木薯KUP基因家族分析-基因组质量差也挡不住基因家族鉴定分析

基因组质量差也挡不住基因家族鉴定分析

基因家族鉴定类文章为最经济最快速的发文思路，这里通过一篇2018年发表的木薯当中的KUP基因家族鉴定分析的SCI来介绍下此类文章的行文思路。我们知道木薯的基因组没有组装到染色体水平，所以有很多关于染色体的分析都做不了，例如，基因家族基因染色体定位，串联重复，加倍复制等都不能分析。尽管如此，作者还是通过基因家族的分析与鉴定发了一个不错的文章（IF=3.394）。所以此篇文章对于没有组装到染色体水平的物种进行基因家族具有借鉴意义，下面一起看下这篇文章内容！

KUP基因家族简介及分析意义：

钾离子是植物生长发育所必需的大量元素之一，KUP家族基因编码的蛋白可以介导低浓度下植物钾离子的吸收转运，是一类重要的钾转运蛋白家族。KUP家族基因的表达与非生物胁迫相关，参与植物响应逆境胁迫的生理过程；在全基因组范围鉴定获得KUP家族基因，分析它们的基因结构、进化关系及组织表达模式，非生物胁迫响应等，可以为深入解析木薯KUP家族成员的作用与功能提供前期理论基础。

文章内容解读：

1. 木薯中KUP基因家族鉴定

首先，作者从UniPort and RGAP蛋白质收录数据库网站中分别下载拟南芥和水稻中KUP家族基因的蛋白序列作为种子序列建立KUP基因家族基因的HMM隐马尔科夫模型；基于这个模型再利用hmmer搜索木薯基因组当中所有的KUP基因蛋白序列，搜索到的KUP基因序列再提交到Pfam数据库和NCBI中的CDD数据库中进一步确认KUP结构域；最后作者在木薯基因组中鉴定到21个KUP家族基因。

2. 木薯KUP家族基因结构与进化分析

(1) 进化树分析与分组：加入拟南芥与水稻中的KUP家族基因一起构建进化树，发现所有的基因划分为三大类，其中木薯KUP家族基因与拟南芥的基因聚类更为相近，这也与拟南芥比水稻在进化上与木薯更为接近相一致。

注：红色圆圈为木薯基因，蓝色方框为拟南芥基因，红色三角为水稻基因

(2) 木薯KUP基因结构分析（motif与基因外显子内含子分析）

下图（上）为木薯基因家族基因motif分析，木薯KUP家族基因分为三个大类，不同类别基因上的motif差异较大，而相同类别的基因motif相近，这与进化树结果保持一致；下图（下）的基因结构显示大多数的KUP基因具有6-10个外显子，只有2个KUP基因具有4个外显子。

3. 木薯中KUP基因家族基因在不同品种、不同组织及胁迫下的表达情况

作者分别取三个不同品种（Arg7、KU50、W14），以及不同部位（根、茎、叶）做转录组测序分析；提取KUP基因在不同品种不同组织中的表达数据绘制热图如下：发现有些基因在所有的品种和组织中都有表达如MeKUP1、MeKUP12等；而有些基因则只在特定的品种或者组织当中表达如MeKUP5。

由于KUP家族基因与非生物胁迫相关，因此作者取了三个不同抗性的品种（Arg7、SC124、W14），其中W14抗性最强，SC124最差；然后分别取根和叶组织进行转录组测序，分析KUP基因在不同抗性材料中表达是否存在特异性；其中MeKUP2明显在高抗性材料中特异表达。

4. RT-qPCR表达模式验证

作者选取了一些在抗性材料中特异表达的基因如MeKUP2，MeKUP3等，验证其在不同生物胁迫下的表达情况（盐胁迫、冷胁迫、干旱胁迫等），并取胁迫处理后不同时间点的幼苗组织进行荧光定量PCR表达量验证，发现这些基因在胁迫处理下都有响应表达，但是表达模式不相同详见下图。

总结

基因家族分析发表SCI已经老生常谈了，仅需家族基因鉴定、染色体位置分布及基因结构分析、系统发育分析、基因加倍复制事件及结合家族内基因表达模式分析这5块分析内容就可以发表一篇gene、BMC genomics、Planta等2-4分的文章，是不是很值呢！基因组组装质量差或未到染色体水平看来也没太大影响，照样可以发表！

基因家族分析结合转录组发表SCI文章方兴未艾，赶紧学起来吧！3天就能学会以上5部分分析内容！

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