保定苜蓿锌离子跨膜转运蛋白的生物信息学分析(英文)

[目的]对保定苜蓿锌离子跨膜转运蛋白(Zinc transporter,ZnT)进行生物信息学分析。[方法]利用保定苜蓿锌离子跨膜转运蛋白氨基酸序列,应用生物信息学软件预测了该蛋白质的理化性质、分子表面亲/疏水性及二级结构,并利用不同的在线工具对其跨膜区域结构进行了对比预测。[结果]ZnT蛋白是一个整体疏水性蛋白,含有408个氨基酸,理论等电点为5.94;3种不同的跨膜预测工具预测得到相同的结果,即其存在7个可能的跨膜疏水区域,二级结构中α-helix(Hh)占48.04%、Extended strand(Ee)占9.56%、Random coi(lCc)占42.40%。这与其跨膜蛋白的性质相一致。[结论]mZnT属于锌离子跨膜转运蛋白的CDF家族,负责将细胞膜内的Zn2+转运出细胞,从而降低Zn2+的浓度与毒害。     

水稻亚硒酸盐转运子OsNIP2;1及其家族成员的蛋白结构分析

OsNIP2; 1是水稻亚硒酸盐转运子,是类NOD26内在蛋白家族的成员。本研究从Gen Bank数据库检索获得水稻、玉米和拟南芥的NIP家族成员氨基酸序列信息,利用生物信息学方法对OsNIP2; 1及其家族成员的蛋白理化性质、蛋白结构进行分析,对3种植物NIP家族成员的同源和进化关系进行评估。研究结果表明,OsNIP2; 1是定位于细胞质膜中的疏水性跨膜蛋白,包含6个跨膜结构域,其二级结构由38. 26%的α螺旋、21.48%的延伸带、10.40%的β转角和29.87%的随机卷曲等构成; OsNIP家族的其他成员都与OsNIP2; 1具有类似的蛋白理化性质和结构; 3种植物NIP家族成员的同源性很高,其氨基酸序列比对和进化树都显示出进化过程的高度保守性。     

不同植物黄酮醇合成酶FLS的生物信息学分析

采用生物信息学方法和工具分析19种不同植物中的黄酮醇合成酶基因的核苷酸序列及编码氨基酸序列,对其理化特性、功能结构域、亲/疏水性、二级结构、信号肽、跨膜结构域以及分子系统进化关系等进行预测和推断,并构建分子进化树。结果表明,不同植物FLS基因的开放阅读框全长在1.0 kb左右,编码蛋白含330余个氨基酸,呈酸性,是一个没有任何信号肽、转运肽和跨膜结构域的亲水性蛋白。不同植物FLS氨基酸序列包含有黄酮醇合成酶功能域,而且琢-螺旋和不规则盘绕是其蛋白质二级结构的最大量结构元件。19个植物FLS在分子进化树中主要聚成3小支,来源于同科植物的FLS首先聚在一起,再与其他物种FLS聚在一起,进化分析在一定程度上反映了这些物种FLS的进化关系。     

杜仲ABC转运蛋白基因家族成员鉴定与分析

ABC转运蛋白(ATP—binding cassette transpoter)是一类庞大而古老的跨膜运输蛋白家族,在生物体内参与多种物质的转运积累、有害物质解毒、气孔调节、植物防御等生理活动。杜仲(Eucommia ulmoides Oliv)作为重要的中药材,其药用成分主要为次生代谢产物,次生代谢物转运与积累过程需要ABC转运蛋白的参与。利用生物信息学手段对杜仲ABC转运蛋白基因家族进行鉴定,并分析该家族蛋白质性质和结构、跨膜结构、亚细胞定位、系统进化关系。研究表明,EuABC家族生物信息学预测有76个成员,含有1~7个保守基序;编码蛋白多为稳定蛋白,主要分布于细胞质膜上,二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主要构成元件;进化树分析表明,杜仲ABC转运蛋白家族可分为8个亚家族(A~G;I),每组成员数量分别为3、19、14、1、1、1、29、8。研究结果可为进一步研究杜仲次生代谢物质转运与积累奠定基础,也为其他植物ABC转运蛋白家族的研究提供了参考依据。     

花花柴耐盐相关基因NHX的克隆与分析

植物NHX属于Na＋/H＋逆向转运蛋白NHE/NHX亚家族的成员,为阳离子逆向转运蛋白家族的一个亚类,具有调节细胞内pH值和Na＋的浓度及维持细胞内离子稳态等多种功能。为进一步开发新疆盐生植物耐盐相关基因资源,本研究以盐生植物花花柴为材料,利用分子克隆技术,从总RNA中克隆编码Na＋/H＋逆向转运蛋白基因。依测序结果判断已从花花柴cD-NA中克隆到1253 bp的NHX基因片段,并对该序列进行数据库搜索和对序列比对分析。结果显示一致性达到68.77%,可以用于构建植物表达载体进行相应的功能鉴定。     

毛果杨全基因组磷酸根转运蛋白家族成员序列分析

磷酸根转运蛋白是一类主动转运磷酸根的重要载体蛋白.主要探讨毛果杨Populus trichocarpa全基因组中磷酸根转运蛋白(phosphate transporter)家族成员的系统发生和部分成员的理化性质、结构特点及亚细胞定位.以从毛果杨全基因组数据库中搜索并筛选得到的目标蛋白序列为基础,利用相关生物信息学软件对其进行系统发育分析,并利用一系列在线服务器对部分成员的理化参数、亲/疏水性、跨膜域、二级结构、三级结构和亚细胞定位进行了重点分析.结果表明,在毛果杨全基因组中共发现了31个磷酸根转运蛋白家族成员,根据其序列相似性,可分为4个亚家族,即PtrPHT1,PtrPHT2,PtrPHO1和PtrPHO2;PHT亚家族内的序列相似性高于PHO,并且高度保守;它们均为疏水性的全α型蛋白质,PHTs一般具有12个跨膜域,多于PHOs;不同亚家族成员的亚细胞定位不尽相同.因此,毛果杨磷酸根转运蛋白不同亚家族间分开较早,它们在杨树磷素代谢中可能起着不同的作用,共同维持并调控杨树体内的磷素平衡.     

陆地棉NCS1基因家族的全基因组成员鉴定及分析

核碱基阳离子转运蛋白-1(NCS1)家族是一个次级活性转运蛋白家族,由细菌、古菌、真菌和植物等2 500多个序列成员组成。在其他研究中发现,该蛋白与溶质特异性转运相关,进而影响植物的生长发育,本研究拟通过分析揭示核碱基阳离子转运蛋白在棉花生长发育中的作用。通过全基因组序列分析鉴定陆地棉NCS1基因家族成员;在此基础上,对这些基因进行定位、结构分析、进化发育分析,并开展启动子顺式作用元件鉴定的系统研究。本研究在全基因组水平一共鉴定出4个陆地棉NCS1基因,染色体定位发现,这些基因分布在A09和D09两条染色体上,motif结果显示所有NCS1蛋白质中都有NCS1结构域的存在,基因结构分析发现,外显子、内含子结构和长度在亚组表现一致。棉花、拟南芥、水稻、玉米等物种的系统发育分析比较表明,该基因家族在物种进化过程中出现了明显的分化。启动子序列分析则表明,该基因家族中存在有大量与脱落酸、赤霉素反应相关的顺式作用元件。取开花后17和21 d的棉花纤维开展qRT-PCR验证实验,结果表明,NCS1基因家族成员在纤维发育过程中具有显著的调节作用。本研究是首次在陆地棉中对NCS1家族进行全基因组的鉴定...     

普通小麦TaZIP29-7B基因的克隆及表达研究

金属离子在小麦生长过程中起重要作用,但土壤中金属离子含量过高,会对小麦生长造成损害。锌铁转运蛋白ZIP家族(ZRT,IRT-like protein,ZIP)广泛存在于植物中,参与多种金属离子的转运,也能提高植物的耐盐性。利用同源克隆技术获得 AtZTP29在小麦中的同源基因TaZIP29-7B,并获得其启动子序列,利用生物信息学技术对所获得的基因以及启动子序列进行初步分析,预测启动子顺式作用元件,通过实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术分析小麦 TaZIP29-7B基因在根和叶中在不同金属离子溶液处理下的表达情况,以研究该基因在小麦体内中对重金属转运的作用。结果表明:序列分析显示 TaZIP29-7B基因(登录号MK203894)编码277个氨基酸,TaZIP29-7B蛋白为疏水性蛋白,定位在细胞膜上,存在信号肽,属于分泌蛋白,第89～263位置间的结构功能域ZIP,属于典型的ZIP超级家族结构域,具有8个跨膜区;进化分析显示TaZIP29-7B与单子叶植物山羊草(Aegilops tauschii)ZIP29蛋白同源性最高;启动子中存在多种响应胁迫的顺式作用元件;qRT-PCR结果显示,小麦 TaZIP29-7B基因在外界重金属盐的变化下表达量有所变化。说明研究结果为进一步改良小麦抗盐性提供了参考。     

巴西橡胶树核糖体蛋白S5基因的克隆及生物信息学分析

核糖体蛋白S5是核糖体蛋白家族的重要成员,在核糖体中发挥重要作用.利用本实验室获得的部分序列设计引物,采用3'-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得一个核糖体蛋白S5基因的完整阅读框,该基因编码209个氨基酸的多肽,含有一个典型的真核生物核糖体蛋白S5结构域.在HbRPS5氨基酸序列中没有预测到跨膜区和信号肽,二级结构分析表明HbRPS5属于混合型蛋白.对14个RPS5系统进化分析表明,巴西橡胶树的RPS5基因在进化上具有保守性,与植物类拟南芥的RPS5基因亲缘关系最近,而与人和酵母等亲缘关系相对较远.该基因的克隆和生物信息学分析为深入研究其功能奠定了基础.     

蓝莓3个ZIP转运子的克隆及其生物学功能

蓝莓Vaccinium spp.的生长代谢极大程度受到金属离子平衡的影响,ZIP转运蛋白家族在调节植物体金属稳态中起着关键性作用,但目前有关蓝莓ZIP转运蛋白的相关研究较少。为探究蓝莓ZIP转运蛋白基因对铁(Fe)、锌(Zn)、镉(Cd)等金属离子的吸收转运机制,以北高丛蓝莓布里吉塔为研究材料,对蓝莓ZIP基因家族成员进行克隆,采用生物信息学方法分析得到候选基因的核苷酸序列、氨基酸序列、跨膜结构域,对比其他植物的ZIP家族基因,构建系统进化树并筛选得到高相似性的重点研究对象;通过添加金属水培蓝莓的VcZIPs基因表达量分析,探究蓝莓中ZIP转运子的生物学功能;通过转基因酵母金属耐性分析试验,验证VcZIPs异源表达时的功能。结果表明：克隆得到8个VcZIPs全长cDNA序列,其中筛选出3个转运子VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9具有ZIP家族的典型二级结构,或为潜在的ZIP家族成员。q-RT-PCR结果表明,蓝莓叶部ZIP转运子的基因转录水平普遍受到过量金属离子的抑制;蓝莓根部的VcZIPs基因表达普遍受根际过量金属离子诱导,VcZIP4基因的表达量在缺Fe、过量Fe以及超量Cd...     

植物CCCH型锌指蛋白研究进展

锌指蛋白是具有典型锌指结构特征的超蛋白家族,几乎参与了生物体生长发育的各个阶段,其中CCCH型锌指蛋白包含一个或多个由三个半胱氨酸和一个组氨酸组成的基序。本文综述了植物CCCH锌指蛋白的结构、作用方式、功能等方面的研究进展,并对其应用前景进行了展望。     

Genome-wide analysis of the SCPL gene family in grape(Vitis vinifera L.)

Serine carboxypeptidase-like(SCPL) proteins are a group of acyltransferase enzymes that have important roles in plant growth, development, and stress responses. Although SCPL proteins have been studied in many plants, the biological functions of SCPL genes in grape are still unknown. In this study, 59 putative SCPL proteins were identified from the grape genome. A bioinformatics analysis, including chromosomal locations, exon/intron structures, phylogeny, ciselements, and conserved motifs, was performed for the gene family. The phylogenetic analysis revealed that VvSCPL proteins could be classified into three groups, with the gene motifs in each group showing high similarity levels. The number of exons in the VvSCPL genes ranged from 1 to 19, suggesting significant variations among grape SCPL genes. The expression of the VvSCPL genes, as assessed by RNA sequencing(RNA-seq) and quantitative real-time PCR, showed that most VvSCPL genes responded to drought-and waterlogging-stress treatments, which indicated their roles in abiotic stress responses. The results provide useful information for further study of SCPL genes in grape.     

锌指蛋白转录因子Di19参与调控大豆干旱响应的研究进展

干旱是人类面临的最主要自然灾害之一,是影响农作物生产最主要的环境因素。锌指蛋白指含有锌离子、具有手指状结构域的一类蛋白质,是植物中发现种类最多、调控作用最显著的一类转录因子,在植物干旱响应中发挥重要作用。Di19是最新发现的一类小分子锌指蛋白,其含有两个C2H2型锌指结构域,受干旱和高盐诱导,在植物的抗旱响应中起积极作用。大豆根系不发达,需水量多,对干旱敏感,水分亏缺是制约其产量提高和品质提升的最重要环境因子。本文评述了大豆耐旱性研究现状,锌指蛋白及其家族最新成员Di19在大豆耐旱性响应过程中发挥的作用,以期为大豆耐旱性改良提供参考。     

基于转录组的油茶DHHC型锌指蛋白基因家族的鉴定及分析

DHHC型锌指蛋白参与细胞内蛋白质的棕榈酰化修饰,对植物的生长发育、器官形成、生殖发育及胁迫响应等生命活动具有重要的调控作用。基于油茶叶片转录组数据,筛选出23个DHHC型锌指蛋白基因,应用生物信息学方法对其蛋白理化性质、结构域、系统进化等进行了分析。结果表明,23个DHHC型锌指蛋白的序列大小为195~725 aa,均包含一个保守的DHHC-CRD结构域,大部分DHHC型锌指蛋白具有4个跨膜区,主要定位于细胞核和细胞膜中。系统进化分析将其分为4类,与拟南芥和水稻均有不同程度的同源关系,DHHC型锌指蛋白在不同物种间具有遗传保守性。23个DHHC型锌指蛋白基因在结实量大和结实量小的单株的不同发育时期叶片中均有不同程度的表达。CoDHHC9、CoDHHC13、CoDHHC22在油茶抽梢生长期的叶片中表达上调;CoDHHC6、CoDHHC12、CoDHHC18、CoDHHC23在花芽分化时期和果实成熟时期的叶片中表达量较高,且在结实量较小而开花较多的单株中表达上调更为明显,这些基因可能参与油茶花芽分化及花朵发育过程;CoDHHC5、CoDHHC11、CoDHHC15在不同时期的叶片中表达量均较低。研究结果为进一步对油茶DHHC型锌指蛋白家族基因的克隆和功能分析提供依据,有助于进一步研究该基因家族在油茶生殖发育中的调控功能。     

新型热带香菜山蒌叶的营养成分测定

采用国标方法对新型热带香菜植物山蒌叶的维生素、蛋白质、氨基酸和矿质元素成分进行了测定,结果表明,山蒌叶的维生素、蛋白质、氨基酸和矿质元素营养含量丰富,尤其是山娄叶的钙、铁、锌、锰和锶的含量很高,具有很好的保健养生价值,开发前景十分广阔.     

铁锌互作对苹果锌、铁吸收分配的影响

 【目的】分析锌在苹果营养器官之间的分配特性以及锌铁交互关系，解释锌铁吸收和分配机制，指导合理施用锌铁肥料。【方法】测定了盛果期‘红富’士苹果缺锌小叶病树和正常树夏季不同器官的锌铁浓度；以‘平邑甜茶’（Malus Hupehensis Rehd）为试材，采用正交设计方案、通过溶液培养法培养幼苗，分析不同锌铁供应水平下营养器官的锌铁分配特性及其锌铁交互作用关系。【结果】夏季，缺锌小叶病树各器官锌浓度低于正常树，铁浓度高于正常树。水培试验中，锌铁供应水平提高，‘平邑甜茶’幼苗各器官锌铁累积均显著升高，其变化幅度依次是根>茎>叶；锌铁交互对根、茎、叶锌、铁浓度影响的显著性逐渐降低，缺锌时各器官转运系数均高于1.00；在中、低锌水平下，根部锌、铁呈正相关，与大田结果一致，高锌处理则呈负相关；叶锌、铁均呈负相关。高铁水平下，根中锌铁正相关达极显著水平。【结论】在苹果树中，根系是锌的调节库，并在一定程度上调节树体的锌铁平衡；锌促进了铁在根系的累积，高铁对缓解锌的毒害起到一定的平衡作用；锌与铁在叶中相互抑制。     

不同来源锌的生物学效价

不同来源锌的生物学效价变异很大。天然饲料中锌的生物学效价是豆科高于禾本科,禾本科中是麦类高于玉米。动物性饲料中锌比植物性饲料粮中的锌有效。各种化合锌的生物学效价一般高于谷物中天然来源的锌。各种化合锌态比较,醋酸锌更易被动物吸收,而硫化锌中锋的生物学效价较低。饲料成熟度、植酸含量、饲料加工方法、动物本身的营养状况,都影响锌的生物学效价。     

富锌玉米的筛选及叶面喷施锌肥对玉米籽粒中矿物元素的影响分析

锌（Zn）是生物体必需的微量元素,在动植物和人体的生长发育中具有重要作用。为了提高玉米籽粒中Zn的含量,以102份玉米种质资源为材料,对玉米籽粒中的Zn含量进行分析,发现102份玉米籽粒Zn含量的变异范围为8.42～33.7 mg/kg,平均含量为19.61 mg/kg,变异系数为28.45％,表明玉米种质资源中的Zn含量具有明显的多样性。为了进一步分析籽粒Zn含量与Zn吸收效率之间的关系,从102份材料中挑出含Zn量差异显著的2个材料叶面喷施Zn肥,结果表明叶面喷施Zn肥均能显著的提高京科糯2010（JK2010）和京科糯928（JK928）籽粒中Zn的含量,分别提高了87.5%和135%;富Zn JK2010株系的籽粒Zn含量随着喷施Zn浓度的增加而提高,且Fe对Zn的吸收具有促进作用;低Zn的JK928株系籽粒Zn含量不受喷施Zn浓度和Fe的影响,同时也发现Zn肥的施用对其他一些矿物元素的吸收也有影响。     

植物锌营养研究综述与展望

就国内外有关土壤锌的含量与化学行为，植物体对锌的吸收，锌的生理功能，土壤和植物体内锌与其它元素间的关系，锌营养的遗传差异，根际和根系分泌物与土壤锌之间的关系等方面的研究现状以及展望进行了综述。     

玉米锌指蛋白基因ZmAN14过表达转基因烟草对非生物胁迫的响应

【目的】ZmAN14是玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族成员,该家族在水稻中广泛参与非生物胁迫应答。通过分析玉米旱21（H21）及转ZmAN14烟草在非生物胁迫下的表达情况,为玉米ZmAN14及其家族的功能和分子机制的全面解析提供新信息。【方法】通过对ZmAN14进行序列分析,发现其属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。以玉米自交系H21为研究材料,在三叶期时对其进行非生物胁迫和ABA诱导处理,0、1、3、6、12和24 h时取整株样品,同时在玉米不同生长期取根、茎、叶、胚芽鞘、雌蕊、雄蕊、花丝、苞叶等不同组织样品,利用实时荧光定量PCR方法对ZmAN14的组织表达谱和非生物胁迫及ABA诱导的表达谱进行分析,并结合启动子区顺式作用元件分布情况进行对比分析。将ZmAN14编码序列克隆至GFP表达载体pMDC85,利用亚细胞定位技术验证ZmAN14在胞内的定位情况。将ZmAN14克隆至GAL4 DNA结合结构域载体,并转化酵母,将其涂布在缺陷培养基上观察酵母生长情况,分析其有无转录激活活性。将ZmAN14编码区与植物表达载体p1300-221连接构建超表达载体,并将其转入烟草,选择ZmAN14 mRNA 表达量高的T₂纯合体株系进行盐、干旱胁迫和ABA诱导,观察其对非生物胁迫的应答。【结果】序列分析表明,ZmAN14开放阅读框（ORF）为516 bp,编码一个171个氨基酸的蛋白,预测分子量为18.3 kD,等电点是8.28。ZmAN14具有A20和AN1结构域,属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。实时定量荧光PCR结果表明ZmAN14在叶中大量表达,受NaCl、干旱胁迫和ABA诱导上调。ZmAN14与GFP融合蛋白定位于细胞质和细胞核中,定位结果与ZNF216 和ZmAN13类似,而ZmAN14本身并没有核定位信号,暗示ZmAN14与其他蛋白结合进入细胞核中发挥其生物学功能。ZmAN14在酵母中表达时不能在酵母缺陷培养基（SD/-Leu-His medium）上生长,因此,未发现其具有转录激活活性。将ZmAN14在烟草中过表达会增加烟草苗期对盐和干旱的抗性。【结论】ZmAN14属于玉米A20/AN1型锌指蛋白基因家族。ZmAN14主要在叶中表达,受非生物胁迫和ABA诱导,在烟草中过表达可以提高烟草苗期对盐和干旱的抗性。ZmAN14可能通过与其他蛋白的互作行使功能。相比较于其他的A20/AN1型锌指蛋白,在转基因烟草中,ZmAN14也参与非生物胁迫应答。ZmAN14与ZmAN13具有高同源性,但在盐和干旱胁迫时,二者却具有向反方向调控的功能。