花菜(B.oleraceaL.var.italica Plenck)单倍型BOI1 SRK蛋白基因具有98％的序列相似度,序列覆盖度达99％.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2015(000)016【总页数】4页(P3948-3951)【关键词】不结球白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino);自交不亲和;S单元型;分子鉴定【作者】李霞;胡侦华;周国林;汪爱华【作者单位】武汉市蔬菜科学研究所武汉蔬菜展示中心,436400;武汉市蔬菜科学研究所武汉蔬菜展示中心,436400;武汉市蔬菜科学研究所武汉蔬菜展示中心,436400;武汉市蔬菜科学研究所武汉蔬菜展示中心,436400【正文语种】中文【中图分类】S634.3;Q321+.7;Q503白菜（Brassica campestris L.）属十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica L.）,原产于中国,栽培历史悠久。
其规模无论是面积还是产量,在蔬菜作物中均居首位。
不结球白菜,又称小白菜（B.campestris L.ssp.chinensis Makino）,主要分布在长江流域的中、下游地区,其播种面积约占该地区蔬菜总面积的1/3。
tps家族分类
tps家族分类
TPS家族是一个庞大的基因家族，根据系统发育分析，大致可分成8个小家族，即TPS-a、TPS-b、TPS-c、TPS-d、TPS-e/f、TPS-g和TPS-h。
其中，TPS-a家族主要包括来自被子植物的倍半萜合酶，又可大致根据双子叶或单子叶植物来源分为a-1和a-2家族；TPS-b家族主要包括被子植物单萜合酶和异戊二烯合酶（C5）；TPS-c家族包括目前发现的单功能CPS，以及双功能CPS/KS，是陆生植物TPS的基部群；TPS-e/f是由最初的TPS-e（单功能KS）和TPS-f（二萜合酶和其他一些单萜、倍半萜合酶）家族合并而成；除上述蛋白外，裸子植物TPS几乎全部归入TPS-d家族，该家族又由于序列相似性分成3个小家族，其中d-1包括全部单萜合酶及部分链状产物倍半萜合酶，d-2包括大部分倍半萜合酶，而d-3包括全部二萜合酶及部分倍半萜合酶。
此外，TPS-g家族与TPS-b 家族亲缘关系较近，成员主要合成非环化的单萜、倍半萜和二萜。
如需了解更多信息，建议查阅植物学相关书籍或论文。
栀子TPS基因家族鉴定及与萜类物质代谢的相关性分析
栀子TPS基因家族鉴定及与萜类物质代谢的相关性分析李金燃;张麒功;陈丝雨;陈淑颖;陈清海;邹双全【期刊名称】《沈阳农业大学学报》【年(卷),期】2024(55)1【摘要】TPS基因家族是萜类化合物合成的末端关键酶,在栀子花香的形成中起重要作用。
为了明确栀子TPS基因家族成员的基本特征,利用生物信息学方法对栀子TPS基因进行家族成员鉴定;通过外源激素喷施试验进行转录组测序,结合顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用技术,分析不同外源激素浓度下栀子花朵TPS基因家族成员表达水平和代谢物含量变化关系。
结果表明:从栀子基因组中共鉴定获得GjTPS家族成员41个,编码氨基酸380~849个,含有外显子5~15个不等,GjTPS家族成员定位在叶绿体中,并且不均匀地分布在10条染色体上;共线性分析表明栀子与其同科植物中粒咖啡的TPS基因有更近的亲缘关系。
系统发育分析结果显示GjTPS基因分为5个亚家族,TPS-a、TPS-b亚家族包含了大多数GjTPS家族成员。
GjTPS家族成员的大多数启动子顺式作用元件在植物激素响应类别中,并且包含MYC基序的茉莉酸甲酯响应元件是其中大类;通过转录组数据得到GjTPS02、GjTPS12、GjTPS14、GjTPS20、GjTPS21、GjTPS22这6个基因在各处理的表达量较高。
对基因表达量与萜类物质含量变化进行相关性分析,发现1.25 mmol·L^(-1)的茉莉酸甲酯有助于栀子TPS基因家族成员的表达及萜类物质的释放;GjTPS12、GjTPS14、GjTPS20、GjTPS21、GjTPS22这5个基因可能参与栀子花香调控。
本研究结果可为后续栀子TPS基因家族功能特性研究提供借鉴。
【总页数】13页(P66-78)【作者】李金燃;张麒功;陈丝雨;陈淑颖;陈清海;邹双全【作者单位】福建农林大学林学院;南平市延平区东坑林业站;自然生物资源保育利用福建省高校工程技术研究中心;泉州市城市森林公园发展中心【正文语种】中文【中图分类】Q943.2【相关文献】1.杜鹃花TPS基因家族鉴定及与萜类物质代谢的关系分析2.绞股蓝萜类合成酶(TPS)基因家族鉴定及其在非生物胁迫下的表达分析3.荆芥萜类合成酶(TPS)基因家族鉴定与分析4.丹参萜类合酶基因家族的鉴定和表达模式分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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十字花科植物TPS家族的比较基因组学研究萜类化合物(terpenoid)是植物次生代谢产物中种类最多、结构最为复杂的天然产物,具有重要的生理、生态作用和药用价值。
它们可以作为植物激素的合成前体,参与植物生长和发育的调节,例如独角金内酯(strigolactones)、脱落酸(abscisic acid,ABA)等,能够吸引授粉者以及抵御病原菌与植食性动物,例如(E)-a-香柑油烯、(E)-β-金合欢烯等。
萜类合成酶(terpenoid synthase,TPS)是在萜类化合物的合成过程中起关键作用的酶。
在植物体内,萜类化合物可通过两条不同途径合成,即甲羟戊酸(mevalonate,MVA)途径与甲基赤藓糖磷酸
(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP)途径。
目前己在拟南芥、葡萄、杨树、水稻、番茄、棉花、高粱、玉米、大豆、小立碗藓以及江南卷柏等植物中对TPS在全基因组范围内进行了鉴别与分析。
十字花科(Brassicaceae)植物具有较高的经济价值并且与人类生活密切相关,包含了芸薹属、萝卜属等油料与蔬菜作物,桂竹香属、紫罗兰属等观赏植物,以及菘蓝属、糖芥属等药用植物。
目前已经有很多重要的萜类化合物在十字花科植物中被识别,比如(E,E)-香叶基芳樟醇、橙花叔醇等。
鉴于十字花科植物萜类化合物的重要性以及TPS在萜类合成中的重要作用,人们己经在模式植物拟南芥中进行了系统研究,而对其它十字花科植物研究尚少。
越来越多十字花科植物基因组的测序完成,为我们利用生物信息学手段在全基因组范围内对TPS进行系统鉴定和比较基因组分析提供了可能。
本研究以12种己测序完成的十字花科植物阿拉伯岩芥(Aethionema arabicum)、拟南芥
(Arabidopsis thaliana)、琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)、荠菜(Capsella rubella)、山嵛菜(Eutrema salsugineum)、白菜(Brassica rapa)、甘蓝(Brassica oleracea)、油菜(Brassica napus)、亚麻荠(Camelina sativa)、Leavenworthia alabamica、水蒜芥(Sisymbrium irio)、小芥(Schrenkiellaparvula)为研究对象(以木瓜(Cfarica papaya)作为外群),首先对这些植物中的TPS基因进行了系统识别,然后对TPS基因的序列特征、功能进化以及蛋白结构域进行了系统分析,最后对这些十字花科植物中的TPS进行了共线性分析,这为进一步实验研究这些TPS基因的功能提供理论基础,我们的研究结果显示:1.以隐马尔科夫模型(Hidden Markov models,HMM)为预测模型,本研究从13种植物中获得335条全长的TPS家族基因,其中12个十字花科植物325个,木瓜10个,每个物种的TPS数目在10-68之间,木瓜的最少,为10个,亚麻荠的最多,为68个。
2.基因信息和染色体定位结果。
研究发现TPS基因序列的长度在各个物种之间的差异较小,蛋白质序列的长度大约在426～822aa之间,编码序列的平均长度在1718～1936nt之间,基因序列的长度在3166～5624nt之间。
染色体上定位研究发现,TPS基因在染色体上存在46处串联复制,涉及108个TPS基因,我们推测串联复制是TPS基因扩增的主要方式。
3.基因特征和结构分析结果。
通过对TPS家族基因的一些特征值进行计算,GC含量与GC3的值都在0.4左右浮动,ENc值都大于40,CAI的值都在0.2附近,我们预测出TPS基因在进化过程中较为保守。
TPS基因结构分析结果显示TPS基因在各个物种中外显子数目在5～10之间的基因数目所占比重最大,均能达到总TPS基因数目的50%以上,琴叶拟南芥、拟南芥、水蒜芥不含外显子≤5的TPS基因。
4.系统进化与蛋白质结构域分析结果。
对TPS基因的系统进化分析显示,TPS 基因可以分为 5 个亚家族,TPS-a、TPS-b、TPS-c、TPS-e/f 与 TPS-g。
TPS-a 与 TPS-b两个亚家族所含TPS基因数目最多,占到总数的
80.6%,TPS-g亚家族中TPS基因数目最少并且在个别物种的进化过程中丢失。
对于不同的亚家族,我们又进一步分析了其蛋白质结构域,5个亚家族中TPS基因的Motif数目大多在7-10个之间,具有一定的保守性,各个亚家族Motif的数量以及具有规律性的分布验证了我们对TPS基因分为5个亚家族的准确性。
5.共线性分析结果。
本研究选取9条功能已知的拟南芥TPS基因分析其与其他十字花科植物基因共线性关系,各基因与其余物种的共线性基因数目在78～155个之间,暗示了各物种间的TPS基因在进化上具有一定的关联性,再次揭示了TPS基因在各个物种之间的保守性较高。
结论:在十字花科植物以及作为外群的木瓜中鉴定出335个全长的TPS基因,丰富了高等植物TPS基因的资源,对这些TPS基因进行了多种生物信息学分析,这将为我们进一步筛选出功能TPS奠定理论基础。
尽管我们的预测模型不能完全解释TPS家族基因的进化机制,但我们的研究有助于人们对TPS基因家族进行进一步了解。