南荻纤维素合成酶CesA基因的生物信息学分析

于PacBioSMRT单分子实时测序技术进行3代转录组测序,辅以2代测序,构建出一个完整的,准确的南荻Unigene库.通过与近源物种比对后,拼接出南荻(Miscanthus lutarioriparius)纤维素合成酶基因(cellulose synthase gene)CesA4、CesA7和CesA9的序列,并将...     

番茄查尔酮合成酶基因的鉴定及生物信息学分析

类黄酮(Flavonoids)是植物体内一类重要的次生代谢产物,它以结合态(黄酮苷)或自由态(黄酮苷元)形式存在于水果、蔬菜、豆类和茶叶等许多植物中,对植物的生长发育有着重要的调节作用。查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS,EC2.3.1.74)是植物类黄酮合成途径的第一个关键酶,在调控类黄酮的生物合成以及类黄酮的成分起着决定作用。本研究基于番茄全基因组测序数据,利用生物信息学方法,鉴定了查尔酮合成酶基因家族成员,分析其内含子-外显子的结构特征、系统发育关系,序列结构的保守性以及染色体上的分布。研究表明:查尔酮合成酶(SlCHS)是含有8个成员的多家族基因,蛋白质序列编码位于160(SlCHS05)～438(SlCHS08)个氨基酸之间;相似性在33.7%(SlCHS02和SlCHS06)～92.0%(SlCHS04和SlCHS07)之间,表明这些序列之间具有较高的遗传多样性;此外,结构分析发现这些基因均含有较少的内含子(0～2个);序列比对表明这些基因具有较高的保守性;它们不均匀分布在番茄的1、5、6、9和12号染色体上。该研究不仅有助于未来了解该基因家族的进化起源提供参考,而且可为我们进一步分析该基因家族成员的功能奠定基础。     

白花虎眼万年青绿原酸合成酶基因QtHQT的克隆及表达分析

羟基肉桂酰辅酶A奎尼羟基肉桂转移酶(hydroxycinnamoyl-Co A quinate hydroxycinamoyl transferase,HQT)是植物绿原酸合成过程中的关键酶。为研究HQT基因在白花虎眼万年青绿原酸合成中的分子机理,根据已获得的白花虎眼万年青转录组数据中的HQT基因序列,设计引物,利用RT-PCR方法获得白花虎眼万年青HQT基因的完整编码区序列;对该基因进行了生物信息学分析,并采用相对定量PCR方法分析了其在不同器官中的表达特性。研究结果表明,分离出的白花虎眼万年青HQT基因长1 284 bp,编码427个氨基酸并包括应有的保守区域,命名为Qt HQT;Qt HQT基因在白花虎眼万年青的鳞茎中表达量最高,珠芽其次,叶片中最低。本研究从白花虎眼万年青中克隆了Qt HQT基因,并对其进行了生物信息学和相对表达量分析,为后续研究奠定了基础。     

金银花中绿原酸的研究进展

文章对金银花中主要活性成分绿原酸的理化性质、检测方法、提取方法、生物活性等方面进行了论述,并对绿原酸在医药保健食品与日用化工等方面的应用作了分析,以期推动金银花中绿原酸的综合利用。     

小麦作物查尔酮合成酶（CHS）及其基因生物信息学分析

对已在NCBI上注册的普通小麦、蓝粒小麦、天蓝偃麦草查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)核酸和氨基酸序列进行分析。利用生物信息学软件研究3种作物查尔酮合成酶的酶学特性,对其组成成分、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、分子进化、蛋白质二级结构和结构域进行预测和推断。3种作物查尔酮合成酶基因长度均约为1.2 kb,编码394个氨基酸,三者氨基酸同源性很高,在蛋白质的其他预测中,发现三者均为不稳定蛋白,疏水性较强,二级结构以α-螺旋为主,但其他结构中有所差异,在进化树中可以看出蓝粒小麦与长穗偃麦草亲缘关系较近。通过分析发现,小麦类作物查尔酮合成酶有着与其他植物中该酶相同的特性,为进一步研究其他特殊的小麦类作物相关酶及其基因提供理论依据。     

广藿香法呢基焦磷酸合成酶基因(FPS)的克隆及生物信息学分析

为进一步阐明广藿香(Pogostemon cablin (Blanco) Benth.)中百秋李醇(Patchouli alcohol)生物合成的分子调控机制,本研究采用RT-PCR技术从广藿香叶片中克隆得到法呢基焦磷酸合成酶(farnesyl diphosphate synthase) FPS基因,并通过qRT-PCR技术分析FPS基因在广藿香幼苗期(扦插后60 d)与成熟期(扦插后240 d)叶片中的相对表达量。对克隆得到的广藿香FPS基因进行生物信息学分析,序列片段长为1 177 bp,其中包含1个长度为1 050 bp的开放阅读框,编码由349个氨基酸残基构成的蛋白质,与其它已知FPS氨基酸序列的唇形科植物一致性高达93.10%,与已知的米团花(Leucosceptrum canum Smith) FPS蛋白亲缘关系最近。预测FPS蛋白质分子质量约为40.09 kD,理论等电点(pI)为5.34,推测其为亲水性蛋白,无跨膜区且不含信号肽,属于类异戊二烯生物合成家族。qRT-PCR结果表明FPS基因在成熟期叶片中表达量高于幼苗期,与转录组数据分析结果一致。本研究结果为进一步研究FPS基因在广藿香中的应用,探究广藿香中百秋李醇生物合成途径中关键酶的表达模式及通过调控百秋李醇生物合成提高广藿香挥发油中有效成分含量提供了理论依据。     

牡丹长链脂酰辅酶A合成酶基因PsLACS的克隆及生物信息学分析

根据本实验室前期获得的长链脂酰辅酶A基因的EST序列设计引物,本研究利用RACE扩增从牡丹中得到2 377 bp的Ps LACS全长c DNA,其中,包括5'UTR 347 bp,3'UTR 200 bp和1 830 bp的编码区,共编码609个氨基酸,分子量为67.94 k D。Ps LACS包括30个可能的磷酸化位点,其中14个位于丝氨酸(S),7个位于苏氨酸(T),9个位于酪氨酸(Y),这可能与酶活性的调节有关。二级结构预测显示,Ps LACS含α-螺旋和无规则卷曲较多。同源性分析结果表明,Ps LACS与葡萄LACS同源性最高,其次是橙子LACS、蓖麻LACS。系统进化树分析结果与同源性比对的结果基本一致。研究结果可为进一步研究牡丹Ps LACS基因的功能提供了理论基础。     

紫穗槐AfUGPase基因的生物信息学分析

旨在了解UGPase基因的结构和功能,探明UGPase基因在AM真菌胁迫下,接种AMF诱导的紫穗槐植株与未接种AMF紫穗槐植株之间的差异。利用生物信息学方法如核酸序列比对分析、ORF分析、多序列比对和进化树分析等方法对该基因的核苷酸组成、蛋白质结构、系统进化发育等方面进行预测和分析。本研究得到AfUGPase基因全长为1831 bp,包含1 个1416 bp 的开放阅读框,编码471 个氨基酸,蛋白分子量为51584.2 Da,等电点为6.07。是一种稳定蛋白,不含跨膜区,蛋白质的二级结构以α螺旋和无则卷曲为主,亚细胞定位预测显示该蛋白主要位于细胞质中,系统进化分析显示与大豆的UGPase在一个次级分化群。通过预测发现AfUGPase 基因含有保守的Lys 残基,参与酶的催化作用,是典型的UGPase蛋白,并在植物糖代谢、脂类调控合成中发挥重要作用。     

罂粟BBE基因的生物信息学分析

为了对罂粟BBE基因核酸及编码的蛋白质的性质进行预测分析,并构建罂粟BBE基因的三维结构模型。运用生物信息学方法对罂粟BBE基因的理化性质、亲/疏水性、信号肽、亚细胞定位、二级结构等进行预测,同时采用同源建模的方法对罂粟BBE基因的三维结构进行模拟,并将得到的模型用能量最小化原则优化,最后用Ramachandran Plot对模型进行评估。结果表明：罂粟BBE基因全长为5073 bp,编码一段长为535个氨基酸的蛋白质。BBE为富含Gly、Ser和Leu的酸性稳定类亲水蛋白,定位于液泡中,N-末端含有23个氨基酸的信号肽,α螺旋和无规则卷曲是罂粟BBE的主要二级结构元件。通过同源建模获得了合理的罂粟BBE三维结构模型。本研究为采用生物工程技术提高小檗碱的含量、开发小檗碱类抗菌药物奠定理论基础。     

植物纤维素合成酶基因的进化分析

从基因库中调取已完成测序的纤维素合成酶CesA(Cellulose synthase)基因序列和氨基酸序列,共涉及15个物种的89个基因,基于以上氨基酸序列,应用常用的系统发生关系树生成软件MEGA3.1,做出这89个基因的系统发生关系树。综合已知的模式植物CesA基因的功能(仅指初生壁或次生壁形成特异性),可推测某些未知功能基因的可能功能。研究还发现绿竹CesA基因与玉米和大麦CesA基因在系统发生关系和同源性方面关系密切。CesA一级结构可变区中半胱氨酸、丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸等氨基酸的含量变化较大,在同一位点半胱氨酸多是与丙氨酸、丝氨酸和缬氨酸发生相互替换。     

马铃薯可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因克隆及生物信息学分析

用RT-PCR方法从马铃薯中克隆了可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因的cDNA片段,序列分析表明该cDNA片段全长为3 967 bp,开放阅读框为3 693 bp,编码1 230个氨基酸.核酸序列同源性分析表明,该cDNA与已发表的马铃薯SSⅢ基因(X94400)具有99%同源性,氨基酸序列同源性达98%.应用生物信息学软件对SSⅢ基因分析表明:其编码的蛋白质具有多个磷酸化位点;蛋白质二级结构预测显示,有369个氨基酸可能形成α-螺旋结构,249个氨基酸可能形成β折叠,102个氨基酸可能形成β转角,510个氨基酸可能形成无规则卷曲;通过亚细胞定位可知,它是一种含有75个氨基酸的叶绿体转运肽蛋白.     

植物WRI1基因生物信息学分析

植物转录因子WRI1特异性正向调控糖酵解和脂肪酸合成过程,是油料作物遗传育种工作的重要靶基因。本研究通过系统发育分析、基因结构分析和多序列比对,获得如下结论:(1)WRI1基因属于ANT亚族,单独聚为一支,称之为WRI1(ANT-Ⅱ)亚族。WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因按照植物的种属亲缘关系进行聚类;(2)WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因具有相似的内含子-外显子结构,且相比于AP2亚族基因,与ANT-Ⅰ亚族基因更相近;(3)WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因AP2保守结构域内的5个关键氨基酸残基可能与该亚族转录因子的DNA结合特异性密切相关。     

小麦谷氨酰胺合成酶基因可变剪接分析

谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)是植物氮素同化的关键酶,小麦(Triticum aestivum L.) GS由12个核基因编码,即TaGS1;1-6A/6B/6D、TaGS1;2-4A/4B/4D、TaGS1;3-4A/4B/4D和TaGS2-2A/2B/2D。利用单分子测序技术获得了TaGS基因的全长转录本,发现TaGS1;1-6A有1种可变剪接转录本、TaGS1;1-6B有2种可变剪接形式;与正常转录本编码的TaGS相比,TaGS1;1-6A-1的Gln_synt_N结构域部分缺失,TaGS1;1-6B-3缺少Gln_synth_gly_rich_site结构域;TaGS1;1-6B-4是新鉴定的转录本,编码缺少Gln_synth_gly_rich_site和Gln_synth_cat_do...     

番茄PIN2基因的生物信息学分析

PIN基因家族是调控生长素运输的重要输出载体。拟南芥PIN2介导的生长素极性运输在生长素不对称分布在根的向重力性反应中起着关键性调控作用(潘建伟等,2010)。植物根系的重力性决定着根系空间生长的趋势,对植物养分的吸收有着重要的影响。本研究选择功能已知的拟南芥PIN2基因为参考序列,对番茄PIN2基因开展了蛋白组分和理化性质,系统进化分析,蛋白结构预测,跨膜结构分析等生物信息学研究,为番茄PIN2基因的生物学功能及分子机理提供理论基础。     

葡萄GRF基因家族的生物信息学分析

GRF (Growth-regulating factor)基因家族是一种广泛分布于种子植物的转录因子,在调节植物的生长、发育中发挥重要的作用。本研究从葡萄基因组鉴定出8个VvGRF基因,命名为VvGRF1～VvGRF8。采用生物信息学的方法,系统地对葡萄Vv GRF家族的蛋白理化性质、进化关系、保守基序及在不同发育时期的差异性表达进行预测和分析。结果表明,VvGRF基因内含子与外显子数量差异较小,在所有预测蛋白的N端含有两个典型的保守结构域QLQ与WRC;系统进化分析将GRF家族成员分为6组,其中葡萄与甜瓜的亲缘关系较拟南芥、番茄两种双子叶植物近;顺式作用元件表明,调控分生组织、胚、种子发育及生长素、赤霉素等信号传导和逆境胁迫响应元件,在VvGRFs启动子序列中大量存在;基因特异性表达分析显示,多数GRF基因在葡萄发育的花后2周、10周时期的表达丰富度高,在接近成熟时期的表达丰富度较低,表明GRF在葡萄生长、转色早期起着重要的作用,参与组织、器官的生长调节。本研究为进一步探究葡萄GRF基因家族的结构及生长发育时期的功能调节提供了参考依据。     

中华猕猴桃AcNOD基因的生物信息学分析

结瘤素(nodulin, NOD)是一类主要存在于根瘤细胞中并参与共生固氮作用的植物基因产物,在豆科植物的其他组织细胞中以及非豆科植物体内都有发现。为了探究NOD基因在中华猕猴桃这类非豆科植物中的作用和功能,本研究对其编码序列进行生物信息学分析。结果显示,该基因编码蛋白的分子式为C₄₃₂H₇₁₅N₁₃₁O₁₂₀S₃,含有94个氨基酸残基,等电点pI为10.68,属于疏水蛋白。带正电的残基(Arg+Lys) 11个,带负电的残基(Asp+Glu) 3个,不稳定系数为14.00,脂肪系数为107.23,总平均亲水性系数为0.395;AcNOD蛋白含有一个ENOD93保守结构域;二级结构显示该蛋白主要由59.57%的α-螺旋、17.02%的无规卷曲、15.96%的延伸链和7.45%的β-转角所组成;三级结构的预测结果显示该蛋白扭曲和折叠较多,亚细胞定位于内质网中,存在4个糖基化位点的12个磷酸化位点,不存在信号肽序列,有两个跨膜区域。进化树分析表明该蛋白与豆科植物结瘤素的同源性很高,...     

广东紫珠matK基因的生物信息学分析

通过PCR扩增获得广东紫珠matK基因的完整核苷酸序列,利用生物信息学对matK基因进行开放阅读框、氨基酸组成、蛋白质跨膜结构区、亚细胞定位和结合区分析,预测信号肽、氨基酸亲/疏水性、氨基酸及高级结构预测,采用UPGMA算法对13种紫珠属植物构建系统进化树。结果表明,广东紫珠matK基因序列长度为1 524 bp,编码507个氨基酸,有10个开放阅读框;matK基因编码的成熟酶K蛋白含20种氨基酸,二级结构中α螺旋占49.11%、β转角4.45%、无规则卷曲28.21%,为不稳定亲水性蛋白;无信号肽、无跨膜结构,定位于叶绿体亚细胞器。系统进化聚类结果表明,广东紫珠与紫珠、Callicarpa mollis的亲缘关系较近。     

油棕植物激素相关基因的生物信息学分析

油棕(Elaeis guineensis Jacq.)享有"世界油王"的称誉,油棕中果皮的棕榈油(Palm oil)含量非常丰富,占干重的80%。众所周知,赤霉素(gibberellins, GAs)、生长素(Auxin)和乙烯(Ethane)是分布较广的植物激素,参与多种植物的油脂代谢和脂肪酸积累过程,且这3种激合成相关基因素在油棕中的研究鲜有报道。基于前期对非洲油棕果壳转录组基础上,本研究针对油棕赤霉素相关基因EgGA20ox 1-D和EgGA20ox 2,生长素相关基因EgYUC1和乙烯相关基因EgACS,进行生物信息学分析及生物学功能预测。结果发现,EgGA20ox1-D、EgGA20ox 2、Eg YUC1和EgACS蛋白均为疏水性蛋白,且具有多个功能位点(糖基化位点和磷酸化位点)。除了EgYUC1蛋白有2个跨膜结构区外,其余无跨膜结构区。此外,这四类蛋白二级结构的主要元件为无规则卷曲和α螺旋。该研究结果对深入解析油棕这3类植物激素相关基因在油脂代谢中的功能及其调控机理提供科学参考。     

石榴YABBY基因家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是种子植物特有的转录因子,该家族具有N-末端锌指结构域和C-末端螺旋-环-螺旋保守结构域;在植物的生长发育,特别是叶片的生长、果实的发育、花器官的形成和植物次生代谢物质的代谢中起重要作用.本研究从石榴基因组中鉴定到6个YABBY基因,并将其划分为5个亚族.不同器官和品种的表达分析表明:PgYABBY基...