苦荞NAC基因家族的生物信息学分析

以苦荞基因组数据库为基础,利用比对程序,经鉴定和筛选,共获得72个苦荞NAC家族基因的序列,对其进行生物信息学分析。基因结构分析表明,除FtPinG0002967400.01.T01基因外,苦荞NAC家族其余71个基因均含有内含子。蛋白质理化性质预测分析表明,72条蛋白序列具有NAC结构域。72个NAC基因共有7个保守基序,在苦荞8条染色体上均有分布。有33个NAC基因在种子发育过程中差异表达。系统进化分析表明,苦荞NAC蛋白序列与拟南芥的可以分为9个亚家族。     

葡萄VvGW2基因的克隆及表达

为了从葡萄品种美人指中克隆VvGW2基因,并对其结构特征及表达模式进行分析.在NCBI中查找与水稻粒形基因OsGW2同源性最高的葡萄序列,根据葡萄的GW2基因序列设计特异引物.采用改良CTAB法提取美人指花序中总RNA,运用RT-PCR技术进行克隆.利用NCBI数据库中的BLASTn和BLASTp程序进行相似性分析;利用Bioxm2.6推测分析蛋白质分子量和等电点;根据NCBI中Conserved Domains程序进行蛋白质保守域结构预测;用ExPaSy提供的在线SOPMA程序进行蛋白质二级结构预测;利用实时荧光定量RT-PCR研究该基因表达模式.结果显示,从美人指中克隆得到1个GW2基因同源序列,命名为VvGW2基因.VvGW2基因开放阅读框长度为1 272 bp,共编码423个氨基酸,预测蛋白质分子量为46 960,理论等电点为4.68.该基因编码的氨基酸具有GW2蛋白质保守的环指结构域,该环指蛋白质为C5HC2类型.与GenBank中登录的其他植物GW2蛋白质序列相似性为47％ ～53％.根据VvGW2基因所编码的氨基酸序列构建系统进化树,结果显示,葡萄与可可聚为一类.实时荧光定量RT-PCR分析结果显示,VvGW2基因在美人指花或果实的各时期均有表达,其中在开花期基因表达量最高.不同葡萄品种中,VvGW2基因的表达量存在差异,在指形葡萄品种美人指的表达量最高,在圆形葡萄品种中的表达量很低.表明VvGW2基因在不同时期和不同品种中的表达量差异可能与葡萄果实形状相关.     

我国水稻产量相关功能基因研究获重大进展

中科院上海生科院植物生理生态研究所、植物分子遗传国家重点实验室研究员林鸿宣领导的研究组,在水稻产量相关功能基因研究方面又取得突破性进展,成功克隆了控制水稻粒重的数量性状基因GW2,并深入阐明了该基因的生物学功能和作用机理,显示该基因在高产分子育种中具有应用前景。相关论文已于4月8日在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然-遗传学》(Nature Genetics)。这是该研究组继克隆水稻耐盐功能基因SKC1之后两年内第二次问鼎该杂志。     

水稻粒重基因定位克隆研究

增加水稻粒重是提高粮食产量的有效途径。综述了在水稻粒重上的QTL定位和克隆情况,得知目前共有4个精细定位的粒重基因,包括1个克隆的GS3粒长及1个克隆的GW2粒宽基因。     

苦荞GIS基因家族生物信息学分析

[目的]对苦荞GIS基因家族进行系统分析,为该基因家族的进一步功能研究奠定了基础。[方法]本研究利用苦荞全基因组数据,运用BLAST对比,结合SMART和Pfam分析,对苦荞GIS基因家族进行分析。[结果]从苦荞全基因组数据中,共挖掘得到了10个GIS家族基因FtZFP1～FtZFP10;编码氨基酸数目为115～270个,等电点为5.77～9.22,整体表现为疏水性不稳定蛋白;二级结构元件以无规则卷曲为主。10个FtZFP均含有一个保守的C2H2锌指结构,多位于肽链的N端,在数量和分布上均具有一致性;除FtZFP1和FtZFP4外,均含有植物特有的QALGGH结构。在盐胁迫下,FtZFP8表现为上调表达;在铝胁迫,FtZFP7表现为上调表达。[结论]本研究通过苦荞全基因组数据分析,挖掘得到10个GIS基因家族成员,系统分析了其染色体定位和基因结构、蛋白保守区域和系统进化,以及逆境下表达情况,为进一步揭示苦荞C2H2锌指蛋白基因在表皮毛发育调控中功能以及苦荞高海拔耐逆性奠定了理论基础。     

葡萄GRAS基因家族生物信息学分析

为研究葡萄中GRAS基因家族的特征,本文首先利用生物信息学方法对葡萄91条GRAS蛋白序列的系统发生和GRAS基因组定位进行分析,然后对其氨基酸组成成分、理化性质以及二级和三级结构进行预测和分析,同时还分析了葡萄与拟南芥的GRAS基因家族之间的联系。结果显示这91条蛋白序列与拟南芥35个GRAS基因蛋白序列一起分成了8个亚族,说明拟南芥与葡萄GRAS基因间具有较高的保守性。基因组定位结果发现91条GRAS基因分布在17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;而二级结构预测结果发现,91条氨基酸序列以α-螺旋和随机卷曲为主要组成部分,且91条氨基酸序列三维结构相似。     

苦荞FtCAD-1和FtCAD-2基因克隆及组织表达分析

【目的】克隆苦荞肉桂醇脱氢酶（CAD）基因并分析其组织表达特性,为深入研究CAD基因在苦荞果壳形成中的分子调控机制提供理论依据。【方法】基于苦荞转录组测序结果,从苦荞厚果壳品种云荞1号和薄果壳品种小米荞克隆CAD基因,对其序列进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测CAD基因在不同果壳厚度类型（厚果壳苦荞和薄果壳苦荞）不同组织的表达情况。【结果】从薄果壳苦荞和厚果壳苦荞中均克隆获得2条苦荞CAD基因,且这2条基因序列在薄果壳苦荞与厚果壳苦荞中均完全一致,命名为FtCAD-1和FtCAD-2。FtCAD-1基因的开放阅读框（ORF）长度为876bp,编码291个氨基酸残基,为疏水性的稳定酸性蛋白,定位于细胞核和细胞质;FtCAD-2基因的ORF长度为1083bp,编码360个氨基酸残基,为亲水性的稳定酸性蛋白,定位于细胞质。FtCAD-1和FtCAD-2蛋白均具有CAD蛋白3个典型的保守结构域,且不具有跨膜结构域和信号肽,属于非分泌蛋白。FtCAD-1与数据库目标蛋白2cf5.1.B的结构相似度为74.74%,而FtCAD-2与数据库目标蛋白5z0c.1.A的结构相似度为63.03%。FtCAD-1与拟南芥的第一类CAD蛋白（AtCAD4和AtCAD5）的亲缘关系较近;FtCAD-2与拟南芥的第二类CAD蛋白（AtCAD2、AtCAD3、AtCAD6等）的亲缘关系较近。FtCAD-1和FtCAD-2基因均在种仁中的相对表达量最高,且厚果壳苦荞与薄果壳苦荞间无显著差异（P>0.05）。FtCAD-1基因在厚果壳苦荞叶、花和果壳中的相对表达量显著（P<0.05,下同）或极显著（P<0.01）高于薄果壳苦荞,尤其是在厚果壳苦荞果壳中相对表达量是薄果壳苦荞的16倍。FtCAD-2基因除了在薄果壳苦荞果壳中相对表达量显著高于厚果壳苦荞外,在其他组织中的相对表达量均表现为厚果壳苦荞高于薄果壳苦荞。【结论】FtCAD-1属于第一类CAD基因,具有明显的组织表达特异性,推测其在苦荞木质素生物合成过程中发挥重要调控作用。     

PmC47-8株OmpH蛋白结构的初步预测(英文)

[目的]对牦牛源多杀性巴氏杆菌C47-8株(PmC47-8)OmpH蛋白结构进行初步预测。[方法]对PmC47-8型菌株OmpH基因的测序结果进行在线BLAST比对、信号肽预测、二级结构预测及蛋白特性等方面的分析。[结果]PmC47-8株OmpH基因与已公布的81条OmpH基因相似性在84%～99%间;OmpH蛋白序列中存在信号肽,切割位点在第20号和21号氨基酸残基之间;OmpH蛋白二级结构预测中,折叠结构占49.8%,环状结构占50.2%;推测OmpH蛋白有7个O型糖基化位点,分别是位于第2、45、48、330、716、721、723号位的氨基酸残基,2个N型糖基化位点,即第15和35号位的氨基酸残基。[结论]该研究为牦牛源OmpH基因的免疫研究奠定基础。     

苦荞WOX家族全基因组鉴定及响应愈伤诱导率表达分析

【目的】全基因组鉴定苦荞WOX（WUSCHEL-related homeobox）基因,揭示其基因家族成员序列特征、基因表达模式及与出愈率的相关性,为突破苦荞再生及遗传转化难题提供理论基础。【方法】基于同源性搜索策略,以拟南芥WOX基因蛋白为参考序列,进行苦荞全基因组比对,获得苦荞WOX基因家族成员蛋白及核酸序列。基于蛋白同源性及保守结构域分析,鉴定出苦荞WOX基因家族所有成员。同时使用TBtools软件展示FtWOXs家族成员基因结构、保守结构域及启动子顺式作用元件特征。比较分析WOX基因家族成员在苦荞与拟南芥之间的基因组共线性。基于邻近法,利用MEGA X软件构建苦荞、拟南芥和水稻WOX基因家族成员蛋白序列系统进化树。以MS+2,4-D 3.0 mg·L^-1+6-BA 1.0 mg·L^-1为愈伤诱导培养基,下胚轴为外植体,选取70份苦荞品种诱导愈伤组织,评价不同基因型的出愈率。qRT-PCR比较分析高、低出愈率苦荞品种间FtWOXs基因表达水平。基于Pearson相关系数分析出愈率与FtWOXs基因家族成员表达相关性。【结果】共鉴定出30个苦荞WOX基因成员,在苦荞8条染色体上呈现不均匀分布。系统进化树表明30个苦荞WOX基因可划分为3大类,不同类群中WOX基因包含不同的保守结构域,主要的保守结构域为HD（Homeodomain）、START和MEKHLA结构域。保守基序分析表明,FtWOXs基因家族成员所含保守基序数目的范围为2—10个。基因结构分析表明,FtWOXs基因家族成员所含外显子数目的范围为2—18个。顺式作用元件分析表明FtWOXs基因启动子富含26个不同种类的顺式作用元件。系统进化分析表明,30个苦荞、15个拟南芥和12个水稻WOX基因家族成员可分为3类,其中第3类为苦荞独有。基因组共线性分析表明,6个WOX基因在苦荞和拟南芥之间存在基因组共线性。表达模式及相关性表明,FtWOX1/FtWOX12/FtWOX22/FtWOX23/FtWOX24与苦荞出愈率存在正相关性。【结论】苦荞FtWOXs成员存在丰富的序列变异特征,不同苦荞基因型中WOX基因表达水平及出愈率存在明显差异和一定的相关性,揭示不同苦荞WOX基因具有潜在的功能多样性。     

我国水稻产量相关功能基因研究取得重大进展

中科院上海生科院植物生理生态所、植物分子遗传国家重点实验室林鸿宣研究员领导的研究组,在水稻产量相关功能基因研究上取得突破性进展,成功克隆了控制水稻粒重的数量性状基因GW2,并深入阐明了相关的生物学功能和作用机理,显示这一基因在高产分子育种中具有应用前景。相关论文已于4月8日在线发表于国际顶级遗传学杂志《自然·遗传学》(《NatureGenetics》)。