小麦DEAD-box基因家族鉴定及其低温下的表达模式分析

DEAD-box RNA解旋酶是RNA代谢途径中的关键酶,在RNA代谢过程中调控植株的生长发育和抗逆性。目前,尚未见有人对小麦DEAD-box基因家族进行系统鉴定与分析。为探究小麦DEAD-box基因的功能,本研究以水稻DEAD-box基因家族基因为参照,从小麦全基因组数据库中共鉴定到134个小麦DEAD-box家族基因,并利用生物信息学对其家族成员的理化性质、基因结构、进化树和共线性进行分析。结果表明,小麦DEAD-box蛋白多数为弱碱性蛋白,亚细胞定位分布广泛,核分布最多;小麦与水稻DEAD-box家族基因亲缘性较高,小麦DEAD-box蛋白结构域与核心基序排列有序稳定,高度保守;小麦DEAD-box家族基因在进化过程中可能发生了节段性复制事件,水稻与小麦DEAD-box基因无序共线性连线,说明DEAD-box基因在进化过程中可能存在染色体异位突变。进一步以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)和东农冬麦2号(Dn2)为材料,对其转录组库中低温差异表达的7个DEAD-box基因进行qRT-PCR分析,结果表明,这7个基因在不同品种和不同组织中表达量均有差异。Dn1中DEAD-box基因的表达量在 -10 ℃达到峰值,而Dn2中DEAD-box基因的表达量在-25 ℃达到峰值。     

低温胁迫下冬小麦JA合成相关基因的研究

植物激素JA在植物响应低温胁迫中发挥重要的作用。本课题组前期研究发现,东农冬麦1号(Dn1)的强抗寒性与JA信号转导有关,为了探讨Dn1抗寒性的提高是否与内源JA合成基因的表达有关,以Dn1为试验材料,外施MeJA处理,对不同温度胁迫下JA合成基因(TaLOX1、TaLOX2、TaLOX3、TaAOS、TaAOC、TaOPR2、TaLOX2A、TaLOX2B和TaLOX2D)的表达量进行实时荧光定量分析,并结合生物信息学分析对TaLOX2A、TaLOX2B和TaLOX2D蛋白功能进行预测。结果表明,低温胁迫提高了Dn1分蘖节中TaLOX1、TaLOX3、TaAOC和TaOPR2的相对表达量,在-10℃表达量达到最大值;外源MeJA处理显著提高了0℃下分蘖节中TaLOX1、TaLOX2、TaLOX3、TaAOS、TaAOC的相对表达量;TaLOX2A、TaLOX2B和TaLOX2D基因均位于小麦5号染色体上,编码的蛋白均定位于细胞质中,属无规则卷曲蛋白,结构相似,保守结构域相同,蛋白功能相同或相似。本研究为进一步揭示JA合成基因在冬小麦响应抗寒中的作用奠定了基础。     

桑萜类生物合成酶HMGR的生物信息学分析

萜类化合物是桑叶具有药用功效的主要化学成分之一。利用Vector NTI Suit 8等工具,对GenBank中的桑萜类生物合成关键酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因的核苷酸和氨基酸序列进行了生物信息学分析。桑hmgr基因序列以基因组DNA形式登录,其中1-5 905 bp区间为该基因序列,包括启动子、CDS和内含子序列,推测其编码蛋白的分子式为C2602H4181N715O786S29,亚细胞定位于线粒体,存在跨膜结构域,且含有22个氨基酸的质体转运肽,是含有HMG-CoA-reductase-classⅠ重要功能域的疏水性蛋白,二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主,三级结构中含有2个HMG-CoA和2个NADP(H)结合位点。     

家蚕转录因子AP-4基因cDNA的分子克隆与生物信息学分析

AP-4(activator protein 4)是一种转录因子,在生物的生长发育中有重要作用。根据家蚕表达序列标签(EST)并利用cDNA末端快速扩增(RACE)方法克隆了家蚕AP-4(Bombyx mori activator protein4)基因,结合生物信息学方法对所获的序列进行开放阅读框、序列同源性分析,预测了AP-4蛋白的理化性质。获得的家蚕AP-4基因cDNA的全长为1621bp,其开放阅读框为996bp,编码331个氨基酸,基因由3个外显子和2个内含子组成。同源性比对表明该基因推导的氨基酸序列与棉铃虫AP-4和谷蛀虫AP-4推测的蛋白同源性分别为76%和54%,第45-99位氨基酸序列是一个典型的保守结构域。实时定量RT-PCR显示该基因在所检测家蚕的各发育时期中,除幼虫1龄和蛹期第4天无表达外,其它时期均有表达,其中幼虫3龄和4龄期的表达量较高。     

绵羊IGF-Ⅰ基因Ⅱ类变异剪接体生物信息学及组织表达分析

为明确绵羊IGF-Ⅰ基因变异剪接体的生物学特性及其在生长发育过程中的功能,本研究成功获得了IGF-Ⅰ基因Ⅱ类的2种变异剪接体(Ea和Eb型),利用生物信息学方法预测分析2种变异剪接体的结构特性,并探讨其在不同组织中的表达规律。结果表明:Ea和Eb型由同一基因通过选择性剪切形成,均是绵羊中新发现的类型,预测其分别编码138 aa和172 aa,2种变异剪接体的信号肽剪切位点、进化同源性、亚细胞定位、蛋白质空间结构预测结果类似,但二者包含不同的共价修饰位点。组织表达分析表明,2种变异剪接体在肝组织中表达量均最高,其次为脂肪、胃、睾丸、肌肉和皮肤组织,心、脾、肺、肾、肠、膀胱组织的表达水平较低;在胃中,羔羊期2种变异剪接体表达水平均极显著高于成羊期(P<0.01),在睾丸中,羔羊期IGF-Ⅰ基因Ⅱ类Ea型表达水平显著高于成羊期(P<0.05)。总体上来看,在各种组织中IGF-Ⅰ基因Ⅱ类Ea型的表达水平高于Eb型,为优势转录本类型。     

滩羊Eph A3基因克隆表达分析及生物信息学初步研究

本研究以滩羊不同时期(1月龄和48月龄)被毛卷曲性状差异为基础,对在前期构建的消减文库中获得与滩羊被毛卷曲形成相关的重要候选基因EphA3进一步分析。首先通过PCR扩增技术获得EphA3基因的编码区CDS全长,并利用生物信息学方法分析该基因所编码的蛋白结构及其在不同物种中的同源性和进化关系。结果表明:滩羊EphA3基因序列在不同物种间高度保守,在皮肤组织中表达量最高;该基因在48月龄滩羊皮肤组织中的表达量显著高于1月龄个体(P<0.05)。EphA3基因可能是影响不同时期滩羊被毛卷曲差异的候选基因之一。     

云南红皮梨bHLH转录因子的生物信息学分析

具有碱性-螺旋-转角-螺旋结构的一大类基因被称为bHLH家族基因,其成员主要有c-MYC、MADL、MAX、MIXL和删r基因;bHLH转录因子在细胞的增殖、分化和凋亡方面起着重要作用;对植物的生长发育、营养吸收、生物合成和信号转导等方面同样有着重要作用。在果肉、叶片和外果皮中,CsMYC2的表达与CHS、UFGT及ANS表达相关联,因此CsMYC2参与花色苷的生物合成调控,但是该基因在云南红皮梨花色苷合成调控中起着什么样的作用尚不清楚。利用生物信息学方法对云南红皮梨（RedPyruspyrifdia）bHLH基因进行分析,对不同植物间bHLH基因氨基酸序列的同源性比对,并且对该基因编码的蛋白质的理化性质、结构和功能等进行预测和分析。结果表明：该蛋白属于亲水性蛋白,其二级结构中的主要结构元件是仅一螺旋和无规则卷曲,并散布于整个蛋白。这一结果为研究红皮梨bHLH基因的结构、功能以及红皮梨的着色机制奠定了一定的基础。     

苋菜MDH基因克隆及生物信息学分析

[目的]对苋菜MDH基因进行克隆及生物信息学分析.[方法]以苋菜试管苗为材料,从实验室构建的苋菜转录组数据库中筛选出苋菜MDH基因的cDNA序列片段,采用RT-PCR技术对其ORF进行克隆,并进行生物信息学分析.[结果]MDH基因编码344个氨基酸,通过生物信息学分析表明,MDH可能为非分泌蛋白,包括33个磷酸化位点,...     

梨果黑斑病菌钙调磷酸酶基因生物信息学分析及其对侵染结构分化的调控作用

为揭示梨果黑斑病菌Alternaria alternata CaN基因的调控作用,采用RT-PCR技术克隆A.alternata CaN基因,利用在线工具对其基因及其编码蛋白进行生物信息学分析;同时分析其在A.alternata侵染结构分化过程中的表达特性;并进一步以钙调磷酸酶专一性抑制剂环孢菌素A(CsA)处理研究其对A.alternata侵染结构分化和致病性的影响。结果A.alternata克隆得到CNA和CNB基因,分别命名为AaCNA(GenBank NW＿017306222)和AaCNB(GenBank NW＿017306193),生物信息学分析表明AaCNA和AaCNB均无跨膜结构,且具有多个磷酸化位点,主要定位于细胞核上;AaCNA包括一个N端催化结构域、CNB结合结构域、钙调素CaM结合结构域和自抑制蛋白结构域,AaCNB具有4个EF-hand Ca²⁺结合位点。qRT-PCR分析表明,在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中AaCNA和AaCNB基因表达量均显著上调,且果蜡诱导作用更明显。药理学表明,环孢菌素A处理显著抑制疏水性和...     

动物组蛋白H3K4三甲基化转移酶MLL3的生物信息学分析

[目的]对动物组蛋白H3K4三甲基化转移酶MLL3进行生物信息学分析。[方法]利用生物信息学的方法,对小鼠MLL3的基因结构、氨基酸序列、系统进化树、染色体定位和共线性等问题进行分析。[结果]编码合成的小鼠MLL3蛋白质一级结构包括7个锌指结构域、1个HMG-box(高迁移率族蛋白)、1个FYRN(N-末端富含苯丙氨酸或酪氨酸区域)、1个FYRC(C-末端富含苯丙氨酸或酪氨酸区域)、1个SET域和1个postSET域;从序列对比和同源性上发现,该研究中的19种动物都基本上具有这些结构,说明这些结构在进化上是相对保守的,其中SET域具有高度的保守性,是维持组蛋白甲基化酶活性所必须的;从系统发生上看,19种动物在进化树上的位置与其分类地位相一致;在共线性分析中,虽然小鼠和人的MLL3基因位于不同的染色体上,但其上游和下游具有相同的基因,说明小鼠和人的MLL3基因具有共线性。[结论]不仅揭示了MLL3的核苷酸序列及其氨基酸序列的一级结构,为以后研究其高级结构和蛋白质的功能奠定了基础;同时也为后期进行小鼠MLL3基因的引物设计、启动子分析、基因的克隆、定位和表达的调控模式研究奠定了基础。