基因家族分析-SCI发文热点！

组学大讲堂 2018-09-03

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做科研的都知道开创性的工作自然意义重大，但那是可遇不可求。迅速跟进大牛们开创性的思路或者方法，结合自身的研究基础，做出类似的成果无疑是个高效的策略。
早些年的转录组可谓是典型的代表，不少人靠着雷同的实验材料和设计刷了大量的SCI。近期不少公众号都在力荐“基因家族”分析，认为这是一个低成本、低要求、产出快的思路。今天我们就来解读一篇相关文章，看看是否真的具有可复制性？实现难度怎么样？

文章选择

我们从多篇候选中选择了一篇2018年发表在《BMC Genomics》上的菠萝WRKY基因家族分析文章进行解读。原因有两点：

1. WRKY是一个经常被研究的基因家族，其在植物抗逆调控网络里扮演重要角色，和多种生物、非生物下的胁迫适应相关；

2. 菠萝的基因组公布距今不足3年，很多基因家族未被精细研究过。基因组公布不久的物种中，很多基因家族仍等待着被发掘，无疑是应用这类思路的理想选择。

文章如下：

文章主要分析内容：

1、基因家族的鉴定

作者根据Pfam数据库当中WRKY基因家族的保守结构域（编号：PF03106 ）信息，利用HMMER 3.0软件在菠萝基因组当中对所有基因序列进行搜索，如果存在该保守结构域即判定为WRKY家族候选基因，再用PFAM and SMART两个软件进一步确认。该文作者最终在菠萝基因组当中鉴定了54个基因为菠萝WRKY基因家族成员。

需要注意的是，部分基因家族在Pfam数据库里没有被收录，对于这类基因家族，我们只能在模式植物，如拟南芥，中搜集已知的基因家族成员序列，然后在自己研究的物种中进行序列比对，从而对基因家族成员进行鉴定。

2、系统进化树分析

使用MEGA软件对54个菠萝WRKY基因的蛋白质序列进行多序列比对，构建系统进化树，为了方便对基因进行分类，还把拟南芥当中的部分WRKY基因也加进去一起进行分析。通过进化树分析，以及结构分析，可以把这54个基因分成3大类8个亚类。

3、染色体位置分布和加倍复制分析

绘制WRKY基因家族在菠萝染色体上的分布情况。并利用MCScanX软件做共线性分析，发现菠萝基因组当中WRKY基因家族存在复制现象。如下图中灰色的线代表菠萝基因组当中所有的共线性关系，红色的线代表了WRKY基因家族成对的复制现象。

4、基因结构分析

利用MEME绘制基因的外显子和内含子位置信息，以及基因序列上的motif信息，并将这些基因结构信息按照系统进化树的顺序进行展示。从中可以观察出不同分类的基因在基因结构层面的异同点。

5、结合转录组数据看基因家族的表达

转录组的数据包括：菠萝果实的三个不同发育阶段的苞片，萼片，花盘，容器，卵巢壁，胎盘，胚珠，果核的转录组数据，以及耐盐和干旱处理愈伤组织5个时间点的数据（4, 8, 12, 24 and 48 h），看到这里你是不是觉得做个基因家族没必要测这么多转录组数据吧，真是土豪。但是细看文章数据来源，发现这都是作者以前的数据，并且已经发表过文章，只是拿来验证一下基因家族的表达情况，数据再利用而已，真正做实验的也就是做了下qPCR验证。如下文章数据来源说明（小编只确证了文献37，文献64对应的引用为MCScanX，个人推断为引用错误，感兴趣的可以仔细查证一下）。

以下为WRKY基因家族在不同菠萝组织当中的表达情况，其中 AcWRKY19在任何组织当中都没有表达，有37个WRKY基因在所有30个组织当中都有表达；

由于WRKY基因家族是与抗性相关的基因家族，所以作者利用不同胁迫处理后的转录组数据来验证WRKY基因家族基因对胁迫的响应表达。发现很多基因对处理都有很强的响应表达，图太多就不贴了，请大家下载原文献细细阅读吧。

该部分基因表达模式分析，大多数文章中都是利用已测基因表达数据，或者直接下载公共数据库里的转录组数据等，实在没有合适的数据才需要自己做些转录组或者qPCR。

基因家族可以称为套路

这篇文章可以说是基因家族分析文章的典型，该类文章之间的分析内容确实比较类似，大部分情况下就是换了个物种或者基因家族，发的分数也集中在3-5分，可借鉴性很强。

基因家族分析，费用如何？

经过我们的调研，实现该类型分析有两种方式，但价格差异却很大：

第一种方式，全套交给公司去做，报价在2-3万不等，由于不属于标准化产品，考虑到公司的人工及研发成本，价格还算合理。

第二种方式，自己学习以上分析内容，从分析难度上看，有一定生信基础的同学掌握这一系列分析内容是很简单的。

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参考文獻:

Xie T, Chen C, Li C, et al. Genome-wide investigation of WRKY gene family in pineapple: evolution and expression profiles during development and stress[J]. BMC Genomics, 2018, 19(1):490.