拟南芥和水稻cystatin基因家族的生物信息学分析

利用已经分离的植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin)基因的cystatin结构域为检索序列在基因组水平上对拟南芥和水稻中的cystatin基因家族的成员进行分析;同时利用这些基因编码的蛋白质序列构建系统发生树,并对这些蛋白序列的保守序列进行分析;最后在GenBank的EST数据库中查找这些基因的ESTs表达序列。结果表明:1结合结构域的鉴定、多序列联配以及MEME分析最终确定了7个拟南芥和11个水稻的cystatin基因。2系统发生分析表明,cystatin基因的基本特征很可能是在拟南芥和水稻的分离之前就已经形成。3 cystatin结构域在蛋白质间高度保守。4拟南芥和水稻的cystatin基因主要在花、叶、根、种子和愈伤组织中表达,这有助于植物避免昆虫的侵害。     

拟南芥和大白菜YABBY蛋白家族的生物信息学分析

YABBY基因家族是一类含有C2C2锌指结构域和YABBY结构域的转录因子,在植物叶器官发育过程中起到重要的调控作用。本研究利用生物信息学的方法对拟南芥和大白菜YABBY基因家族的结构、系统进化、序列保守性以及顺式反应元件进行了分析。主要结果如下:YABBY基因在拟南芥和大白菜染色体上呈不均匀分布;基因的结构以含有6个内含子为主要形式;所有拟南芥和大白菜YABBY基因都具有保守的C2C2锌指结构域和YABBY结构域;YABBY蛋白家族在进化上可分为4个不同的亚组;YABBY基因的启动子序列中存在多个能够响应不同激素和逆境信号的顺式反应元件。本文为进一步研究YABBY基因在大白菜叶球发育中的调控作用和逆境响应中的功能奠定了基础。     

番茄·拟南芥PREs及水稻ILIs基因生物信息学分析

为进一步了解常见模式植物番茄、拟南芥PREs以及水稻ILIs共18个基因的生物信息学数据,为基因功能的研究奠定理论基础,结合NCBI等数据库,运用MG2C等工具,对上述基因结构、蛋白理化性质等生物信息学数据作出预测与分析.除OsILI6外,其余基因均只含1个内含子,且CDS序列均较短.蛋白理化性质分析表明这些蛋白质稳定性较低,二级结构分析表明α 螺旋与无规则卷曲构成蛋白质的主体部分.三维结构模拟表明这些蛋白质以二聚化的形式发挥功能,在结构上相对保守,分析数据可为后续基因功能研究提供支持.     

拟南芥和水稻UXS基因家族生物信息学分析

以6个拟南芥和6个水稻UXS基因家族序列为目标,对其基因结构、保守结构域、基因表达、系统进化等方面进行了综合分析.结果显示,12个UXS基因均有内含子,除OsUXS1基因仅在愈伤组织中表达外,其余11个基因在根、叶以及愈伤组织均有表达.12个UXS基因编码蛋白均存在较大范围的亲水区,有较强的亲水性.12个蛋白结构保守性...     

拟南芥GA20氧化酶家族的生物信息学分析

采用生物信息学的方法对拟南芥中多个GA20氧化酶(GA20ox)氨基酸序列的理化性质、亚细胞定位、进化关系、基序和磷酸化修饰位点进行了预测和分析.结果表明,拟南芥中的GA20ox可被划分为2个亚类,1个亚类被预测定位于细胞质,另1个亚类被预测定位于叶绿体.     

棉花与拟南芥纤维素合成酶基因家族的生物信息学比较

为给克隆到的棉花纤维素合成酶CesA基因的功能分析提供参考,采用生物信息学、基因保守结构域搜索、聚类分析和电子拼接技术,分析了拟南芥和棉花纤维素合成酶在基因组上的分布,预测了从棉花中克隆到的纤维素合成酶CesA基因的功能.结果表明:棉花中克隆的纤维素合成酶基因与拟南芥纤维素合成酶基因参与纤维素、多糖生物合成的纤维素合成酶基因亲缘关系较近,推测克隆的基因可能参与纤维素合成或参与多糖的生物合成过程,该基因的具体功能有待进一步深入研究.     

拟南芥 START 结构域亚家族生物信息学分析及功能

START(The Steroidogenic Acute Regulatory Protein-related Lipid Transfer)结构域广泛存在于动物和植物中,参与脂质分子的转移,发挥多种生物学功能。为明确拟南芥START结构域家族成员的结构特征及功能机制,本研究以拟南芥START结构域亚家族为研究对象,通过生物信息学对该家族成员的进化关系、理化性质、基因结构、启动子顺式作用元件进行分析比较,在此基础上,通过qRT-PCR技术,对仅含START结构域亚家族成员在拟南芥发育不同组织表达特性进行了分析,通过分析仅含START结构域亚家族成员的功能获得和功能缺失的转基因拟南芥幼苗形态,确定该亚家族成员对拟南芥幼苗生长的调控作用。结果发现,拟南芥START结构域家族共有35个成员,仅含START结构域亚家族9个成员,但在进化树分析中At4g26920和At5g07260与其余7个成员不在同一分枝中,且其疏水性结合位点不同。仅含START结构域亚家族成员中仅有At3g23080不稳定系数小于40,较为稳定,多数成员均为不稳定蛋白质。基因表达分析表明仅含START结构域亚家族成员具有...     

水稻PIN家族的生物信息学分析

作为植物中最重要的生长素外输载体,PIN家族在各种植物中都拥有众多成员。对水稻基因组的BLAST搜索获得了12个PIN家族成员,分析发现:水稻PIN基因不均衡地分布在基因组染色体上;其内含子、外显子结构类似;PIN蛋白质拥有典型的载体蛋白序列特征,即亲/疏水性反复变化,存在多次跨膜结构域;几乎所有PIN蛋白都有一个NPNXY的内化结构域和7个功能未知的基序;PIN在早期即分化为两组成员,主要区别在于中间亲水环的部分缺失;并且在后来发生了支系特异的复制事件,从而形成了众多旁系同源基因。     

绿豆Dof家族基因的生物信息学分析及盐胁迫下的表达分析

[目的]Dof家族基因是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育、细胞的防御反应等方面具有重要的调控作用.[方法]本文从绿豆转录组数据库中筛选出41条Dof基因,对其蛋白序列进行生物信息学分析和盐胁迫下表达分析.[结果]Dof基因分布在除6号染色体外的1～11号染色体上,都具有1个高度保守的结构域;Dof蛋白含有5～2...     

小拟南芥HDG12基因的克隆、生物信息学分析及植物表达载体的构建

以小拟南芥基因组DNA为模板,运用同源克隆法获得小拟南芥HDG12基因,命名为Ap HDG12。运用生物信息学方法,对Ap HDG12基因的理化性质、保守序列、二级结构、亚细胞定位等进行了分析,并进行同源建模。经测序和生物信息学软件预测分析,结果显示,Ap HDG12基因由10个外显子和9个内含子组成,mRNA长度为2 064 bp,编码687个氨基酸,亚细胞定位于细胞核。系统进化树显示Ap HDG12与Capsella rubella遗传距离最近,CDD保守序列分析结果显示Ap HDG12有18~79位的同源异型域和206~436位的START结构域,属于HD-zipⅣ类基因家族,同时构建了植物表达载体p BI121::HDG12,转化到农杆菌GV3101中,为进一步研究基因功能奠定基础。     

拟南芥基因组NBS-LRR类基因家族的生物信息学分析

【研究目的】本研究对拟南芥（Arabidopsis thaliana）中含有核苷酸结合位点（Nucleotide binding site,NBS）和富含亮氨酸的重复序列（Leucine-rich repeat,LRR）类基因进行了分析。【方法】利用TAIR、Pfam网站,数据库和Chromosome Map Tool、MEGA 3.0、ClustalX软件,分析确定NBS-LRR基因及其类型、染色体物理分布、系统发育学关系。【结果】在拟南芥全基因组中共有204 个NBS-LRR 类基因,大多位于1号和5号染色体上,其中71.6%的NBS-LRR 类基因分布在基因簇内。对NBS-LRR 类基因家族进行了氨基酸多序列比对和系统进化树分析,NBS-LRR 类基因家族可分为四个亚家族。另外,NBS-LRR基因在进化过程中存在较多的复制现象。     

植物纤维素合成酶基因和纤维素的生物合成

目的系统鉴定和分析小麦纤维素合成酶(CesA)基因家族成员,为进一步阐明小麦CesA基因家族的生物学功能奠定理论基础。方法利用生物信息学方法在小麦全基因组上系统鉴定小麦CesA (TaCesA)基因家族的成员。对小麦CesA基因的系统发育、染色体位置和转录组进行分析。预测TaCesAs基因结构、保守基序、顺式元件、蛋白质特征和亚细胞定位,并对小麦及其亚基因组供体中CesAs同源基因进行比对。结果共鉴定出21个TaCesA基因,分为3组(a、b和c)。基因结构分析发现TaCesA含有多个内含子,但部分基因非翻译区(UTR)结构存在缺失。TaCesA基因与其亚基因组供体关系保守。TaCesAs的上游包含45个与生物胁迫/非生物胁迫、生长发育和植物激素相关的元件,预示这些基因可能参与响应小麦的生物学功能。表达谱结果显示：TaCesA基因在缺磷、高温、低温、干旱、条锈病、白粉病和赤霉病等逆境胁迫中均有响应。结论小麦CesA基因具有保守的基因结构和蛋白结构,且在小麦抵御非生物和生物胁迫中起着重要作用。     

杨树木质部特异启动子的分离与功能分析

从三倍体毛白杨-93(Populus tomentosaCarr.)中分离得到了MDCesAP这一木质部纤维素合酶基因启动子。通过对其进行序列分析,发现A/T含量达63%,有TATA box、polyA等启动子调控元件。与PTCesAP比较,同源性较低。用MDCesAP分别替换PCAMB IA1302及PB I121中的CaMV 35S启动子,转入植物后检测目的片段的启动子功能,结果表明MDCesAP为木质部特异性启动子。     

水稻HSF基因OsHsf-like的生物信息学和转录表达分析

植物热激转录因子主要调控植物热激蛋白基因的转录表达,对植物的耐热性起着重要的作用.我们利用生物信息学技术鉴定出1个新的水稻HSF基因OsHsf-like,该基因编码1条719个氨基酸的预测肽链,肽链中包含1个HSF DNA结合域和1个由2个疏水的七肽重复序列(HR-A/B)构成的寡聚域.OsHsf-like的DNA结合域具有典型的HSF DNA结合域的次级结构和三级结构.对寡聚域的结构分析和系统进化分析将OsHsf-like归于B类HSFs.OsHsf-like在水稻穗部低水平转录表达.表达水平不受热激影响.     

亚麻纤维素合酶超基因家族的生物信息学及表达分析

【目的】全基因组水平鉴定亚麻纤维素合酶超家族基因Ces A/Csls,并对基因的进化、基因结构及组织表达特性等进行分析,为亚麻纤维发育的机理研究奠定基础。【方法】利用Phytozome基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定亚麻纤维素合酶超基因家族成员,并进行蛋白理化特性分析;利用MEGA 5.0、GSDS、MEME等软件构建系统进化树,并进行基因结构、蛋白保守基序分析;根据RNA-Seq数据对Ces A/Csls进行表达分析。【结果】系统分析鉴定了45个亚麻Ces A/Csls超家族基因,该家族基因在scaffolds上是分散分布的,没有明显的成簇现象。Ces A/Csls蛋白主要分布于质膜上,氨基酸数目为409—1 167,分子量为47 401.1—130 578.3,等电点分布在5.43—9.08。Ces A/Csl蛋白均含有跨膜结构域,数目为2—8。根据系统进化分析将其分成Ces A与Csl两类,细分为Ces A、Csl A、Csl B、Csl C、Csl D、Csl E、Csl G共7组。基因结构分析显示,亚麻Ces A/Csls基因的长度在2.1—6.8 kb,外显子数量在2—14。保守基序分析表明,不同组间Motif组成有一定的差异,Motif 1、Motif 2、Motif 3、Motif 4、Motif 12在Ces A、Csl B、Csl D、Csl E、Csl G组蛋白中均有分布,Motif 18、Motif 20在Csl A、Csl C组蛋白中均有分布,而Motif 13、Motif 14、Motif 15、Motif 19的分布则表现出一定的组间特异性。表达谱分析结果表明,Ces A/Csls家族成员在不同发育阶段表达模式不同,部分Ces A/Csls可被Na Cl、BR和Brz诱导上调或下调表达,预示Ces A/Csls功能的多样性以及在植物发育过程中扮演着不同角色。【结论】鉴定出45个亚麻Ces A/Csls家族基因成员,分属于两类,7组,分布于scaffolds上,基因结构和蛋白基序具有组间多样性和组内保守性。不同的基因在不同发育阶段具有一定的时空特异性。Ces A/Csls中部分基因响应激素BR、Brz及Na Cl胁迫。     

水稻中富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点(LRR-NBS)基因家族的生物信息学分析

 采用HMM(HiddenMarkovModel) ,对源于日本晴的粳稻 (国际水稻测序计划 ,IRGSP)基因组和 9311的籼稻基因组 (北京华大 ,BGI)的蛋白质数据库进行了搜索 ,分别获得了 32 5和 344个富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点 (leucinerichrepeat-nucleotidebindingsite ,LRR -NBS)类的抗病基因的蛋白序列 ,并得到了与这些蛋白相应的cDNA序列。对粳稻蛋白功能结构域的分析表明 ,多个蛋白具有与植物防卫反应相关的结构域 ,还发现多个蛋     

基因组水平上拟南芥和水稻mrs2基因家族的比较系统发生分析

mrs2（mitochondrial RNA splicing2）基因是植物线粒体中Ⅱ类内含子自我剪接缺陷的抑制基因，同时参与了植物中镁离子的运输。本研究利用已经分离的植物的mrs2基因，鉴别出MRS2结构域，同时对拟南芥和水稻中的mrs2基因家族的成员进行了鉴定；利用这些基因编码的蛋白质序列构建了系统发生树，并进行了序列保守性分析，最后查找了相关基因的EST表达信息。结果表明：①系统发生分析表明拟南芥和水稻的mrs2基因的结构在拟南芥和水稻分离之前已经形成，并在分离之后按照物种特异性的方式进行了扩张；②MEME分析表明植物的Mrs2蛋白质具有高度保守的基序，并且在蛋白质中的排列顺序也大致相似；③mrs2基因在拟南芥和水稻中的表达有差异，但在部分表达上仍保持了一致性。