抗草甘膦水稻突变体osgr-1 EPSPS基因克隆及生物信息学分析

为深入研究抗草甘膦水稻突变体osgr-1中编码5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶基因EPSPS的结构与功能,利用生物信息学分析方法对EPSPS基因结构进行分析,对其编码产物功能进行预测。对克隆的EPSPS基因序列分析表明,osgr-1突变体EPSPS基因中CDS序列发生了3个位点的突变,分别为第226位核苷酸残基C变为G,引起编码蛋白226位脯氨酸(Pro)变成丙氨酸(Ala);第301位核苷酸残基G变为T,导致编码产物311位丙氨酸(Ala)变为丝氨酸(Ser);第311位核苷酸残基A变为C,导致编码蛋白中多少位的谷氨酸(Glu)变为丙氨酸(Ala)。该突变基因编码蛋白含511个aa,Mr为53,823kDa,分子式为C₂₃₇₃H₃₈₆₇N₆₅₉O₇₂₁S₂₃,等电点为8.33,为疏水性蛋白,定位于叶绿体上且不存在信号肽;其二级结构中β-转角、α螺旋和无规则卷曲分别占31.6%、17.7%和0.7%;三级结构呈单聚体,由2个亚基组成,有4个氯离子、3个镁离子、1个磷酸根离子的结合位点和2个结构域。     

八眉猪DQA基因编码区多态性及生物信息学分析

采用克隆测序的方法对八眉猪DQA基因编码区进行多态性分析,并利用生物信息学方法预测八眉猪DQA基因的理化特性及其编码产物的结构功能。结果显示:八眉猪DQA基因编码255个氨基酸,编码区序列有14个碱基变异,11个氨基酸变异,外显子2区域表现出丰富的多态性。DQA基因编码产物是一种不稳定的水溶性蛋白,二级结构为混合型,三级结构由α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲组成。蛋白质功能预测结果显示,信号转导、受体、胁迫应答、免疫应答和生长因子的几率较高。研究结果为八眉猪的抗病分子育种和经济性状相关基因筛选提供理论依据。     

巨胚水稻W025糙米浸水后γ-氨基丁酸含量变化的研究

富含γ-氨基丁酸（GABA）的降血压功能水稻正受到越来越多的关注。W025是通过化学诱变和杂交选育而成的水稻新品系,具有巨胚特征,遗传分析表明巨胚基因受单隐性基因控制。进一步研究W025和其原始品种金南风浸水后γ-氨基丁酸（GABA）含量及其合成关键酶——谷氨酸脱羧酶活性的动态,并用半定量RT-PCR检测了2个谷氨酸脱羧酶转录本在浸水过程的表达变化。结果表明,（1）GABA主要集中在胚部,浸水后W025的GABA积累量显著高于金南风。（2）随着浸水时间延长,谷氨酸脱羧酶（GAD）的活性呈逐渐增加趋势,W025胚部的酶活性显著高于金南风。GAD活性的变化与GABA的积累显著正相关,表明浸水后种胚GABA的积累与谷氨酸脱羧酶的催化反应有关。（3）2个谷氨酸脱羧酶基因OsGAD1与OsGAD2在W025和金南风之间没有转录水平的差异。提示可能存在其它的谷氨酸脱羧酶基因对浸水后GABA的积累起关键作用。     

八眉猪DRA基因编码区多态性及生物信息学分析

为了探讨八眉猪DRA基因的遗传特性及其在抗病育种和猪-人异种器官移植中的应用前景,采用克隆测序的方法对该基因编码区进行多态性分析,并利用生物信息学方法预测该基因编码氨基酸的理化特性和结构功能,同时对该基因进行同源性分析。结果显示,八眉猪DRA基因编码252个氨基酸,编码区有5个核苷酸和2个氨基酸变异位点。DRA基因编码产物是一种不稳定的不可溶蛋白,二级结构为混合型,无规则卷曲所占比例最高。蛋白质功能预测结果显示,DRA基因免疫应答几率最高(4.405)。同源性分析发现,八眉猪DRA氨基酸与其他猪种的相似度在98%以上,与人的相似度达到83%,在CD4分子结合部位与人类相应的DRA仅存在1个氨基酸差异,具有在异种移植排斥反应中利用的潜力。研究结果为八眉猪的抗病分子育种和猪-人异种器官移植提供理论依据。     

猪HK2基因的克隆及序列分析

为克隆猪己糖激酶2基因,分析其生物功能,采用已报道的人及小鼠HK2的cDNA序列为依据,利用电脑克隆策略获得的ESTs设计引物,扩增新的猪HK2基因cDNA序列。将PCR产物克隆测序,分析获得的核苷酸序列及其编码蛋白的特性,分离的开放阅读框全长2754bp,编码917个氨基酸,与人和小鼠的核苷酸序列同源率分别为90%和87%,与人和小鼠的氨基酸序列同源率分别为96%和94%,利用生物信息学软件分析出此蛋白的理化特性并预测了其蛋白结构,为进一步开展猪HK2基因的结构功能、表达调控的相关研究奠定了基础。     

植物化的猪α-乳清蛋白基因人工合成

根据猪α-乳清蛋白基因cDNA序列设计了多对特异性引物,采用循环PCR方法人工合成了植物化的猪α-乳清蛋白基因编码区(398 bp)并对该PCR产物进行测序.DNA序列测定结果表明,采用循环PCR法扩增的产物是预期的猪α-乳清蛋白基因编码区,该植物化的猪α-乳清蛋白基因编码区可以用于植物转化,为猪α-乳清蛋白基因转基因植物研究和在转基因植物中进行动物基因表达研究奠定了基础.     

辽宁绒山羊SRY基因编码区的分子特征研究

根据GenBank中山羊SRY基因序列设计一对引物,采用PCR在雄性辽宁绒山羊个体中扩增出了包含SRY基因整个编码区的特异片段,将特异PCR产物克隆到pMD18-T 载体中,转化DH5α菌,筛选出SRY基因的阳性克隆,进行了测序,将其序列与GenBank中部分偶蹄目动物的SRY基因序列进行同源性比较,用NJ法构建了系统进化树.结果表明,辽宁绒山羊SRY基因编码区长度为723 bp,共编码240个氨基酸,其中包含长度为231 bp 的HMG-box,位于编码区的第190至420位核苷酸之间,编码77个氨基酸(H64-A140).辽宁绒山羊SRY基因编码区序列与GenBank中山羊、绵羊、牛、牦牛、水牛、梅花鹿、麝香鹿及猪等偶蹄目动物的同源性分别为100%,97.09%,89.21%,89.21%,88.38%,87.55%,86.16%和68.04%;基于SRY基因编码区的核苷酸序列,构建的物种间系统树结果基本上与这些偶蹄目动物的传统系统分类相一致.     

口蹄疫病毒受体猪源β1亚基基因的克隆和分子特征

首次从FMDV试验感染康复猪的舌皮和肺组织中克隆到了整联蛋白β1亚基的基因并对其核苷酸序列和推导的氨基酸序列以及蛋白结构进行了分析。猪整联蛋白β1亚基基因的编码区含有2 397个核苷酸,编码798个氨基酸残基,含有10个潜在的糖基化位点(NXTX/NXSX),2个表皮生长因子相似结构域和3个半胱氨酸丰富区。其信号肽由20个氨基酸组成,胞外域由708个氨基酸组成,跨膜区由29个氨基酸组成,胞浆域由41个氨基酸组成。猪β1基因与牛、猩猩、猫、犬、人、小鼠和鸡的β1基因的核苷酸序列一致性分别为99.5%,90.0%,91.8%,90.7%,90.2%,86.5%和77.4%,推导的氨基酸序列一致性分别为99.9%,93.9%,97.5%,96.7%,94.2%,92.4%和94.9%。通过生物学软件分析发现β1亚基形成复杂的二、三级结构,其中1~20位、729~757位氨基酸区段疏水性较强,分别是该亚基的信号肽和跨膜区。为进一步深入研究FMDV嗜性、与宿主细胞的相互作用、病毒的侵入机制等问题奠定了基础。     

猪细环病毒k2型福建株ORF2基因克隆

为丰富福建省猪细环病毒的分子流行病学数据,本研究根据猪细环病毒1a型、1b型和k2型特异性检测引物对临床顽固性腹泻仔猪病料组织进行PCR检测,结果从1例病料中检测到猪细环病毒k2型阳性。并通过设计猪细环病毒k2型ORF2基因特异性引物对阳性病料扩增后进行克隆测序,获得猪细环病毒k2型ORF2基因完整编码区序列。分析发现所克隆的猪细环病毒k2型福建株ORF2基因全长为203 bp,编码有67个氨基酸。本实验株ORF2基因和猪细环病毒k2型代表株德国家猪分离株2p株(Gen Bank登录号AY823991)核苷酸同源性高达97.5%;和猪细环病毒1a型(Sd_TTV31株)和1b型(1p株)代表株核苷酸同源性均低于50.0%,分别为43.9%和47.3%。从遗传进化关系上看,本实验株ORF2基因和Gen Bank中猪细环病毒k2型处于同一遗传进化分支,而猪细环病毒1a型和猪细环病毒1b型均处于其他遗传分支。本研究首次在福建猪群中检测到猪细环病毒k2型感染。     

贵州省2个猪种APOA5基因比较分析

摘 要：根据GenBank中报道的猪载脂蛋白A5 (apoA5)基因序列设计3对引物,通过PCR方法分别对可乐猪和贵州白香猪的apoA5基因进行扩增、测序,将两个猪种apoA5基因序列进行比对,并找出基因变异位点。结果表明：可乐猪apoA5基因DNA长为2474bp,白香猪apoA5基因DNA长为2473bp,分别包含三个外显子,两个内含子。两猪种apoA5基因编码区长皆为1092bp,编码363个氨基酸。白香猪apoA5基因序列与可乐猪相比,存在12个突变位点,其中6个位点为颠换,5个为转换,1个为缺失,两者核苷酸同源性为99.6%。这为进一步研究猪apoA5基因的多态性、生物学活性以及与猪生产性状相关性研究奠定了一定基础     

山羊心脏型脂肪酸结合蛋白cDNA序列克隆及生物信息学分析

本文通过RT-PCR技术克隆山羊心脏型脂肪酸结合蛋白的cDNA 全序列,并对cDNA序列的氨基酸同源性、理化性质、二级结构特征进行了预测和分析。结果显示,山羊H-FABP基因cDNA全长402 bp,推测的氨基酸序列与绵头同源性为100%;H-FABP蛋白属疏水性蛋白,呈为弱酸性;二级结构以β折叠为主;不含跨膜结构域,具有潜在的信号肽位点、多个其它信号位点以及细胞脂肪酸结合信号位点,从而为揭示H-FABP蛋白空间结构和生物学功能研究提供理论基础。     

狗头枣GSTU基因的克隆及其序列分析

为探索红枣GSTU类基因在红枣抗逆中的分子作用机制,本研究以狗头枣枣树叶片的DNA为模板,根据枣GSTU基因的序列(HM345954.1)设计引物,采用PCR方法获得GSTU基因序列,并利用生物信息学手段对其所对应蛋白的结构域、功能域、理化特性、跨膜区、二级结构及亚细胞定位等进行分析。结果表明:克隆到的DNA序列全长838 bp,具有2个外显子和1个内含子,内含子在292~460 bp碱基处,该序列与GenBank中枣的GSTU核苷酸序列和氨基酸序列的同源性分别为99.85%和100%,表明成功的克隆了狗头枣的GSTU基因。该序列编码222个氨基酸,分子量为25.268 kD,理论等电点(pI)为6.10;亲水性的平均数为-0.242,表明该蛋白是亲水性蛋白。二级结构主要以α-螺旋为主,其次是无规则卷曲,不存在信号肽,表明该蛋白可能为非分泌性蛋白,该蛋白可能位于内质网(膜)和质膜上。本研究获得的狗头枣GSTU基因在基因结构上含有1个内含子,在核酸序列及氨基酸序列上与GenBank中枣的GSTU基因同源性高,并对其理化性质、结构等进行了预测与分析,为进一步研究红枣抗逆分子机制提供理论基础,同时为红枣品种的选育提供理论支持。     

长穗偃麦草EeDREB2基因的克隆与生物信息学分析

为了进一步研究EeDREB2基因的结构和功能特点并为转基因小麦挖掘有效的候选基因,应用同源克隆的方法从长穗偃麦草中克隆出EeDREB2基因,通过生物信息学的手段对EeDREB2基因进行初步的分子特征分析。结果显示,该基因全长1035 bp,编码344个氨基酸,理论上的等电点为4.85,分子量为37485.49 Da,属于亲水性蛋白,有20个磷酸化位点。亚细胞定位预测显示EeDREB2基因定位在细胞核中,表达谱分析预测表明EeDREB2在根、茎、叶、花、种子中都表达,其中叶中表达量最高。同源性分析发现,EeDREB2与TaDREB4B同源性最高。EeDREB2基因的克隆为转基因小麦的抗逆性研究提供了有效资源。     

10种药用植物萜类合酶(DXS)生物信息学分析

为研究药用植物DXS酶的性质及其结构功能,利用生物信息学方法对GenBank中青蒿、砂仁、铁皮石斛等10种药用植物DXS编码氨基酸序列的理化特性、系统发育进化、亲/疏水性、亚细胞定位、磷酸化位点、二级结构、信号肽、跨膜结构、功能域等进行分析和预测。结果表明：不同植物DXS酶氨基酸序列的理化性质基本一致;在进化关系上可划分为2类;DXS酶蛋白主要表现为亲水性蛋白;大多数定位于叶绿体,少数定位于线粒体;丝氨酸磷酸化位点占据主导地位;α-螺旋是DXS多肽链中大量的结构元件,散布于整个肽链中;除了铁皮石斛具有1个信号肽,其余DXS氨基酸序列不具有信号肽,可推测出DXS可能不是分泌性蛋白;没有跨膜结构域;具有3个功能域分别为TPP_superfamily、Transket_pyr_ superfamily和Transketolase_C superfamily。研究结果将为DXS的酶学特性及萜类生物合成的分子机理研究提供理论参考。     

人参属植物鲨烯合酶编码基因及其氨基酸序列的生物信息学分析

利用生物信息学方法对GenBank中人参属9种植物鲨烯合酶的cDNA序列以及其编码的氨基酸序列的结构、理化性质、信号肽、疏水性、亲水性、亚细胞定位、跨膜结构域功能域和进化关系进行了初步预测和分析。结果表明：总体上人参属鲨烯合酶核苷酸序列相似性平均为96.245%,氨基酸相似性平均为95.5%。其二级结构预测结果显示9个鲨烯合酶氨基酸序列以α螺旋和无规则卷曲为主要组成部分。对9种人参属植物进行进化树分析发现可以分为2个亚族。对包括人参属9种植物在内的其他物种进行进化树分析可知,植物、动物、酵母分属不同的类群。通过分析人参属植物鲨烯合酶及其编码基因的生物信息学特征,可以为鲨烯合酶基因的克隆和遗传操作提供理论参考。     

蓖麻AP2/ERF转录因子家族的生物信息学分析

AP2/ERF家族是一种广泛存在于植物体内的重要转录因子,该转录因子大多数参与植物的生长发育、生理代谢以及抵抗非生物胁迫的过程。本研究利用蓖麻基因组数据库寻找到了113个蓖麻AP2/ERF家族基因,利用生物信息学方法对这113个蛋白序列构建无根进化树,且对氨基酸组成成分进行分析,发现组成蛋白质的氨基酸数目在不同亚族之间差异较大,其中AP2亚族的平均氨基酸数目为个439,亚族中最小的平均氨基酸数目为ERF亚族,平均为255个。在蓖麻的113个蛋白序列中大部分为稳定的亲水性蛋白、且含有多个磷酸化位点、在该蛋白中α—螺旋和无规则卷曲是主要的二级结构方式,除AP2亚族外,其余亚族均含有β—转角,亚族无规则卷曲均占50%以上,说明延伸链和(β—转角则分散在整个氨基酸链中。三级结构与二级结构预测一致。还对保守结构域、蛋白无序化特性等进行了预测和较为全面的分析。这些分析结果为进一步研究蓖麻中AP2/ERF转录因子对生长发育过程中的作用提供了理论依据。     

编码酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因克隆及其生物信息学分析

旨在从生物信息学角度更好地研究酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)的结构和功能,克隆酿酒酵母H5的丙酮酸脱羧酶基因pdc6。利用Primer 5.0软件设计1对20 bp引物,以H5基因组DNA为模板克隆获得pdc6,并利用生物信息学分析方法对其序列进行验证及分析。该序列长度为1692 bp,无碱基缺失,且该基因具有完整的开放阅读框,该基因编码的Pdc6包含563个氨基酸残基,该蛋白质中酸性氨基酸残基数量和碱性氨基酸残基数量大致相同;Pdc6理论等电点5.8,疏水性最大值为2.32,亚细胞定位预测其位于细胞外基质,属于酸性蛋白质,并预测了空间结构模型。本研究说明该蛋白结构与Pdc1和Pdc5结构类似,对酿酒酵母H5编码丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因序列克隆和生物信息学分析后,可为后续单基因敲除选取基因顺序的研究提供一定的理论基础。     

烟草钾转运体NtKT12的克隆及表达分析

克隆烟草钾转运体基因,预测其结构,并分析其进化关系和功能,为研究烟草钾吸收机制奠定基础。采用RT-PCR方法从烟草品种K326中克隆到了一个钾转运体的同源基因,该序列全长为2 532 bp,蛋白编码844个氨基酸,预测分子量为93.1 k Da,等电点为7.2。同源性分析结果显示,该基因与绒毛烟草钾转运体12、林烟草钾转运体12等具有较高的同源性,故命名为NtKT12。生物信息学分析表明,NtKT12具有12个跨膜区。组织表达分析发现该基因在根中的表达量最高。低钾胁迫试验表明,该基因在处理6,24 h后表达量明显高于对照。研究结果为解析NtKT12在烟草钾营养中的功能奠定一定的理论基础。     

草莓SBP基因家族生物信息学初步分析

为了研究草莓SBP基因家族的功能,利用多种生物信息学软件,对SBP蛋白序列的系统发生和基因组定位进行分析,对其氨基酸组成成分、理化性质以及二、三级结构进行分析和预测等。结果表明草莓16条SBP蛋白序列与拟南芥16条SBP蛋白序列一起分成了3个亚族,说明拟南芥与草莓SBP基因间具有较高的保守性。基因组定位发现16个SBP基因分布在6条染色体上。研究还发现不同亚族间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异,而它们的二级结构主要以随机卷曲为主,三级结构相似。SBP基因家族在植物的生长、发育等多个方面起重要作用,本实验结果为草莓SBP基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。