拟南芥和水稻cystatin基因家族的生物信息学分析

利用已经分离的植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因的cystatin结构域为检索序列在基因组水平上对拟南芥和水稻中的cystatin基因家族的成员进行分析;同时利用这些基因编码的蛋白质序列构建系统发生树,并对这些蛋白序列的保守序列进行分析;最后在GenBank的EST数据库中查找这些基因的ESTs表达序列。结果表明:1结合结构域的鉴定、多序列联配以及MEME分析最终确定了7个拟南芥和11个水稻的cystatin基因。2系统发生分析表明,cystatin基因的基本特征很可能是在拟南芥和水稻的分离之前就已经形成。3 cystatin结构域在蛋白质间高度保守。4拟南芥和水稻的cystatin基因主要在花、叶、根、种子和愈伤组织中表达,这有助于植物避免昆虫的侵害。     

高等植物液泡加工酶VPE家族的生物信息学分析

利用已经分离的植物液泡加工酶(vacuolar processing enzyme,VPE)蛋白家族的Peptidase_C13结构域序列为检索序列,对拟南芥和水稻中的VPE家族成员进行序列分析,同时利用所有成员的氨基酸序列构建系统进化树,并对其中的保守序列以及信号肽区段和亚细胞定位进行了分析.结果表明:1)结合同源序列的搜索和结构域的鉴定,最终在拟南芥和水稻中确定了8个和13个VPE,其中2个拟南芥和11个水稻VPE成员为首次报道;2)蛋白系统进化分析表明,该基因家族的基本特征在拟南芥和水稻分离之前就已经形成;3)多序列联配以及MEME分析表明,Peptidase_C13结构域在VPE家族成员间高度保守;4)亚细胞定位分析表明,VPE成员定位于细胞中的不同特定位置,定位于液泡中的占多数.     

金银花FT基因的克隆及在不同花器官中的表达分析

在药用植物金银花中克隆了开花整合基因LjFT(Genbank登录号：OP700454)，并对其开展了生物信息学分析和不同花器官中的表达分析。结果表明：金银花LjFT基因包含4个外显子和3个内含子，编码框长度为525 bp，编码174个氨基酸残基，其所编码的蛋白质与其他植物FT序列高度保守；基于SWISS-MODEL和Alphafold 2这2种方法进行的蛋白结构预测表明金银花LjFT与拟南芥FT在蛋白质三级结构上高度保守；启动子分析表明LjFT启动子序列中含有大量激素响应元件、光响应元件和胁迫响应元件；系统进化分析表明LjFT与绣球HmFT亲缘关系最近；表达分析表明LjFT主要在花蕾期高量表达，尤其是花萼和花瓣中，开花后表达水平迅速降低。     

水稻新型MT 基因的鉴定及其基因家族分子特征分析

[目的]探讨水稻MT基因家族各成员在基因结构上的差异及相互间的进化关系。[方法]从经重金属处理的水稻幼苗中分离到3个新的植物MT,对其进行RT-PcR和Northem杂交分析以及水稻和拟南芥MT基因家族的序列比对和进化分析。[结果]RT-PCR和Northern杂交分析表明,水稻中3个MT基因的表达均受重金属的诱导,在幼苗根部进行特异性表达。由水稻和拟南芥biT基因家族的序列比对提出植物MT的新分类方式。水稻I类OsMT基因家族的所有10个成员,定位到6条染色体上。同一类型的OsMT有高度的氨基酸序列保守性,相似的Cys排列方式。新发现的3个OsMT家族在单子叶植物水稻中独有,属4型MT。[结论]水稻和拟南芥biT基因家族进化分析显示,植物MT至少发生在种子植物出现前,而4型MT可能发生于单子叶植物和双子叶植物分离后。     

水稻β-石竹烯合成酶基因OsCAS的克隆鉴定、原核表达及其遗传转化

    为阐明水稻β-石竹烯在调节水稻、害虫及其天敌相互关系中的作用,克隆鉴定了一个水稻β-石竹烯合成酶基因OsCAS,并对其原核表达与遗传转化进行研究.该基因的cDNA全长1731 bp,包含一个1728 bp的开放阅读框,编码一个由576个氨基酸组成的蛋白,预测分子量66.5 kDa.系统进化树分析表明,水稻OsCAS基因编码蛋白的氨基酸序列与同为单子叶植物玉米的β-石竹烯合成酶氨基酸序列同源性达99%,而与其他植物(拟南芥、青篙、黄瓜)的同源性仅51%.褐飞虱为害和茉莉酸处理能明显上调OsCAS基因的表达水平.同时原核表达了OsCAS基因,并利用农杆菌转化系统获得OsCAS基因过量表达和RNAi的水稻品系,为分析OsCAS基因的生化与生物学功能奠定了基础.     

大白菜BrARGOS基因的分离与功能分析

 【目的】从大白菜自交系日喀则的叶片中分离新的拟南芥ARGOS的同源基因,进行氨基酸序列比对和该基因的表达模式分析,转化拟南芥分析其功能,并分析该基因的表达量与大白菜叶杂种优势之间的关系。为在大白菜中研究该基因的功能提供依据。【方法】利用RT-PCR从大白菜叶中分离出ARGOS同源基因的cDNA序列,采用DNAMAN软件分析该基因所编码的蛋白质的二级结构,通过半定量RT-PCR检测该基因在大白菜各器官中的表达水平,分析转基因拟南芥的表型鉴定该基因的功能,通过半定量RT-PCR分析该基因的表达量与大白菜叶的杂种优势之间的关系。【结果】根据拟南芥ARGOS序列,通过Blast检索到大白菜BAC库中的序列,根据该序列设计特异引物,以提取自日喀则叶片的RNA反转录产物为模板,通过PCR扩增出1个新的ARGOS的同源基因BrARGOS。对大白菜、拟南芥和番茄中3个基因所编码的蛋白质做序列比对分析发现,这3个蛋白质的C末端富含亮氨酸。BrARGOS蛋白的二级结构含有自由卷曲、伸展片段和α-螺旋。通过半定量RT-PCR分析,在大白菜各器官中均检测到BrARGOS基因的表达,在果荚中表达量最高,其次为子叶,茎生叶中表达量最低。通过PCR检测阳性转化体拟南芥基因组显示,NPTⅡ基因已经转入拟南芥基因组中,表明外源BrARGOS基因也同时转入拟南芥基因组中。与转空载体对照拟南芥相比,过量表达BrARGOS基因的转基因拟南芥的叶、花、叶鲜重和株高均显著增大/高。【结论】从大白菜自交系日喀则叶片中分离了1个新的ARGOS的同源基因BrARGOS,并分析了BrARGOS基因的表达模式和功能。在拟南芥中过量表达BrARGOS基因使拟南芥的地上器官显著增大。大白菜BrARGOS基因可能与调节植物器官大小有关。     

拟南芥中一个与ABA信号途径相关未知蛋白质的研究初报

利用酵母双杂交系统在拟南芥cDNA文库中筛选出1个与ABI2有相互作用的未知蛋白质（AC）。在酵母系统中的进一步研究表明，AC与ABI1、ABI2有相互作用，其作用依赖于ABI1、ABI2的PP2C活性。在大肠杆菌中表达和纯化了与预测结果一致的AC蛋白质。构建了真核过量表达载体，转化拟南芥后筛选和鉴定出转基因AC植株。转基因植株的生理性状分析表明，AC基因的过量表达降低了植物对ABA敏感性。研究初步证明AC可能是脱落酸信号传导途径中的1个新信号分子。     

水稻核糖体蛋白基因OsRPL2的克隆、序列分析及表达载体构建

依据鉴定得到的水稻(Oryza sativa L.)核糖体蛋白质Os RPL2的序列设计了引物,从水稻叶片的c DNA中扩增得到目的片段。并对目的基因序列进行了测序鉴定和序列分析,同时在大肠杆菌中构建水稻核糖体蛋白质基因Os RPL2的原核表达载体p GEX-4T1-RPL2,转化入BL21(DE3)后利用IPTG诱导外源蛋白质表达并检测。结果表明,成功扩增出了水稻核糖体蛋白质基因Os RPL2的c DNA序列,大小为1 570 bp,其编码的蛋白质含有502个氨基酸。根据序列分析的结果,水稻Os RPL2基因与多个植物核糖体蛋白质L2基因具有较高的相似性,并且其编码的Os RPL2蛋白质具有2个与核糖体蛋白质功能相关的功能域。在此基础上,构建了具有p GEX-4T1-RPL2重组子,诱导表达后,纯化得到了带有GST标签的可溶性Os RPL2蛋白质。     

大白菜GIF蛋白家族的生物信息学分析

GIF(GRF-interacting factor)家族是一类含有SNH和QG结构域的蛋白质,可与GRF(Growth reg-ulating factor)转录因子蛋白相结合形成功能复合体,通过促进和维持细胞的分裂能力参与调控植物叶器官的发育。本研究系统鉴定了5个大白菜的GIF基因,并对这些基因编码的蛋白质序列进行了保守性和系统进化分析,最后对BrGIF1基因的表达进行了分析。结果表明,所有的大白菜和拟南芥GIF蛋白家族成员都具有高度保守的SNH和QG结构域。在进化上,GIF蛋白家族可分为两个不同的亚家族,并且这种特征在大白菜和拟南芥分离之前就已经形成。在表达模式上,BrGIF1基因在具有较大叶球的白菜自交系以及具有较强细胞分裂能力的组织中的转录表达水平较高。另外,BrGIF1基因的表达受到NAA的诱导和ABA的抑制。这些结果表明大白菜GIF蛋白可能具有和拟南芥GIF蛋白相似的生物学功能,在调控植物器官发育中具有重要作用。     

白花泡桐bZIP基因家族鉴定及其对丛枝植原体致病过程的响应

【目的】全基因组范围内鉴定白花泡桐(Paulownia fortunei)基因组中的碱性亮氨酸拉链转录因子(basic leucine zipper, bZIP)家族成员，并研究该家族基因在泡桐丛枝病发生过程中的作用。【方法】基于白花泡桐基因组图谱，利用隐马尔科夫模型、拟南芥bZIP蛋白质序列和本地BlastP程序，以E-value<0.001为阈值进行PfbZIP家族成员鉴定；使用MAGE7.0软件进行蛋白质序列比对及系统发育进化树构建，使用Tbtools软件进行基因结构及启动子顺式作用元件分析，并利用泡桐丛枝病发生前后及恢复过程中的转录组数据筛选与泡桐丛枝病发生相关的基因。【结果】鉴定到PfbZIP基因家族共有89个成员，根据系统进化分析将该家族基因分为13个亚家族；共线性分析发现该家族内发生了63次片段复制事件；顺式作用元件分析表明，PfbZIP基因家族可能响应光照、植物激素调控、生物与非生物胁迫等生物学过程。对泡桐丛枝病发生前后及恢复过程中的转录组数据分析发现，30个PfbZIP基因在发病前后显著差异表达，其中PfbZIP46基因表达在恢复过程中也有明显变化，故推测Pfb...     

水稻与拟南芥全基因组丝氨酸羧肽酶类蛋白家族比较分析(英文)

    基于水稻与拟南芥全基因组序列,在基因组与蛋白质组水平上对这2种模式植物的丝氨酸羧肽酶 (SCPs)基因家族进行比较分析.利用隐马可夫模型(hidden Markov models,HMM),发现水稻与拟南芥中分别存在71个与54个丝氨酸羧肽酶类(serine carboxypeptidases like,SCPL)蛋白编码基因,它们广泛分布于基因组中各条染色体上,并且存在多个基因簇聚区.基因结构分析显示,拟南芥的SCPL基因存在广泛的交替剪接方式,而这种现象在水稻SCPL基因中却不常见.蛋白结构分析表明,所有SCPL家族成员均具有α/β水解酶折叠亚族与S10家族典型的保守结构域与二级结构特征.系统进化分析表明,这125个SCPL蛋白可以分成3大类,与水稻不同,大多数拟南芥SCPL (88.9%)可归属于双链羧肽酶Ⅰ或Ⅱ.     

大豆SBP基因家族的序列特征、表达及进化分析

SBP基因家族是植物所特有的一类重要转录因子,由多个成员组成,主要参与植物生长、发育以及多种生理生化过程.试验在大豆基因组中鉴定49个SBP基因,被命名为GmSBP1~49.基于生物信息学手段,对大豆该基因家族49个成员的基因结构、染色体定位、蛋白保守序列、亚细胞定位、表达情况及进化关系进行分析.序列分析表明,SBP基因家族成员分散于不同染色体上,不同基因具有不同个数的外显子,其数目变异范围为1~14;该家族蛋白含有5个保守基序,尽管与SBP结构域有所重叠,但它们能形成6种不同的组织模式,这说明该基因家族序列变异较为复杂.表达分析结果显示,除GmSBP2和GmSBP11等6个基因没有相应的EST外,其余基因都有转录活性;在具有转录活性的基因中,只有GmSBP46显示出组成型表达模式,剩余基因表现出不同程度的组织特异性表达模式.拟南芥、水稻和大豆SBP蛋白的进化树揭示该家族具有8个类群,其中E类群只包括大豆SBP基因,其他类群中大豆SBP基因数目也是最多,这充分说明大豆SBP基因家族起源与进化的复杂性.研究为大豆SBP基因功能研究提供线索     

木薯25个WRKY家族转录因子在生物胁迫下的表达分析

根据拟南芥和水稻的WRKY基因和木薯基因组序列,利用生物信息学方法预测木薯Me WRKY转录因子家族成员,并对其进行系统进化关系和保守结构域的分析。通过病原菌接种处理,分析不同Me WRKY转录因子的表达差异。结果显示,木薯共编码25个与抗病相关WRKY蛋白,在病原菌胁迫条件下,其中16个Me WRKY基因的表达受到显著影响,表明这些WRKY蛋白可能参与木薯的防御应答反应。     

水稻PIN家族的生物信息学分析

作为植物中最重要的生长素外输载体,PIN家族在各种植物中都拥有众多成员。对水稻基因组的BLAST搜索获得了12个PIN家族成员,分析发现:水稻PIN基因不均衡地分布在基因组染色体上;其内含子、外显子结构类似;PIN蛋白质拥有典型的载体蛋白序列特征,即亲/疏水性反复变化,存在多次跨膜结构域;几乎所有PIN蛋白都有一个NPNXY的内化结构域和7个功能未知的基序;PIN在早期即分化为两组成员,主要区别在于中间亲水环的部分缺失;并且在后来发生了支系特异的复制事件,从而形成了众多旁系同源基因。     

玉米自交系B73全基因组cystatin抗虫基因家族分析

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因具有cystatin结构特征的蛋白结构域,广泛存在于植物或动物体内。此类基因在植物或动物蛋白质组中具有多个功能各异的家族成员,并在抗虫中扮演重要角色。通过利用玉米B73全基因组的基因表达序列数据,对12个cystatin基因的结构组成、染色体分布、系统进化等进行了分析。鉴定了该基因家族在蛋白序列间3个高度保守基序,构建了基因家族系统进化树,为该重要基因家族的进化提供了依据的同时也为克隆和分离该类抗虫基因提供参考。     

Genome-wide analysis of the SCPL gene family in grape(Vitis vinifera L.)

Serine carboxypeptidase-like(SCPL) proteins are a group of acyltransferase enzymes that have important roles in plant growth, development, and stress responses. Although SCPL proteins have been studied in many plants, the biological functions of SCPL genes in grape are still unknown. In this study, 59 putative SCPL proteins were identified from the grape genome. A bioinformatics analysis, including chromosomal locations, exon/intron structures, phylogeny, ciselements, and conserved motifs, was performed for the gene family. The phylogenetic analysis revealed that VvSCPL proteins could be classified into three groups, with the gene motifs in each group showing high similarity levels. The number of exons in the VvSCPL genes ranged from 1 to 19, suggesting significant variations among grape SCPL genes. The expression of the VvSCPL genes, as assessed by RNA sequencing(RNA-seq) and quantitative real-time PCR, showed that most VvSCPL genes responded to drought-and waterlogging-stress treatments, which indicated their roles in abiotic stress responses. The results provide useful information for further study of SCPL genes in grape.     

水稻dirigent基因家族生物信息学分析

摘　要：利用现有的水稻生物信息资源,共鉴定出了53个水稻dirigent (OsDIR)基因,它们分布在8条水稻染色体上;基因结构分析显示,有32个OsDIR基因不含内含子,占总数的60.4%;保守功能区域预测表明,OsDIR基因至少含有1个保守的DIR功能域;模块预测显示,水稻DIR蛋白拥有至少10个大小不同的保守模块,且不同模块在基因家族成员中出现的频率有较大的差异;蛋白序列比对表明,该基因家族蛋白保守序列均位于DIR功能域内;蛋白功能预测表明,大多数OsDIR蛋白为稳定的疏水性蛋白,表达于大多数细胞器中,且在细胞壁中表达最为丰富;同源基因分子遗传进化分析表明,OsDIR基因可分为5个亚类,功能域片段与基因的复制特征表明,OsDIR基因可能起源于共同的祖先(基因)。     

水稻WOX家族基因鉴定及其种子在逆境萌发中的表达分析

【目的】开展水稻WOX基因家族成员的鉴定及在种子逆境萌发中的表达分析,可为探究WOX家族基因的功能、作用机制及水稻遗传改良提供理论参考。【方法】对水稻WOX基因家族成员进行鉴定,利用生物信息学软件对其系统进化关系、理化性质、基因结构、保守结构域、保守基序、顺式作用元件和染色体定位等进行分析,并利用实时荧光定量PCR（q...