草莓中细胞分裂素降解基因ckx的鉴定
摘要：细胞分裂素（cytokinins,CKs）是一类较为活跃的，能够促进植物细胞分裂的植物激素。在芽分化的诱导、叶绿体的发育、养分的运输和分配、细胞衰老的抑制等方面都发挥作用。它几乎参与调控植物的所有生长发育过程。而CKX作为目前在植物中发现的唯一能够催化细胞分裂素降解的基因，对控制植物体内细胞分裂素的含量，调控植物的生长发育具有重要的意义。本研究以拟南芥相关基因序列作为对比，对草莓数据库进行同源检索筛选，使用生物信息学的方法对获得的8个CKX家族基因进行识别鉴定。分析显示拟南芥和草莓的CKX基因具有一定亲缘性，并且发现了具有特殊表达的草莓CKX基因，为以后筛选研究草莓中CKX基因打下基础。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1 草莓CKX基因的识别和鉴定2
1.2 多序列比对及构建系统发生树2
1.3保守motif分析2
1.4 CKX基因的结构分析2
1.5 染色体定位分析2
1.6 草莓中CKX基因的表达模式3
2结果与分析3
2.1 CKX在草莓家族中的识别与鉴定3
2.2 CKX 家族系统进化分析 3
2．3 CKX蛋白序列的motif分析 4
2．4 CKX内含子和外显子分析 5
2．5染色体定位 6
2．6 CKX的表达模式分析6
3讨论7
致谢8
参考文献8
草莓中细胞分裂素降解基因CKX的鉴定
引言
引言：草莓系蔷薇科草莓属植物，原产于欧洲，于20世纪初引入中国，因其色泽艳丽、美味可口且营养丰富而深受消费者喜爱[1]。其果实富含氨基酸、矿物质和维生素等，素有“水果皇后”的美誉，深受人们的喜爱[2]。此外，草莓具有适应性强，株体小、周期短、结果快、管理方便等诸多优点，使草莓在全世界广泛种植，有着十分高的经济价值。但是，常见的栽培草莓品种均是八倍体，其染色体结构比较复杂，而森林草莓是二倍体物种 (2n=2x=14)，其基因组小，只
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
有约240MB，生长周期短、容易再生，是草莓育种和研究遗传规律的理想材料。
细胞分裂素(cytokinin, CK)是促进细胞分裂的激素[3]。天然存在的具有活性的细胞分裂素是N6异戊烯腺嘌呤衍生物[4]。根据侧链的结构细胞分裂素可分为类异戊二烯形式类型的细胞分裂素和芳香族类型形式的细胞分裂素。细胞分裂素几乎参与调控了植物所有的生长发育过程，是植物生长发育过程中必不可少的关键激素。非生物胁迫如盐胁迫、干旱胁迫、温度逆境均会使植物体内的细胞分裂素含量发生变化，这就表明细胞分裂素和植物的抗逆性有很强的关联性[5]。植物体内细胞分裂素的含量主要是通过其合成、代谢和转运的相关基因共同调控的，其降解基因在调控过程中发挥了很重要的作用[6]。
目前在植物中发现的唯一能够催化细胞分裂素降解的酶为细胞分裂素氧化/脱氢酶(cytokinin oxidase/dehydrogenase，CKX)[7]。CKX通过催化植物体内细胞分裂素降解来调节植物的生长。在细胞分裂素降解过程中，CKX通常以分子氧为氧化剂，催化细胞分裂素N6上不饱和侧链裂解，使其彻底丧失活性，此反应不可逆。同时研究表明CKX既可以发生氧化作用也可以发生脱氢作用，但具体是哪一种形式受到了环境的影响。如果底物中存在合适的电子时，CKX会发生脱氢反应，但它对底物要求很高，只能识别N6位置上的不饱和异戊烯类侧链上的细胞分裂素，而氧化反应对底物特异性要求就不是那么高。
迄今为止，已经在多个物种中鉴定出的多个CKX序列。拟南芥有7个CKX基因（AtCKX1AtCKX7）[8]，玉米ZmCKX基因家族中有13个成员(ZmCKX1ZmCKX13)[9]，水稻OsCKX基因组也存在11个CKX成员（OsCKX1OsCKX11）[10]。同时研究表明每个CKX基因都有其特定的表达模式和功能。如在拟南芥中，AtCKX1和AtCKX2在植物茎尖大量表达，解除抑制植物幼嫩细胞的生长和发育，AtCKX4则是在气孔、根冠和托叶中高表达；AtCKX5在根分生组织中表达；AtCKX6在雌蕊发育过程中表达。由此可见CKX基因对控制植物体内细胞分裂素的含量，调节植物的生长发育有重要的意义。但是CKX基因在果树内，尤其是蔷薇科中还没有报道过。因此通过对草莓中CKX的研究，可以为之后蔷薇科中CKX基因家族功能的研究打下基础。
在本研究中，通过比较基因组学分析，较为全面的分析了草莓CKX基因家族。本研究的目的如下：（1）对草莓CKX基因家族鉴定与识别：（2）对CKX家族进行系统进化分析；（3）对草莓CKX基因结构进行分析（4）对CKX家族基序进行分析（5）对CKX基因家族进行染色体定位分析；（6）利用RNAseq数据分析CKX基因在草莓组织中的表达。
1 材料与方法
草莓CKX基因的识别和鉴定
本实验分析的森林草莓(Fragaria vesca)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组及相应的注释信息是从基因组网站Phytozome v9.1 (http://www.phytozome.net/)中获得[11]。 根据已鉴定的拟南芥CKX基因家族的蛋白质序列，在草莓全基因组蛋白库中进行blastp比对，并使用Pfam数据库（http://pfam.sanger.ac.uk/）进行核心结构域（Cytokininbinding：PF09265）验证。
多序列比对及构建系统发生树:
对得到的拟南芥和草莓中CKX基因家族蛋白序列通过ClustalW2.1进行序列比对，所有参数都使用默认。利用MEGA 6.0软件邻接(NeighborJoining)方法构建系统发生树[12]。参数的设置如下：进化树构建方法：poisson model，测试方法:bootstrap，重复数:1000。
保守motif分析：
用MEME (Multiple Em for Motif Elicitation；http://memesuite.org/) 对已得到的CKX蛋白序列进行保守的Motif分析。最小步长：6，最大步长：150，Motif的数目：1。
CKX基因的结构分析：
根据拟南芥和草莓的注释信息，通过在线网站 GSDS(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析CKX基因外显子和内含子分布情况。
进行染色体分析：
根据草莓和拟南芥的注释信息中CKX基因在染色体的位置信息，用MapInspect软件对草莓和拟南芥中的CKX基因进行定位。
草莓中CKX的表达模式：
根据RNAseq[13]的转录组数据，利用MeV软件分析了草莓CKX基因家族在草莓果实发育早期，不同组织、不同时期的表达量。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1 草莓CKX基因的识别和鉴定2
1.2 多序列比对及构建系统发生树2
1.3保守motif分析2
1.4 CKX基因的结构分析2
1.5 染色体定位分析2
1.6 草莓中CKX基因的表达模式3
2结果与分析3
2.1 CKX在草莓家族中的识别与鉴定3
2.2 CKX 家族系统进化分析 3
2．3 CKX蛋白序列的motif分析 4
2．4 CKX内含子和外显子分析 5
2．5染色体定位 6
2．6 CKX的表达模式分析6
3讨论7
致谢8
参考文献8
草莓中细胞分裂素降解基因CKX的鉴定
引言
引言：草莓系蔷薇科草莓属植物，原产于欧洲，于20世纪初引入中国，因其色泽艳丽、美味可口且营养丰富而深受消费者喜爱[1]。其果实富含氨基酸、矿物质和维生素等，素有“水果皇后”的美誉，深受人们的喜爱[2]。此外，草莓具有适应性强，株体小、周期短、结果快、管理方便等诸多优点，使草莓在全世界广泛种植，有着十分高的经济价值。但是，常见的栽培草莓品种均是八倍体，其染色体结构比较复杂，而森林草莓是二倍体物种 (2n=2x=14)，其基因组小，只
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
有约240MB，生长周期短、容易再生，是草莓育种和研究遗传规律的理想材料。
细胞分裂素(cytokinin, CK)是促进细胞分裂的激素[3]。天然存在的具有活性的细胞分裂素是N6异戊烯腺嘌呤衍生物[4]。根据侧链的结构细胞分裂素可分为类异戊二烯形式类型的细胞分裂素和芳香族类型形式的细胞分裂素。细胞分裂素几乎参与调控了植物所有的生长发育过程，是植物生长发育过程中必不可少的关键激素。非生物胁迫如盐胁迫、干旱胁迫、温度逆境均会使植物体内的细胞分裂素含量发生变化，这就表明细胞分裂素和植物的抗逆性有很强的关联性[5]。植物体内细胞分裂素的含量主要是通过其合成、代谢和转运的相关基因共同调控的，其降解基因在调控过程中发挥了很重要的作用[6]。
目前在植物中发现的唯一能够催化细胞分裂素降解的酶为细胞分裂素氧化/脱氢酶(cytokinin oxidase/dehydrogenase，CKX)[7]。CKX通过催化植物体内细胞分裂素降解来调节植物的生长。在细胞分裂素降解过程中，CKX通常以分子氧为氧化剂，催化细胞分裂素N6上不饱和侧链裂解，使其彻底丧失活性，此反应不可逆。同时研究表明CKX既可以发生氧化作用也可以发生脱氢作用，但具体是哪一种形式受到了环境的影响。如果底物中存在合适的电子时，CKX会发生脱氢反应，但它对底物要求很高，只能识别N6位置上的不饱和异戊烯类侧链上的细胞分裂素，而氧化反应对底物特异性要求就不是那么高。
迄今为止，已经在多个物种中鉴定出的多个CKX序列。拟南芥有7个CKX基因（AtCKX1AtCKX7）[8]，玉米ZmCKX基因家族中有13个成员(ZmCKX1ZmCKX13)[9]，水稻OsCKX基因组也存在11个CKX成员（OsCKX1OsCKX11）[10]。同时研究表明每个CKX基因都有其特定的表达模式和功能。如在拟南芥中，AtCKX1和AtCKX2在植物茎尖大量表达，解除抑制植物幼嫩细胞的生长和发育，AtCKX4则是在气孔、根冠和托叶中高表达；AtCKX5在根分生组织中表达；AtCKX6在雌蕊发育过程中表达。由此可见CKX基因对控制植物体内细胞分裂素的含量，调节植物的生长发育有重要的意义。但是CKX基因在果树内，尤其是蔷薇科中还没有报道过。因此通过对草莓中CKX的研究，可以为之后蔷薇科中CKX基因家族功能的研究打下基础。
在本研究中，通过比较基因组学分析，较为全面的分析了草莓CKX基因家族。本研究的目的如下：（1）对草莓CKX基因家族鉴定与识别：（2）对CKX家族进行系统进化分析；（3）对草莓CKX基因结构进行分析（4）对CKX家族基序进行分析（5）对CKX基因家族进行染色体定位分析；（6）利用RNAseq数据分析CKX基因在草莓组织中的表达。
1 材料与方法
草莓CKX基因的识别和鉴定
本实验分析的森林草莓(Fragaria vesca)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的基因组及相应的注释信息是从基因组网站Phytozome v9.1 (http://www.phytozome.net/)中获得[11]。 根据已鉴定的拟南芥CKX基因家族的蛋白质序列，在草莓全基因组蛋白库中进行blastp比对，并使用Pfam数据库（http://pfam.sanger.ac.uk/）进行核心结构域（Cytokininbinding：PF09265）验证。
多序列比对及构建系统发生树:
对得到的拟南芥和草莓中CKX基因家族蛋白序列通过ClustalW2.1进行序列比对，所有参数都使用默认。利用MEGA 6.0软件邻接(NeighborJoining)方法构建系统发生树[12]。参数的设置如下：进化树构建方法：poisson model，测试方法:bootstrap，重复数:1000。
保守motif分析：
用MEME (Multiple Em for Motif Elicitation；http://memesuite.org/) 对已得到的CKX蛋白序列进行保守的Motif分析。最小步长：6，最大步长：150，Motif的数目：1。
CKX基因的结构分析：
根据拟南芥和草莓的注释信息，通过在线网站 GSDS(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)分析CKX基因外显子和内含子分布情况。
进行染色体分析：
根据草莓和拟南芥的注释信息中CKX基因在染色体的位置信息，用MapInspect软件对草莓和拟南芥中的CKX基因进行定位。
草莓中CKX的表达模式：
根据RNAseq[13]的转录组数据，利用MeV软件分析了草莓CKX基因家族在草莓果实发育早期，不同组织、不同时期的表达量。
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