单倍体酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因(pdc1)的敲除与鉴定

为了抑制单倍体酿酒酵母H14的副产物乙醇的合成,使得2,3-丁二醇产量的提升。利用基因工程手段构建载体pWCL-pdc1,获得两端含40 bp pdc1的同源重组片段-loxP-kanMX-loxP。利用Cre/loxP技术获得pdc1缺失菌株S. cerevisiae H14-01 (△pdc1)。并以野生型菌株S. cerevisiae H14为对照,进行摇瓶发酵试验。S. cerevisiae H14-01长势明显略低于原始菌株。在整个发酵期间,2,3-丁二醇的最高产量和转化率分别为0.373±0.016 g/L和0.005 g/g,分别较原始菌株提高了37.30%和4.66%,但原始菌株没有检测到乙偶姻和2,3-BD生成。另外S. cerevisiae H14-01的乙醇转化率降低了33.24%,但甘油产量提高了15.76%。说明了碳流流向乙醇被阻断之后,会增加2,3-丁二醇的产量,同时会使此部分碳流流向甘油。因此,并为进一步获得高产2,3-丁二醇的工程微生物群体奠定了基础。     

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。     

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.     

砂藓(Racomitrium canescens)RcRab基因的克隆及生物信息学分析

本研究以砂藓(Racomitrium canescens)为材料,从砂藓干旱处理转录组数据库中筛选获得小G结合蛋白基因Rab的mRNA序列,通过RT-PCR法扩增,得到RcRab基因的CDS序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明,该基因c DNA全长为1171 bp,包含636 bp的开放阅读框,编码211个氨基酸。预测该基因有Rab家族的保守结构域-G结构域。RcRab蛋白分子质量为23.29 kD,理论等电点为5.76,具有亲水性,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。进化树分析表明,RcRab蛋白质与小立碗藓(Physcomitrella patens)Rab蛋白质亲缘关系最近。本研究可为进一步探索RcRab基因在苔藓植物中的抗旱机制提供数据基础。     

杜梨S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶基因的克隆与生物信息学分析

以杜梨为试材,采用同源序列法和RACE技术对杜梨SAMDC基因进行了克隆,命名为PbSAMDC,GenBank登陆号为:JX624260.生物信息学分析表明,PbSAMDC基因全长l 683 bp,编码358个氨基酸,相对分子量为39.767 7kDa,等电点为4.96;其编码氨基酸同源性分析表明,PbSAMDC基因与MdSAMDC1同源性最高,达到96％,其次是葡萄、甜橙等,同时对该基因的生物活性等进行了讨论,研究对梨属植物SAMDC基因的逆境调控机制和抗逆基因工程育种具有重要意义.     

甘蓝型油菜GPDH基因克隆及其生物信息学分析

为了进一步研究甘蓝型油菜GPDH基因,通过从拟南芥GPDH基因与甘蓝型油菜的共线性分析发现:拟南芥GPDH基因(At2g41540)在甘蓝型油菜A基因组和C基因组中有4个拷贝,分别为:GSBRNA2T00132785001、GSBRNA2T00024258001、GSBRNA2T00058395001、GSBRNA2T00019118001。从Gen Bank分别下载了它们的DNA序列和c DNA序列,c DNA序列依次命名为GPDH1、GPDH2、GPDH3、GPDH4。根据序列信息设计了4对不同的引物,从甘蓝型油菜湘油15号c DNA全长序列中扩增出了4条片段,分别命名为Bn GPDH1、Bn GPDH2、Bn GPDH3、Bn GPDH4。利用生物信息学软件和在线系统进行核苷酸序列分析和蛋白进化分析。结果显示:4条片段大小依次为1 395,1 395,1 389,1 536 bp。其中,Bn GPDH4翻译成氨基酸时序列中间出现终止密码子,不能合成有效蛋白。3个Bn GPDH蛋白的氨基酸数目为464,464和462个,理论分子量为51.584 4~51.829 7 k Da,二级结构α螺旋和无规则卷曲所占比例在42%左右,其次是延伸链所占比例约为15%。三者的跨膜结构总体来说是相同的。3个蛋白都由保守结构Gps A、NADB_Rossmann superfamily和NAD_Gly3P_dh_C superfamily组成,属于GPDH超基因家族。同源建模分析表明3个蛋白均能适用甘油3磷酸脱氢酶(Glycerol-3-phosphate dehydrogenase,GPDH)模型。对其进行亚细胞定位预测在细胞质膜的概率为79.0%。从序列分析、核苷酸聚类、理化性质预测、二级、三级结构预测、亚细胞定位预测、氨基酸聚类分析得出结论,它们具有GPDH基因家族的特征,为甘蓝型油菜GPDH基因家族中的成员。     

马铃薯转录因子StWRKY6基因克隆及其生物信息学的分析

WRKY转录因子是目前研究的与逆境有关的转录因子之一。本试验以马铃薯栽培品种‘冀张薯12号’为材料,获得StWRKY6基因,并对其进行了生物信息学分析和功能的初步研究。StWRKY6基因长度为1 491 bp,由496个氨基酸编码而成,其相对分子量为55 212.93,理论等电点为7.02,带负电残基总数为48,带正电残基总数为47,不稳定系数为51.70。该蛋白质二级结构以无规则卷曲为主,占54.9%,α-螺旋为32.3%,延伸链为9.7%,β-折叠为3.2%,是不稳定蛋白,属于亲水蛋白。通过进化树分析,与番茄同源性最高,可达90%以上;利用RT-qPCR构建表达谱,发现StWRKY6在叶片中的表达量较高;经过低温胁迫和盐胁迫处理一定时间后其表达量显著增加,说明其可能与马铃薯的耐盐性和耐低温性有关。本研究为深入研究马铃薯StWRKY转录因子参与非生物胁迫调控提供科学依据。     

向日葵锈菌弹性金属蛋白酶基因克隆及生物信息学分析

为了研究向日葵锈病的致病机制,将向日葵锈菌转录组中表达量较高的一个基因(KU994904)中成熟部分进行生物信息学分析及基因克隆。利用Interpro对蛋白ORF区域进行分析,确定其成熟区域,通过生物信息学相关软件对其进行结构预测及预测分析,从向日葵锈菌中提取总RNA,并利用RT-PCR方法扩增此蛋白酶成熟基因并克隆。结果显示:该蛋白酶成熟基因序列全长1 335 bp,编码445个氨基酸,分子质量49.5 ku,其与M36家族中5条序列具有较高相似性,并发现同胞外金属蛋白酶基因序列相似度达到53.77%。因此,推断其为弹性金属蛋白酶。     

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。     

工业酿酒酵母PGK启动子的克隆与功能分析

为了获得适用于构建工业酿酒酵母整合型表达载体的组成型启动子,以工业酿酒酵母南阳K基因组DNA为模板,采用PCR方法扩增得到了磷酸甘油酸激酶基因起始密码前的启动子片段2个,其中长片段781 bp,命名为PGK1（GenBank Acession No. FJ415226）。NCBI Blast软件分析结果表明,PGK1核苷酸序列与酿酒酵母染色体Ⅲ上PGK启动子（GenBank Acession No. X59720）相似性为99%,序列中含有基因表达所需的基本调控元件TATA-box和CAAT-box等。功能分析表明PGK1能驱动整合在工业酿酒酵母基因组上的外源基因葡萄糖淀粉酶基因的表达。综上表明成功克隆得到PGK1启动子,为工业酿酒酵母表达载体的构建奠定了基础。     

甜菜M14品系BvM14-UNG基因克隆及生物信息学分析

为研究Bv-UNG蛋白在植物碱基切除修复(base-excision repair,BER)途径中的功能,以甜菜M14品系为材料,根据NCBI上二倍体栽培甜菜UDG编码基因Bv-UNG序列,利用同源序列克隆法获得甜菜M14品系BvM14-UNG基因cDNA全长,并对其进行生物信息学分析.结果 表明,该基因编码374个氨...     

新疆野扁桃自交不亲和基因Cullin1的克隆及生物信息学分析

旨在为今后研究新疆野扁桃的分子调控奠定良好基础。通过利用Rt-PCR技术及生物测序等方法,从新疆野扁桃的幼嫩叶片中,克隆得到了一个全新的新疆野扁桃Cullin1基因全长c DNA,命名为Pet Cullin1。并进一步的利用在线软件分析发现:Petcullin1基因全长为2677 bp,其开放阅读框2217 bp,该基因的氨基酸共有738个编码,预测得出Petcullin1蛋白的分子式为C3887H6064N1028O1133S34,原子总数为12096,相对分子质量为85814.61,理论推导出其半衰期为30 h,带正负电荷的残留的总数分别是108和113,不稳定指数和平均疏水指数分别为40.19、-0.452,该蛋白属于水溶性不稳定蛋白。     

巴西橡胶树膜结合NAC转录因子HbNTL1的克隆及生物信息学分析

本实验根据巴西橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,克隆了橡胶树膜结合NAC转录因子,HbNTL1的cDNA和基因组DNA序列。生物信息学分析显示HbNTL1基因包含6个外显子和5个内含子,开放阅读框(ORF)为1704bp,编码了567个氨基酸。HbNTL1编码蛋白的相对分子量为62.52 kDa,理论等电点PI为4.62,N-端具有保守的NAC结构域,高度变异的C-端有一个跨膜结构域(TM)。序列比对和系统进化分析表明HbNTL1蛋白属于NAC转录因子家族中的NAC2亚族,推测其可能与橡胶树生长发育和胁迫应答有关。     

甘蓝型油菜防御素基因的克隆与生物信息学分析

为了研究甘蓝型油菜防御素基因的结构和功能,根据白菜防御素基因序列设计引物,采用RT-PCR方法从甘蓝型油菜中克隆到4个防御素基因,并对其序列进行了生物信息学分析。结果表明,甘蓝型油菜防御素基因cDNA全长325~335 bp,包含231~243 bp的开放阅读框,编码76~80个氨基酸;防御素基因在长期进化过程中产生了显著的差异,但防御素含有的8个保守半胱氨酸残基均稳定存在;Bndef1、Bndef2、Bndef3与萝卜Rs-AFP1、诸葛菜Omdef亲缘关系较近,Bndef4与豇豆Vudef亲缘关系较近;4个防御素蛋白均为稳定蛋白,具有信号肽结构,可能为分泌蛋白。     

川西獐牙菜SmGES基因的克隆、生物信息学分析与原核表达

研究藏药川西獐牙菜中环烯醚萜合成途径中的关键酶香叶醇合成酶的功能,并探讨其在香叶醇、龙胆苦苷和獐牙菜苦苷生物合成中的作用。以川西獐牙菜叶片为材料,提取RNA并反转为cDNA,通过川西獐牙菜转录组相关信息,用RT-PCR技术克隆得到了川西獐牙菜香叶醇合成酶基因,并命名为SmGES基因。将SmGES基因片段通过分子生物学的方法连接到原核表达载体pET-28a上并转化到Escherichia coli Rosetta(DE3)原核表达感受态中,进行相关的诱导表达。通过生物信息学进行相关分析得出,SmGES基因长1761 bp,编码586个氨基酸;SmGES蛋白等电点为5.35,相对分子质量为67.78 kDa。分析表明SmGES基因带有叶绿体转运肽,预测其是定位于叶绿体的亲水蛋白。文章还分析了该蛋白的细胞内定位、结构域、二级和三级结构。进化关系分析表明,SmGES基因与滇龙胆的GES基因具有较近的亲缘关系。诱导得到重组蛋白分子质量67.78 kDa的蛋白条带,与预期大小一致。研究结果为进一步阐明川西獐牙菜中环烯醚萜合成途径提供参考。     

甜樱桃(Prunus avium)PaGAST基因的电子克隆及生物信息学分析

为获得甜樱桃PaGAST 基因的cDNA 序列,并预测该基因编码蛋白的结构与功能,以草莓FaGAST1 基因序列为探针,通过基于NCBI数据库中表达序列标签的电子克隆技术对甜樱桃PaGAST 基 因进行克隆。利用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、疏水性和亲水性、信号肽序列、跨膜结构域、亚细胞定位及功能等方面进行分析。结果表明：甜樱桃PaGAST 基因长度为750 bp,开放阅读框长度为324 bp,编码107 个氨基酸,N末端存在信号肽序列,C末端含有保守的GASA结构域。由于PaGAST蛋白中含有的疏水性氨基酸残基较多,该蛋白具有跨膜螺旋区,是一种跨膜蛋白,且有10 个预测的蛋白激酶磷酸化位点。亚细胞定位分析表明,PaGAST蛋白分布在细胞膜外的可能性很大。功能预测显示,PaGAST 基因可能具有响应胁迫应答、信号转导和免疫应答方面的功能。进化分析显示甜樱桃PaGAST蛋白与桃的亲缘关系最近。在一定程度上为甜樱桃PaGAST 基因的克隆及功能鉴定奠定理论基础。     

甜菜热激蛋白基因BvHSP18.2的克隆和生物信息学分析

旨在通过基因克隆及生物信息学分析,预测甜菜小分子热激蛋白BvHSP18.2 (LOC104903994)的功能。以甜菜‘780016B/12 优’为试验材料克隆 BvHSP18.2,获得 BvHSP18.2 基因全长;通过 ProtParam tool、SWISS-MODEL、MEGA11 等对 BvHSP18.2 的理化性质、蛋白结构、多序列比对等信息进行分析。RT-PCR 扩增得到的 BvHSP18.2 基因全长为 962 bp,编码 158 个氨基酸,分子式为 C₉₂₈H₁₄₆₆N₂₆₆O₂₈₄S₆,属亲水性不稳定的小分子热激蛋白家族;该基因编码蛋白含13个磷酸化位点,α螺旋和无规则卷曲等主要构件。进化关系发现BvHSP18.2与藜麦、菠菜的s HSP同源性相似。同时,BvHSP18.2基因启动子区域具有参与防御和应激反应等顺式作用元件,推测其在甜菜生长发育和胁迫应答中发挥重要作用。本结果为进一步开展该基因的功能和遗传调控机制研究奠定了基础。     

辣椒生育酚环化酶(TC)基因克隆和生物信息学分析

维生素E包括生育酚和生育三稀酚,是一种脂溶性的抗氧化物质,同时也是一种重要的营养物质。在生育酚合成途径中,生育酚环化酶(tocopherol cyclase gene, TC)以2-甲基-6-植基-苯醌(2-methyl-6-phytobenzoquinone, MPBQ)和2,3-二甲基-6-植基-1,4-苯醌(2,3-dimethyl-6-phytogenic-1-4-benzoquinone, DMPBQ)为底物,分别生成易被人体吸收的α-生育酚和γ-生育酚,如果TC失活,会造成底物的积累以及生育酚的缺乏,因此TC是维生素E生物合成途径中下游的关键酶之一。本实验从贵州商业辣椒--黔椒4号中采用RACE方法克隆出TC基因全长,并利用生物信息学方法对该基因相关的理化性质、氨基酸保守结构区域、氨基酸同源性、进化树构建、二级结构等进行了详细的分析,为今后利用基因工程研究TC对辣椒维生素E含量及营养附加值的影响提供重要理论基础。