玉米C4型PEPC蛋白的生物信息学分析

利用生物信息学分析软件对GeneBank上注册的玉米C4型PEPC蛋白质序列进行氨基酸组成成分、功能域、二级结构、疏水性、亚细胞定位、导肽及进化树分析和预测。结果表明：玉米PEPC蛋白是等电点5.77的亲水性不稳定蛋白,包含一个CYTH保守结构域,定位于细胞质中,具有中央中间代谢功能,属于连接酶类。α螺旋和不规则卷曲是其蛋白质二级结构的主要结构元件,β折叠和伸展链散布其中;玉米PEPC与高粱、水稻等植物的PEPC亲缘关系较远,不属于同一分支。     

菠萝PEPC基因家族生物信息学分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（phosphoenolpyruvate carboxylase, PEPC）在C₄和景天酸代谢（CAM）光合途径吸收CO₂过程中发挥重要作用,并参与各种非光合作用过程,包括果实成熟、气孔开放、碳氮相互作用、种子形成和萌发以及调节植物对逆境胁迫的耐受性。菠萝为典型的景天酸代谢途径（CAM）植物,为了解磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）在菠萝景天酸代谢途径（CAM）中的作用,本研究鉴定到3个菠萝PEPC基因,按照基因描述命名为AcPEPC1、AcPEPC3和AcPEPC4,进化树分析结果AcPEPC1和AcPEPC3为植物型PEPC（PTPCs）蛋白,序列同源性较高且基因结构、保守结构域及保守基序均一致。AcPEPC4为细菌型PEPC（BTPCs）蛋白,与AcPEPC1/AcPEPC3间的序列同源性低。组织表达分析表明AcPEPC1菠萝叶片表达量较高,而AcPEPC3和AcPEPC4在菠萝花和果实表达量较高。     

转基因玉米EPSPS蛋白适体的筛选与结构分析

通过体外合成长度为70个碱基的随机ssDNA文库,采用指数富集配基的系统进化(SELEX)技术,以转基因玉米EPSPS蛋白为靶目标进行16轮筛选,将筛选到的适体群进行克隆、测序,初步获得与转基因玉米EPSPS蛋白特异性结合的适体。并用Macaw2.05和DNAMAN软件对每个适体的保守序列和二级结构进行分析。结果表明:一级结构分析序列同源性可分为四大群,其中A群有11条序列含有67个保守碱基;二级结构分析结果表明,茎环状和口袋状等结构可能是适体与转基因玉米EPSPS蛋白结合的结构基础。利用SELEX技术获得与转基因玉米EPSPS蛋白特异结合的适体群,其一级和二级结构与亲和力密切相关。     

玉米C_4型全长pepc基因导入普通小麦的研究

为了获得具有类似C4光合途径的转pepc(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)基因小麦材料,采用基因枪法将玉米C4型全长pepc基因导入小麦材料01H186-20-24,经在含4 mg.L-1L-PPT(L-phosphinothricin,草丁膦)的培养基上筛选,获得抗性再生植株,经PCR检测获得118株T0代阳性植株;进一步利用PCR对T1代植株进行筛选,T2代在隔离条件下种植于大田,Southern blot、SDS-PAGE检测表明,外源pepc基因在小麦基因组中得以整合和表达。测定了40个转基因T2代植株和受体对照的净光合速率(Pn)、PEPC活性,结果表明,在大田自然条件下,82.5%的转基因小麦的Pn增加,最大提高18.57%,达到了28.1μmol CO2.m-2.s-1,转基因植株中PEPC活性为对照的1.5~1.98倍。     

优质蛋白玉米及其育种浅析

玉米以产量高、用途广、适应性强、便于栽培管理的优势,成为我国的主栽作物。近年来,由于我国玉米育种中少数几个优良种质（瑞得、兰卡斯特、塘四平头、旅大红骨）利用频率过高,导致育种种质遗传基础相对狭窄。因此,新的杂交种在产量上很难有较大的突破;另外,遗传背景的单一也会导致病害的大幅度发生。最近几年大斑病、丝黑穗病、病毒病的严重发生与强行大面积推广几个杂交种有关。随着畜牧业和加工业的发展,对商品玉米营养成分的要求越来越高,优质蛋白玉米的研究与利用将是大势所趋。１　ＱＰＭ特点及利用价值赖氨酸是人和单胃动物…     

玉米CBL基因的生物信息学分析

利用生物信息学方法从玉米的基因组中鉴定出10个CBL基因,并对这些基因的染色体分布、进化、蛋白基序、顺式反应元件进行了系统分析。结果表明,玉米的CBL基因分为3个不同的进化类群,在基因组中的分布是不均匀的,而且都含有响应逆境信号的不同顺式反应元件。玉米CBL基因预测编码的蛋白都含有3个EF-手型结构,而且被预测定位在不同的细胞组分中。说明它们可能参与玉米的逆境响应过程,而且在功能上各不相同。     

玉米和高粱的贮存蛋白

不久前,在小麦的籽粒中发现了一种高分子蛋白质,它的可溶性不同于禾谷类作物籽粒的白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白。提取它们,提高温度(40～60℃)和盐溶液或去污剂是必要的。存含有十二烷基磺酸纳(Na)的碱性溶液中电泳时,该种蛋白质表现为     

美国优质蛋白玉米的前景

1963年,普度大学发现了奥帕克-2玉米的特殊营养品质,但迄今在美国很少利用。而且,在这里一点也没有利用,通称优质蛋白玉米(QPM)的硬胚乳型。尽管因缺乏部分认识,但优质蛋白玉米可能成为北美洲玉米产业值得注意的部分。玉米基本营养价值的改良可能创     

外源C4二羧酸对转玉米PEPC基因水稻C4光合途径的促进作用

以转PEPC基因水稻和野生型水稻Kitaake为材料, 研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP苹果酸酶(NADP-ME)、NADP苹果酸脱氢酶(NADP-MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明野生型水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源草酰乙酸(OAA)或苹果酸(MA)饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明野生型水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低Pr/Pn比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qp)的增加,以及非光化学猝灭(qN)的降低。      

玉米亲本间蛋白水解酶差异表达分析初探

采用复性电泳技术,研究了杂交玉米洛玉23与亲本间蛋白水解酶在pH 4.5、7.0、8.5条件下的表达差异。结果表明：①杂交F1代和双亲在蛋白水解酶的种类和酶活上差异显著,比双亲多检测到15、16、18、19、26、31、54、73、113 kD 9条新酶带。②45 kD酶带在玉米的叶片和叶鞘中均检测到,40 kD酶带仅在叶片中检测到,可能是跟叶片的发育调控和叶片中众多功能的调控有关。40 kD和45 kD酶带在酸性、中性、碱性条件下均检测到,以pH 8.5时表达最强。③杂交F₁代叶片中的蛋白水解酶在不同pH下酶带表达存在差异,pH 7.0比pH 4.5多检测到16、18、19、31、73 kD 5条新酶带;pH 8.5比pH 7.0多检测到15、54、218 kD 3条酶带,pH 8.5新出现的3条酶带很可能是位于叶绿体或细胞质内的碱性蛋白水解酶,可能参与Rubisco酶的调控。     

一个玉米Mlo基因的电子克隆与生物信息学分析

Mlo基因家族在植物抗病方面有极大的优势,但有些Mlo基因的功能还未知。经序列拼接电子克隆得到1个玉米的Mlo基因,采用生物信息学方法预测分析了编码蛋白的一、二、三级结构,并对其功能进行了预测。结果表明:玉米Mlo基因编码的蛋白有一个保守的DUF1084结构域,此结构域功能在植物中尚未知。生物信息学分析表明,此蛋白很可能是一种类似于G蛋白偶联受体的膜结合转运蛋白而参与到信号传递过程中。     

玉米PI4K基因家族的鉴定及生物信息学分析

磷脂酰肌醇4-激酶(Phosphatidylinositol 4-kinase,PI4K)作为磷脂酰肌醇信号通路代谢中的关键酶,在植物的生长过程中发挥着重要作用。通过生物信息学的方法从玉米数据库中鉴定出13个ZmPI4K家族成员,通过系统进化、motif、基因结构、组织表达模式、顺式作用元件、诱导表达、互作蛋白对ZmPI4Ks成员进行分析。结果表明,玉米ZmPI4K家族分为3个亚家族γ、β、α;同属于一个亚家族成员的motif和基因结构相似。ZmPI4Ks各成员在不同组织均有表达,顺式作用元件和诱导表达结果显示,ZmPI4Ks可能参与植物的生长发育且响应环境或激素胁迫。互作蛋白预测结果暗示,ZmPI4Ks成员可能通过与脂质合成及转运相关蛋白互作来响应非生物胁迫。     

玉米KCS基因家族的生物信息学分析

蜡质可作为植物生长过程中抵御逆境的第一道 “防护墙” ,其主要成分是超长脂肪酸(Very Long ChainFatty Acids, VLCFAs)的衍生物。β-酮脂酰 CoA合成酶(β Ketoacyl-CoA Synthase, KCS)参与超长链脂肪酸延伸的缩合反应,此反应是超长链脂肪酸合成的限速步骤,决定 VLCFAs的合成速率及碳链的长度。拟南芥 KCS基因家族成员及功能已被鉴定,但玉米 KCS基因家族成员及功能仍不清楚。根据拟南芥 KCS蛋白序列和保守结构特征,对比鉴定出 39个玉米 KCS蛋白,并对其结构域、蛋白质理化性质、组织特异性表达等做出分析。结果表明,玉米 KCS基因家族成员含有相似的保守结构域,按照系统发育将 KCS基因家族成员划分 9个亚家族,该基因家族分布在 9条染色体上。玉米的KCS基因表达模式各不相同,不同玉米KCS基因可能在不同时期表达而调控不同组织的发育。     

玉米谷氨酰胺合成酶基因家族的生物信息学分析

谷氨酰胺合成酶(GS,EC6.3.1.2)是氮素代谢途径中的关键酶,对植物的生长和发育至关重要。采用多种生物信息学软件对6个玉米GS基因的可变剪接现象、核苷酸序列、编码蛋白序列、磷酸化位点、基因组结构、同源进化关系以及启动子顺式作用元件进行系统的生物信息学分析。结果表明,5个玉米GS基因存在可变剪接现象,编码蛋白的氨基酸数目为356~423个;6个玉米GS蛋白存在19~38个的磷酸化位点,各成员基因组序列上含有10~15个外显子;玉米GS基因可划分为GS2、GS1-1、GS1-2和GS1-3等4个亚组;6个基因定位到1、4、5、9和10号共5条染色体上,6个成员的启动子区域含有MYB结合位点、水杨酸响应元件和茉莉酸甲酯响应元件等重要的调控元件。     

玉米PEPC 基因在籼型水稻保持系不同遗传背景下的效应及转PEPC基因后代的耐光氧化特性

 分别以转PEPC Kitaake和Kitaake作父本,以4份不同来源的保持系珍汕97B、K17B、Ⅱ 32B和G2480B为母本构建F1,考查PEPC 的表达及其对光合性状和农艺性状的影响。导入PEPC 后,水稻净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和PEPC酶活性均表现为增加,最突出的是其PEPC酶活性均成倍增加。蒸腾速率方面,只有K17B/PEPC 表现为下降。珍汕97B的净光合速率、气孔导度和PEPC酶活性一般配合力相对效应值均最大。在农艺性状上,G2480B/PEPC 的有效穗数、结实率和单株产量均大幅度提高,分别增加了31.46%、1.39倍和1.83倍,千粒重也增加了7.84%。珍汕97B/PEPC 由于穗变短,即使结实率和千粒重大幅度增加,减产仍达9.84%。G2480B的穗长、每穗粒数、结实率和单株产量一般配合力相对效应值均最大,而珍汕97B最小。在耐光氧化方面,转PEPC 基因Kitaake明显优于Kitaake。说明PEPC 单个基因对改善籼型三系保持系的光合性能和增加产量有较重要的作用。在供试的4份保持系中选用保持系宜考虑G2480B,PEPC 在此遗传背景下的表达丰度较高,提高结实率和单株产量等农艺性状的正效应最好。     

玉米Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因家族生物信息学分析

Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Delta-1-pyrroline-5-carboxylate synthase,P5CS)是脯氨酸代谢途径的关键酶,对植物抵抗逆境胁迫起至关重要的作用。为了探索P5CS在玉米对逆境胁迫的响应,本文对5个玉米P5CS基因家族蛋白的基本理化性质、二级结构预测、亚细胞定位、基因结构、进化关系及保守基序等方面进行初步生物信息分析。结果显示,5个玉米P5CS蛋白中有3个偏酸性,1个显中性,1个偏碱性;2个以无规则卷曲为主要构成元件,3个P5CS蛋白主要以α白螺旋为主要构成元件;不稳定指数分析发现,4个P5CS蛋白为稳定蛋白;疏水性分析表明,所有的P5CS蛋白为亲水性蛋白;玉米P5CS家族内含子最少含有4个内含子,最多的含有19个内含子;亚细胞定位分析表明,P5CS均蛋白定位于细胞基质;进化分析表明,P5CS家族分3个亚家族。