花生FAT基因家族的全基因组分析

酰基-ACP硫酯酶(fatty acyl-ACP thioesterase,FAT)是控制植物种子油脂合成的关键酶,根据其氨基酸序列和底物特异性不同可分为FATA和FATB两类。为了更深入了解花生FAT(Ah FAT)的特点与功能,本研究对Ah FAT家族基因进行了全基因组生物信息学分析。在花生基因组中共有20个FAT基因,不均匀分布在2个基因组的12条染色体上。20个Ah FATs可以分为Ah FATA和Ah FATB两个亚家族,Ah FATA亚家族有2个基因,Ah FATB亚家族有18个基因。Ah FATA家族基因具有6或8个外显子,Ah FATB家族基因结构较为复杂,外显子数目5~8个;Ah FATs都不具有跨膜结构域但是都具有保守的Acyl-ACP_TE结构域。对Ah FAT家族基因进行可变剪接分析,发现只有少数发生了可变剪接,且具有组织特异性。对Ah FATs表达模式分析的结果显示,Ah FATAs和Ah FATBs都在种子发育后期表达量较高。     

花生FAD基因家族的全基因组鉴定与表达模式分析

脂肪酸去饱和酶(FAD)是合成不饱和脂肪酸的关键酶,在植物维持各项生命活动、应对生物与非生物胁迫方面具有重要作用。本研究对花生基因组中的FAD基因家族进行鉴定与生物信息学分析,并利用花生转录组数据对花生FAD(Ah FAD)基因的表达模式及可变剪接形式进行分析。结果显示,在花生基因组中共有31个Ah FAD基因,分为6类,Ah SAD基因亚家族有12条序列,AhFAD2有6条序列,Ah FAD3有4条序列,Ah FAD4/5有3条序列,Ah FAD6有2条序列,Ah FAD7/8有4条序列。聚类分析表明,Ah FAD有两大分支:游离Ah SAD分支和膜结合Ah FAD分支;膜结合Ah FAD分支中Ah FAD4/5起源最早,ω-3 Ah FAD由ω-6Ah FAD进化而来;单双子叶聚类于不同分支。表达模式分析表明,Ah SAD、AhFAD2和Ah FAD3在种子中表达水平较高,Ah FAD4/5、Ah FAD6、Ah FAD7/8在叶中表达量最高。可变剪接分析表明,Ah FAD亚家族之间可变剪接形式差异明显,其中有12个Ah FAD基因发生了可变剪接。TTS和TSS是发生最多的可变剪接事件,其次是IR,最少的是AE和ES。     

大豆GmDGAT3基因的鉴定及表达分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)催化生成三酰甘油(TAG),在细胞油脂合成及积累中起重要作用。以花生(Arachis hypogaea)AhDGAT3为索引序列,全基因组鉴定大豆GmDGAT3基因,并应用生物信息学工具分析GmDGAT3基因编码蛋白的高级结构、系统发育和理化性质以及基因表达特征,旨在鉴定大豆(Glycine max)GmDGAT3基因。结果表明,序列比对分析发现大豆基因组有2个DGAT3蛋白,命名为Gm DGAT3-1和Gm DGAT3-2,长度分别为327,338个氨基酸,相对分子量分别为34.73,35.88 ku,二者均定位于细胞质中,且均无跨膜结构,为水溶性酶蛋白。二级结构均由α-螺旋、β转角、无规则卷曲和直链延伸组成。三维模型分析结果显示,Gm DGAT3蛋白以同源二聚体行使生物学功能。系统发育分析结果表明,Gm DGAT3蛋白与花生DGAT3蛋白同源性较高,暗示其可能有共同的进化来源。表达谱分析结果揭示,在大豆根、茎、叶、花、荚和种子中,GmDGAT3-2表达量均高于GmDGAT3-1,尤以GmDGAT3-2在花中的表达量最高。大豆基因组包含2个结构完整和有表达活性的Gm DGAT3。研究结果可为进一步解析大豆种子TAG及油脂生物合成调控机制提供科学参考。     

亚麻荠CsDGAT3基因的鉴定与表达分析

亚麻荠是十字花科植物中一种古老的油料作物,其油脂中富含人体所必需的ω-3脂肪酸。二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是三酰甘油(TAG)生物合成最后一步中的关键限速酶。以花生AhDGAT3基因为探针,从亚麻荠基因组数据库中共筛选出3个均包含DGAT3蛋白典型结构域(TRX-like_Fd family)的目的基因,并分别命名为CsDGAT3-1、CsDGAT3-2和CsDGAT3-3。理化性质分析表明,这3个蛋白分别编码361、364、365个氨基酸,且均为定位于细胞质、无跨膜结构的水溶性酶蛋白。三级结构分析表明,这3个目的基因均以同源二聚体形式存在。多序列比对及系统进化关系表明,Cs DGAT3蛋白与荠菜DGAT3(CrDGAT3)蛋白具有极高的序列相似性,暗示其功能上具有相似性。荧光定量PCR结果显示,亚麻荠CsDGAT3基因在根、茎、叶、花和种子中均有表达,但CsDGAT3-1主要在根中表达,CsDGAT3-2主要在花和萌发的种子中表达,CsDGAT3-3则在发育中的种子中表达量最高。研究结果可为进一步解析亚麻荠种子TAG及油脂生物合成调控机制提供科学依据。     

雨生红球藻HaeDGAT2-3的分子克隆和生物信息学分析

雨生红球藻被认为是天然虾青素的理想来源,虾青素主要储存于富含虾青素酯和三酰甘油(TAGs)的油体中,而二酰甘油酰基转移酶(DGAT)作为三酰甘油及虾青素酯生物合成的限速酶,在雨生红球藻中尚未见报道。试验通过同源克隆与RACE扩增技术相结合的方法获得了2型二酰甘油酰基转移酶(DGAT2-3)的c DNA序列全长,其中,HaeDGAT2-3序列编码区全长为1 149 bp,共编码383个氨基酸;BLASTp分析结果显示,Hae DGAT2-3与衣藻来源的DGAT2相似性达到54.02%;保守功能域分析表明,Hae DGAT2-3蛋白包含DGAT2家族典型的LPLAT超基因家族;多序列比对及系统进化分析结果表明,Hae DGAT2-3蛋白中包括7个保守的功能基序,说明其可能属于DGAT2家族。研究首次从雨生红球藻中克隆得到编码DGAT2的基因序列,生物信息学分析结果对进一步了解雨生红球藻虾青素酯化机制具有重要意义。     

棉花与模式植物DGAT2基因的鉴定与分析

二脂酰甘油酰基转移酶Ⅱ(DGAT2)是催化三酰甘油生物合成的关键酶,利用生物信息学手段在二倍体棉花和6种模式植物中共鉴定出25个DGAT2基因,详细剖析这些基因的结构、序列和进化特征。基因结构分析表明,绝大多数植物包含8个或9个外显子,且内含子相位高度保守,说明该基因结构起源于陆生植物。蛋白序列分析显示,核心保守基序1、2、3与功能结构域相互重叠,说明功能结构域起源于藻类植物。进化分析显示:在棉花中,DGAT2基因发生特异性扩增,其分子机制为串联重复;结合滑动窗口方法和位点模型选择压力检测结果,DGAT2蛋白均受制于负选择作用。这些结果为棉花及模式植物DGAT2的功能研究提供帮助。     

棉花与模式植物DGAT1基因的鉴定与比较分析（英文）

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化三脂酰甘油生物合成的关键酶。对棉花与其他植物DGAT1基因进行鉴定与比较分析,序列分析结果表明,棉花与大多数模式植物DGAT1基因有16个外显子,内含子长度高度变异,但其相位极其保守;这些基因编码的蛋白具有7个保守基序,核心保守基序与功能结构域相互重叠。系统进化分析显示:基因树与物种树具有较高的一致性,DGAT1基因进化能真实反映物种系统发生关系;棉花DGAT1基因以单拷贝形式存在,但在玉米、水稻、杨树与小立碗藓中均存在至少两个DGAT1基因。选择压力检测结果显示:除了Pt DGAT1a/Pt DGAT1b受制于正选择作用外,剩余4对同源基因均受控于纯净选择;在基因亚群水平共检测到17个正选择位点,这说明在显著水平下各个亚群中均未检测到正选择位点。这些结果可为进一步研究棉花及植物DGAT1基因的功能提供基础。     

棉花与模式植物DGAT1基因的鉴定与比较分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化三脂酰甘油生物合成的关键酶.对棉花与其他植物DGAT1基因进行鉴定与比较分析,序列分析结果表明,棉花与大多数模式植物DGAT1基因有16个外显子,内含子长度高度变异,但其相位极其保守;这些基因编码的蛋白具有7个保守基序,核心保守基序与功能结构域相互重叠.系统进化分析显示:基因树与物种树具有较高的一致性,DGAT1基因进化能真实反映物种系统发生关系;棉花DGAT1基因以单拷贝形式存在,但在玉米、水稻、杨树与小立碗藓中均存在至少两个DGAT1基因.选择压力检测结果显示:除了Pt DGAT1a/PtDGAT1b受制于正选择作用外,剩余4对同源基因均受控于纯净选择;在基因亚群水平共检测到17个正选择位点,这说明在显著水平下各个亚群中均未检测到正选择位点.这些结果可为进一步研究棉花及植物DGAT1基因的功能提供基础.     

续随子ElDGAT1基因的克隆、序列分析及表达特性

二酰甘油酰基转移酶(Diacylglycerol acyltransferase,DGAT)是植物三酰甘油(TAG)合成最后一步反应的关键酶和限速酶,属于酰基转移酶超家族。为探究续随子(Euphorbia lathyris L.)中二酰甘油酰基转移酶1(DGAT1)对于调控种子油脂合成的作用机理,依据续随子转录组数据,采用RT-PCR技术分离和鉴定出一个 DGAT1基因(命名为 ElDGAT1),运用生物信息学方法对获得的序列进行分析,通过qPCR技术研究 ElDGAT1基因在续随子不同器官中的表达特性。结果表明:从续随子中克隆获得 ElDGAT1基因的cDNA序列,编码区长为1 530 bp,共编码509个氨基酸;预测ElDGAT1蛋白定位于内质网上,且为疏水性膜结合蛋白;其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,编码的蛋白含有9个典型的跨膜螺旋区。基于DGAT1蛋白的系统发育分析表明:续随子与乌桕的亲缘关系最近,与橡胶树和木薯的同源性次之。qPCR检测结果发现, ElDGAT1基因在续随子根中表达量最低,种子中的表达量相对较高,在花后15 d、30 d、45 d的表达量呈递增趋势。研究结果为进一步分析续随子种子油脂合成积累的调控机理及 ElDGAT1 基因的生物学功能提供依据。     

棉花与模式植物DGAT1 基因 的鉴定与比较分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是催化三脂酰甘油生物合成的关键酶.对棉花与其他植物DGAT1基因进行鉴定与比较分析,序列分析结果表明:棉花与大多数模式植物DGAT1基因有16个外显子,内含子长度高度变异,但其相位极其保守;这些基因编码的蛋白具有7个保守基序,核心保守基序与功能结构域相互重叠.系统进化分析显示:基因树与物种树具有较高的一致性,DGAT1基因进化能真实反映物种系统发生关系;棉花DGAT1基因以单拷贝形式存在,但在玉米、水稻、杨树与小立碗藓中均存在至少两个DGAT1基因.选择压力检测结果显示:除了PtDGAT1a/PtDGAT1b受制于正选择作用外,剩余4对同源基因均受控于纯净选择;在基因亚群水平共检测到17个正选择位点,这说明在显著水平下各个亚群中均未检测到正选择位点.这些结果可为进一步研究棉花及植物DGAT1基因的功能提供基础.     

紫苏二酰甘油酰基转移酶基因(PfDGAT1)鉴定及表达分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是TAG合成过程中的限速酶。以晋紫苏1号为材料,采用电子克隆技术获得DGAT1基因(PfDGAT1,AF298815.1),并对PfDGAT1基因序列进行生物信息学及表达特性分析。结果表明,PfDGAT1基因序列全长为1 964 bp,开放阅读框长度为1 605 bp,共编码534个氨基酸残基;多序列比对和系统进化树分析表明,紫苏Pf DGAT1蛋白与芝麻、油橄榄的DGAT1蛋白的亲缘关系较近,序列同源性分别为89%和83%;利用实时荧光定量PCR技术分析PfDGAT1基因在紫苏不同组织中的表达特性,结果显示,PfDGAT1基因在紫苏不同组织中均有表达,但在种子中表达量最高,且随种子发育表达量呈先升高后降低的变化趋势,在开花后20 d表达量达到最高。     

植物中三酰甘油合成相关酶研究综述

三酰甘油(TAG)是植物油的主要组成成分。TAG在食品、工业生产以及生物柴油的研发中都有重要的应用,所以,旨在增加TAG产量或改变TAG酰基组成的生物工程方法被广泛应用于植物油的改造,以此来增加植物油的产量或改善植物油的品质。对于TAG生物合成的大部分研究工作都集中在二酰甘油酰基转移酶(DGAT)上,因为该酶是TAG生物合成的关键酶。除了DGAT,还有几种酶也可以催化TAG的生物合成,但并非TAG主流的合成途径。     

甘蓝型油菜DGAT1重复基因的克隆与表达分析

二酰甘油酰基转移酶(Diacylglycerol acyltransferase,DGAT1)是十字花科植物种子三酰甘油积累主要的贡献者。甘蓝型油菜为异源四倍体,存在多个DGAT1重复基因,目前还缺乏对这些基因的系统研究。以甘蓝型油菜为试验材料,根据TAIR已公布的拟南芥DGAT1基因序列在BRAD数据库中进行BLAST比对,根据比对得到的2个白菜型油菜与2个甘蓝的DGAT1基因序列设计引物,利用RT-PCR技术获得4个甘蓝型油菜DGAT1包含完整编码区的基因片段,并对所得到片段进行测序和生物信息学分析。结果表明:克隆得到的基因片段分别为BnDGAT1-1,1 509bp;BnDGAT1-2,1 533bp;BnDGAT1-3,1 515bp;BnDGAT1-4,1 506bp。这4个基因具有极高的相似性,BnDGAT1-1与BnDGAT1-2、BnDGAT1-3与BnDGAT1-4的2个基因相似度均高达97%以上。跨膜结构分析表明BnDGAT1-1与BnDGAT1-2这1对基因所编码的蛋白质含有9个跨膜结构域,而BnDGAT1-3与BnDGAT1-4这对基因所编码的蛋白质含有8个跨膜结构域。包含有BnDGAT1-1与BnDGAT1-3的基因对BnDGAT1-a与包含有BnDGAT1-2与BnDGAT1-4的基因对BnDGAT1-b在含油量不同的各种甘蓝型油菜种子中表达无明显差异,表明这2对DGAT1基因的表达差异并不是影响所选材料种子含油量的决定因素。     

基于RNA-seq数据分析玉米抗虫响应基因的可变剪接事件

采用Illumina Hiseq~(TM)分别对黏虫取食的玉米叶片及对照组材料进行转录组测序,鉴定和分析响应黏虫取食基因的可变剪接事件。结果表明,对照组中鉴定出15 701个基因对应79 363个可变剪接事件,黏虫取食组中鉴定到11 791个基因的39 385个可变剪接事件。2组玉米基因组在不同的可变剪接类型中,均是以第1个外显子可变剪切、最后1个外显子可变剪切、单内含子滞留和可变5′或3′端剪切4种类型为主。对2组发生可变剪接事件的基因进行比对发现,黏虫处理组新增加了1 121个可变剪接基因,差异表达分析鉴定出177个表达显著差异的可变剪接基因。GO功能富集分析表明,发生可变剪接的差异基因主要富集于氧化还原酶活性、转移酶活性、DNA结合、ATP结合、代谢过程、以DNA为模板的转录及调控相关的功能,表明这些可变剪接差异表达基因参与了玉米的抗虫响应过程。     

鱼类免疫球蛋白生物合成的遗传控制研究综述

真骨鱼重链IgM恒定区基因由CH1～CH44个外显子所编码,以IgM分泌型表达,其跨膜域由2个外显子所编码,它以淋巴细胞膜受体形式被利用,TM1外显子被直接剪接到CH3外显子,而不是在CH4外显子内,这种不寻常的剪接方式导致产生Cμ4区的膜IgM。真骨鱼IgD重链除包括分泌型或膜结合型的C末端外,这个重组分子还包括1个重组的可变区、μ链的第1个恒定区及7个恒定区。IgD(δ)重链基因恰好位于IgM(μ)基因下游,第1个恒定区μ外显子被剪切形成δ转录本。     

紫苏PfDGAT1酵母功能互补分析

[目的]本试验将已克隆的紫苏种子中高表达二酰甘油酰基转移酶(DGAT)基因PfDGAT1转化至酿酒酵母突变型菌株H1246进行酵母互补功能验证,研究二酰甘油酰基转移酶是否具有催化油脂合成的作用。[方法]通过构建紫苏DGAT基因的酵母表达载体pYES2.0-PfDGAT1并转化至酿酒酵母突变型菌株H1246,用尼罗红对转基因酵母细胞染色,检测转基因酵母中是否能合成油体;利用薄层层析(TLC)试验检测转基因酵母中是否存在三酰甘油(TAG)。[结果]转pYES2.0-PfDGAT1载体的突变型酵母菌株H1246能够检测到有油体存在,而转pYES2.0空载体的突变型酵母菌株H1246中没有检测到油体,说明紫苏PfDGAT1基因的表达恢复了酿酒酵母突变型菌株H1246油体缺陷的表型,可以催化TAG合成。[结论]PfDGAT1基因在紫苏种子油脂合成积累过程中发挥重要作用,该研究结果为深入解析PfDGAT1基因在紫苏油脂合成途径中的功能奠定了基础。     

生菜LsPHYB可变剪接体的克隆与高温诱导表达模式

【目的】光敏色素B（phytochrome,PHYB）是光和温度的受体。通过克隆光敏色素B基因（PHYB）可变剪接体并分析其在高温诱导下的表达模式,探究LsPHYB可变剪接体在生菜响应环境高温中的生物学功能,为培育耐热性生菜提供理论依据。【方法】采用生物信息学方法在生菜的基因组数据库搜索获得LsPHYB的cDNA序列的相关信息;对克隆得到的3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3进行多序列比对、可变剪接方式分析及系统进化树分析;通过在线软件预测PHYB1、PHYB2和PHYB3蛋白分子量、等电点和亲水性、疏水性等蛋白质理化性质,并通过生物信息学软件预测三者的二级结构、三级结构和保守结构域;采用荧光定量PCR（qRT-PCR）检测PHYB1、PHYB2和PHYB3在高温处理后的表达特征。【结果】克隆获得的生菜LsPHYB的3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3的CDS长度分别为3 509、3 877和2 690 bp,编码氨基酸长度分别为1 094、960和853 aa。其中LsPHYB1发生可变3′端位点和外显子跳跃类型可变剪接,LsPHYB2发生选择性保留polyA尾和内含子保留型可变剪接,LsPHYB3发生外显子跳跃类型可变剪接。保守结构域分析表明PHYB2的N端缺少PAS和PHY功能域;PHYB3的N端缺少PAS和PHY功能域,C端缺少HisKA功能域;系统进化树分析表明,3个可变剪接体聚为一支。qRT-PCR分析表明在高温处理第1天,LsPHYB3的表达量最高;在高温处理第5—9天,LsPHYB2的表达量高于LsPHYB1和LsPHYB3;在高温处理第11天,LsPHYB1的表达量高于LsPHYB2和LsPHYB3,处理11 d内三者表达量达到峰值的时间不同。【结论】高温下生菜LsPHYB的转录本存在3个可变剪接体LsPHYB1、LsPHYB2和LsPHYB3。LsPHYB3在高温处理前期高表达,LsPHYB2、LsPHYB1分别在高温处理中期、后期高表达,推测生菜3个LsPHYB可变剪接体在抗高温胁迫中发挥不同的作用。     

特色油料作物油莎豆CeDGAT1基因的鉴定及表达分析

二酰甘油酰基转移酶1(DGAT1)是催化三酰甘油酯(TAG)合成最后一步反应的限速酶,对油料作物种子油脂合成和积累极为重要。油莎豆地下块茎能积累30%的油脂,其块茎油脂生物合成机制还未解析。分析油莎豆块茎转录组数据,结果发现一条编码DGAT1的cDNA序列(CeDGAT1),并应用生物信息学工具解析了CeDGAT1酶蛋白的理化性质、高级结构及系统发育等特征,通过qRT-PCR检测CeDGAT1的时空表达谱。结果显示,CeDGAT1编码的蛋白长度为502个氨基酸,理论等电点为9.08,属于MBOAT蛋白超家族,是一个疏水性蛋白,含有8个跨膜结构;二级结构由α-螺旋(46.06%)、无规则卷曲(35.43%)、延伸链(12.40%)和β-折叠(6.10%)组成;油莎豆CeDGAT1蛋白与模式植物拟南芥AtDGAT1的亲缘关系较远,而与禾本科的单子叶植物高粱和野生水稻的DGAT1同源性较高;CeDGAT1主要在发育块茎中高表达,在块茎播种后90 d时达峰值,表明CeDGAT1在油莎豆块茎油脂合成积累中行使重要功能。研究结果可为深入解析块茎等营养器官油脂生物合成机制及油莎豆油脂产量和品质的遗传改良提供科学依据。     

DGAT基因在畜禽育种中的应用

DGAT是一种甘油酰基转移酶(Diacylgycerol Acyltransferase,DGAT),该酶与脂肪代谢、脂类在组织中的沉积有很大关系,它的主要作用机制是使二酰甘油加上脂肪酸酰基形成三酰甘油。编码该酶的基因有DGAT1和DGAT2,前者属于ACAT基因家族,后者属于DGAT2基因超家族。综述了DGAT基因定位、结构、生物学效应及在畜禽育种上的应用,并对DGAT基因在畜禽育种中的应用前景进行了探讨。     

花生热激蛋白AhHSP70与热激因子AhHSF基因的克隆及表达分析

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)和热激转录因子(heat shock factors,HSFs)在植物热胁迫信号转导和耐热性的产生过程中发挥了重要作用。本研究从花生转录组文库中筛选到HSP70、HSF的c DNA片段,通过序列比对在花生全基因组序列中获得这两个基因的基因组序列,根据序列信息设计引物,以花生叶片c DNA为模板扩增全长ORF并进行生物信息学分析。结果显示,Ah HSP70基因的ORF全长为1 962 bp,编码653个氨基酸,分子质量为71.45 k D,理论等电点p I为4.93;Ah HSF基因的ORF全长为1 212 bp,编码403个氨基酸,分子质量为46.03 k D,理论等电点p I为4.85。Ah HSP70与Ah HSF均不具有信号肽,为可溶性蛋白,二级结构中有大量无规则卷曲。利用这两个基因的氨基酸序列分别与来源于其他物种HSP70、HSF的氨基酸序列进行同源比对,并构建进化树进行亲缘关系分析,结果表明,Ah HSP70与大豆Gm HSP70亲缘关系较近,与番茄Sl HSP70亲缘关系比较远;Ah HSF与菜豆Pa HSF亲缘关系较近,而与蒺藜苜蓿Mt HSF的亲缘关系较远。利用实时荧光定量PCR对Ah HSP70和Ah HSF在热胁迫情况下的表达进行分析,结果表明这两个基因在42℃高温条件下表达量显著升高,Ah HSP70在高温胁迫3 h后表达明显升高,热处理24 h和48 h后,表达量为对照的50倍和135倍;转录因子Ah HSF在高温胁迫3 h后表达明显升高,高温处理6 h后达到最高,随后下降。本研究初步验证了花生热激蛋白和热激因子基因在花生响应高温胁迫中的作用。