基因家族投稿期刊
菊花 ( Chrysanthemum ×morifolium Ramat.)是世界著名的观赏植物，具有千姿百态的花型。实际上，菊花的花是指由外围的 舌状花 和盘心的 管状花 共同构成的头状花序。 其花型由头状花序上舌状花和管状花的形态和相对数量决定 。解析同一头状花序上舌状花和管状花分化的分子调控机制不仅可以为阐明菊花复杂的头状花序形态奠定基础，也将为菊科植物头状花序发育提供新见解。但目前关于菊花花型的研究受到其复杂遗传背景的限制，导致无法充分利用菊花丰富的基因资源进行花型定向育种。因此，获得高质量的菊花及其近缘种的基因组信息并在此基础上研究头状花序发育的分子调控机制显得尤为必要。
近日， Horticulture Research 在线发表了北京林业大学戴思兰团队题为 The Chrysanthemum lavandulifolium genome and the molecular mechanism underlying diverse capitulum types 的研究论文。 该论文完成了菊花近缘野生种之一甘菊( C. lavandulifolium )的全基因测序工作，获得了染色体水平上的高质量甘菊参考基因组， 结合3种不同类型菊科植物头状花序的转录组数据初步解析了头状花序发育的分子调控机制，为实现人工调控菊花花型奠定了坚实的分子理论基础。
甘菊为菊属植物中的二倍体物种，采用 Illumina + Pacbio + Hi-C 测序技术对其进行全基因测序，获得了 2.60 Gb 的染色体水平的参考基因组。其中94.46%的序列锚定到 9 条染色体上。甘菊基因组中重复序列占基因组的67.69%， Cypsy 和 Copia 的占比分别为37.92%和29.06%，插入时间在1.25百万年前。
与其他10个物种建立进化树， showed that C. lavandulifolium diverged from C. nankingense at approximately 7.2 Mya 。比较了11个物种之间基因家族的扩张和收缩，以研究基因家族的进化。结果表明，C. lavandulifolium 有1305个和453个基因家族扩增和收缩 (图1b)。扩增的基因家族在花发育相关和细胞合成相关的GO中富集（补充表）。
比较基因组分析结果表明，甘菊经历了 两次 全基因组复制(WGD)事件，其中 最近 的一次是所有菊科植物共有的，而 较早 的一次是核心双子叶植物共有的γ事件， 甘菊自身没有发生WGD，其基因组演化的动力来源主要是串联重复事件 。
基于 甘菊头状花序发育的6个重要时期 和 其他菊科植物 不同类型头状花序发育关键时期的转录组有参分析发现， MADS-box、TCP、NAC 和 LOB基因家族 可能参与 管状花 和 舌状花 的分化。值得注意的是， NAM 和 LOB30 高表达于舌管兼备型的头状花序中，而在全舌型和全管型的头状花序中表达量相对较低，这表明其可能是参与两类小花分化的关键基因。
结合关键基因在 全舌型、全管型 以及 舌管兼备型 的头状花序中的表达模式和蛋白互作模式，初步推测并构建了不同类型头状花序发育可能的调控机制。
总之， NAM 和 LOB 不仅可以与花序分生组织相关基因如 LFY 等互作，也可以与两类小花身份决定基因如 CYC2- LIKE 等基因互作，这表明 NAM 和 LOB30 在头状花序上舌状花和管状花原基分化调控中的关键角色**。
高质量甘菊参考基因组的获得不仅可以为栽培菊花基因组的破译提供有效的参考，更为解析菊花乃至菊科植物多样的生物学性状提供丰富的基因资源。
北京林业大学 戴思兰教授课题组 一直致力于 菊花研究，基于植物系统学研究方法对菊属植物种间亲缘关系和菊花品种起源进行探索，在种质资源评价，花色、花型、开花期和抗逆性等观赏性状形成的分子机理，菊花优异种质创制以及产业化栽培技术等开展了全面研究，取得了一系列重要突破性进展和研究成果。 本研究得到了国家自然科学基金重点项目(31530064)和国家重点研发专项(2018YFD1000403)的资助。
甘菊 : Chrysanthemum lavandulifolium
Among these plants , the most important families are as follows , Ranunculaceae, Berberidaceae, Menispermaceae, Papaveraceae, Rutaceae, Fabaceae, Apocynaceae, Solanaceae, Asteraceae and so on. 其中主要的科为:毛莨科 、 小檗科、防己科 、 芸香科 、 罂粟科 、 豆科 、 夹竹桃科 、 茄科 、 菊科等.
菊科里有两个亚科，一为管状花亚科，一为舌状花亚科。
文章链接：
转自：
黑麦（ Secale cereale , 2n = 2x = 14, RR）属于禾本科小麦族黑麦属，虽然与普通小麦（ Triticum aestivum ，Ta；2n=6x=42；AABBDD）和大麦（ Hordeum vulgare ，Hv）有亲缘关系， 但黑麦具有独特的农艺性状和基因组特性。黑麦1RS染色体臂携带的抗病基因通过远缘杂交转入小麦基因组，为小麦生产中白粉病和条锈病的防治做出了巨大贡献。此外，黑麦也可以与普通小麦远缘杂交，染色体加倍后，人工合成八倍体小黑麦，具有比黑麦更高的生物量和产量。因此，黑麦是许多国家重要的粮食和饲料作物，也是全球小麦和小黑麦改良的重要遗传资源。
威宁黑麦是我国的 栽培黑麦早抽穗优良品种，具有抗白粉病和条锈病的能力 。为了解析黑麦优良性状的遗传和分子基础，促进黑麦及相关作物的基因组和育种研究，作者对威宁黑麦进行了基因组测序和分析。
基因组：
基因注释转录组测序： 正常或胁迫（冷或干旱）条件下栽培的植物中的叶、茎、根和穗样品，以及在开花10、20、30、40天后收获的发育中的样品, 采用Illumina及Pacbio平台进行RNA-seq及Iso-Seq；
遗传图谱QTL : 295份威宁黑麦×荆州黑麦杂交的F2代样品，采用SLAF-seq进行标记开发；
抽穗基因表达 : 威宁黑麦和荆州黑麦样品，播种后4、7和10天采集叶片样品，每个时间点使用3个生物重复，使用Illumina平台进行测序；
选择进化分析 ： 已发表的101份家养黑麦和野生黑麦品种材料的公共数据，包括81份 S. cereala 、5份 S. vavilovii 、11份 S. strictum 和4份 S. sylvestre 。
流式预估黑麦基因组大小约为7.86 Gb，结合PacBio、Illumina、Hi-C、遗传图谱、BioNano光学图谱等技术进行基因组组装。最终组装 7.74 Gb 基因组（为预估基因组大小的98.47%），scaffold N50 为1.04 Gb，并将93.67%的序列挂载至 7条 染色体上（图1）。黑麦中每条染色体基因组大小均在 1G左右 （2R、3R、4R、6R、7R（~1Gb）；1R（0.94097 Gb）、5R（0.99891 Gb) ），比乌拉尔图小麦（ T. urartu ；Tu；AA型）、节节麦（ Aegilops tauschii ；Aet；DD型）、野生二粒小麦（ T. turgidum ssp. dicoccoides ；WEW；AABB型）、普通小麦（Ta）和大麦（Hv）等复杂的麦类中的 单条染色体基因组均要大 。超大的基因组及染色体，对黑麦基因组组装，特别是染色体挂载带来了巨大的挑战。
将组装结果与两个冬季黑麦品种（Lo7和Lo225）构建的染色体连锁图相比，威宁黑麦1R至7R物理图具有较高的一致性。在先前报道的Lo7的pyro-sequencing reads中97.45%可以定位到威宁基因组，平均序列同源性为97.71%，平均序列覆盖率为97.27%。
LAI值为 18.42 ，远高于先前发表的小麦和大麦基因组的LAI值。BUSCO评估结果为 96.74% 。并注释了 86,991 个蛋白编码基因。尽管黑麦基因组非常复杂，通过以上评估结果说明，本次研究构建了一个高质量的威宁黑麦基因组。
威宁黑麦基因组中 90.31% 被注释为转座子（TE），共包含537个家族的2,671,941个成员，这些TE的含量明显比普通小麦 (84.70%), 乌拉尔图小麦 (81.42%), 节节麦 (84.40%), 野生二粒小麦 (82.20%)以及大麦 (80.80%)更高。其中长末端重复反转录转座子（ LTR-RTs ）是主要的转座子，在注释的TEs中占 84.49% 。
与乌拉尔图小麦、节节麦及大麦的LTR-RTs进行比较发现 ： （1） Gypsy 是威宁黑麦基因组扩张的主要原因之一(Fig. 2a)，并且有3个LTR-RT家族（ Daniela , Sumaya , Sumana ）在威宁黑麦中特异扩张，其中 Daniela 的占比最高 (Fig. 2b)。 （2）威宁黑麦中完整的LTR-RTs插入时间存在独特的 双峰 分布(Fig. 2c)，最近一个扩增峰出现在50万年前，另一个出现在1.7 百万年（MYA）左右（与大麦相同） (Fig. 2c)。 （3）这种双峰分布模式由 Gypsy RTs 的扩增主导 (Fig. 2d)。
通过比较威宁黑麦、乌拉尔图小麦、节节麦、普通小麦（亚基因组TaA、TaB和TaD）、大麦、水稻Os（ Oryza sativa ssp. japonica）、二穗短柄草Bd（ Brachypodium distachyon ）、玉米Zm（ Zea mays ）、高粱Sb（ Sorghum bicolor ）、谷子Si（ Setaria italica ）基因组，共找到2517个单拷贝同源基因。 通过对单拷贝基因组构建进化树和计算分化时间发现，在大麦和小麦分化后（15MYA）黑麦和二倍体小麦发生了分化（9.6 MYA） (Fig. 3a)。
作者以水稻为祖先参考基因组，研究了威宁黑麦的染色体进化 。威宁黑麦与水稻共鉴定出23个大的共线性区，包含10949对同源基因，可推断出祖先染色体片段在1R到7R之间的排列（图3b）： （1）3R来源于一条古老的染色体AGK1/Os1，该染色体的一段易位到6RL； （2）1R和2R分别由两条祖先染色体组成，1R与AGK10/Os10嵌套插入AGK5/Os5有关，2R与AGK7/Os7嵌套插入AGK4/Os4有关； （3）4R, 5R, 6R,7R是通过复杂易位从至少三条祖先染色体上获得的（图3b）。
在威宁黑麦基因组与普通小麦3个亚基因组的比较中，1R、2R和3R分别与小麦1、2和3组染色体完全共线。在4R中发现与4A/4B/4D、7A/7B/7D或6A/6B/6D部分共线性的三个区域。5R与5A完全共线，与5B、5D部分共线是由于易位的4B或4D片段在5BL或5DL的长臂融合（图3c）。在6R中，观察到3个区域与6A/6B/6D、3A/3B/3D或7A/7B/7D部分共线。这些数据将有助于黑麦在禾本科比较基因组学研究以及黑麦与普通小麦杂交研究中的应用。
作者在威宁黑麦中检测到4217个单拷贝基因、23753个 分散重复基因 (DDGs) 、6659个 近端重复基因 (PDGs) 、7077个 串联重复基因(TDGs) 和1866个 片段重复基因 。转座重复基因（TrDGs）由TE活性诱导的，它们是DDGs的主要组成部分。作者以大麦为参考，在威宁黑麦中鉴定出10357个TrDG，远远大于以相同方式计算的乌拉尔图小麦（7145）和节节麦（7351）中TrDG的数量（图4b）。威宁黑麦所特有的TrDG（5926）也比乌拉尔图小麦（3513）和节节麦（3327）所特有的TrDG更多（图4b）。
接下来作者研究了黑麦淀粉生物合成相关基因（SBRGs）中的基因复制。研究发现 这些重复类型在黑麦淀粉生物合成相关基因（SBRGs）中普遍存在，并且不同的 SBRG 的复制基因之间往往表现出表达差异，说明不同类型的基因复制可以丰富黑麦基因在重要生物过程中的遗传多样性 （图4c），这些黑麦 SBRGs 的新变化可能为调控植物淀粉生物合成和性质提供新的酶活性，因此解析全套黑麦 SBRGs 有利于提高黑麦的产量潜力和营养品质。
与小麦和大麦相似，黑麦在胚乳组织中积累了丰富的储存蛋白SSPs。作者利用威宁基因组组装技术对黑麦SSP基因座进行了分析。
在威宁黑麦中未发现小麦低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GSs）或大麦B-hordein的同源序列（图5b）， 表明在黑麦进化过程中携带这些基因的染色体片段缺失 ，这可能是1BL1RS易位系小麦品种中，品质受影响的主要原因。
并且在威宁黑麦基因组中未发现α-醇溶蛋白基因， 这说明小麦及其近缘种的α-醇溶蛋白（α-gliadin）基因可能在小麦和黑麦分化之后进化产生的。
这些SSP分析结果阐明了黑麦碱基因座的结构和组成，这将有助于进一步研究黑麦、小黑麦和小麦的加工和营养品质。
作者利用iTAK预测了威宁黑麦和其他8种禾本科植物的TF基因 ，在注释的65个转录因子基因家族中，威宁黑麦有28个家族成员增加，其中AP2/ERF TF基因家族成员增加幅度较大。威宁黑麦的 抗病相关基因（DRA ）数量（1989）比乌拉尔图小麦（1621）、节节麦（1758）、大麦（1508）、二穗短柄草（1178）、水稻（1575）以及普通小麦的A（1836）、B（1728）和D（1888）亚基因组多。
鉴于AP2/ERF TFs和DRA基因在植物对非生物逆境和生物逆境的反应中的重要作用，上述发现可能有助于黑麦和相关作物的有效遗传研究和分子改良。
在长日照条件下，威宁黑麦比荆州黑麦提前抽穗10-12天（图6a），这与威宁黑麦茎尖分生组织发育更快有关（图6b）。在威宁黑麦基因组中，注释到在长日照条件下高表达的两个开花位点（FT）基因 ScFT1 （ScWN4R01G446100）和 ScFT2 （ScWN3R01G192500）。播种后7天和10天， ScFT1 和 ScFT2 在威宁黑麦中的表达水平显著高于荆州黑麦（图6c），且ScFT蛋白在黑麦中积累到相对较高水平，而荆州黑麦中几乎没有（图6d）。检测到的ScFT蛋白的大小（~29 kDa）比预测出的ScFT1和ScFT2的分子量大（~19 kDa）（图6d），表明ScFT蛋白具有潜在的翻译后修饰。用高效检测磷蛋白的磷酸标记SDS-PAGE分析表明，威宁黑麦中ScFT确实发生了翻译后磷酸化修饰。
作者突变了ScFT2磷酸化相关的两个残基（S76和T132），并为ScFT2构建了一系列去磷模拟位点（S76A、T132A和S76A/T132A）和磷模拟位点（S76D、T132D和S76D/T132D）。当使用马铃薯X病毒载体在烟草中进行外源表达时，ScFT2和去磷双突变体ScFT2 S76A/T132A 相对于游离GFP（对照）和其他ScFT2突变体，表现出持续促进烟草生长（图6e）。与GFP相比，ScFT2和三个去磷突变体（ScFT2 S76A 、ScFT2 T132A 及ScFT2 S76A/T132A ）的异位表达提高了开花植株的百分比，ScFT2 S76A/T132A 尤其明显，但在表达三个拟磷突变体（ScFT2 S76D , ScFT2 T132D , or ScFT2 S76D/T132D ）中没有观察到这种促进作用（图6f）。免疫印迹分析表明，ScFT2、ScFT2 S76A 、ScFT2 T132A 和ScFT2 S76A/T132A 在烟草植株中的积累量相当高，但ScFT2 S76D 、ScFT2 T132D 和ScFT2 S76D/T132D 在烟草植株中的积累量却很低（图6g）。因此，保守的S76和T132残基的改变影响了ScFT2控制植物开花的功能，这与ScFT2蛋白稳定性的改变有关。本研究首次发现FT磷酸化对开花时间控制的影响，为更全面地探索FT蛋白控制植物开花的分子和生化机制提供了新的途径。
作者进一步研究了光周期 Photoperiod （ Ppd ）基因的表达，该基因在长日照条件下正调控FT的表达。在威宁和荆州黑麦的转录组分析中发现了一个表达 Ppd 的基因 ScPpd1 （ScWN2R01G043000）。该基因在威宁黑麦内的表达非常早，在播种2 天后达到表达高峰；而荆州黑麦在播种4天后才达到高峰（图6h）。根据 ScPpd1 对黑麦抽穗期的调控作用，研究者利用威宁×荆州F2代群体，检测到与前期研究一致的三个主效抽穗期QTL（ Hd2R、Hd5R 和 Hd6R ）。
对驯化基因的分析可以促进对作物性状的理解和改良，但在黑麦中这类基因的分子分析方面进展甚微。作者通过全基因组选择清除分析，利用在栽培黑麦和瓦维洛夫黑麦（ S. vavilovii ）之间鉴定的123647个SNPs，挖掘黑麦驯化相关染色体区域和基因座。DRI、 F ST 、XP-CLR分析中，共同识别到11个选择信号（图7a-c）。通过与水稻和大麦的共线性比较，发现了一些可能的选择清除位点，包括已在水稻或大麦中已被功能分析的 ScBC1 、 ScBtr 、 ScGW2 、 ScMOC1 、 ScID1 和 ScWx 的同源基因（图7a-c）。
检测到的 ScID1 基因座包含一对具有相同编码序列的 ScID1 同源序列（ScWN6R01G057200和ScWN6R01G057300，下称 ScID1.1 和 ScID1.2 ）（图7d）。ScID1.1和ScID1.2蛋白与玉米ID1（63.19%）和水稻RID1（65.34%）具有很强的同源性，这两个蛋白在玉米和水稻中都被发现调控着从营养体向花发育的转换。 ScID1.1 和 ScID1.2 在威宁黑麦幼叶中的表达水平高于荆州黑麦（图7e）。在威宁×荆州分离的F2群体中， ScID1 JZ/JZ 纯合植株的平均抽穗期显著晚于 ScID1 JZ/WN 或 ScID1 WN/WN 个体（图7f），这与荆州黑麦相对于威宁黑麦的晚花表型相一致（图6a）。以上结果表明 ScID1 可能参与了抽穗期的调控，并可能通过黑麦驯化进行选择，使作物成熟度得到适当的调整，以更好地适应生长环境。
总结
本研究对我国栽培的优良品种威宁黑麦进行了基因组测序，基因组组装大小为7.74 Gb，其中93.67%被挂载到7条染色体上，重复序列占总基因组的90.31%。并基于高质量基因组揭示了全基因组基因复制及其对淀粉生物合成基因的影响，解析了复杂储存蛋白基因座位点、早抽穗性状的基因表达特征以及黑麦中与驯化相关的染色体区域和基因座。本次研究结果对黑麦的基因组特性及其农艺性状调控基因有了新的认识，获得了对进一步研究黑麦驯化遗传基础可能有用的染色体区域和基因座。威宁黑麦基因组组装对于破解黑麦基因组生物学，深化比较谷类基因组学研究，加速黑麦及相关谷类作物的遗传改良具有重要价值。
A high-quality genome assembly highlights rye genomic characteristics and agronomically important genes
基因家族投稿期刊sci
菊花 ( Chrysanthemum ×morifolium Ramat.)是世界著名的观赏植物，具有千姿百态的花型。实际上，菊花的花是指由外围的 舌状花 和盘心的 管状花 共同构成的头状花序。 其花型由头状花序上舌状花和管状花的形态和相对数量决定 。解析同一头状花序上舌状花和管状花分化的分子调控机制不仅可以为阐明菊花复杂的头状花序形态奠定基础，也将为菊科植物头状花序发育提供新见解。但目前关于菊花花型的研究受到其复杂遗传背景的限制，导致无法充分利用菊花丰富的基因资源进行花型定向育种。因此，获得高质量的菊花及其近缘种的基因组信息并在此基础上研究头状花序发育的分子调控机制显得尤为必要。
近日， Horticulture Research 在线发表了北京林业大学戴思兰团队题为 The Chrysanthemum lavandulifolium genome and the molecular mechanism underlying diverse capitulum types 的研究论文。 该论文完成了菊花近缘野生种之一甘菊( C. lavandulifolium )的全基因测序工作，获得了染色体水平上的高质量甘菊参考基因组， 结合3种不同类型菊科植物头状花序的转录组数据初步解析了头状花序发育的分子调控机制，为实现人工调控菊花花型奠定了坚实的分子理论基础。
甘菊为菊属植物中的二倍体物种，采用 Illumina + Pacbio + Hi-C 测序技术对其进行全基因测序，获得了 2.60 Gb 的染色体水平的参考基因组。其中94.46%的序列锚定到 9 条染色体上。甘菊基因组中重复序列占基因组的67.69%， Cypsy 和 Copia 的占比分别为37.92%和29.06%，插入时间在1.25百万年前。
与其他10个物种建立进化树， showed that C. lavandulifolium diverged from C. nankingense at approximately 7.2 Mya 。比较了11个物种之间基因家族的扩张和收缩，以研究基因家族的进化。结果表明，C. lavandulifolium 有1305个和453个基因家族扩增和收缩 (图1b)。扩增的基因家族在花发育相关和细胞合成相关的GO中富集（补充表）。
比较基因组分析结果表明，甘菊经历了 两次 全基因组复制(WGD)事件，其中 最近 的一次是所有菊科植物共有的，而 较早 的一次是核心双子叶植物共有的γ事件， 甘菊自身没有发生WGD，其基因组演化的动力来源主要是串联重复事件 。
基于 甘菊头状花序发育的6个重要时期 和 其他菊科植物 不同类型头状花序发育关键时期的转录组有参分析发现， MADS-box、TCP、NAC 和 LOB基因家族 可能参与 管状花 和 舌状花 的分化。值得注意的是， NAM 和 LOB30 高表达于舌管兼备型的头状花序中，而在全舌型和全管型的头状花序中表达量相对较低，这表明其可能是参与两类小花分化的关键基因。
结合关键基因在 全舌型、全管型 以及 舌管兼备型 的头状花序中的表达模式和蛋白互作模式，初步推测并构建了不同类型头状花序发育可能的调控机制。
总之， NAM 和 LOB 不仅可以与花序分生组织相关基因如 LFY 等互作，也可以与两类小花身份决定基因如 CYC2- LIKE 等基因互作，这表明 NAM 和 LOB30 在头状花序上舌状花和管状花原基分化调控中的关键角色**。
高质量甘菊参考基因组的获得不仅可以为栽培菊花基因组的破译提供有效的参考，更为解析菊花乃至菊科植物多样的生物学性状提供丰富的基因资源。
北京林业大学 戴思兰教授课题组 一直致力于 菊花研究，基于植物系统学研究方法对菊属植物种间亲缘关系和菊花品种起源进行探索，在种质资源评价，花色、花型、开花期和抗逆性等观赏性状形成的分子机理，菊花优异种质创制以及产业化栽培技术等开展了全面研究，取得了一系列重要突破性进展和研究成果。 本研究得到了国家自然科学基金重点项目(31530064)和国家重点研发专项(2018YFD1000403)的资助。
甘菊 : Chrysanthemum lavandulifolium
Among these plants , the most important families are as follows , Ranunculaceae, Berberidaceae, Menispermaceae, Papaveraceae, Rutaceae, Fabaceae, Apocynaceae, Solanaceae, Asteraceae and so on. 其中主要的科为:毛莨科 、 小檗科、防己科 、 芸香科 、 罂粟科 、 豆科 、 夹竹桃科 、 茄科 、 菊科等.
菊科里有两个亚科，一为管状花亚科，一为舌状花亚科。
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转自：
黑麦（ Secale cereale , 2n = 2x = 14, RR）属于禾本科小麦族黑麦属，虽然与普通小麦（ Triticum aestivum ，Ta；2n=6x=42；AABBDD）和大麦（ Hordeum vulgare ，Hv）有亲缘关系， 但黑麦具有独特的农艺性状和基因组特性。黑麦1RS染色体臂携带的抗病基因通过远缘杂交转入小麦基因组，为小麦生产中白粉病和条锈病的防治做出了巨大贡献。此外，黑麦也可以与普通小麦远缘杂交，染色体加倍后，人工合成八倍体小黑麦，具有比黑麦更高的生物量和产量。因此，黑麦是许多国家重要的粮食和饲料作物，也是全球小麦和小黑麦改良的重要遗传资源。
威宁黑麦是我国的 栽培黑麦早抽穗优良品种，具有抗白粉病和条锈病的能力 。为了解析黑麦优良性状的遗传和分子基础，促进黑麦及相关作物的基因组和育种研究，作者对威宁黑麦进行了基因组测序和分析。
基因组：
基因注释转录组测序： 正常或胁迫（冷或干旱）条件下栽培的植物中的叶、茎、根和穗样品，以及在开花10、20、30、40天后收获的发育中的样品, 采用Illumina及Pacbio平台进行RNA-seq及Iso-Seq；
遗传图谱QTL : 295份威宁黑麦×荆州黑麦杂交的F2代样品，采用SLAF-seq进行标记开发；
抽穗基因表达 : 威宁黑麦和荆州黑麦样品，播种后4、7和10天采集叶片样品，每个时间点使用3个生物重复，使用Illumina平台进行测序；
选择进化分析 ： 已发表的101份家养黑麦和野生黑麦品种材料的公共数据，包括81份 S. cereala 、5份 S. vavilovii 、11份 S. strictum 和4份 S. sylvestre 。
流式预估黑麦基因组大小约为7.86 Gb，结合PacBio、Illumina、Hi-C、遗传图谱、BioNano光学图谱等技术进行基因组组装。最终组装 7.74 Gb 基因组（为预估基因组大小的98.47%），scaffold N50 为1.04 Gb，并将93.67%的序列挂载至 7条 染色体上（图1）。黑麦中每条染色体基因组大小均在 1G左右 （2R、3R、4R、6R、7R（~1Gb）；1R（0.94097 Gb）、5R（0.99891 Gb) ），比乌拉尔图小麦（ T. urartu ；Tu；AA型）、节节麦（ Aegilops tauschii ；Aet；DD型）、野生二粒小麦（ T. turgidum ssp. dicoccoides ；WEW；AABB型）、普通小麦（Ta）和大麦（Hv）等复杂的麦类中的 单条染色体基因组均要大 。超大的基因组及染色体，对黑麦基因组组装，特别是染色体挂载带来了巨大的挑战。
将组装结果与两个冬季黑麦品种（Lo7和Lo225）构建的染色体连锁图相比，威宁黑麦1R至7R物理图具有较高的一致性。在先前报道的Lo7的pyro-sequencing reads中97.45%可以定位到威宁基因组，平均序列同源性为97.71%，平均序列覆盖率为97.27%。
LAI值为 18.42 ，远高于先前发表的小麦和大麦基因组的LAI值。BUSCO评估结果为 96.74% 。并注释了 86,991 个蛋白编码基因。尽管黑麦基因组非常复杂，通过以上评估结果说明，本次研究构建了一个高质量的威宁黑麦基因组。
威宁黑麦基因组中 90.31% 被注释为转座子（TE），共包含537个家族的2,671,941个成员，这些TE的含量明显比普通小麦 (84.70%), 乌拉尔图小麦 (81.42%), 节节麦 (84.40%), 野生二粒小麦 (82.20%)以及大麦 (80.80%)更高。其中长末端重复反转录转座子（ LTR-RTs ）是主要的转座子，在注释的TEs中占 84.49% 。
与乌拉尔图小麦、节节麦及大麦的LTR-RTs进行比较发现 ： （1） Gypsy 是威宁黑麦基因组扩张的主要原因之一(Fig. 2a)，并且有3个LTR-RT家族（ Daniela , Sumaya , Sumana ）在威宁黑麦中特异扩张，其中 Daniela 的占比最高 (Fig. 2b)。 （2）威宁黑麦中完整的LTR-RTs插入时间存在独特的 双峰 分布(Fig. 2c)，最近一个扩增峰出现在50万年前，另一个出现在1.7 百万年（MYA）左右（与大麦相同） (Fig. 2c)。 （3）这种双峰分布模式由 Gypsy RTs 的扩增主导 (Fig. 2d)。
通过比较威宁黑麦、乌拉尔图小麦、节节麦、普通小麦（亚基因组TaA、TaB和TaD）、大麦、水稻Os（ Oryza sativa ssp. japonica）、二穗短柄草Bd（ Brachypodium distachyon ）、玉米Zm（ Zea mays ）、高粱Sb（ Sorghum bicolor ）、谷子Si（ Setaria italica ）基因组，共找到2517个单拷贝同源基因。 通过对单拷贝基因组构建进化树和计算分化时间发现，在大麦和小麦分化后（15MYA）黑麦和二倍体小麦发生了分化（9.6 MYA） (Fig. 3a)。
作者以水稻为祖先参考基因组，研究了威宁黑麦的染色体进化 。威宁黑麦与水稻共鉴定出23个大的共线性区，包含10949对同源基因，可推断出祖先染色体片段在1R到7R之间的排列（图3b）： （1）3R来源于一条古老的染色体AGK1/Os1，该染色体的一段易位到6RL； （2）1R和2R分别由两条祖先染色体组成，1R与AGK10/Os10嵌套插入AGK5/Os5有关，2R与AGK7/Os7嵌套插入AGK4/Os4有关； （3）4R, 5R, 6R,7R是通过复杂易位从至少三条祖先染色体上获得的（图3b）。
在威宁黑麦基因组与普通小麦3个亚基因组的比较中，1R、2R和3R分别与小麦1、2和3组染色体完全共线。在4R中发现与4A/4B/4D、7A/7B/7D或6A/6B/6D部分共线性的三个区域。5R与5A完全共线，与5B、5D部分共线是由于易位的4B或4D片段在5BL或5DL的长臂融合（图3c）。在6R中，观察到3个区域与6A/6B/6D、3A/3B/3D或7A/7B/7D部分共线。这些数据将有助于黑麦在禾本科比较基因组学研究以及黑麦与普通小麦杂交研究中的应用。
作者在威宁黑麦中检测到4217个单拷贝基因、23753个 分散重复基因 (DDGs) 、6659个 近端重复基因 (PDGs) 、7077个 串联重复基因(TDGs) 和1866个 片段重复基因 。转座重复基因（TrDGs）由TE活性诱导的，它们是DDGs的主要组成部分。作者以大麦为参考，在威宁黑麦中鉴定出10357个TrDG，远远大于以相同方式计算的乌拉尔图小麦（7145）和节节麦（7351）中TrDG的数量（图4b）。威宁黑麦所特有的TrDG（5926）也比乌拉尔图小麦（3513）和节节麦（3327）所特有的TrDG更多（图4b）。
接下来作者研究了黑麦淀粉生物合成相关基因（SBRGs）中的基因复制。研究发现 这些重复类型在黑麦淀粉生物合成相关基因（SBRGs）中普遍存在，并且不同的 SBRG 的复制基因之间往往表现出表达差异，说明不同类型的基因复制可以丰富黑麦基因在重要生物过程中的遗传多样性 （图4c），这些黑麦 SBRGs 的新变化可能为调控植物淀粉生物合成和性质提供新的酶活性，因此解析全套黑麦 SBRGs 有利于提高黑麦的产量潜力和营养品质。
与小麦和大麦相似，黑麦在胚乳组织中积累了丰富的储存蛋白SSPs。作者利用威宁基因组组装技术对黑麦SSP基因座进行了分析。
在威宁黑麦中未发现小麦低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GSs）或大麦B-hordein的同源序列（图5b）， 表明在黑麦进化过程中携带这些基因的染色体片段缺失 ，这可能是1BL1RS易位系小麦品种中，品质受影响的主要原因。
并且在威宁黑麦基因组中未发现α-醇溶蛋白基因， 这说明小麦及其近缘种的α-醇溶蛋白（α-gliadin）基因可能在小麦和黑麦分化之后进化产生的。
这些SSP分析结果阐明了黑麦碱基因座的结构和组成，这将有助于进一步研究黑麦、小黑麦和小麦的加工和营养品质。
作者利用iTAK预测了威宁黑麦和其他8种禾本科植物的TF基因 ，在注释的65个转录因子基因家族中，威宁黑麦有28个家族成员增加，其中AP2/ERF TF基因家族成员增加幅度较大。威宁黑麦的 抗病相关基因（DRA ）数量（1989）比乌拉尔图小麦（1621）、节节麦（1758）、大麦（1508）、二穗短柄草（1178）、水稻（1575）以及普通小麦的A（1836）、B（1728）和D（1888）亚基因组多。
鉴于AP2/ERF TFs和DRA基因在植物对非生物逆境和生物逆境的反应中的重要作用，上述发现可能有助于黑麦和相关作物的有效遗传研究和分子改良。
在长日照条件下，威宁黑麦比荆州黑麦提前抽穗10-12天（图6a），这与威宁黑麦茎尖分生组织发育更快有关（图6b）。在威宁黑麦基因组中，注释到在长日照条件下高表达的两个开花位点（FT）基因 ScFT1 （ScWN4R01G446100）和 ScFT2 （ScWN3R01G192500）。播种后7天和10天， ScFT1 和 ScFT2 在威宁黑麦中的表达水平显著高于荆州黑麦（图6c），且ScFT蛋白在黑麦中积累到相对较高水平，而荆州黑麦中几乎没有（图6d）。检测到的ScFT蛋白的大小（~29 kDa）比预测出的ScFT1和ScFT2的分子量大（~19 kDa）（图6d），表明ScFT蛋白具有潜在的翻译后修饰。用高效检测磷蛋白的磷酸标记SDS-PAGE分析表明，威宁黑麦中ScFT确实发生了翻译后磷酸化修饰。
作者突变了ScFT2磷酸化相关的两个残基（S76和T132），并为ScFT2构建了一系列去磷模拟位点（S76A、T132A和S76A/T132A）和磷模拟位点（S76D、T132D和S76D/T132D）。当使用马铃薯X病毒载体在烟草中进行外源表达时，ScFT2和去磷双突变体ScFT2 S76A/T132A 相对于游离GFP（对照）和其他ScFT2突变体，表现出持续促进烟草生长（图6e）。与GFP相比，ScFT2和三个去磷突变体（ScFT2 S76A 、ScFT2 T132A 及ScFT2 S76A/T132A ）的异位表达提高了开花植株的百分比，ScFT2 S76A/T132A 尤其明显，但在表达三个拟磷突变体（ScFT2 S76D , ScFT2 T132D , or ScFT2 S76D/T132D ）中没有观察到这种促进作用（图6f）。免疫印迹分析表明，ScFT2、ScFT2 S76A 、ScFT2 T132A 和ScFT2 S76A/T132A 在烟草植株中的积累量相当高，但ScFT2 S76D 、ScFT2 T132D 和ScFT2 S76D/T132D 在烟草植株中的积累量却很低（图6g）。因此，保守的S76和T132残基的改变影响了ScFT2控制植物开花的功能，这与ScFT2蛋白稳定性的改变有关。本研究首次发现FT磷酸化对开花时间控制的影响，为更全面地探索FT蛋白控制植物开花的分子和生化机制提供了新的途径。
作者进一步研究了光周期 Photoperiod （ Ppd ）基因的表达，该基因在长日照条件下正调控FT的表达。在威宁和荆州黑麦的转录组分析中发现了一个表达 Ppd 的基因 ScPpd1 （ScWN2R01G043000）。该基因在威宁黑麦内的表达非常早，在播种2 天后达到表达高峰；而荆州黑麦在播种4天后才达到高峰（图6h）。根据 ScPpd1 对黑麦抽穗期的调控作用，研究者利用威宁×荆州F2代群体，检测到与前期研究一致的三个主效抽穗期QTL（ Hd2R、Hd5R 和 Hd6R ）。
对驯化基因的分析可以促进对作物性状的理解和改良，但在黑麦中这类基因的分子分析方面进展甚微。作者通过全基因组选择清除分析，利用在栽培黑麦和瓦维洛夫黑麦（ S. vavilovii ）之间鉴定的123647个SNPs，挖掘黑麦驯化相关染色体区域和基因座。DRI、 F ST 、XP-CLR分析中，共同识别到11个选择信号（图7a-c）。通过与水稻和大麦的共线性比较，发现了一些可能的选择清除位点，包括已在水稻或大麦中已被功能分析的 ScBC1 、 ScBtr 、 ScGW2 、 ScMOC1 、 ScID1 和 ScWx 的同源基因（图7a-c）。
检测到的 ScID1 基因座包含一对具有相同编码序列的 ScID1 同源序列（ScWN6R01G057200和ScWN6R01G057300，下称 ScID1.1 和 ScID1.2 ）（图7d）。ScID1.1和ScID1.2蛋白与玉米ID1（63.19%）和水稻RID1（65.34%）具有很强的同源性，这两个蛋白在玉米和水稻中都被发现调控着从营养体向花发育的转换。 ScID1.1 和 ScID1.2 在威宁黑麦幼叶中的表达水平高于荆州黑麦（图7e）。在威宁×荆州分离的F2群体中， ScID1 JZ/JZ 纯合植株的平均抽穗期显著晚于 ScID1 JZ/WN 或 ScID1 WN/WN 个体（图7f），这与荆州黑麦相对于威宁黑麦的晚花表型相一致（图6a）。以上结果表明 ScID1 可能参与了抽穗期的调控，并可能通过黑麦驯化进行选择，使作物成熟度得到适当的调整，以更好地适应生长环境。
总结
本研究对我国栽培的优良品种威宁黑麦进行了基因组测序，基因组组装大小为7.74 Gb，其中93.67%被挂载到7条染色体上，重复序列占总基因组的90.31%。并基于高质量基因组揭示了全基因组基因复制及其对淀粉生物合成基因的影响，解析了复杂储存蛋白基因座位点、早抽穗性状的基因表达特征以及黑麦中与驯化相关的染色体区域和基因座。本次研究结果对黑麦的基因组特性及其农艺性状调控基因有了新的认识，获得了对进一步研究黑麦驯化遗传基础可能有用的染色体区域和基因座。威宁黑麦基因组组装对于破解黑麦基因组生物学，深化比较谷类基因组学研究，加速黑麦及相关谷类作物的遗传改良具有重要价值。
A high-quality genome assembly highlights rye genomic characteristics and agronomically important genes
基因家族分析投稿期刊
转自：
近日，洛阳师范学院植物多样性保护课题组联合菲沙基因在国际主流期刊 Molecular Ecology Resources （IF=7.09，中科院一区）上发表了题为“ The chromosome-scale genome assembly,annotation and evolution of Rhododendron henanense subsp. lingbaoense ”的研究论文。该研究通过PacBio+Hi-C技术首次构建了我国特有杜鹃种-灵宝杜鹃的高质量参考基因组，随后基于比较基因组分析揭示了灵宝杜鹃与其它杜鹃间的共线性，同时也初步揭示了灵宝杜鹃逆境适应性的分子机制，从而为灵宝杜鹃的种质资源保护与进化研究提供了新见解。
杜鹃花具有较高的观赏、园艺与药用价值，近期也有大量关于杜鹃花属的基因组与转录组研究报道，这些报道对于杜鹃花属基因家族的进化和广泛的表型可塑性研究具有重要意义。但到目前为止，我国特有杜鹃种-灵宝杜鹃的基因组尚未有报道，这限制了对其遗传资源、环境适应性及分子进化的研究，因此构建灵宝杜鹃基因组具有重要理论意义。
材料 ：灵宝杜鹃（ Rhododendron henanense subsp. lingbaoense） 测序策略 ：PacBio（220×）+Hi-C（100×）+Illumina（90×）
通过Survey分析，预估灵宝杜鹃基因组大小为654.12Mb，杂合为0.72%。随后研究者利用高深度的PacBio测序和Hi-C辅助组装，构建了高质量的染色体水平灵宝杜鹃基因组，其基因组大小为 622.72Mb，Contig N50=2.54Mb，Scaffold N50=50.18Mb 。接着，研究者通过多种方法证实了基因组组装的完整性与准确性，三代数据的比对率为97.85%，BUSCO评估基因组完整性为97%，二代数据检测基因组单碱基错误率仅为0.0003%；且与已发表的其它杜鹃属物种相比，本研究组装的基因组完整性和准确性都是最好的。
结合从头注释、同源注释和全长转录组注释，研究者在灵宝杜鹃种鉴定到 31098 个蛋白编码基因，平均每个基因的长度为 6393.37 bp ，其中88.77%的基因都可以得到功能注释。灵宝杜鹃基因组中65.76%的序列都是重复序列，其中LTR的含量最高。此外，研究者在灵宝杜鹃中还鉴定到 2251个rRNAs、448个tRNAs、488个snRNAs 以及94个miRNAs。
研究者选取14个近缘物种用于灵宝杜鹃的比较基因组分析，共鉴定到15483个基因家族，其中168个是灵宝杜鹃特有的基因家族。系统进化树分析表明， 杜鹃属内的亲缘关系较为密切 ，其分化时间大致在12.3 ~ 19.9百万年前，而猕猴桃、山茶属与杜鹃属的分化时间大致在64.6~73.8百万年前。
共线性分析表明，马缨杜鹃（ Rhododendron delavayi ）、圆叶杜鹃（ Rhododendron williamsianum ）、杜鹃（ Rhododendron simsii ）与灵宝杜鹃间的共线性非常好，且以单染色体与单染色体间的共线性为主，但不同杜鹃的基因组间也存在染色体重排事件。通过WGD分析，检测到杜鹃属和山茶属有一个相似的WGD峰（Ks值在0.637到0.715），结合分子时钟，研究者确定了杜鹃属植物先发生一次WGD事件（79.2百万年前），而后与近缘种山茶属产生了分化。基因扩增收缩分析表明，灵宝杜鹃中有2257个基因家族发生了扩张， 扩张基因显著富集在与对水杨酸的响应、细胞对酸化学的响应、防御反应的调节、应激反应的调节相关的通路中，这证实了灵宝杜鹃对逆境有着极强的抗性；收缩的基因则显著富集在与萜合酶活性、碳氧裂解酶活性和ADP结合相关的通路中。
之前研究表明， MYB的同源基因调控植物发育、花朵颜色和胁迫反应中发挥重要作用 ，研究者随后鉴定了灵宝杜鹃中MYB基因家族的变化。结果表明，灵宝杜鹃中存在110个MYB的同源基因，在13条染色体上都有分布，其MYB基因的数目要小于棉花、油菜等物种，且灵宝杜鹃中部分MYB基因存在串联重复事件。此外，基于MYB基因构建的系统进化树表明，灵宝杜鹃的MYB基因与拟南芥中的MYB基因属于不同的分类。这些结果将有助于后续MYB基因的功能验证工作。
总 结
本研究通过PacBio和Hi-C技术构建了染色体水平的灵宝杜鹃基因组，在此基础上通过与其它杜鹃植物及近缘植物进行比较分析，阐述了灵宝杜鹃的基因组进化、WGD事件、与逆境适应性相关基因的扩张与分类，从而为灵宝杜鹃种质资源保护、新品种选育及遗传进化研究提供了新见解。
水稻OsMKK基因家族的结构和表达分析OsMKK是水稻MAPK途径中位于中游的一个分裂原蛋白激酶激酶基因家族,主要承载着上游信号的汇聚、逐步向下扩散传递的作用。它们在水稻生长发育和逆境反应中的功能目前还不很清楚。干旱、低温、盐害等非生物逆境是影响水稻产量的重要因素。本文对OsMKK基因家族的结构进行了生物信息学分析,预测了其可能的生物学功能。并以籼稻品种9311为材料,在低温、高温、盐害、H2O2、ABA、JA、SA下胁迫水稻幼苗。测定了水稻苗期在7种处理下生理指标的变化和OsMKK基因家族的表达模式。最后,讨论了它们可能的生物学功能。主要实验结果如下： 1.OsMKK染色体定位、进化树和基因结构分析表明,OsMKK基因家族的8成员位于4条不同染色体上,分为2大类,A、B、C、D 4个亚组。第一大类有3个基因：OsMKK1、OsMKK6、OsMKK3,含有多个内含子和外显子,其调控形式多样。第二个大类包括5个基因：OsMKK4、OsMKK5、OsMKK10-1、OsMKK10-2、OsMKK10-3,仅仅含有一个外显子。OsMKK的sub-domain和motif分析表明,该基因家族都含有11个sub-domain、ATP结合位点,磷酸化位点。除OsMKK10-1, OsMKK10-2和OsMKK10-3外,均含有S/T XXXXX S/T motif. 2.对OsMKK基因家族5’端ATG上游1.0 kb区域启动子顺式作用元件的预测,鉴定了有多个特殊的顺式作用元件。如低温响应元件、热激响应元件、脱水响应元件、ABA响应元件、JA响应元件、防卫反应响应元件。每个基因均含多个不同的顺式作用元件,可能与多个逆境反应相关。 3.7种处理对水稻苗期叶片的生理指标变化结果表明,相对电导率、丙二醛和脯氨酸含量的变化趋势比较吻合。随胁迫时间的延长,相对电导率增大(除ABA处理外)；丙二醛含量都不同程度地增加；脯氨酸含量也呈递增趋势(除JA处理外)。说明水稻幼苗随着胁迫时间的延长,其细胞受胁迫的伤害程度越大。 4.OsMKK基因家族在12℃低温、38℃高温、250 mM盐、10mMH2O2、50μM ABA,50μM JA、1 mM SA胁迫下表达具有明显的诱导特性。12℃低温处理下,OsMKK4在0-12 h表达没有变化,在24 h诱导表达；38℃高温下,OsMKK3在3 h时激活表达,随后下降。OsMKK4、OsMKK5、OsMKK6在6 h表达最强,随 后下降。其它基因的表达在6 h时都略有上升；250 mM盐处理下,OsMKK3在1h瞬间诱导表达,表达量达最高值；10 mM H2O2处理下,OsMKK4、OsMKK5、OsMKK10-2在1h内就瞬间诱导表达,表达量达最高,随后下降；50μM ABA处理下,OsMKK4、OsMKK5在1h时诱导表达；50μM JA处理下,OsMKK4诱导表达最强,随着时间增加而增强。其次是OsMKK5,在1 h瞬时表达增加,而后不再增加；1mMSA处理下,OsMKK6在6h内受到诱导表达,表达量达最高值。各种逆境对其它基因表达的影响较小。 5.OsMKK在水稻茎、叶、叶鞘、幼穗的表达有一定差异。OsMKK1在茎中表达低,其他基因在4个组织中均表达。OsMKK10-2在4个组织中表达量均不高,其它基因在4个组织中均有高有低。
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BZR（BRASSINAZOLE-RESISTANT）家族基因是编码参与油菜素内酯信号转导的植物特异性转录因子，在植物生长中起着至关重要的作用。 今天我就给大家带来一篇甜菜中BZR基因家族分析的文章。文章于2019年5月9日在线发表在BMC Plant Biology（影响因子3.93，中科院分区二区）。 具体分析内容如下： 一、甜菜中 BvBZR 基因的鉴定 通过鉴定，共鉴定出6个BvBZR基因： Bv5_cuzi 、 Bv_epwr 、 Bv1_fxre 、 Bv6_nyuw 、 Bv1_qnjn 、 Bv_yfzt 。 二、Motif分析和系统发育分析 为了阐明BZR家族的进化关系，作者基于来自甜菜、拟南芥、水稻和大白菜的41个BZR家族成员的氨基酸序列构建了系统发育树，并进行了motif分析。 三、 BvBZR 基因染色体分布和基因结构分析 作者将鉴定的6个 BvBZR 基因定位到了甜菜基因组的5条染色体上，并对基因结构进行了分析。 四、 BvBZR 基因的顺势作用原件分析 五、不同甜菜品种根茎的生长特征规律统计 作者统计了包括主根的生长曲线（根重）、主根的生长速度、主根的含糖量以及主根含糖量的增加速率4个指标。 六、与甜菜生长特征相关的基因表达模式和相关性分析 七、 BvBZR 基因在E型和Z型根、茎、叶组织中表达模式分析 八、 BvBZR 基因对植物激素响应的基因表达模式分析 为了研究 BvBZR 基因的表达水平是否受外源植物激素的调节，作者对甜菜根喷洒了IAA、ABA、MeJA、GA3共4种植物激素，并检测了 BvBZR 基因的表达水平。 九、 BvBZR 基因的亚细胞定位 作者首先使用Wolf PSORT软件对 BvBZR 基因进行亚细胞定位预测，并采用实验手段对预测结果进行了验证。 总结 到此为止，这篇基因家族类文章的所有分析就完成了，在内容上还是比较常规的，只是在实验方面补充了因的亚细胞定位实验和一些生长指标，并没有复杂的实验操作和分析内容，值得大多数研究者借鉴！ 更多生物信息课程： 1. 文章越来越难发？是你没发现新思路，基因家族分析发2-4分文章简单快速，学习链接： 基因家族分析实操课程 、 基因家族文献思路解读 2. 转录组数据理解不深入？图表看不懂？点击链接学习深入解读数据结果文件，学习链接： 转录组（有参）结果解读 ； 转录组（无参）结果解读 3. 转录组数据深入挖掘技能-WGCNA，提升你的文章档次，学习链接： WGCNA-加权基因共表达网络分析 4. 转录组数据怎么挖掘？学习链接： 转录组标准分析后的数据挖掘 、 转录组文献解读 5. 微生物16S/ITS/18S分析原理及结果解读 、 OTU网络图绘制 、 cytoscape与网络图绘制课程 6. 生物信息入门到精通必修基础课，学习链接： linux系统使用 、 perl入门到精通 、 perl语言高级 、 R语言画图 7. 医学相关数据挖掘课程，不用做实验也能发文章，学习链接： TCGA-差异基因分析 、 GEO芯片数据挖掘 、 GSEA富集分析课程 、 TCGA临床数据生存分析 、 TCGA-转录因子分析 、 TCGA-ceRNA调控网络分析 8.其他课程链接： 二代测序转录组数据自主分析 、 NCBI数据上传 、 二代测序数据解读 。
水稻OsMKK基因家族的结构和表达分析OsMKK是水稻MAPK途径中位于中游的一个分裂原蛋白激酶激酶基因家族,主要承载着上游信号的汇聚、逐步向下扩散传递的作用。它们在水稻生长发育和逆境反应中的功能目前还不很清楚。干旱、低温、盐害等非生物逆境是影响水稻产量的重要因素。本文对OsMKK基因家族的结构进行了生物信息学分析,预测了其可能的生物学功能。并以籼稻品种9311为材料,在低温、高温、盐害、H2O2、ABA、JA、SA下胁迫水稻幼苗。测定了水稻苗期在7种处理下生理指标的变化和OsMKK基因家族的表达模式。最后,讨论了它们可能的生物学功能。主要实验结果如下： 1.OsMKK染色体定位、进化树和基因结构分析表明,OsMKK基因家族的8成员位于4条不同染色体上,分为2大类,A、B、C、D 4个亚组。第一大类有3个基因：OsMKK1、OsMKK6、OsMKK3,含有多个内含子和外显子,其调控形式多样。第二个大类包括5个基因：OsMKK4、OsMKK5、OsMKK10-1、OsMKK10-2、OsMKK10-3,仅仅含有一个外显子。OsMKK的sub-domain和motif分析表明,该基因家族都含有11个sub-domain、ATP结合位点,磷酸化位点。除OsMKK10-1, OsMKK10-2和OsMKK10-3外,均含有S/T XXXXX S/T motif. 2.对OsMKK基因家族5’端ATG上游1.0 kb区域启动子顺式作用元件的预测,鉴定了有多个特殊的顺式作用元件。如低温响应元件、热激响应元件、脱水响应元件、ABA响应元件、JA响应元件、防卫反应响应元件。每个基因均含多个不同的顺式作用元件,可能与多个逆境反应相关。 3.7种处理对水稻苗期叶片的生理指标变化结果表明,相对电导率、丙二醛和脯氨酸含量的变化趋势比较吻合。随胁迫时间的延长,相对电导率增大(除ABA处理外)；丙二醛含量都不同程度地增加；脯氨酸含量也呈递增趋势(除JA处理外)。说明水稻幼苗随着胁迫时间的延长,其细胞受胁迫的伤害程度越大。 4.OsMKK基因家族在12℃低温、38℃高温、250 mM盐、10mMH2O2、50μM ABA,50μM JA、1 mM SA胁迫下表达具有明显的诱导特性。12℃低温处理下,OsMKK4在0-12 h表达没有变化,在24 h诱导表达；38℃高温下,OsMKK3在3 h时激活表达,随后下降。OsMKK4、OsMKK5、OsMKK6在6 h表达最强,随 后下降。其它基因的表达在6 h时都略有上升；250 mM盐处理下,OsMKK3在1h瞬间诱导表达,表达量达最高值；10 mM H2O2处理下,OsMKK4、OsMKK5、OsMKK10-2在1h内就瞬间诱导表达,表达量达最高,随后下降；50μM ABA处理下,OsMKK4、OsMKK5在1h时诱导表达；50μM JA处理下,OsMKK4诱导表达最强,随着时间增加而增强。其次是OsMKK5,在1 h瞬时表达增加,而后不再增加；1mMSA处理下,OsMKK6在6h内受到诱导表达,表达量达最高值。各种逆境对其它基因表达的影响较小。 5.OsMKK在水稻茎、叶、叶鞘、幼穗的表达有一定差异。OsMKK1在茎中表达低,其他基因在4个组织中均表达。OsMKK10-2在4个组织中表达量均不高,其它基因在4个组织中均有高有低。
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American Journal of Preventive Medicine《美国预防医学杂志》美国ISSN:0749-3797，1984年创刊，全年8期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子3.167。刊载预防医学基础和应用研究论文。涉及的学科包括流行病学、遗传学、营养学、毒理学和社会科学；应用的领域包括卫生管理、传染病防治、职业医学、环境卫生、航空航天医学、老年病、母婴保健、计划生育等。Annales de Génétique《遗传学纪事》法国ISSN:0003-3995,1958年创刊，全年4期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子0.625。法国遗传学会的会刊。刊载遗传学研究论文、技术札记、文摘和消息。Biochimie《生物化学》法国ISSN:0300-9084，1914年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子2.461。刊载有关酶学、遗传学、免疫学、微生物学和高分子结构等方面的研究论文及评论。Biomolecular Engineering《生物分子工程》荷兰ISSN:1389-0344，1983年创刊，全年6期，Elsevier Science出版社，SCI、EI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.435，2005年EI收录30篇。研究分子生物学、细胞生物学、免疫学、生物化学和遗传学中使用的新技术、材料及器械。刊载研究论文和综论。Cancer Genetics and Cytogenetics《癌遗传学与细胞遗传学》美国ISSN:0165-4608, 1979年创刊，全年16期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子1.640。刊载癌细胞与分子的基础研究论文。反映癌遗传学和细胞遗传学领域的最新研究进展。Current Opinion in Genetics & Development《遗传学与发育新见》英国ISSN: 0959-437X, 1991年创刊，全年6期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子9.361。著名遗传学权威专业性学术期刊，SCI收录期刊最高影响因子100种之一，刊载分子遗传学、疾病遗传学、遗传组织与变异、细胞繁殖、发育模式与机理等方面的研究进展评论。附近期有关学科主要论文索引。Developmental Biology《发育生物学》美国ISSN:0012-1606，1959年创刊，全年24期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子5.234。著名生物学权威专业性学术期刊，从分子、细胞和遗传的水平上研究动植物发育、变异、生长、再生和组织修复的机能。发表论文。European Journal of Medical Genetics《欧洲医学遗传学》ISSN: 1769-7212，2005年创刊，Elsevier Science出版社，主要刊载关于给类人研究和医学遗传学以及基因实验模型方面的论文。European Journal of Pharmacology: Molecular Pharmacology《欧洲药理学杂志：分子药理浙江工业大学图书馆信息咨询部编 Elsevier Science 出版社期刊投稿指南 60学分册》荷兰ISSN:0922-4106，1989年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，刊载分子水平的药理学、药效学、神经系统药理学等方面的研究论文和简报，内容涉及分子神经传递，信号转导机理，蛋白质受体的遗传反应等。Human Immunology《人类免疫学》美国ISSN:0198-8859，1980年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子2.467。刊载人类免疫系统和其他脊椎动物模拟系统的研究论文。侧重于组织适应性和免疫遗传学的研究。Infection, Genetics and Evolution《传染、遗传和进化》荷兰ISSN:1567-1348，2001年创刊，全年4期，Elsevier Science出版社。主要刊载遗传学领域，包括疾病等的传染、遗传、进化等方面的论文。Journal of Molecular Biology《分子生物学杂志》英国ISSN:0022-2836，1959年创刊，全年50期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子5.229。刊载原始论文，论述分子生物学的各个方面，涉及基因结构、复制及解译机理、蛋白质、核酸等大分子的结构和性质、细胞和发育生物学、分子遗传学等。Molecular Genetics and Metabolism《分子遗传学与新陈代谢》美国ISSN:1096-7192，1976年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子2.678。1998年前刊名为Biochemical and Molecular Medicine，从生物化学和分子生物学角度对人体正常代谢和代谢病进行研究。发表原始论文、短评和简讯。Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis《突变研究－突变原理与分子结构》荷兰ISSN:1388-2112，1964年创刊，Elsevier Science出版社。主要刊载关于包括遗传变异基因的作用，并体现突变，可变化合物的代谢方式到以不同的身份和修复受损DNA的细胞复制等方面的论文。Mutation Research/Genetic Toxicology《突变研究—遗传毒理学》ISSN: 0165-1218，Elsevier Science出版社，主要刊载化学物质的遗传毒性测试，以及对人类群体的遗传毒性效应、发育、进化的监督，监控等方面方面的文章。Mutation Research/Genetic Toxicology《突变研究—遗传毒理学》ISSN: 0165-1218，Elsevier Science出版社，主要刊载化学物质的遗传毒性测试，以及对人类群体的遗传毒性效应、发育、进化的监督，监控等方面方面的文章。Mutation Research/Reviews in Mutation Research《突变研究－突变研究评论》荷兰ISSN:1383-5742，1964年创刊，全年6期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子5.333。主要刊载突变和疾病的关系，涵盖人类基因组研究进展(包括演变和功能基因突变检测技术)与临床应用遗传学、基因治疗、环境健康风险评估，遗传毒理学和环境突变(包括遗传因素调节活性剂环境)等方面的论文。Trends in Genetics《遗传学趋势》英国ISSN:0168-9525，1985年创刊，全年12期，Elsevier Science出版社，SCI收录期刊，SCI 2005年影响因子12.047。权威专业性学术期刊，SCI收录期刊最高影响因子100种之一，刊载分子遗传学、变异、发育方面的评论、札记和书评，涉及临床遗传学、遗传学与社会、应用技术与人口遗传学等问题。