陆地棉KFB基因家族全基因组鉴定与表达分析

【目的】KFB(Kelch containing F-box protein)是普遍存在于各种生物体中含有F-box结构域的一类家族蛋白,参与众多生物过程。本研究旨在开展陆地棉KFB家族基因鉴定和表达分析。【方法】利用生物信息学方法从陆地棉(TM-1)基因组中鉴定KFB家族成员,与已知的拟南芥、水稻、大豆等KFB蛋白序列构建系统进化树;进一步针对第Ⅱ亚族进行基因结构、染色体定位和表达分析。【结果】从陆地棉基因组共鉴定出150个KFB家族成员,进化分析表明这些基因可分为7个亚族。陆地棉KFB第Ⅱ亚族24个基因分布在14条染色体上,有9对直系同源基因;该亚族基因结构简单,半数基因只有1个外显子;qRT-PCR结果表明,该亚族基因具有较为广泛的组织表达模式,但在不同组织的表达存在差异。【结论】这些结果显示陆地棉KFB第Ⅱ亚族基因在进化过程中出现了功能分化。     

蓖麻RcPIPs基因家族的鉴定与生物信息学分析

PIP基因家族是AQP基因家族中的一个亚家族,家族基因广泛参与运输水分及其他小分子、响应各种非生物胁迫、参与植物的开花与生长、气孔活动、种子萌发。本研究主要以蓖麻(大戟科)为材料,基于蓖麻基因组数据库,进行蓖麻PIP基因家族筛选及生物信息学分析。结果表明,共筛选出10个PIP基因成员,且不同蛋白质序列和特性都存在较大差异;基因结构分析结果表明,除了RcPIP10具有3个外显子,其余的都具有4个外显子,motif 1、motif 2、motif 5、motif 8是蓖麻PIP基因的特征基序;系统进化树结果表明,RcPIPs基因分成2个亚族且每个亚族均有5个基因,其中有2对基因在进化关系上成对出现,表现出较高的同源性;跨膜结构预测结果表明,蛋白RcPIP1～RcPIP9均有6个跨膜结构域,而RcPIP10仅有4个跨膜结构域,证实蓖麻家族PIPs大部分具有MIP超家族典型的跨膜螺旋特征;基因定位显示,10个基因不均匀的分布到9条染色体上,有8条染色体各分布1个RcPIP基因,仅有1条染色体分布2个RcPIPs基因。本研究结果不仅为大戟科植物和其他植物的PIP基因的功能分析和利用提供了有价值的...     

大豆GmNramp2a基因克隆及亚细胞定位和组织表达分析

为了初步研究大豆(Glycine max)天然抗性相关巨噬蛋白(natural resistance associated macrophage protein, Nramp)家族基因的功能,本研究克隆了一个大豆GmNramp成员基因GmNramp2a。生物信息学分析表明,GmNramp2a基因包含4个外显子,开放阅读框长1 551 bp。Gm Nramp2a蛋白含有10个跨膜结构域和13个保守基序,进化树分析表明GmNramp2a蛋白与拟南芥AtNramp3和AtNramp4同源性最高。通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析表明,Gm Nramp2a蛋白定位于液泡膜。用qRT-PCR分析GmNramp2a基因的表达模式表明,Gm Nramp2a基因在根、根瘤、叶片和花中都有表达,其中在根瘤和叶片中表达量较高。结果为进一步研究Gm Nramp2a基因功能提供数据参考。     

雷蒙德氏棉SWEET基因家族的全基因组鉴定和进化分析

为了探索SWEET基因家族在棉花中的分布和作用,基于二倍体D基因组雷蒙德氏棉基因组数据,利用生物信息学方法对SWEET基因家族完成了全基因组水平的鉴定,并进行了系统发育、基因结构、染色体定位和跨膜结构域分析。共获得31个雷蒙德氏棉SWEET基因,分散或成簇分布在11条染色体上,分为3个不同功能的亚家族;跨膜结构域预测显示大部分雷蒙德氏棉SWEET基因含7个跨膜结构域,少部分含6或7个跨膜结构域;基因结构分析显示除GrSWEET6、GrSWEET7、GrSWEET9、GrSWEET19含4个内含子外,其余27个SWEET基因均含有5个内含子。这些结果将为进一步深入研究SWEET基因在棉花生长发育中功能奠定坚实的数据基础。     

大豆GmNramp3a基因克隆及表达分析

本研究利用RT-PCR技术从大豆中克隆了一个Nramp基因家族成员GmNramp3a,并对其基因序列和蛋白结构、亚细胞定位以及表达模式进行了详细分析。生物信息学分析结果表明,GmNramp3a基因开放阅读框(open reading frame, ORF)长度为1 557 bp,由4个外显子组成;Gm Nramp3a蛋白包含11个跨膜结构域(trans-membrane domain, TMD);进化树分析的结果显示Gm Nramp3a蛋白和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtNramp2的同源性较高。通过拟南芥原生质体瞬时表达亚细胞定位分析表明,Gm Nramp3a蛋白主要定位于液泡膜。采用实时荧光定量PCR对GmNramp3a在大豆不同组织部位的表达量进行分析,结果表明GmNramp3a在茎、根、花和叶几个部位都能表达,尤其在茎和花中的表达量较高。本研究结果可为将来深入分析Gm Nramp3a的生物学功能提供理论基础。     

陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase,SPS)是调控植物蔗糖代谢合成途径的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面发挥着重要作用,然而棉花中SPS基因的系统研究尚很少开展。本研究旨在对陆地棉SPS基因进行全基因组鉴定,并对它们的表达特性进行系统分析。【方法】基于已公布的陆地棉基因组序列,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)等方法对陆地棉SPS家族基因的蛋白结构、进化关系、基因结构特征、染色体定位、基因复制和表达特性进行分析。【结果】(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到10个Gh SPS基因(Gh SPS1-Gh SPS10);(2)Gh SPS蛋白具有植物SPS家族特有的两个保守的蛋白结构域和3个相对保守的蛋白磷酸化位点;(3)进化分析表明,Gh SPS蛋白可聚为A、B和C共3个亚族,其中A亚族成员最多,包含6个GhSPS蛋白;(4)位于同一亚族的GhSPS基因具有相似的外显子-内含子分布模式,但是外显子/内含子数目在不同亚族间差异很大;(5)GhSPS基因均匀地分布在陆地棉A亚组和D亚组的5条染色体上,片段复制可能导致了GhSPS基因在陆地棉基因组中的扩增;(6)转录组分析表明,不同亚族GhSPS基因具有不同的组织表达模式,A亚族Gh SPS基因在被检测的各个组织均有较高的表达,B亚族GhSPS基因主要在叶片中高表达,C亚族Gh SPS基因主要在纤维、叶片和花瓣中高表达;(7)进一步荧光定量PCR分析表明,GhSPS4在叶片中表达量很高,GhSPS1在叶片和花瓣中表达量较高,Gh SPS7和Gh SPS10在被检测的各个组织均有较高的表达,该结果与转录组分析结果相对一致。【结论】陆地棉SPS基因家族包含10个成员,分布在5条染色体上,可分为3个亚族,不同亚族成员呈现出不同的表达模式,为后续深入解析陆地棉SPS家族基因的功能奠定理论基础。     

陆地棉蔗糖磷酸合成酶基因家族的鉴定及表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(Sucrose phosphate synthase, SPS)是调控植物蔗糖代谢合成途径的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面发挥着重要作用,然而棉花中SPS基因的系统研究尚很少开展。本研究旨在对陆地棉SPS基因进行全基因组鉴定,并对它们的表达特性进行系统分析。【方法】基于已公布的陆地棉基因组序列,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(Quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)等方法对陆地棉SPS家族基因的蛋白结构、进化关系、基因结构特征、染色体定位、基因复制和表达特性进行分析。【结果】(1)在陆地棉基因组中,共鉴定到10个Gh SPS基因(Gh SPS1-Gh SPS10);(2)Gh SPS蛋白具有植物SPS家族特有的两个保守的蛋白结构域和3个相对保守的蛋白磷酸化位点;(3)进化分析表明,Gh SPS蛋白可聚为A、B和C共3个亚族,其中A亚族成员最多,包含6个GhSPS蛋白;(4)位于同一亚族的GhSPS基因具有相似的外显子-内含子分布模式,但是外显子/内含子数目在不同亚族间差异很大;(5)GhSPS基因均匀地分布在陆地棉A亚组和D亚组的5条染色体上,片段复制可能导致了GhSPS基因在陆地棉基因组中的扩增;(6)转录组分析表明,不同亚族GhSPS基因具有不同的组织表达模式,A亚族Gh SPS基因在被检测的各个组织均有较高的表达,B亚族GhSPS基因主要在叶片中高表达,C亚族Gh SPS基因主要在纤维、叶片和花瓣中高表达;(7)进一步荧光定量PCR分析表明,GhSPS4在叶片中表达量很高,GhSPS1在叶片和花瓣中表达量较高,Gh SPS7和Gh SPS10在被检测的各个组织均有较高的表达,该结果与转录组分析结果相对一致。【结论】陆地棉SPS基因家族包含10个成员,分布在5条染色体上,可分为3个亚族,不同亚族成员呈现出不同的表达模式,为后续深入解析陆地棉SPS家族基因的功能奠定理论基础。     

大豆GmNF-YA3基因结构及原核表达分析

分析大豆GmNF-YA3基因结构,构建GmNF-YA3基因的原核表达载体并进行表达,以期获得带有GST标签的目的蛋白口通过Phytozome数据库对。nNF-YA3基因组DNA序列进行生物信息学分析,序列比对结果表明GmNF-YA3基因组DNA序列长度为4589bp,由5个外显子和4个内含子组成。为了获得纯化的GmNF-YA3蛋白,将保守域片段亚克隆到原核表达载体pGEX4T-1中,SDS-PAGE表明融合蛋白受异丙基硫代半乳糖普(IPTG)诱导高水平表达,但主要以包涵体形式存在。本研究为进一步纯化和鉴定GmNF-YA3蛋白及研究其功能奠定了基础。     

雷蒙德氏棉Argonaute基因家族的生物信息学预测与分析

Argonaute(AGO)蛋白是参与小RNA调控通路的重要元件,在生命体的生长发育过程中发挥着重要作用。本研究利用AGO蛋白的保守域在雷蒙德氏棉基因组中进行同源比对,鉴定出15个成员,并对其进行进化关系、染色体定位、基因结构、保守域、时空表达模式等分析。结果表明:该家族成员基因长度从3335到9086bp不等,其中11个基因被定位到7条染色体上;该家族成员可分为3个亚族,包含5个小组,各亚族内、小组间成员也存在很高的保守性;发现每个基因都有不同的时空表达模式,且各小组内成员之间存在协同和互补2种表达模式,找到在花器官特异表达的基因1个,胚珠中特异表达的基因3个。本文首次对棉花中AGO基因家族进行了鉴定和生物信息学分析,为进一步研究AGO基因家族在棉花中的功能奠定了基础。     

巴西橡胶树膜结合NAC转录因子HbNTL1的克隆及生物信息学分析

本实验根据巴西橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,克隆了橡胶树膜结合NAC转录因子,HbNTL1的cDNA和基因组DNA序列。生物信息学分析显示HbNTL1基因包含6个外显子和5个内含子,开放阅读框(ORF)为1704bp,编码了567个氨基酸。HbNTL1编码蛋白的相对分子量为62.52 kDa,理论等电点PI为4.62,N-端具有保守的NAC结构域,高度变异的C-端有一个跨膜结构域(TM)。序列比对和系统进化分析表明HbNTL1蛋白属于NAC转录因子家族中的NAC2亚族,推测其可能与橡胶树生长发育和胁迫应答有关。     

大豆SPL基因家族生物信息学分析

SQUAMOSA启动子结合蛋白样(SPL)转录因子广泛存在于植物中,主要参与植物生长、发育以及多种生理生化过程。为明确大豆SPL基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系等,采用生物信息学方法对大豆SPL家族基因进行分析。本研究从大豆基因组数据库中筛选得到43个SPL基因家族成员,系统发育树分析得到5个亚群。保守结构同源性分析发现,SPL基因家族都含有SBP-box的锌指结构和核定位信号。染色体定位发现除14号染色体没有SPL分布外,其他染色体均有不同数量的SPL基因分布。基因加倍、扩张分析表明,大豆SPL基因家族成员之间不存在串联重复,但是存在36对片段重复,表明部分大豆SPL基因可能是由基因重复产生;大豆与拟南芥SPL基因家族之间有29个基因之间存在共线性关系,表明大豆与拟南芥SPL基因家族之间具有较高同源性。本研究对SPL基因家族的进化分析,将有助于理解大豆SPL基因的结构、功能及进化关系,为深入研究大豆SPL基因的功能提供有利的理论依据。     

大豆Nramp基因家族的序列特征与亲缘关系分析

大豆基因组测序与注释为重要基因的发现和基因功能、进化和发生的研究提供了坚实基础.Nramp 蛋白是古老的膜整合转运蛋白家族,在重金属抗性中起着重要的作用.本研究利用BLAST从大最基因组搜索出8个编码Nramp蛋白的基因,GmNramp氨基酸序列非常保守,具有典型的Nramp结构域,预测的跨膜结构域10～11个.根据结...     

大豆GmHKT6;2基因的克隆与表达特性分析

为探明大豆中HKT蛋白基因的耐盐作用机理,从耐盐大豆材料中克隆到GmHKT6;2基因完整的cDNA序列,GmHKT6;2基因的开放阅读框(ORF)全长1 644 bp,编码547个氨基酸。序列比对与进化树分析表明:GmHKT6;2是大豆中的一个新HKT蛋白基因;GmHKT6;2基因在大豆的根、茎及叶中均能表达,150 mmol/L NaCl处理后,该基因在大豆根、茎及叶中的表达被强烈诱导并高效表达。结构域分析结果表明:大豆GmHKT6;2基因拥有10个可能的跨膜结构域(TMD)和阳离子转运蛋白保守结构域,推测其是通过调节相关阳离子的转运来调控大豆的耐盐性。     

大豆中GmRAD与GmDIV基因的in silico鉴定及表达分析

RAD与DIV属于MYB转录因子家族成员,在金鱼草研究中发现它们对花对称性的形成起着重要作用。本研究利用全基因组信息鉴定了大豆中的GmRAD与GmDIV基因,分析了其蛋白的理化性质、二级结构,基因结构与其在染色体上的分布,并对其系统发生和表达方式进行了研究。研究表明:大豆中存在5个GmRAD基因和5个GmDIV基因,它们分别属于MYB家族的R1和R2R3类,分布在大豆的9条染色体上;进化分析显示GmRAD和GmDIV基因具有不同的进化历程,GmDIV比GmRAD基因更趋于单元发生;表达分析证明,GmDIV和GmRAD成员具有不同的表达模式,其中GmRAD3和GmRAD5以及GmDIV1、GmDIV3、GmDIV4和GmDIV5在花组织中有较高的表达。     

家蚕糖转运蛋白BmST1基因的克隆与序列分析

糖转运蛋白运输葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等透过细胞膜为机体提供能量。根据GenBank已登陆的其它物种的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST1。基因编码区长1 392 bp (GenBank登录号：FJ373021),编码463个氨基酸,预测蛋白分子质量为51.635 kDa。序列分析显示基因有2个外显子,含有11个跨膜结构域。RT-PCR表明该基因仅在本文所检测的家蚕丝腺中表达。     

家蚕BmNaPi2基因的克隆与转录活性检测

本文通过生物信息学分析和分子生物学实验获得了家蚕钠离子依赖性的磷酸盐转运蛋白的同源基因BmNaPi2。该基因长1 336 bp（GenBank登录号：HM593516）,含5个外显子,位于家蚕第3号染色体,编码区长1 314 bp,基因编码437个氨基酸,预测蛋白序列有10个疏水的跨膜结构域,与果蝇、疟蚊、埃及伊蚊、致倦库蚊、赤拟谷道等的同源蛋白的相似性约57%。RT-PCR检测基因在5龄3天家蚕幼虫9种组织中的血液、马氏管和体壁中表达,而中肠、丝腺、生殖腺、头和脂肪体中没有表达。     

家蚕糖转运蛋曰BmST1基因的克隆与序列分析

糖转运蛋白运输葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等透过细胞膜为机体提供能量.根据GenBank已登陆的其他物种的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST1.基因编码区长1 392 bp(GenBank登录号:FJ373021),编码463个氨基酸,预测蛋白分子质量为51.635 kDa.序列分析显示基因有2个外显子,含有11个跨膜结构域.RT-PCR表明该基因仅在此文所检测的家蚕丝腺中表达.     

大豆NRG2家族基因的鉴定、特征及表达模式

氮是影响植物生长发育的重要矿质营养元素,硝态氮是大部分植物吸收氮素的主要形式,目前已发现许多基因参与硝态氮的吸收、转运及信号转导过程。硝酸盐调控基因2 (nitrate regulatory gene 2, NRG2)是近年来在拟南芥中鉴定到的与硝酸盐吸收和信号转导相关的基因。本研究采用生物信息学方法,对大豆NRG2家族成员进行全基因组鉴定及表达分析。结果表明：在大豆基因组中共鉴定到30个GmNRG2基因,其编码的蛋白均具有DUF630和DUF632结构域。系统进化分析显示,GmNRG2基因可以聚为7组,且同组的基因成员具有相似的外显子/内含子分布模式。GmNRG2基因不均匀地分布在16条染色体上,片段复制可能导致了GmNRG2基因在大豆基因组中的扩增。GmNRG2各成员启动子区域均存在数量不等的激素或逆境响应元件,表明该家族基因可能参与多种生长发育调节进程。表达模式分析显示,GmNRG2基因具有不同的组织表达特点,5个GmNRG2在干旱或盐胁迫条件下呈现出差异表达。以上结果为深入研究大豆NRG2家族基因的生物学功能提供了一定参考。     

甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT3的克隆及功能分析

蔗糖作为光合产物的主要运输形式,其跨膜运输主要由蔗糖转运蛋白介导。本研究采用RACE技术,仍甘薯[Ipomoeabatatas (L.)Lam.]中兊隆得到甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT3(GenBank登录号为MN233361)。IbSUT3基因全长1607 bp,开放阅读框为1518 bp,编码505个氨基酸。IbSUT3蛋白预测分子量为53.82 kD,等电点(pI)为9.19,含有12个跨膜结构域。序列比对表明, IbSUT3属于Group Ⅰ亚族,与其他物种的SUTs蛋白高度相似,但与Group Ⅳ亚族的蔗糖转运蛋白在进化上具有明显差别。利用酵母表达体系SUSY7/ura3证明IbSUT3编码有功能的蔗糖转运蛋白。亚细胞定位収现, IbSUT3蛋白定位在烟草原生质体膜上。实时荧光定量PCR结果表明, IbSUT3基因在甘薯不同组织中均有表达,但在叶片中表达最高;非生物胁迫(低温、高盐、干旱)和外源脱落酸均可诱导IbSUT3基因在叶片中的表达,表明该基因响应多种非生物胁迫,参与植物对脱落酸的响应。     

雷蒙德氏棉Argonaut基因家族的生物信息学预测与分析

Argonaute(AGO)蛋白是参与小RNA调控通路的重要元件,在生命体的生长发育过程中发挥着重要作用.本研究利用AGO蛋白的保守域在雷蒙德氏棉基因组中进行同源比对,鉴定出15个成员,并对其进行进化关系、染色体定位、基因结构、保守域、时空表达模式等分析.结果表明:该家族成员基因长度从3335到9086bp不等,其中11个基因被定位到7条染色体上;该家族成员可分为3个亚族,包含5个小组,各亚族内、小组间成员也存在很高的保守性;发现每个基因都有不同的时空表达模式,且各小组内成员之间存在协同和互补2种表达模式,找到在花器官特异表达的基因1个,胚珠中特异表达的基因3个.本文首次对棉花中AGO基因家族进行了鉴定和生物信息学分析,为进一步研究AGO基因家族在棉花中的功能奠定了基础.