葡萄(Vtis vinifera)是葡萄科葡萄属的多年生的藤本植物,是最为古老的被子植物之一,葡萄的化石在第三纪地层被发现。葡萄的发源地在亚洲西部,现如今各个地方均有种植。2007年,科学家们完成了欧亚葡萄品种基因组序列图的绘制,不仅让葡萄成为被子植物中第四个完成测序的物种,而且此次研究第一次揭开了果树类基因组的密码。此外,随着全基因组测序的完成,葡萄也成为了第一个果实测序以及第三个双子叶植物测序的植物,接下来完成此类测序的就是毛果杨和拟南芥,这些研究对进一步提供遗传证据起到了非常关键的作用(Jaillon等,2007)。葡萄的全基因组大小约为500 Mb,是拟南芥基因组大小的3至4倍。值得一提的是,模式植物拟南芥中的很多预测序列已经被证实是正确的,进一步说明了生物信息学在序列的验证方面起到了很重要的作用。为认识无内含子基因的功能,需要先筛选出无内含子基因,然后将其进行分类研究。本实验用葡萄作为试验材料,通过生物信息学的方法先筛选出葡萄上的无内含子基因,然后对葡萄基因家族中大多数基因均为无内含子的SAUR基因家族进行全基因组鉴定分析,这项研究不仅进一步认识葡萄无内含子基因家族提供了重要的信息,而且通过对葡萄基因家族的特征分析、功能研究以及进化分析,从生物信息学角度来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.为了解葡萄(Vtis vinifera)无内含子基因的结构特征,基因功能以及表达分析。本研究分析了葡萄19条染色体上4906(13.8%)个无内含子基因情况,并进一步对葡萄无内含子基因的功能、结构以及在不同组织中基因的表达情况进行分析。对无内含子基因的结构研究表明,葡萄无内含子基因的数量与葡萄19条染色体的长度以及染色体上基因的数量均为正相关的关系,葡萄染色体上的无内含子数量占该条染色体总基因数的1.2%～1.5%,同时无内含子基因在染色体上的分布是不均匀的,它们更偏向富集于染色体的两端。葡萄无内含子基因的长度平均为997bp,比总基因平均长度要短,是总基因平均长度的五分之一。亚细胞定位表明葡萄的无内含子基因的产物主要分布在叶绿体中,线粒体上几乎没有。基因功能预測结果表明,葡萄无内含子基因主要担当生长因子,转录调控,电压门控离子通道以及结构蛋白4种功能,其中更多参与生长调节功能。葡萄无内含子基因在不同组织中的基因表达水平要低于含有内含子的基因。葡萄无内含子基因与有内含子基因相比长度较短,表达水平相对较低。2.为了研究葡萄早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究利用全基因组信息鉴定了葡萄64个SAUR家族成员,对SAUR家族基因的组织表达、染色体定位、进化与功能、氨基酸特性以及基因结构进行分析。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;运用已有的葡萄芯片数据对不同组织中基因表达水平进行分析。结果表明,葡萄全基因组上64个SAUR家族基因在19条染色体中的8条中存在,并呈簇状分布,主要分布在3、4号染色体上,其中Chr3上数量最多为37个;葡萄SAUR家族基因长度较短,有59个基因是不含有内含子的;蛋白理化特征分析显示,多数SAUR蛋白呈碱性,结构稳定性较差,蛋白脂溶指数高,呈亲水性;基因功能预测结果表明,葡萄SAUR基因主要担当生长因子,结构蛋白,转录,转录调控以及响应胁迫应答和免疫应答6种功能,其中更多参与生长调节功能;根据系统进化可将其分为10个分支,另外不同组织中的基因表达结果表明SAUR基因家族成员在不同组织中的表达情况不同,并对非生物胁迫有一定的调节作用。这些信息为葡萄SAUR基因家族的功能分析奠定了一定的工作基础。