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葡萄(Vitis viniferaL.)属于葡萄科葡萄属木质藤本植物,作为世界上最古老果树树种之一,在第三纪地层中就已发现葡萄的植物化石。葡萄为世界著名水果,世界各地均有栽培。科学家2007年已成功绘制出欧亚种葡萄基因组序列框架图,这是科学家首次破译水果类基因组密码,并且葡萄为第四个测序的开花植物。这极大地推动了葡萄相关基因组的研究,为认识管家基因的功能,需要先筛选管家基因,并对其进行分类研究。因此本研究以葡萄为试验材料,利用生物信息学手段从全基因角度筛选管家基因,并对葡萄Actin、GAPDH、TUA和TUB基因家族进行了全基因组分析鉴定,这不仅为进一步认识葡萄管家基因家族的功能提供了重要的序列信息,而且通过对其基因家族的基因结构、序列特征及不同物种间的进化分析,从生物信息学角度预测了其潜在的功能,为实验验证其基因功能提供了重要参考信息。1.为了进一步认识葡萄中管家基因结构特征,参照前人研究管家基因识别方法,利用芯片数据和高通量测序数据,在葡萄中找到800个管家基因。基因结构分析表明,葡萄管家基因比其它类型基因有更长基因长度、编码区域,更多的外显子个数和更短的单个外显子长度,葡萄管家基因具有更松散的基因结构。功能分析表明,葡萄管家基因参与葡萄生长发育中最重要的生物途径,大部分葡萄管家基因是维持生物基本生命活动过程的重要酶类。同时,我们确定了 20个用于实验室实验对照的管家基因清单。2.本研究拟从葡萄全基因组中鉴定Actin基因序列,并对Actin基因家族成员进行基因结构、氨基酸特性分析、染色体定位、基因进化和组织表达分析。利用葡萄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定葡萄Actin基因家族成员;利用Gene Structure Display Server绘制基因结构图;运用ProtParam tool分析氨基酸基本理化性质;运用Plant-mPLocSever程序进行蛋白亚细胞定位;采用SOPMA程序分析蛋白二级结构;通过Phyre2在线绘制蛋白质三维结构图;运用已有的葡萄芯片数据进行不同组织表达谱分析。结果表明,系统分析鉴定出了 16个葡萄Actin基因家族成员,根据系统进化分析将其分为Ⅲ类。Class Ⅱ和ClassⅢ亚家族成员之间具有类似的基因结构特征和氨基酸理化属性。基因定位表明,Actin基因家族成员在19条染色体中的11条染色体均有分布,该基因家族的分布具有广泛性。不同组织表达谱的分析表明,Actin基因家族成员具有不同的组织表达模式。本研究共鉴定了 16个葡萄Actin基因家族成员,其在进化上可分为三大类,分布于11条染色体上,其基因表达模式具有特异性,这些信息为Actin基因家族功能分析奠定了 一定的工作基础。3.通过从葡萄全基因组中鉴定GAPDH基因序列,并对GAPDH基因家族成员进行基因结构、氨基酸特性分析、基因进化和组织表达分析。利用葡萄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定葡萄GAPDH基因家族成员;利用Gene Structure Display Server绘制基因结构图;运用ProtParam tool分析氨基酸基本理化性质;运用Plant-mPLocSever程序进行蛋白亚细胞定位;采用SOPMA程序分析蛋白二级结构;通过Phyre2在线绘制蛋白质三维结构图;运用已有的葡萄芯片数据进行不同组织表达谱分析。结果表明,系统分析鉴定出了 10个葡萄GAPDH基因家族成员,GAPDH基因家族成员在19条染色体中的8条染色体。聚类分析表明,葡萄GSVIVG01001842001与拟南芥AT3G04120.1、AT1G13440.1聚在一起,表明其亲缘关系较近。不同组织表达分析发现,GAPDH基因家族成员具有不同的组织表达模式。4.为从葡萄全基因组中认识微管蛋白基因,本研究拟从葡萄全基因组中鉴定TUA和TUB基因序列,TUA和TUB基因家族成员进行基因结构、氨基酸特性分析、基因进化和组织表达分析。利用葡萄基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定葡萄TUA和TUB基因家族成员;利用Gene Structure Display Server绘制基因结构图;运用ProtParam tool分析氨基酸基本理化性质;运用Plant-mPLoc Sever程序进行蛋白亚细胞定位;采用SOPMA程序分析蛋白二级结构;通过Phyre2在线绘制蛋白质三维结构图;运用已有的葡萄芯片数据进行不同组织表达谱分析。结果表明,系统分析均鉴定出了 7个葡萄TUA和TUB基因基因家族成员。TUA和TUB基因家族成员在19条染色体中的6条和7条染色体。TUA(基因家族中GSVIVG01033415001与AT5G19770.1(TUA3)和 AT5G19780.1(TUA5)聚在一起;GSVIVG01021707001 和GSVIVG01008426001 与 AT5G44340.1(TUB4)和 AT4G20890.1(TUB9)聚在一起表明其亲缘关系较近。不同组织表达分析表明,TUA和TUBB基因家族成员组织表达模式是不同的。