生物信息学在蛋白质组学上的应用

蛋白质组学是后基因时代标志性的研究新领域,其快速发展很大程度上依赖于生物信息学的蓬勃壮大。从生物信息学与蛋白质数据库、蛋白质分析、蛋白质功能的联系3个方面,对生物信息学在蛋白质组学上应用的研究进展进行综述。     

百脉根LjIPT3启动子的克隆及表达载体的构建

[目的]为深入研究LjIPT3的表达调控和功能奠定基础。[方法]利用TAIL-PCR技术克隆百脉根IPT基因LjIPT3起始密码子的上游序列,利用生物信息学手段对其序列特征和潜在的调控元件进行分析,并构建启动子表达载体。[结果]利用TAIL-PCR技术成功克隆了LjIPT3基因5′端上游调控序列。将目的片段连接到pMD18-T载体上,获长度为1 910 bp序列,其3′端有部分序列与LjIPT3的5′端相同,证明克隆的片段为LjIPT3起始密码子ATG的上游区域。该序列含有1个TATA-box和3个CAAT-box,还包含光响应元件、MYB结合位点、不同的激素反应元件以及各种胁迫元件,说明该基因的表达可能受多种因素的调控。成功构建了驱动报告基因GUS的植物表达载体。[结论]该研究为研究植物细胞分裂素的合成代谢和植物生长发育的调控奠定了基础。     

淡色库蚊氯菊酯抗性相关基因PR-XP1 cDNA的克隆与序列分析

【目的】克隆淡色库蚊一个全新的氯菊酯抗性相关基因PR-XP1的全长序列,分析、预测其编码蛋白的结构与功能,为阐明该基因的抗性机制及研制新型卫生杀虫剂奠定基础。【方法】依据抗性与敏感品系库蚊差异表达的EST片段（GenBank号:EC093826.1）,设计特异性PCR引物,采用RACE技术,克隆淡色库蚊氯菊酯抗性相关基因PR-XP1的全长cDNA序列,运用生物信息学软件对其同源性与系统进化进行分析,并对PR-XP1编码蛋白的结构与功能进行预测。【结果】获得了全长为2 004bp的淡色库蚊氯菊酯抗性相关基因PR-XP1,该基因具有完整的CDS区,编码249个氨基酸。同源性比对与系统进化分析表明,PR-XP1基因核苷酸序列与致倦库蚊（GenBank号:XM₀01862469.1）、埃及伊蚊（GenBank号:XM₀01658032.1）和冈比亚按蚊（GenBank号:BX021208.1）相关基因的同源性分别为95%,83%和70%;其编码蛋白的氨基酸序列与致倦库蚊、埃及伊蚊、西方蜜蜂、入侵红火蚁、佛罗里达弓背蚁、印度跳蚁等昆虫中"假设性蛋白"的氨基酸序列同源性均达46%以上。结构分析显示,PR-XP1基因编码蛋白可能为具有2个跨膜螺旋的膜蛋白,跨膜区形成了一个特异性的"U"形结构;该基因还具有1个微弱的信号肽位点和24个磷酸化位点。【结论】克隆得到了一个全新的淡色库蚊氯菊酯抗性相关的"保守性假设蛋白"基因PR-XP1,推测其功能与氯菊酯抗性相关。     

野生绿豆种质资源TC1966抗豆象基因的AFLP标记研究

野生种抗豆象绿豆种质资源TC1966对多个豆象小种均具有很好的抗虫性。通过对抗虫亲本TC1966、感虫亲本绿1号及以中绿1号为轮回亲本经多代回交后获得的3个近等基因系材料进行抗虫鉴定．结果轮回亲本中绿1号的种子被害率〉90％．表现高感（HS）；抗性亲本TC1966及三个高代材料种子被害率〈10％，表现高抗（HR）．说明抗虫亲本TC1966中的抗虫基因呈显性遗传，且能够在后代材料中稳定遗传和表达。本文利用AFLP分子标记技术对该5份试验材料进行了多态性指纹图谱分析．结果从830对AFLP引物组合中筛选出在抗、感虫材料间表现多态性的引物组合100对。将部分多态性AFLP特异扩增条带从聚丙烯酰胺凝胶上回收，然后将二次扩增产物进行测序，并通过同源性序列比较的手段进行了相关生物信息学分析。本研究为今后进一步开展抗豆象基因的AFLP分子标记及其转化研究乃至抗豆象基因的克隆工作提供参考依据。     

芜菁花粉发育相关基因BcMF2r的分子克隆及其生物信息学分析

根据白菜花粉特异的多聚半乳糖醛酸酶基因BcMF2的全长序列设计引物,通过PCR直接扩增的方法从'温州盘菜'芜菁(Brassica campestris L. spp. rapifera cv. Wenzhoupancai)中克隆到了BcMF2的同源基因,命名为BcMF2r.经与白菜BcMF2基因序列比较,DNA全长序列相似性高达90%.Blast搜索结果表明,BcMF2r与拟南芥外切多聚半乳糖醛酸酶在氨基酸水平的的相似性为87%,推测BcMF2r属于多聚半乳糖醛酸酶基因.BcMF2r基因最大开放阅读框为1263 bp,编码420个氨基酸序列,编码的蛋白质分子量为43.8 kDa,等电点为8.108;碱性氨基酸(K, R) 36个;酸性氨基酸(D, E) 32个;疏水氨基酸(A, I, L, F, W, V)152个;极性氨基酸(N, C, Q, S, T, Y)113个.推导的氨基酸序列通过Prosite数据库查询,发现该序列包括3个N-糖基化位点,4个蛋白激酶C磷酸化位点,6个酪蛋白激酶II磷酸化位点,12个N-豆蔻酰化位点, 1个多聚半乳糖醛酸酶活性位点(257RVTCGPGHGLSVGS)等.通过PROFsec预测BcMF2r蛋白质的二级结构,表明该蛋白含7.86% helix,46.90% sheet和45.24% loop.将BcMF2r基因氨基酸序列与数据库中的其他植物PG序列进行同源序列比对,构建系统进化树,发现该基因具有所有PG基因特有的4个保守结构域,并且与花粉中特异表达的PG基因聚为一类,进一步证明了该基因可能是与花粉发育相关的多聚半乳糖醛酸酶基因,在花粉萌发和花粉管伸长中起作用.     

PCR方法检测转基因烟草的研究

 研究通过利用生物信息学手段,对烟草转基因的启动子、终止子和不同的目的基因序列进行了研究,设计了多种检测转基因烟草的PCR引物,建立了比较完整的转基因烟草PCR检测方法。     

生物信息数据库简介及在农业上的应用

随着生物技术与生物信息学的不断发展，生物信息数据库中信息呈指数增长，理解其中所包含的生物学知识、揭示生物内在规律将成为今后自然科学研究中的重要课题。本文介绍了近几年来世界生物信息数据库发展的状况，并筒述生物信息数据库在农业上的应用。     

兔病毒性出血症病毒基因组3''端非编码区的分子克隆及生物信息学分析

采用3′RACE方法对兔病毒性出血症病毒(RHDV)JX／CHA／97株基因组3′端全序列进行了扩增、克隆和测序,并利用ONAstar和DNAman软件分析了RHDV JX／CHA／97株与各参比毒株3′NCR的序列同源性,用RNA structure软件对3′NCR的二级结构进行了预测和分析。结果表明,所扩增的目的基因片段长1500 bp,包括部分VP60基因序列、ORF2基因、3′端非编码区(3′Non Coding Region,3′NCR)和poly(A)尾巴,其中 3′NCR位于ORF2终止密码子TAG之后,长59 bp,poly(A)至少含有27个A;3′NCR序列具有较高的同源性 (93．5％-100％);3′NCR二级结构可以形成2个潜在的茎-环结构(SL1和SL2),其中SL2具有一定的保守性,其形状和形成位置与poly(A)尾巴的长度关系不大,但是SL1的结构和形成位置与poly(A)尾巴的存在与否密切相关,提示poly(A)尾巴与3′NCR高级结构的稳定性以及基因组复制有一定关系。     

利用GenBank中大量葡萄EST序列分离有效基因的电子表达分析平台

 【目的】充分利用GenBank上的大量葡萄EST序列,建立本地化基因电子表达分析平台,实现基因表达模式的大规模快速分析。【方法】利用生物信息学方法对GenBank上的362 193条葡萄EST序列进行本地化及后续处理,建立电子分析平台,并通过RT-PCR技术对其电子分析准确性进行验证。【结果】建立了包含叶、花等11个组织类别和GA3等5个胁迫类型的基因电子表达分析平台。通过VvAG、VvCHS、VvF3H、VvLDOX等4个葡萄基因的RT-PCR和电子表达分析结果比较发现,平台预测效率较高,在预测EST来源数较多的果实、花序、花组织的表达效果较好,而对叶等EST来源较少的组织的预测效果需结合试验判断。随着dbEST库中源于葡萄各组织EST序列数量的大量增加,平台的预测效果将更加符合基因表达的实际情况。【结论】葡萄基因电子表达分析平台预测效率较高,为葡萄基因大规模快速表达分析以及重要相关信息的挖掘提供了很好的分析工具。     

农业生物信息学研究现状、成就及展望

２０世纪８０年代末，人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）的启动推动了生物信息学的产生和蓬勃发展。人类基因组计划的直接结果是获得了大量不连续的数据。对这些数据的收集、存储、分析和解释，从中获取有用的生物学信息，导致了生物信息学的产生，生物信息学在农作物基因组分析中的深入应用产生了农业生物信息学。一、生物信息学研究现状及成就１．农业生物信息学基因图谱研究为加快转基因作物育种和生物信息学的农业应用打下了良好基础，对作物进行基因组分析需要生物信息学工具。生物信息学的特殊作用主要体现在以下３个方面…