普通荞麦种内丝裂原活化蛋白激酶序列分析

【目的】比较普通荞麦Fagopyrum esculentum种内丝裂原活化蛋白激酶基因(MAPK)序列的差异,研究MAPK基因序列在普通荞麦栽培进化过程中的变化。【方法】以普通荞麦的9个栽培品种和3个落花落果野生种质为材料,PCR特异性扩增获得MAPK基因的保守片段,对基因片段序列进行差异分析和蛋白结构预测。【结果】荞麦MAPK基因cDNA全长为2 835 bp,开放阅读框1 827 bp,编码609个氨基酸,含有TDY的三肽模块,为植物D组MAPK蛋白。PCR扩增获得12个供试材料的MAPK序列,其单型不变位点为723个,多态位点为70个。9个栽培品种间开放阅读框(ORF)区域无序列差异,3个野生种质间ORF区域也无序列差异。栽培品种与野生品种的ORF区域序列含有8个差异位点,编码3个差异氨基酸。其中,ORF区域第13位点组氨酸(H)→酪氨酸(Y)发生置换,导致1个α-螺旋构象发生变化。【结论】普通荞麦MAPK基因序列高度保守,栽培驯化对ORF区域第13位点差异氨基酸的选择具有高度一致性。     

苦瓜α-苦瓜素基因克隆与单倍型分析

为了揭示苦瓜α-苦瓜素基因的完整结构及单倍型,本研究以35份苦瓜初级核心种质为材料,克隆α-苦瓜素基因,结果显示,α-苦瓜素基因全长993 bp,包括60 bp的5'-UTR,72 bp的3'-UTR,861 bp的ORF,无内含子序列,编码286个氨基酸,α-苦瓜素蛋白含有RIP蛋白保守结构域。系统进化分析结果表明,除苦瓜RIP P16094.2外,α-苦瓜素蛋白与胶苦瓜3MRW_A的亲缘关系最近,而与苦瓜MAP30蛋白的亲缘关系较远。通过比较35份苦瓜种质资源α-苦瓜素基因序列,共发现5个SNP位点,5个SNP位点均位于编码区。SNP分组发现,35份苦瓜种质资源α-苦瓜素基因共存在5种单倍型。5种单倍型编码的氨基酸序列比对显示,共存在1个氨基酸变异位点,氨基酸变异位点对应于第5个SNP位点,第1、第2、第3、第4 SNP位点并未引起氨基酸的改变。该结果为进一步研究α-苦瓜素基因表达调控机制和不同单倍型编码蛋白功能差异奠定了基础。     

荞麦ARF基因家族的鉴定及生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)基因应答了生长素信号,在植物生长发育中具有重要的调控作用。以荞麦基因组数据库为基础,利用BlastP比对程序共鉴定了21个荞麦ARF基因,并对其基因结构、编码蛋白理化性质、保守结构域、保守基序、亚细胞定位、潜在磷酸化位点及系统进化关系进行了分析。基因结构分析表明,21个荞麦ARF基因均含有内含子,且不同基因间内含子数目存在较大差异。保守结构域分析显示,21个ARF蛋白均含有保守的B3和ARF结构域,部分ARF蛋白还含有Aux/IAA结构域。蛋白保守基序分析表明,21个ARF蛋白共有10个保守基序,基序长度在13~55个氨基酸之间。亚细胞定位分析表明,大多数ARF蛋白定位于细胞核,个别定位于叶绿体。潜在磷酸化位点分析显示,所有ARF蛋白均含有潜在的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)磷酸化位点,但各蛋白的不同磷酸化位点的数目差异较大。系统进化分析表明,21个ARF基因可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个亚家族,其中,Ⅰ亚家族可以进一步分为Ⅰa和Ⅰb两个家族,Ⅱ亚家族可以进一步分为Ⅱa和Ⅱb两个家族。研究结果为进一步克隆荞麦ARF基因及深入研究它们在荞麦中的功能提供了参考。     

荞麦属植物脱落酸不敏感基因序列比较与亲缘关系研究

为了研究荞麦属不同种间植物脱落酸不敏感基因(ABA-insensitive,ABI)序列变异差异与亲缘关系,试验选用7个荞麦野生种,包括野甜荞、野苦荞、左贡野荞、毛野荞、大野荞、金荞麦、硬枝万年荞共30份种质材料,提取苗期幼嫩叶片的DNA,通过聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增获得荞麦ABI基因,并对扩增片段进行基因测序与序列分析。结果发现,7个野生种共30份种质间ABI基因片段的多态位点数占20.28%,其中,14份野苦荞间ABI基因片段多态位点数占1.86%,5份野甜荞间多态位点数占1.81%,说明荞麦属植物种内ABI基因序列高度保守。对扩增序列进行遗传距离分析发现,左贡野荞与毛野荞种间遗传距离最大,硬枝万年荞与金荞麦种间遗传距离最小。聚类分析结果显示:野苦荞与大野荞、金荞麦和硬枝万年荞亲缘关系较近,与毛野荞亲缘关系次之;左贡野荞与野甜荞亲缘关系近;不同地区野苦荞和左贡野荞分别被单独聚为一类,说明生长环境对荞麦ABI基因序列变异具有影响。     

荞麦属植物MAPK基因片段序列比较与进化关系研究

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是植物MAPK级联途径中的重要信号分子。为了研究荞麦属MAPK基因序列变异以及种间进化关系,对荞麦属8个野生种共25份材料的MAPK基因进行特征引物PCR扩增、测序和序列比较分析。结果发现,荞麦属植物种间MAPK基因PCR扩增片段序列较为保守,8个野生种共25份材料中多态位点为125个,不变位点为680个。其中,12份野生苦荞MAPK基因片段序列多态位点S仅为32个,说明荞麦属植物种内MAPK基因序列高度保守。聚类分析发现野生甜荞与左贡野荞被聚为一类。野生苦荞、毛野荞、大野荞、金荞麦、细柄野荞和硬枝万年荞被聚为一大类;其中,细柄野荞和硬枝万年荞被聚在一起,其次与金荞麦聚在一起;毛野荞与大野荞被聚在一起。研究结果可为荞麦属植物MAPK基因功能以及种间遗传多样性与进化关系研究提供理论依据。     

苦瓜MAP30基因克隆与单倍型分析

【目的】以揭示苦瓜MAP30完整基因结构及单倍型为目的,为研究MAP30基因表达调控机制提供参考。【方法】以34份苦瓜初级核心种质为材料,参考苦瓜基因组序列,克隆MAP30基因,利用多种生物信息学软件分析苦瓜MAP30完整基因结构及单倍型。【结果】苦瓜MAP30基因全长920 bp,包括52 bp的5′-UTR,7 bp的3′-UTR,861 bp的ORF,无内含子序列,编码286个氨基酸。系统进化分析表明:MAP30蛋白与葫芦科其他植物的RIPs蛋白亲缘关系较远,MAP30蛋白在苦瓜属植物中保守性较强。通过比较34份苦瓜种质资源MAP30基因序列,共发现6个SNP位点,第1个SNP位于5′-UTR区,其余5个SNP位于编码区。SNP分组发现:34份苦瓜种质资源MAP30基因共存在3种单倍型。3种单倍型编码的氨基酸序列比对显示:共存在3个氨基酸变异位点,分别是第2位M/V、第69位R/H、第74位N/D,3个氨基酸变异位点分别对应于第2、3、4 SNP位点,第5、6 SNP位点并未引起氨基酸的改变。【结论】本研究克隆了MAP30完整基因结构并分析了MAP30蛋白与葫芦科其他植物的RIPs蛋白的亲缘关系,另外分析了不同苦瓜种质MAP30基因SNP分布情况及单倍型种类。     

乌苏里貉KIT基因及编码蛋白生物信息学分析

KIT基因表达量通常与黑色素含量呈正比,通过3种毛色乌苏里貉KIT基因转录本定量表达分析发现,白貉KIT基因表达量较高,为探究乌苏里貉KIT基因及编码蛋白结构特性,使用基于机器学习和神经网络算法软件对其编码蛋白结构作全面生物信息学分析。结果表明,乌苏里貉KIT基因编码蛋白含有972个氨基酸,属于酸性亲水型蛋白,无规则卷曲为主要二级结构,存在两个跨膜区,细胞膜外侧存在信号肽,含有21个糖基位点,60个磷酸化位点,4个保守结构域,与5个蛋白密切作用,系统发育树构建结果与生物学分类一致。分析结果为进一步研究乌苏里貉KIT蛋白生物学特性奠定基础。     

野生茄托鲁巴姆蛋白酶抑制剂基因StPI1的克隆与特征分析

以野生茄托鲁巴姆为材料,在利用SSH文库获得基因片段的基础上,采用RACE方法克隆了1个蛋白酶抑制剂Ⅱ型基因的全长cDNA序列,命名为StPI1。StPI1 cDNA序列全长790bp,含有29bp的5′-UTR和201bp的3′-UTR,编码包含202个氨基酸的前体蛋白。StPI1前体蛋白N末端1~27位为信号肽,成熟蛋白含有3个保守的蛋白酶抑制剂Ⅱ结构域。预测StPI1蛋白含有1个磷酸化位点、1个糖基化位点和3个N端酰基化位点。表达模式分析表明,在黄萎病菌侵染后,StPI1在托鲁巴姆根中呈上调表达。     

谷子eIF5A基因家族鉴定与分析

【目的】本文系统分析了谷子e IF5A基因家族在谷子中如何发挥作用。【方法】利用谷子基因组数据库,运用生物信息学方法,鉴定谷子e IF5A基因家族的基因结构、染色体定位、编码蛋白和磷酸化位点预测,通过序列比对进行进化和分类分析。【结果】谷子含有4个e IF5A基因,均含有4个内显子,分布于谷子的3条染色体上。MEME保守基序分析显示,谷子e IF5A蛋白均含有1个保守的DNA结合寡核苷酸结合结构域(PF01287)。磷酸化位点预测分析表明谷子e IF5A蛋白均含有大量潜在磷酸化位点。【结论】以上结果将为今后揭示谷子e IF5A蛋白功能提供重要的线索。     

苹果YABBY基因家族的鉴定、进化及表达分析

从苹果全基因组范围内共鉴定出13个YABBY基因,通过聚类分析将其分为YAB1/YAB3、YAB2、INO、YAB5和CRC 5个亚家族。Md YABBY基因分布在苹果的9条染色体上,在第16条染色体上分布最多。Md YABBY蛋白长度介于60~538个氨基酸,等电点为4.84~9.81,所有Md YABBY蛋白都包含有锌指结构和YABBY两个保守结构域,同一个亚家族内的成员表现出相似的基因结构和蛋白保守基序分布;基因顺式作用元件分析发现,Md YABBY基因包含许多与抗逆和激素响应有关的作用元件。基因表达分析发现,Md YABBY基因在花、果和叶中的表达量较高,5个Md YABBY基因在果实发育的3个时期均明显地上调表达。     

马铃薯StSnRK2.4基因的克隆及其序列特征分析

利用RT-PCR技术从马铃薯普通栽培品种‘陇薯3号’试管苗根部扩增得到StSnRK2.4基因的cDNA序列,并对其编码蛋白进行特性和结构分析.结果表明:该基因序列全长1 083bp,编码360个氨基酸,与烟草SnRK2家族基因具有较高的同源性,达95.56%,已注册该基因到GenBank(No.JX280914);该蛋白分子量为41.49kU,理论等电点为5.52,是一个不跨膜的膜内蛋白,主要存在于细胞核中,含有依赖cAMP/cGMP蛋白激酶磷酸化、蛋白激酶C磷酸化、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化、酪氨酸蛋白激酶磷酸化和豆蔻酰化位点,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性位点信号序列和蛋白激酶ATP结合区域信号序列,推测该基因功能与植物抗逆境胁迫有关.     

茉莉花磷酸甲羟戊酸激酶基因克隆及表达分析

[目的]克隆茉莉花磷酸甲羟戊酸激酶(PMK)基因(JsPMK),对其进行生物信息学分析并检测其表达时间节律性,为深入研究茉莉花萜类化合物生物合成途径及其调控机制提供理论参考.[方法]以茉莉花花瓣为材料,采用RT-PCR扩增JsPMK基因全长,利用生物信息学软件对其编码蛋白进行预测分析,并采用qRT-PCR检测JsPMK基因在茉莉花开放过程中的表达情况.[结果]克隆获得的JsPMK基因(GenBank登录号为MH311042)全长1951 bp,包含1518 bp完整的开放阅读框(ORF),共编码505个氨基酸,其编码蛋白定位于细胞质,为稳定的非分泌蛋白.JsPMK蛋白含有GHMP激酶N端保守区和C端保守区,且在N端保守区含一个ATP结合位点Gly-X-Gly-XX-Ala.JsPMK蛋白与野生油橄榄、芝麻、丹参和番茄的PMK蛋白氨基酸序列相似性均较高(在80%以上),其中与野生油橄榄亲缘性最近,表明不同植物PMK蛋白高度保守.JsPMK基因在未开放(18:00)时表达量最低,随着茉莉花逐渐开放,JsPMK基因表达量极显著上升(P<0.01,下同),在20:00达最大值,随后表达量极显著下降.[结论]JsPMK基因表达可能受生物钟调控,在茉莉花萜类化合物合成和香气释放中发挥重要的调控作用.     

兰花eIF5A基因家族鉴定与生物信息学分析

为了系统分析兰花真核翻译起始因子5A(Eukaryotic translation initiation factor 5A,eIF5A)基因家族在兰花中如何发挥作用,利用兰花基因组数据库,通过生物信息学的方法,鉴定兰花eIF5A基因家族的基因结构、编码蛋白和磷酸化位点预测,通过序列比对进行进化分析。结果表明,兰花eIF5A基因家族含有eIF5A1和eIF5A2两个基因,分别含有5个和6个外显子。MEME保守基序分析显示,兰花eIF5A1和eIF5A2蛋白均含有1个保守的DNA结合寡核苷酸结合结构域(PF01287)。磷酸化位点预测分析表明兰花eIF5A1和eIF5A2蛋白均含有大量的潜在磷酸化位点。以上结果将为今后揭示兰花eIF5A1和eIF5A2蛋白的功能提供重要的线索。     

桃钙调磷酸酶B类似蛋白基因家族鉴定与分析

为了研究桃钙调磷酸酶B类似蛋白(CBLs)基因家族在桃中如何发挥作用。利用桃基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定桃CBL家族基因的基因结构、染色体定位和编码蛋白,通过序列比对进行进化和分类分析。结果表明,桃基因组中含有8个CBL家族基因,分布于桃的5条染色体上。MEME和Pfam保守结构域分析显示,桃CBL蛋白均含有4个保守的EF结构域。进化树分析表明CBLs可分为4个亚家族。TMHMM 2.0Server分析显示仅PpCBL1含有1个跨膜区。PlantsPFeatureScan分析显示PpCBL2、3和5均含有1个N-豆蔻酰化位点。NetPhos 2.0 Server结果显示PpCBLs存在着大量的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)及酪氨酸(Tyr)潜在磷酸化位点。以上结果将为今后揭示桃CBL的功能提供重要的理论基础。     

玉米eIF5A基因克隆及生物信息学分析

真核翻译起始因子eIF5A与植物的生长发育及抗逆生长密切相关。以玉米弯孢菌抗性自交系Mo17和感性自交系黄早四为试验材料,克隆得到eIF5A基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明:在Mo17和黄早四中分离的eIF5A基因均包含480bp的ORF,编码160个氨基酸,分子量分别为17.50和17.48KD,等电点均为5.61。通过对氨基酸序列的分析发现,eIF5A基因编码的蛋白质为非跨膜稳定的亲水性蛋白,存在15个磷酸化位点,与高粱的相似度最高,并且该蛋白的保守结构域属PLN103107超级家族。     

苦荞转录因子FtNAC15基因的克隆及表达分析

为研究NAC转录因子在苦荞中的功能,从苦荞发育种子中克隆了一个NAC家族基因,其开放阅读框全长1 098 bp,编码365个氨基酸,将其命名为FtNAC15。基因结构分析表明:FtNAC15基因由3个外显子和2个内含子组成。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明:FtNAC15蛋白与水稻ONAC003、拟南芥ANAC010和ANAC073亲缘关系较近,属于NAC家族转录因子家族中同一亚组。基因上游启动子序列顺势作用元件分析表明:该基因启动子中的顺式作用元件可以分为5类,即启动子核心元件、节律和光照响应元件、转录因子结合位点、非生物胁迫响应元件和激素响应元件。表达分析表明:FtNAC15基因在种子发育的成熟期和干旱胁迫下上调表达,表明其参与调控荞麦种子发育和响应干旱胁迫。     

甘薯基因组bHLH转录因子鉴定与逆境胁迫表达分析

利用生物信息学方法从未经注释的甘薯(Ipomoea batatas)基因组中鉴定得到143个bHLH转录因子,对其保守结构域、motif组成、染色体分布情况、系统进化以及尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas,Fob)胁迫下和低温胁迫下的差异表达基因进行分析.结果表明,甘薯bHLH结构域约由54个氨基酸组成,其中21个氨基酸位点保守性在50%以上;74.8%(107个)的家族成员具有E-盒结合活性,56.6%(81个)的家族成员具G-盒结合活性.bHLH基因在15条染色体上的分布不均匀,在1、2、5、6以及14号染色体上分布较多,9和12号染色体上分布较少.MEME分析得到甘薯bHLH转录因子含有5个保守基序,motif 1和motif 2共同组成了bHLH结构域,存在于90%以上的家族成员中;系统进化分析将甘薯bHLH基因家族分为22个亚组.甘薯bHLH转录因子中有6个家族成员响应尖孢镰刀菌胁迫,其中4个基因表达下调,2个基因表达上调;在低温胁迫下甘薯bHLH家族成员中有44个基因表达量发生变化,其中13个基因在4个处理组中表达量均有变化,8个基因表达下调,5个基因表达上调.     

玉米COBRA家族成员全基因组鉴定与表达模式分析

COBRA基因编码糖基磷脂酰肌醇锚定的植物特异性蛋白，在初生和次生细胞壁的纤维素生物合成中发挥重要作用。通过生物信息学方法，从玉米基因组中发现了9个COBRA家族基因，并对其基因结构、系统发育和表达模式等进行了分析。结果表明，9个COBRA家族基因都含有CCVS保守结构域，并且均定位于细胞膜上。系统进化分析结果显示，该家族可以分为2个亚族，每个亚族内的基因具有相似的基因结构和理化性质。基因表达分析结果表明，所有COBRA家族成员响应多种非生物胁迫，且当植株受到紫外照射处理时，ZmCOBL1～ZmCOBL3和ZmCOBL7～ZmCOBL9这6个基因均表现出上调应答。     

桂花β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆与序列分析

为揭示桂花不同品种β-胡萝卜素羟化酶(β-carotene hydroxylase,HYB)基因的序列差异,利用已构建的桂花花瓣转录组数据库中Unigene序列信息,结合RT-PCR技术对桂花品种玉玲珑、金球桂、堰虹桂和日香桂中2个β-胡萝卜素羟化酶基因(HYB1和HYB2)的最大阅读框进行扩增,并测序验证。生物信息学分析结果表明,4个桂花品种HYB1基因均含有长为909 bp的开放阅读框,编码302个氨基酸残基; HYB2基因均含有长为915 bp的开放阅读框,编码304个氨基酸残基。4个桂花品种HYB1和HYB2推导的氨基酸序列均具备保守的组氨酸结构域。HYB1基因核苷酸序列存在27个变异位点,其氨基酸序列存在8个变异位点; HYB2基因核苷酸序列存在12个变异位点,其氨基酸序列存在3个变异位点。进化树分析结果发现,4个桂花品种的HYB1和HYB2蛋白与茄科植物番茄和辣椒HYB蛋白亲缘性最高。     

大熊猫AP2S1基因cDNA 克隆及分析

该研究运用RT-PCR技术,首次从大熊猫Ailuropoda melanoleuca的肌肉组织总RNA中成功克隆了AP2S1基因的编码序列,并对其进行了全面分析.结果表明:大熊猫AP2S1基因编码序列克隆片段全长为512bp,开放阅读框(ORF)为429bp,编码142个氨基酸的蛋白质,该蛋白的相对分子质量为1.7×104,等电点pI为5.82,含有4种类型共5个功能位点,即1个蛋白激酶C磷酸化位点、2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、1个N-酰基化位点和1个网格蛋白调节素小肽链标签;且该蛋白在哺乳动物网状细胞中的半寿期(half-life)大于30h,不稳定指数(in-stability index)为26.99,属于稳定蛋白.进一步分析发现,大熊猫AP2S1基因与已报道的人、苏门答腊猩猩、牛、褐家鼠和小家鼠5个哺乳动物物种的编码序列及其编码的氨基酸序列具有很高的相似性,表明该基因及其编码蛋白在物种漫长的进化过程中极其保守.