Cloning and characterization of an NBS-LRR resistance gene from peanuts (Arachis hypogaea L.)

The nucleotide-binding site (NBS)-leucine-rich repeat (LRR) gene family accounts for the largest number of known disease resistance genes and is one of the largest gene families in plant genomes. In this study, resistance gene analogs (RGAs) were isolated from peanuts based on the NBS domain. A full-length cDNA, PnAG₃, was obtained by rapid amplification of cDNA ends (RACE). Sequence analysis indicated that the length of PnAG₃ was 1882 bp, which included a complete open reading frame of 1335 bp that encoded for the PnAG₃ protein composed of 444 amino acids. Multiple analyses showed that this protein had homology with known resistance proteins, the highest being 48.01% with a resistance protein from Arachis cardenasii. The polypeptide has a typical non-TIR-NBS-LRR gene structure. Real-time fluorescence quantitative PCR analysis showed that after Aspergillus flavus infection, expression of the PnAG₃ gene in J11 (A. flavus-resistant species) increased by 16.68, 11.16 and 25.96 in the seed coat, kernel and pericarp, respectively. However, it only increased 2–3 times in JH1012 (A. flavus-sensitive species). Cloning of the putative resistance gene from peanut provides a basis for studying the structure and function of peanut disease resistance-related genes and disease resistance genetic breeding in peanuts.     

大麦CIPK基因家族鉴定及表达分析

钙调神经磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(CIPK)蛋白家族是由Ca2+介导的植物信号通路中的关键蛋白家族,在植物抗逆和生长发育中起关键作用。本研究将生物信息学方法和转录组数据分析相结合,挖掘出大麦31个HvCIPK基因家族成员并将其分为5个亚家族。HvCIPKs基因家族成员具有CIPKs典型的N端激酶结构域和C端NAF调节结构域；蛋白质分子量在40302.27~89926.43KDa之间,为亲水性蛋白；启动子总共包含11种与非生物胁迫、激素调控以及生长发育相关的顺式作用元件；蛋白互作网络预测结果显示,HvCIPKs与Na+、K+转运体、ABA信号通路关键蛋白(SOS1、AKT1和ABL2)存在相互作用关系；转录组数据分析发现HvCIPK1、HvCIPK2、HvCIPK6、HvCIPK9、HvCIPK11受盐碱胁迫的诱导表达。该研究为进一步探索大麦HvCIPKs基因家族功能及调控机制提供理论依据。     

碱蓬PEAMT基因的克隆及表达分析

研究旨在克隆碱蓬的耐逆相关基因——磷酸乙醇胺甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)的编码基因,分析PEAMT基因调控机制,为进一步研究PEAMT基因的功能和碱蓬的耐盐机制奠定分子基础。依据GenBank数据库发表的其他物种的PEAMT序列设计简并引物,通过降落PCR法获得碱蓬PEAMT基因全长cDNA,命名为SgPEAMT,生物信息学软件分析其序列特点,荧光定量PCR检测其表达特性。序列分析表明SgPEAMT基因开放阅读框为1485bp,编码494个氨基酸,推测其为亲水性蛋白。保守结构域分析表明,SgPEAMT含有2个独立的S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶的保守结构域,每个结构域含有4个基序。系统进化树分析确认SgPEAMT与同属的碱蓬属植物亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,盐胁迫或ABA胁迫下碱蓬根、茎、叶中SgPEAMT基因的表达上调,特别是叶中表达量最高。研究结果表明,SgPEAMT基因受NaCl和ABA诱导表达,预示SgPEAMT基因可能在碱蓬对盐胁迫的反应中起重要作用,是一种参与碱蓬耐盐反应的有效耐逆基因,为植物基因工程提供有效的耐逆基因。     

盐藻DsMAPKKK基因的克隆与生物信息学分析

为了阐明MAPKs级联反应在盐藻耐盐机制中发挥的作用,需要克隆MAPKs信号转导途径中的成员之一MAPKKK基因并研究其功能。采用RT-PCR与RACE技术从盐藻中首次克隆到一个盐藻MAPKK激酶基因,将其命名为DsMAPKKK (GenBank Accession No.KF366904)并进行了生物信息学分析。结果表明,DsMAPKKK基因的cDNA全长为1460 bp,开放阅读框为879 bp,编码292个氨基酸;该蛋白无信号肽,无跨膜域,是定位于细胞质基质的亲水性不稳定蛋白质;蛋白质序列中包含一个24—45位的蛋白激酶ATP结合区和一个137—149位的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性区;发现了多个潜在的磷酸化位点和一个重要的催化活性位点Asp141;蛋白质二级结构的主要组成元件为α -螺旋和自由卷曲;成功构建了蛋白质三级结构立体模型;系统进化分析表明该蛋白质与团藻、衣藻的相应蛋白进化关系最近。     

燕麦核不育雄蕊转录组测序及分析

以重组自交构建的燕麦（Avena L.）近等基因系为研究对象,通过构建转录组测序文库并进行Illumina RNA-seq双端测序及生物信息学分析,了解雄蕊生长发育过程,特别是花粉发育基因调控过程。共获得原始数据23.13 Gb,有效数据20.61 Gb。通过 de novo拼接,获得的 unigene 总长度约为 95.95 Mb,均contig长度为716 nt,N50长度为1.07 kb。转录物注释结果显示,82992条转录物序列具有同源比对信息,COG和GO 功能分类工具分别将已注释转录物序列划分为 25个和56 个功能类别。通过对2个材料间转录物序列及表达水平比较,初步确定在雄蕊形成过程中3643条序列表达量上调,50条序列表达量上调10倍以上;12312 条序列表达量下调,2041条序列表达量下调10倍以上。     

大豆病程相关蛋白PR-5及其同源蛋白TPLs的生物信息学分析

大豆病程相关蛋白PR-5又称为类甜蛋白TLPs,广泛分布于高等植物体内,各种生物和非生物胁迫诱导(病原微生物、渗透胁迫,机械损伤和植物激素等)均可诱导其表达。本研究以PR-5编码基因Glyma01g42670.1为目的基因,对该基因及其同源蛋白的结构和功能进行了分析;通过生物信息学的方法,共筛选获得42条大豆TLPs蛋白质序列,并用Mega 4.1软件构建其系统进化树;同时对Soy Base中的大豆TLPs相关的表达数据进行分析。结果表明:大豆病程相关蛋白PR-5的编码基因Glyma01g42670.1编码240个氨基酸的多肽链,p I 6.26,是一种酸性蛋白,属于疏水蛋白,该蛋白质具有典型的TLP家族的保守结构域,具有指导PR-5蛋白的跨膜转移(定位)的N端信号肽序列,PR-5蛋白不含有跨膜螺旋结构,主要存在于质外体中,属于分泌蛋白,推测该蛋白具有内切葡聚糖酶的催化活性,进化分析表明:该编码基因与拟南芥的NP_192902.1基因属于直系同源基因,它们是具有相同功能和共同起源的基因,组织表达特异性分析表明该基因主要在根部和花中表达。     

青稞F7-OMT基因的克隆及原核表达分析

类黄酮7-O-甲基转移酶(F7-OMT)具有甲基转移酶功能,能催化底物类黄酮甲基化产生植物抗毒素,提高植物的抗菌性。为了给进一步研究该酶蛋白的功能奠定基础,以青稞"94-19-1"为材料,采用同源克隆方法得到青稞F7-OMT基因编码片段。生物信息学分析表明,青稞F7-OMT开放阅读框(ORF)全长为1173bp,编码390个氨基酸,蛋白分子质量为42 207.8Da,等电点pI为5.36,无信号肽序列,具有甲基转移酶2(Methyltransf_2,pfam00891)和二聚化(Dimerization,pfam08100)保守域。通过亚克隆将F7-OMT连接到表达载体pET-32a上,构建pET-32a-F7-OMT融合表达载体,在E.coli BL21(DE3)pLysS中诱导表达,并采用亲和层析纯化法得到纯化蛋白。     

甘蔗ScHTD2基因的克隆及生物信息学分析

D14是一类能够有效抑制水稻分蘖的水解酯酶,可能是独脚金内酯信号传导途径中的重要组分。为研究该基因在甘蔗分蘖性状中的功能,利用RT-PCR和RACE技术从甘蔗主栽品种ROC22中克隆出D14同源基因的c DNA全长,命名为Sc HTD2,并对其进行生物信息学分析。结果表明:Sc HTD2基因的c DNA全长为1 302 bp(KP137674.1),具有927 bp的开放阅读框,编码308个氨基酸;蛋白质分析表明,Sc HTD2为不稳定的水溶性非分泌蛋白,主要作用于氨基酸的生物合成或者作为生长因子调控生物生长发育。亚细胞定位于叶绿体,存在14个磷酸化位点,不存在乙酰化位点和信号肽。二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主,还有一些残基形成β-折叠和链延伸。保守结构域和三级结构预测均表明该蛋白包含一个α保守水解酶家族,属"D14-Like"或者"DAD2-Like"蛋白家族。推测Sc HTD2可能作为独脚金内酯调控甘蔗分蘖信号转导中一个具有催化特性的水解脂酶而起作用。进化树分析表明该蛋白与高粱、玉米等单子叶植物进化关系较近。     

病毒亲和肽的研究方法及进展

随着病毒亲和肽研究的不断深入,其在药理和医学上的应用也逐渐成为热点。研究极具潜在药用价值的病毒亲和肽并应用于治疗,给治愈某些感染性疾病带来希望。分析筛选高选择性、高灵敏度的病毒亲和肽,能为疾病检测、治疗及其分子机制研究提供有价值的思路和手段。该文就计算机模拟、分子对接和同源建模等生物信息学预测技术,及噬菌体展示技术等分析筛选病毒亲和肽的研究方法加以综述。     

尼罗罗非鱼cyp17a2生物信息学和雌雄性腺表达差异分析

[目的]进一步研究尼罗罗非鱼cyp17a2的编码蛋白的P450c17-Ⅱ的生物学特征以及在性腺中的表达特点。[方法]根据NCBI网站上登录的尼罗罗非鱼的cyp17a2基因全编码序列,利用相关的生物信息学分析软件分析cyp17a2基因编码的P450c17-Ⅱ的理化性质和结构特点,并分析该基因在不同性腺中的表达。[结果]罗非鱼cyp17a2基因编码的多肽含有521个氨基酸,p I为8.09,脂溶指数为98.33,是不稳定蛋白。罗非鱼cyp17a2基因的二级结构以不规则卷曲所占比例最大,为58.16%,α-螺旋占22.07%。P450c17-Ⅱ是二次跨膜蛋白,有众多蛋白质翻译后修饰位点。在60日龄性腺中,cyp17a2在精巢中的表达量显著高于卵巢。[结论]cyp17a2在尼罗罗非鱼不同性腺中的差异表达和编码P450c17-Ⅱ的生物信息学分析为研究cyp17a2在繁殖过程中的作用奠定了基础。