水曲柳FmAG基因克隆及生物信息学分析

AGAMOUS(AG)基因是调节植物开花的基因。本研究根据水曲柳转录组数据筛选出与开花相关基因,通过RT-PCR方法扩增,得到水曲柳AG基因序列,命名为Fm AG,并利用生物信息学手段对获得的序列进行结构及功能预测,结果表明,水曲柳AG基因编码区全长726 bp;蛋白质分子量为27 913.51,具有典型的MADS-box结构域和K-结构域,是一个无信号肽、无跨膜区、亲水性、不稳定蛋白,二级结构由148个α-螺旋组成,系统进化树分析显示该蛋白与Fraxinus nigra、Fraxinus pennsylvanica的AG同源蛋白亲缘关系最近,进一步确定所获得的序列为AG基因。本研究为今后通过基因调控分子育种和促进水曲柳优树种源有性繁殖奠定基础。     

浙贝母ACO基因克隆、表达及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆出浙贝母1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(1-aminocyclo-propane-1-carboxylateoxidase, ACO)基因全长,对该基因进行生物信息学分析,并以‘浙贝3号’浙贝母花败期根、茎、叶及幼苗期至成熟期鳞茎为材料,采用RT-qPCR测定ACO基因在浙贝母中的时空表达。成功克隆得到的序列全长1 185 bp,开放阅读框为951 bp,编码317个氨基酸;浙贝母ACO氨基酸序列与同属百合科的麝香百合相似性最高,为95.21%。浙贝母不同部位ACO基因表达量依次为茎>根>叶>鳞茎,在鳞茎发育过程中ACO基因表达量逐渐增高,并在成熟期达到最高,比幼苗期提高了193.2%。     

菜心Dof基因克隆、生物信息学分析及表达分析

Dof (DNA binding with one finger)是植物特有的转录因子,在调控植物生长发育和代谢过程中发挥着重要作用。为明确Dof具体的生物学功能,本研究以‘油绿501’菜心为材料,采用同源克隆法获得了Dof全长序列,并对其编码蛋白结构、基因表达模式及其互作蛋白的调控网络进行分析。结果表明：菜心BcDof3;1基因全长624 bp,编码207个氨基酸,其N-端含有保守的Dof锌指结构。系统进化树分析表明,BcDof3;1与白菜BrDof3;1和拟南芥AtDof2的同源关系较近。RT-qPCR结果表明,BcDof3;1在菜心根、茎、叶、花和种子中均有表达,尤其在叶和花中的表达水平最高;其表达水平受氮调控。互作蛋白网络分析表明,BcDof3;1可能通过中性转化酶、淀粉酶、酰胺酶等调控碳氮代谢。研究结果为深入研究Dof在菜心生长发育和碳氮代谢中提供了理论参考。     

苦荞FtERF基因克隆、生物信息学及其表达分析

乙烯响应因子对植物发育和细胞代谢具有重要作用。通过RT-PCR从苦荞中克隆出ERF基因,对其进行生物信息学分析和差异表达分析。结果表明,FtERF基因开放阅读框长度为729 bp,编码了243个氨基酸,编码的蛋白分子量26.08 k D,等电点9.22,属于亲水性蛋白。FtERF不含有信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位在细胞核内,蛋白质二级结构和三级结构高度相似。FtERF含有抑制基序DLNxxP,系统进化表明FtERF和ERF4关系较近。经荧光定量表达发现,厚壳苦荞不同部位表达均高于薄壳苦荞,苦荞发育成熟期表达高于非成熟期。     

小麦TaWRKY71a基因克隆、生物信息学及表达分析

WRKY蛋白是主要存在于植物体内一类转录因子家族,在植物的生长发育和逆境应答中发挥重要作用。为了揭示小麦WRKY基因功能,从普通小麦中克隆出Ta WRKY71a基因后进行氨基酸序列分析,并对Ta WRKY71a基因在不同组织及不同胁迫条件下的表达模式进行分析。结果表明,Ta WRKY71a基因编码一个含有355个氨基酸的蛋白质。氨基酸序列分析显示,Ta WRKY71a蛋白含有1个WRKY结构域及1个C2H2锌指结构。预测分析表明,Ta WRKY71a蛋白定位在细胞核;其二级结构包含28.17%的α-螺旋、16.34%的延伸链、4.79%的β-转角和50.70%的无规则卷曲。不同物种间WRKY蛋白的同源性分析比较表明,Ta WRKY71a与粗山羊草WRKY71、水稻WRKY71、高粱WRKY71和拟南芥WRKY40的氨基酸序列之间具有高度的保守性。q RT-PCR分析表明,Ta WRKY71a在叶、根、茎、花和种子中均有不同程度表达,并受ABA、Na Cl和PEG诱导表达,推测该基因可能参与小麦逆境胁迫应答。研究结果为进一步研究Ta WRKY71a的生物学功能奠定了基础。     

京海黄鸡 GnRHR 基因克隆、生物信息学及组织表达分析

旨在根据GenBank 上公布的原鸡GnRHR基因序列设计2对引物,采用RT-PCR方法,从京海黄鸡肌肉组织中克隆GnRHR基因的编码区序列,并使用多种生物软件和在线工具对目的序列进行生物信息学分析,分析GnRHR基因与其他物种的同源性、蛋白质的理化性质、蛋白质序列的跨膜区、亚细胞定位、亲水性、潜在的磷酸化位点、保守结构域及该基因编码蛋白的二级结构、三级结构等。同时为GnRHR基因和β-actin基因各设计1对引物,采用RT-qPCR的方法研究GnRHR基因在京海黄鸡12个组织和器官中的表达情况。最终成功克隆了京海黄鸡GnRHR基因完整的编码区序列和部分侧翼序列,Blast结果显示,京海黄鸡GnRHR基因与原鸡、番鸭、藏羚羊、野猪、马、小鼠、大鼠、家兔、绵羊、人、牛、黑猩猩和斑马鱼的同源性分别为99．7％,86．7％,55．7％,54．6％,52％,51．6％,50．8％,50％,49．9％,49.6％,49．4％,47．4％和39．3％,并成功构建系统发育树。蛋白质结构分析显示,GnRHR蛋白分子量为45．432 kDa,理论等电点为9．55,包含20种氨基酸,其中,亮氨酸含量最高,占13．8％,赖氨酸含量最低,占0．7％;不稳定系数为65．35,显示该蛋白不稳定;脂溶指数为95．54,总平均疏水指数为0．312,为非水溶性蛋白;该蛋白不属于分泌型蛋白,主要存在于胞膜上,没有信号肽结构,存在16个潜在磷酸化位点和11个糖基化位点;保守结构域分析显示存在2个低复杂度序列和7段跨膜结构,跨膜分析显示该蛋白为7次跨膜蛋白,二级结构预测结果显示,在GnRHR二级结构中,α-螺旋占29．83％,β-折叠占17．18％,无规则卷曲占52．98％,GnRHR蛋白三级结构为复杂的7次跨膜螺旋结构,且为单链蛋白。组织表达分析显示,GnRHR基因主要在垂体中高表达,表达量显著高于其他组织,在其他11个组织和器官中表达量较低。     

百合LdGASA1基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从百合小鳞茎发育不同阶段蛋白质组数据中,筛选出调控鳞茎发育的上调表达基因LdGASA1,对其进行克隆、生物信息学分析及表达分析。序列分析显示LdGASA1基因全长725 bp,编码区CDS序列为336 bp,编码111个氨基酸。结构域分析显示,LdGASA1第52至第111个氨基酸含有一个典型的GASA保守结构域。其理化性质分析显示,编码蛋白质理论等电点(pI)为9.1,不稳定系数为35.14,属于稳定的疏水性蛋白,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位在细胞质中,其二级结构主要为无规则卷曲(65.86%)和α-螺旋(22.52%),另外含有少量延伸链(12.60)和β-折叠(9.01%)。通过RT-qPCR分析发现LdGASA1基因在小鳞茎出现前表达量相对较低,主要在小鳞茎形态建成和发育阶段表达,且在小鳞茎形态基本建成(35 d)时表达量达到最高。本研究结果为探索GASA基因调控百合生长发育的机制打下基础。     

茄子SmWRKY53基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从茄子‘特旺达’幼苗在高温下转录组及基因表达检测数据中,筛选出对高温胁迫响应明显的Sm WRKY53基因,并对其进行克隆和生物信息学及初步表达分析。序列分析显示,Sm WRKY53基因的开放阅读框为1 083 bp,编码360个氨基酸。结构域分析显示,Sm WRKY53第138到144个氨基酸含有一个典型的“WRKYGQK”保守结构域,锌指结构为C₂HC型,属于GroupⅢ亚家族。对其进行同源性比对及系统进化树分析发现,Sm WRKY53与马铃薯(Solanum tuberosum) St WRKY53亲缘关系最近,同源性高达91.41%。生物信息学预测显示,Sm WRKY53为碱性不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜结构域,其蛋白的二级结构元件中无规则卷曲比例最高,达63.89%,且存在氨基酸无序化结构区,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位于细胞核内。RT-q PCR分析表明,Sm WRKY53在茄子成熟茎中的相对表达量最高,在果肉中表达量最低。高温胁迫下,茄子幼苗的根、茎和叶中Sm WRKY53表达量先升高后降低,且在3 h达到峰值。本研究为进一步探究SmWRK...     

肥城桃果实2-Cys Prx基因克隆、生物信息学分析及原核表达

为了深入研究2-Cys Prx基因调控桃果实氧化还原信号分子作用机制,结合了PCR技术和RT-PCR技术通过体外克隆的方法得到桃果实2-Cys Prx基因,通过对序列分析表明,2-Cys Prx基因全长1 424 bp,其中,编码区813 bp,共编码270个氨基酸。对其分子结构进行分析,2-Cys Prx蛋白分子量为29.7 ku,为疏水型蛋白,且是膜外蛋白。在线软件预测2-Cys Prx蛋白分子式为C1342H2110N348O403S4,分子量29.696 ku,由4 207个原子组成,理论等电点为6.23。使用Prot Scale分析该蛋白疏水性平均值为-0.126,说明2-Cys Prx为亲水性蛋白。TMHMM对跨膜结构进行预测,发现,2-Cys Prx氨基酸序列中不存在跨膜结构域,为膜外蛋白。此外,对该蛋白二级结构进行预测,发现2-Cys Prx有4个α螺旋结构、9个β折叠结构及无规则卷曲构成。系统进化树分析表明,肥城桃果实2-Cys Prx与其他植物氨基酸序列有较高同源性,其中与樱桃的亲缘关系最近,相似度达到了98.15%,表明植物体内2-Cys Prx具有较高的保守性。体外构建重组蛋白p ET-30a-2-Cys Prx成功在大肠杆菌BL21中表达,为下一步研究其功能与结构,从而探讨2-Cys Prx基因调控桃果实氧化还原信号作用机理奠定了基础。     

沙柳SpsLAS基因克隆及生物信息学分析

LAS基因对于植物侧生分生组织有重要影响。它被证实在拟南芥、番茄等草本科植物营养生长阶段参与腋生分生组织的形成,但在木本植物中的基因功能尚缺乏深入研究。本研究以沙柳为材料,利用RT-PCR技术成功克隆沙柳LAS基因,命名为SpsLAS,并对其进行生物信息学分析。结果表明,该基因CDS序列全长1 320 bp,编码439个氨基酸,预测蛋白分子量为49.876 8 k D,理论等电点(PI)为6.66,是亲水性蛋白;同源氨基酸序列比对结果表明沙柳LAS基因与番茄LS、拟南芥LAS等功能已确认的LS亚家族基因同源性较高,氨基酸相似性达50%以上;系统进化分析表明SpsLAS与杞柳和毛果杨亲缘关系更近;对LAS进行功能结构域分析得知LAS基因具有GRAS基因家族典型特征,属于GRAS基因家族LS亚家族;预测未发现跨膜结构和信号肽区域;SpsLAS蛋白二级结构包含173个α螺旋(Alpha helix),72个延伸链(Extended strand),194个无规则卷曲结构(Random coil);亚细胞定位预测该基因很可能定位于细胞核内。沙柳LAS基因的克隆对于研究木本植物萌蘖及其分枝机制有重要意义,同时丰富了木本植物中GRAS基因家族的相关研究。     

毛白杨PtoMnSOD基因克隆及生物信息学分析

为了揭示毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD在植物抗逆中的功能。本研究通过RT-PCR方法获取毛白杨PtoMnSOD基因序列,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:PtoMnSOD基因开放阅读框(ORF)为699 bp,编码232个氨基酸,具有PF00081和PF02777两个保守结构域,属于MnSOD亚家族。其编码的蛋白含有20个磷酸化位点,是无跨膜结构、无信号肽且定位于线粒体的不稳定亲水性蛋白。同源序列比对显示,不同物种的MnSOD氨基酸序列具有很强的保守性。研究结果为进一步开展毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD的功能研究奠定了理论基础。     

肥城桃果实己糖激酶Ⅱ基因克隆、生物信息学分析及原核表达

为了深入研究己糖激酶(HK)的同工酶HKⅡ调控线粒体通透性转换孔(MPTP)的开放机理,通过RT-PCR技术和RACE技术,以克隆得到的肥城桃果实c DNA为模板,成功克隆得到HKⅡ基因全长,经原核表达和SDS-PAGE检测,体外构建原核表达载体pET-30a-HKⅡ,成功地在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达;使用镍柱纯化法,得到纯化的重组蛋白。克隆得到HKⅡ基因共1 835 bp,其中编码区1 496 bp,共编码497个氨基酸。HKⅡ蛋白预测分子式为C2379H3846N652O717S17,原子总数为7 611个,分子量为53.6 kDa,理论等电点为6.17,总平均疏水指数为0.023,表明HKⅡ蛋白为疏水性蛋白。TMHMM跨膜结构预测HKⅡ为跨膜蛋白,有1次跨膜,绝大部分在膜外。从二级结构预测结果来看,HKⅡ蛋白由15段α螺旋和11段β折叠和无规则卷曲构成。肥城桃HKⅡ蛋白预测的三级结构呈V字型,折叠结构较多。系统进化树和氨基酸相似性分析发现,桃果实HKⅡ与枇杷的相似度最高,达到了96.98%,桃果实HKⅡ与其他植物HK的氨基酸的同源性较高,说明HKⅡ具有较高的保守性。为进一步解析HKⅡ蛋白的结构和功能从而探讨HKⅡ调控线粒体MPTP的机理奠定了基础。     

巴西橡胶树Profilin基因克隆及生物信息学分析

为了研究橡胶树中Profilin 蛋白的功能,利用橡胶树Profilin 基因部分已知序列设计引物,采用 3′-RACE技术获得Profilin 基因完整开放阅读框,该基因编码131 个氨基酸,含有一个保守的PROF结构域。在HbPro1 蛋白中没有预测到跨膜区和信号肽,二级结构分析表明HbPro1 属于混合型蛋白。对 25 个Profilin 蛋白系统进化分析表明,HbPro1 在进化上具有保守性,属植物类Profilin 蛋白家族。 HbPro1 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。     

水芹OjHSP90基因克隆及生物信息学分析

本研究从水芹中克隆得到一个HSP基因Oj HSP90,生物信息学分析表明:水芹Oj HSP90基因全长2 100 bp,编码699个氨基酸;Oj HSP90蛋白的理论分子量为80.3 k D,等电点为5.01,是一种亲水性的稳定蛋白;Oj HSP90蛋白的二级结构中,α-螺旋占52.93%,延伸链占16.74%,β-折叠占5.87%,无规则卷曲占24.46%;该蛋白的N端含有1个HSP90超家族蛋白保守的结构域YSNKEIFLRE,能够与ATP结合;进化树分析表明,Oj HSP90蛋白与拟南芥At HSP90蛋白和烟草Nt HSP90的相似度最高,分别为91.99%和92.13%。本研究旨在为进一步研究HSP90基因的功能以及研究水芹耐高温途径提供理论参考。     

蓖麻GST的基因克隆及生物信息学分析

谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)是谷胱甘肽结合反应的关键酶,催化谷胱甘肽结合反应的起始步骤,主要存在于胞液中,有多种形式,其在病理学上有一定的重要性。本研究通过克隆GST基因以及对其进行相关的生物信息学分析。利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术扩增该基因,经分析该基因可编码219个氨基酸,并且通过相关分析得到这219个氨基酸组成的蛋白为稳定的亲水性蛋白,有一个明显的区段存在信号肽,在该蛋白中α-螺旋和无规则卷曲是主要的二级结构方式,根据序列同源比对,蓖麻、麻疯树和榴莲聚类到一起,说明相对于其他物种,它们的同源性较高。这些分析结果为蓖麻谷胱甘肽S-转移酶生物合成及其功能的进一步研究提供一定的理论与实践依据。     

黑喉石斛DoCOL10基因克隆及在花发育过程中的表达模式分析

CO (CONSTANS)是植物成花诱导中光周期途径的关键基因。为探明黑喉石斛(Dendrobium ochreatum)CO同源基因在其花发育过程中的表达模式,以黑喉石斛不同时期叶片为试验材料,基于转录组测序结果,结合同源克隆和3'RACE克隆技术得到黑喉石斛CO同源基因,命名为DoCOL10。DoCOL10基因编码区长度为1 263 bp,共编码421个氨基酸;该基因编码的氨基酸序列有2个完整且相连的B-box元件和1个CCT结构域,属于CO家族第1类,为CO同源基因;Do COL10不具备跨膜结构域和信号肽,为亲水性蛋白;进化树分析结果显示,DoCOL10与兰科植物如铁皮石斛、小兰屿蝴蝶兰、墨兰等的同源基因的氨基酸序列亲缘关系最为接近,单子叶和双子叶植物之间CO进化较远,处在不同分枝中。Real-time PCR分析结果显示,DoCOL10的表达量在花芽始分化阶段出现显著上调并达到峰值,随着花芽形成呈下降趋势;DoCOL10不仅在叶片中高表达,其在花芽中的表达量也处于较高水平,在花器官中也有一定表达。为深入研究DoCOL10基因在黑喉石斛嫩茎成花机制中的作用提供理论依据。     

桂花香气相关基因DXPS基因克隆及表达分析

本研究以四季桂花瓣和叶为材料,采用RT-PCR和RACE技术获得四季桂DXPS基因c DNA全长,并用凝胶定量软件Quanlity-One对四季桂不同季节花瓣和叶片及不同花期花瓣的半定量PCR产物的凝胶图像进行分析。结果表明,四季桂DXPS基因c DNA全长2 185 bp(Gen Bank登录号:KT099324),其中阅读框长1 926 bp,编码641个氨基酸,含有保守功能结构域TPP-DXS、TPP-PYR-DXS-TK-like及Transketolase-C;半定量PCR结果分析表明,四季桂DXPS基因表达量在花朵盛开期最高,花蕾期次之,衰弱期最低;在花瓣中的表达量要明显高于同时期在叶片中的表达量;在花瓣中,12月份DXPS基因的相对表达量最高,3月份次之,在6月份和9月份DXPS相对表达量较低。研究结果初步阐明了DXPS基因在四季桂开花过程中的表达模式,可为深入研究香气合成途径及开展花香植物的分子育种提供科学基础。