发菜固氮酶nifH基因克隆及其干旱胁迫下的差异表达

通过对发菜固氮酶H亚基基因(nifH)全长进行克隆、原核表达和生物信息学分析,采用qRT-PCR技术,分析不同干旱胁迫下发菜固氮酶基因nifH在转录水平的表达变化。结果表明,根据特异性引物克隆获得长度为894bp的nifH,GenBank登陆号为BankIt1901364(KU886163)。将nifH在大肠杆菌中表达,获得约36ku的外源蛋白。生物信息学分析表明,发菜nifH与已报道的多种蓝藻的nifH及推导的氨基酸序列具有较高的相似性,nifH二级结构和三级结构主要由α螺旋、β-折叠、随机卷曲和β-转角构成。随藻体含水量的逐渐降低,发菜nifH在转录水平上的表达量逐渐增加,固氮酶活性呈现先增加后下降的趋势。研究结果为进一步研究发菜固氮酶基因的分子结构和发菜响应干旱胁迫的固氮机制及氮代谢过程奠定基础。     

杧果MiNPR1抗病基因克隆及生物信息学分析

NPR1是SA介导的植物抗病通路中的转录共激活因子。本实验采用RT-PCR技术从杧果（Mangifera indica）中分离得到了MiNPR1-1和MiNPR1-2。序列分析显示：MiNPR1-1基因编码471个氨基酸，MiNPR1-2基因编码445个氨基酸。2种MiNPR1蛋白皆含BTB/POZ结构域和锚蛋白重复序列，非跨膜蛋白且无信号肽，为不稳定酸性亲水蛋白。蛋白结构预测表明：MiNPR1蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-折叠构成，三级结构与二级结构相符。进化关系得出：MiNPR1-1为单独分支起源，MiNPR1-2蛋白与阿月浑子（Pistacia vera）的XP_031280798.1聚类为一簇。本研究克隆了杧果NPR1基因，预测其编码蛋白特征，为后续研究该基因在杧果上的功能及培育杧果优良抗病品种提供参考。     

干旱和高温胁迫下紫花苜蓿PEPC酶活性变化及其基因序列分析

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一种分布极其广泛的多年生优质豆科牧草，分析干热胁迫下其磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC)酶活性变化及PEPC蛋白的生物信息学。本研究以‘阿尔冈金’紫花苜蓿和云南德钦县野生紫花苜蓿为材料，测定其在干旱胁迫和高温胁迫下的PEPC酶活性的变化，同时扩增了PEPC基因，并对PEPC蛋白进行了生物信息学分析和系统发育分析。结果表明，在胁迫第12 h酶活性达到峰值，两种胁迫下野生紫花苜蓿的酶活性基本高于‘阿尔冈金’紫花苜蓿，两种紫花苜蓿PEPC蛋白均为不稳定蛋白和亲水性蛋白。干旱胁迫与高温胁迫都对紫花苜蓿PEPC酶活性产生了较大的影响，且两种紫花苜蓿PEPC氨基酸序列保守性均较高。本研究可为提高高温和干旱条件下紫花苜蓿的光合特性进而增加产量提供理论依据。     

绵羊RPS20基因的生物信息学分析

核糖体蛋白20基因(ribosomal proteinS20，RPS20)是一类参与蛋白质生物合成及对细胞增殖、分裂、分化、凋亡具有调控作用的基因，广泛存在于多种动物体内。为探究RPS20基因在绵羊体内的功能，运用生物信息学数据库及其软件分析了该基因及其编码的产物。结果发现，绵羊RPS20基因总共编码了119个氨基酸残基，所编码的蛋白质分子式为C587H995N173O171S5，分子质量为13.372 71 KDa，等电点pI为9.95。通过基本理化性质的分析可知，绵羊RPS20蛋白是稳定性强、具亲水性的非分泌蛋白，不含信号肽序列且无跨膜结构。亚细胞定位结果表明，其编码产物主要存在于细胞质中(65.2%)。绵羊与牛、马、黑猩猩、野生双峰驼等哺乳动物的RPS20蛋白相似度均为100%。该蛋白的二级结构和三级结构主要以无规卷曲、α螺旋和β折叠组成。     

黑果枸杞GRF转录因子家族鉴定与生物信息学分析

为探究黑果枸杞（Lycium ruthenicum） GRF基因家族成员在盐胁迫下的耐盐分子机制，采用生物信息学方法，对黑果枸杞转录组数据库进行分析，并对GRF家族成员的理化性质、保守结构域、进化树、基因家族表达谱进行分析。结果表明，通过转录组数据共筛选出14个GRF家族成员，这些蛋白编码氨基酸的个数为136~585 aa，等电点为5.58~9.33，分子量为14.566 97~62.986 65 kDa。保守基序表明，多数黑果枸杞GRF的N端具有QLQ和WRC保守结构域。系统进化分析发现，14个LrGRFs被分为7个亚族，位于同一亚族的GRF基序组成相似，部分黑果枸杞GRF与番茄GRF具有相对应的进化关系。表达谱表明，不同组织的LrGRFs在不同盐胁迫下均有响应，其中LrGRF6，LrGRF10和LrGRF12在根中高表达，而LrGRF2，LrGRF6和LrGRF10在叶中表现为高表达，这表明其可能在黑果枸杞中发挥着更加重要的调控作用。结果为进一步深入揭示LrGRFs在盐胁迫环境下的分子机制奠定了理论基础。     

青稞酸性磷酸酶基因HvnACP2克隆和亚细胞定位研究

为了探索青稞酸性磷酸酶基因 HvnACP2的基因和蛋白结构特点，为青稞磷吸收利用机制研究提供基础。以青稞‘肚里黄’叶片为材料，根据植物基因组数据库Gramene中的大麦 HvACP2基因和启动子区域序列设计引物，通过PCR获得青稞 HvnACP2基因和启动子区域序列。采用生物信息学软件对 HvnACP2基因启动子区域元件以及蛋白理化性质、跨膜结构、磷酸化位点、信号肽、二级、三级结构进行分析。结果表明： HvnACP2有2个外显子和1个内含子，启动子区域有与分生组织、光响应、厌氧、茉莉酸和脱落酸相关的顺式作用元件。HvnACP2蛋白由454个氨基酸组成，分子质量为51 285.15 u,总原子数为7 058,亲水系数为-0.451,理论等电点为6.17,不稳定指数34.54,脂溶性指数为67.05。具有12个磷酸化位点和信号肽，不具有跨膜结构。 HvnACP2中α螺旋、延长链、β转角、无规则卷曲所占比例分别为18.72%、53.96%、23.57%、3.74%。 HvnACP2和其他物种的同源蛋白都有紫色酸性磷酸酶N末端结构域和金属酸性磷酸酶结构域，将 HvnACP2与其他植物的氨基酸序...     

水稻遗传育种相关生物信息数据库和工具的研究进展

水稻Oryza sativa L.是主要的粮食作物，也是单子叶植物研究的模式植物。面对日益严峻的环境和人口压力，培育高产、优质、环境适性强的水稻品种是解决当前粮食安全问题的有效途径。随着多组学技术的快速发展，积累了海量的水稻遗传育种相关的数据。生物信息数据库和在线分析工具是存储这些数据的载体，用以整合、可视化和共享数据，并为数据的深入挖掘和利用提供工具，从而为育种决策提供数据支撑。本综述系统梳理了近20年来开发的水稻生物信息数据库和在线分析工具，并基于内置数据集和功能对它们进行了分类和总结。最后，讨论了现有的水稻生物信息数据库和在线分析工具的问题与不足，并对它们在大数据和人工智能时代的发展方向进行了展望。     

牦牛JHDM2A基因的克隆测序及其生物信息学分析

利用RT-PCR克隆技术对牦牛JHDM2A基因进行cDNA克隆测序,并用生物信息学软件分析该基因的编码区序列、蛋白结构及进化关系。结果表明:①牦牛JHDM2A基因cDNA序列大小为4 605bp,其中CDS区序列3 969bp,编码氨基酸1 323个。牦牛JHDM2A基因与人、小鼠、褐鼠、原鸡等物种该基因序列比对,一致性分别为90.3%、86.9%、86.3%、69.9%,在物种间具有较高的一致性。②牦牛的JHDM2A蛋白存在JMJC结构域,属于JMJD家族的一员,该蛋白是一种弱碱性、无跨膜结构的游离蛋白,不定位于细胞的任何部位,进化速度慢、保守性强。以上结果为进一步从分子水平上了解牦牛JHDM2A基因和JHDM2A蛋白的结构、功能提供了理论基础。     

日本结缕草ZjTCP20基因生物信息学及表达模式分析

TCP是高等植物所特有的一类转录因子，参与调控植物的生长发育、衰老及逆境应答等多个生物学过程。本研究从日本结缕草(Zoysia japonica)中克隆出ZjTCP20基因，并对该基因进行生物信息学分析、自激活检测、表达模式分析等来探究该基因特性。ZjTCP20基因完整编码区为624 bp,编码208个氨基酸。ZjTCP20蛋白无信号肽，具有疏水性，系统发育进化树结果显示其与玉米(Zea mays)ZmTCP20亲缘关系最近。亚细胞定位显示该蛋白定位于叶绿体、细胞质和细胞核上。ZjTCP20基因表达模式结果显示，该基因在幼嫩叶片中大量表达，随植物发育表达量逐渐减少，但茉莉酸甲酯(MeJA)等3个激素对基因的表达量没有显著影响。酵母自激活试验显示ZjTCP20具备自激活活性。本研究为进一步研究ZjTCP20基因提供了科学依据。     

蒙古冰草ERF转录因子生物信息学及其表达分析

ERF(Ethylene responsive factor)家族是植物中一种重要的转录因子，参与植物生长发育和逆境胁迫响应。为筛选蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)抗旱相关的ERF转录因子，本研究利用生物信息学方法对其理化性质、亚细胞定位、保守基序、进化关系及其二、三级结构进行分析，同时对不同干旱处理下的ERF基因进行表达分析。结果显示：筛选得到18个具有ERF结构特征的蒙古冰草ERF转录因子，蛋白大小在70～404aa之间，分子质量在7447.54～43654.9之间，理论等电点(PI)在4.53～11.10之间，其中有2个疏水性蛋白，其余均为亲水性蛋白，大部分定位于细胞核。ERF转录因子的二、三级结构以无规则卷曲为主，推测motif1，motif2，motif3为保守基序。进化关系比对发现AmERF053，AmERF1B，AmERF4-1，AmERF4-2与已知具有抗旱功能的蛋白具有较高同源性，且在干旱处理的蒙古冰草中显著差异表达。