甘蔗丝氨酸/苏氨酸激酶基因的克隆及序列分析

以福农28甘蔗品种为实验材料,电子克隆设计引物,克隆得到了甘蔗丝氨酸/苏氨酸激酶(serine/threonine kinase,STK)基因的cDNA片段。采用RACE技术克隆获得了甘蔗叶STK基因cDNA的5'及3'端序列,长度分别为750和1000bp。5'、3'端序列与中间片段重叠延伸后总片段长为1133 bp,其中5'UTR为54 bp,3'UTR为254 bp,包含完整的ORF为825 bp,共编码274个氨基酸。开放阅读框架查询器(Open Reading Frame Finder)确定其为丝氨酸/苏氨酸激酶,通过预测(//cn.expasy.org/tools)该蛋白质分子质量为29.9052 ku,理论等电点为6.36。将其基因序列与NCBI中其他植物的STK进行比对,与高粱、玉米、水稻、短柄草和大麦的相似性分别为97%、94%、89%、89%和88%。     

甘蔗新基因ShUGT2的生物信息学分析及亚细胞定位

UDP-糖基转移酶在植物体内负责糖基化修饰,对植物的生长发育起着关键作用.以甘蔗品种ROC22为供试材料,提取成熟叶片总RNA并反转录合成cDNA,经PCR扩增获得ShUGT2基因cDNA全长序列,对其进行生物信息学、亚细胞定位和组织特异性表达分析.结果表明:ShUGT2含有1782 bp的完整开放阅读框,编码593个...     

百合AP2/ERF家族转录因子基因LoERF4的克隆和生物信息学分析

【目的】研究AP2/ERF家族成员ERF基因在百合休眠解除过程中的作用。【方法】以百合品种西伯利亚(Lilium oriental ‘Siberia’)的小鳞茎为试验材料,从前期试验获得的转录组测序数据中筛选得到1个在小鳞茎休眠解除过程中显著上调表达的ERF转录因子,结合RT-PCR技术扩增得到西伯利亚小鳞茎的ERF基因c DNA全长序列,命名为LoERF4;通过多种生物信息学软件对LoERF4的基因结构和理化性质等进行分析;利用荧光定量qRT-PCR技术检测LoERF4基因在小鳞茎休眠解除过程中的相对表达量。【结果】通过克隆得到LoERF4基因全长,该基因开放阅读框全长为606 bp,编码201个氨基酸,含有1个典型的保守AP2结构域;蛋白相对分子量约为21.52 ku,理论等电点为6.43,为亲水性蛋白,没有跨膜结构。qRT-PCR分析结果显示：在西伯利亚小鳞茎休眠解除过程中,该基因的表达量在第20天小鳞茎休眠解除、开始萌发时极显著升高。【结论】在百合中克隆得到的LoERF基因可能是参与调控百合小鳞茎休眠解除进程的关键因子之一。     

慈竹4CL基因的克隆及其生物信息学分析

【目的】克隆慈竹木质素生物合成酶4CL基因,研究其序列特征,为今后利用该基因调控慈竹木质素的生物合成研究奠定基础。【方法】参照其他物种4CL基因保守区,设计简并引物,以慈竹幼笋cDNA为模板,克隆到1条750 bp的4CL基因保守区片段。以这条保守区片段为模板,结合5′RACE和3′RACE克隆4CL基因全长序列,并对其进行了生物信息学分析。【结果】成功克隆了慈竹4CL基因全序列,该序列CDS区全长为1 674 bp,编码558个氨基酸;氨基酸序列中存在两大4CL氨基酸保守域(SSGTTGMPKGV和GEICIRG),其中前一个氨基酸保守域的第7个氨基酸位点变为M,与常见的L不同,表明慈竹的4CL基因发生了一定变异。系统进化分析表明,该基因(Na4CL)与水稻的Os4CL4和黑麦草的Lp4CL2具有很高的同源性。【结论】克隆了慈竹木质素合成酶4CL基因全长序列,在GenBank上注册为EU327341,可能与慈竹木质素生物合成有关。     

甘蔗ShSUT4基因及其5'侧翼序列的克隆与序列分析

以甘蔗品种FN28为材料,首次克隆甘蔗ShSUT4基因。测序结果表明,该基因约为4.8 kb,包含5个外显子和4个内含子,并包括完整的开放阅读框。该基因5'侧翼序列长度约为1.8 kb。采用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具分析表明,该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box、CAAT-box等,还含有一些顺式作用元件如光响应元件、MYB结合位点、ABRE响应元件等,表明甘蔗ShSUT4基因的表达可能受光照、MYB和ABRE等的调控。     

大麻THCA合成酶基因的克隆及生物信息学分析

[目的]为了得到不能产生任何有活性的THC基因型大麻株系,本试验对四氢大麻酸(THCA)合成酶基因进行克隆和生物信息学分析,这为深入研究CsTHCA的功能提供理论基础。[方法]以大麻品种火麻一号为材料,采用RT-PCR技术克隆THCA合成酶基因(CsTHCA)并对其进行生物信息学分析。[结果]该基因开放阅读框全长1 638bp,编码545个氨基酸。推导的氨基酸序列在309~760bp处与野生种花生和蔓花生序列一致性达74%。理化特性分析发现此蛋白为疏水蛋白且结构稳定。蛋白结构功能域分析预测该蛋白质序列中有跨膜区域,大部分组成为疏水性氨基酸。[结论]本文从大麻中克隆了THCA基因并对其进行了生物信息学分析,可为后续分子机制的研究提供理论依据。     

牦牛CYGB基因CDS区克隆与生物信息学分析

【目的】丰富牦牛CYGB基因研究的基础数据,对牦牛CYGB基因的CDS区进行克隆和生物信息学分析。【方法】提取牦牛大脑海马区组织的总RNA并运用RT-PCR技术反转录为cDNA,并根据GenBank中普通牛CYGB基因cDNA序列（GenBank登录号：DV874786.1）,使用Primer3.0在线软件设计特异性引物,运用PCR扩增技术、TA克隆技术和核酸测序技术获得CYGB基因的完整CDS区序列及部分5′端和3′端UTR区,并使用ProtParam、PredictProtein、SWISS-MODEL等在线分析软件与Lasergene7.1软件包分析CYGB的一级结构、二级结构、三级结构与理化性质,并进行同源性分析及构建系统进化树;利用PyMol软件修饰并输出三维结构;使用在线亚细胞定位工具PSORT II Prediction预测蛋白质的亚细胞定位;使用Protfun软件对蛋白质的功能进行预测分析。【结果】克隆获得牦牛CYGB基因650 bp,包括CDS区573 bp(GenBank登录号：KF669898),碱基组成为A 20.59%、T 16.40%、G 33.33%、C 29.67%,编码190个氨基酸残基组成的蛋白质。与普通牛比对,牦牛CYGB基因在CDS区存在4个碱基突变,同源性为99.3%,这个突变未导致氨基酸序列的改变,4个突变均属同义突变。牦牛CYGB基因编码蛋白的分子式为C964H1513N263O278S7,分子量约为21.5 kD,理论等电点（pI）为6.32,消光系数为24075,不稳定系数为48.43,疏水指数为83.63,平均亲水性为-0.301,属不稳定可溶性酸性蛋白质,在哺乳动物网织红细胞内的半衰期为30 h。二级结构以α-螺旋和无规卷曲为主,其中α-螺旋占64.21%,无规卷曲占35.79%,属全α类蛋白质。三级结构是一个呈“three-over-three”三明治夹心型的α-螺旋折叠结构。亚细胞定位CYGB分布在细胞质(65.2%)、细胞核(17.4%)、线粒体(13.0%)、分泌系统的囊泡(4.3%)中,主要在细胞质,推测可能在能量代谢和辅因子的生物合成过程中发挥信号转导和转录因子调控的作用。牦牛CYGB氨基酸序列与普通牛、绵羊、家犬、小鼠、褐家鼠、原鸡、猴、黑猩猩、人的CYGB氨基酸序列的同源性分别为100%、98.9%、97.8%、95.3%、93.7%、78.8%、98.4%、95.8%和96.8%,物种之间同源性较高,系统进化情况与其亲缘关系远近一致,说明CYGB基因编码区在进化过程中比较保守。【结论】通过RT-PCR与TA克隆技术及核酸测序技术获得了牦牛CYGB基因全长573 bp的CDS区,并对其核苷酸序列和编码蛋白氨基酸序列及其蛋白结构和功能进行了分析,得知牦牛的CYGB是一个由190个氨基酸残基构成的可溶酸性蛋白质,在能量代谢和辅因子生物合成过程中发挥重要作用。CYGB基因编码区在长期生物进化过程中具有较强的保守性。该基因的成功克隆及分析为揭示牦牛CYGB基因的遗传特性提供了理论依据。     

澳洲坚果蛋白磷酸酶基因MiSTPP1和MiSTPP4克隆与生物信息学分析

[目的] 通过澳洲坚果蛋白磷酸酶基因MiSTPP1和MiSTPP4克隆与生物信息学分析,以期为阐明澳洲坚果蛋白磷酸酶基因的功能及作用机制提供参考依据.[方法] 基于澳洲坚果转录组数据和RT-PCR方法克隆澳洲坚果蛋白磷酸酶基因,利用生物信息学分析基因编码蛋白质的同源性、系统进化、理化性质、磷酸化位点、亚细胞定位、跨膜域...     

喜树碱关键酶基因的克隆与生物信息学分析

为了克隆喜树碱生物合成途径关键酶异胡豆苷合成酶的基因STR,本文对喜树幼叶进行RNA提取,利用RT-PCR克隆基因STR的CDS序列,利用在线软件ExPASy ProtParam、SignalP4.1、TMHMMV.2.0、TargetP 1.1分析蛋白理化性质、蛋白信号肽、蛋白跨膜区以及亚细胞定位,利用在线工具Conserved Domain、SOPMA预测蛋白保守结构域和二级结构,利用MEGA 6.0软件构建蛋白系统进化树。结果表明,以喜树幼芽为材料,通过RT-PCR克隆喜树碱生物合成途径关键酶基因STR的CDS序列为993 bp;生物信息学分析表明,STR定位于分泌通道,为酸性蛋白,无信号肽,有1个跨膜区,由α-螺旋、延伸链、β-转角和无规则卷曲等二级结构组成;STR包含高度保守的结构域,聚类分析表明其与中果咖啡具有较高的相似性、较近的亲缘关系和遗传距离。     

狮头鹅MAP2K1基因SNP位点筛查及生物信息学分析

MAP2K1基因属于GnRH信号通路且与哺乳动物的卵泡发育紧密相关。为研究MAP2K1基因在狮头鹅上的基因多态性,以200羽狮头鹅为试验对象,利用DNA池结合PCR产物直接测序法,筛选出SNP位点并进行生物信息学分析。检测结果表明,在狮头鹅群体中发现1个SNP位点,为E3-63 A>G,存在3种基因型。生物信息学预测显示,MAP2K1基因突变前后编码氨基酸并未发生改变,属于不稳定不跨膜酸性亲水性蛋白,存在卷曲螺旋结构,无信号肽存在。亚细胞定位于细胞核、细胞质、细胞支架的概率分别为60.9%、30.4%、8.7%,主要在细胞核发挥生物学作用;有34个磷酸化位点,有1个N-糖基化位点,1个保守结构S＿TKc,蛋白二级结构主要由α螺旋和无规则卷曲组成。MAP2K1基因突变前后mRNA的最小自由能,质心发生二级结构,含有假结的mRNA二级结构、折叠结构、MaxExpect结果、点-括号结果、最小自由能、mRNA结构的热力学集合、质心结构所形成的山地图发生改变,且自由能上升,结构稳定性变弱。从狮头鹅MAP2K1基因的11个外显子上检测出1个SNP位点,MAP2K1基因突变前后改变mRNA二...     

甘蔗钙依赖蛋白激酶基因克隆与序列分析

[目的]克隆甘蔗钙依赖蛋白激酶基因(ScCDPK1),为其功能解析和育种利用打下基础.[方法]根据甘蔗cDNA文库中的CDPK基因序列信息设计引物,利用RT-PCR克隆ScCDPK1基因,并采用在线生物信息学分析软件对其推导蛋白的理化性质、跨膜结构、信号肽及保守结构域等进行预测分析.[结果]克隆获得的ScCDPK1基因完整编码区大小1650 bp,编码549个氨基酸,相对分子量61.971 kD,等电点(pI)6.78,不稳定指数35.63.同源性和遗传进化树分析结果显示,ScCDPK1基因与小麦TaCPK7基因亲缘关系最近,同源性达88%;ScCDPK1蛋白与其他已知CDPK蛋白一致,具有CDPKs家族特有的4个保守区域(可变区、蛋白激酶区、自抑制区和钙离子结合区),其二级结构主要由α螺旋(42.80%)和无规则卷曲(32.97%)构成;蛋白功能分类预测结果显示,ScCDPK1蛋白是一种阳离子通道蛋白,可能参与植物胁迫应答、信号转导和翻译调控等生物反应.[结论]ScCDPK1基因编码的蛋白与其他已知CDPK蛋白一致,具有CDPKs家族特有的4个保守区域,是一种阳离子通道蛋白.     

青花菜WRI4基因的克隆、生物信息学分析及表达载体的构建

AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive factor)是一个庞大的转录因子超家族,其蛋白质中均含有1段或2段由60～70个氨基酸残基组成的结构域,该家族基因广泛存在于植物体内,在植物生长发育,生物及非生物胁迫响应,植物次级代谢中均发挥着重要的作用.本试验利用前期的青花菜转录组数据,采用...     

马铃薯ACS基因克隆及生物信息学分析

1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxlic acid synthetase,ACS)是乙烯合成途径中的限速酶,为明确其基因结构为目标,根据已报道的基因序列信息,用马铃薯栽培品种‘甘农薯2号’试管苗作为材料,提取叶片总RNA,设计基因特异性引物,利用RT-PCR克隆出ACS基因,并对基因及其蛋白进行了生物信息学分析.结果表明:ACS基因CDS区长1 461bp,编码486个氨基酸,ACS蛋白分子量约为55kU,PI 6.76;具有12个alpha螺旋区域,22个beta片层区,32个转角和23个自由卷曲区;具有39个疏水区和41个亲水区;同源性分析表明ACS基因在高等植物中保守性较高.     

猪链球菌rpoE基因克隆及生物信息学分析

本研究旨在克隆猪链球菌rpoE基因,并通过生物信息学软件预测分析猪链球菌rpoE基因编码蛋白功能及其调节机制。以猪链球菌基因组为模板扩增rpoE基因,成功测序后通过生物信息学软件预测该基因编码蛋白的理化性质、抗原表位等。结果表明,成功克隆的猪链球菌rpoE基因全长582 bp,编码一种富含谷氨酸、天冬氨酸及丝氨酸的亲水性胞质蛋白;二级结构分析显示,RpoE蛋白主要结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,分别占52.3%和36.3%。综合分析认为,RpoE蛋白上存在5个优势抗原表位。     

中国野葡萄锌指蛋白基因的克隆及生物信息学分析

【目的】在受白粉病菌侵染的中国野葡萄叶片中克隆锌指蛋白基因全长,研究葡萄抗白粉病的分子机制。【方法】在前期采用mRNA差异显示技术获得的中国野葡萄华东葡萄株系白河35-1抗白粉病基因表达差异cDNA片段T11GG/B0324-292的基础上,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了该cDNA全长序列,并结合生物信息学方法对所获取的序列进行分析。【结果】该cDNA全长2663bp(GenBank登录号HM008621),具有完整的开放阅读框,基因全长2223bp,编码1个由740个氨基酸组成的锌指蛋白(Zinc finger protein),5′和3′非翻译区长度分别为395和44bp。多重比较分析表明,该基因推导的氨基酸序列与拟南芥、蒺藜苜蓿、水稻的C3H亚型CCCH型锌指蛋白的同源性分别为61%,70%和60%。【结论】利用RACE技术获得了锌指蛋白基因全长,为进一步研究锌指蛋白基因与葡萄抗白粉病的关系奠定了基础。     

枣60S核糖体蛋白L8-3基因的克隆及生物信息学分析

核糖体是细胞进行蛋白质合成的重要场所。为了解枣60S核糖体蛋白L8-3基因的结构,以‘月光’枣为材料,根据GenBank中登录的苹果、桃和柑橘等植物60S核糖体蛋白保守序列设计引物,采用RT-PCR法,从枣叶片中克隆出该基因,并对其编码蛋白进行了生物信息学分析。生物信息学分析表明:该基因包含完整的开放阅读框为783bp,编码260个氨基酸残基,预测分子量为28.025kDa,理论等电点为10.83,命名为ZjRPL8-3(登录号:KM106202);保守结构域分析表明,该序列属于L2超家族蛋白;分子进化树显示,枣ZjRPL8-3与蔷薇科植物中该基因的蛋白序列亲缘关系最近,此结果一定程度上反应了物种间的亲缘关系。     

马铃薯3个StSnRK2基因启动子的克隆与序列分析

【目的】克隆马铃薯StSnRK2.1、StSnRK2.2和StSnRK2.4基因的启动子片段,为马铃薯StSnRK2基因表达与功能研究奠定基础.【方法】以马铃薯(Solanum tuberosum L.)品种‘陇薯3号’为试材,采用PCR技术从马铃薯基因组DNA中分离得到了3个SnRK2基因启动子.通过PCR扩增,酶切鉴定,测序,利用PlantCARE和PLACE在线分析软件预测分析所得序列.【结果】获得与预期大小基本一致的目的片段,分别为StSnRK2.1基因启动子、StSnRK2.2基因启动子和StSnRK2.4基因启动子.分析软件预测分析表明,启动子调控序列中除含有典型的真核生物核心启动子外,还含有多个CAAT-box、TATA-box等启动子元件,以及相应的ABRE、DRE/CRT、LTRE等与激素应答、逆境胁迫相关的顺式作用元件.【结论】这些结果预示StSnRK2.1、StSnRK2.2和StSnRK2.4基因调控机制相对复杂,可能参与了ABA,干旱,盐等多种逆境胁迫信号的转导过程,在马铃薯逆境胁迫应答过程中具有重要的功能作用.     

甘蔗ATP结合蛋白基因克隆及其干旱胁迫下的表达特性分析

[目的]克隆甘蔗ATP结合蛋白基因,分析其基本生物学信息及在干旱胁迫下的表达特性,为ATP结合蛋白的功能研究提供理论依据.[方法]从乙烯诱导甘蔗差异表达转录组和水分胁迫下甘蔗cDNA文库中获取ATP结合蛋白基因序列,设计其引物进行RT-PCR扩增,利用生物信息学软件进行序列分析及其蛋白结构和功能预测,并采用实时荧光定量PCR(qPCR)检测干旱胁迫处理下的甘蔗ATP结合蛋白基因的表达情况.[结果]克隆获得的甘蔗ATP结合蛋白基因全长2145bp,编码714个氨基酸,其蛋白分子质量为79.430kD,理论等电点(pI)为9.33,不稳定系数为44.38;甘蔗ATP结合蛋白与玉米ATP结合蛋白的核苷酸序列及其推导氨基酸系列同源性最高,均达93%.甘蔗ATP结合蛋白主要由无规则卷曲(42.02%)、α螺旋(25.63%)和延伸链(22.27%)结构组成,具有蛋白激酶催化结构域、ATP结合位点、核苷酸结合位点(NBS)、糖基化位点、激酶磷酸化结合位点及核定位信号等;甘蔗ATP结合蛋白可能主要定位在细胞核、叶绿体、线粒体和过氧化物酶体中,起中间代谢调控作用,或参与转录调控、免疫应答、胁迫应答及信号转导等生物反应.qPCR检测结果显示,在干旱胁迫7d后,甘蔗ATP结合蛋白基因的表达量明显下调,约为对照的30%,恢复正常供水(复水)后,表达量回升.[结论]甘蔗ATP结合蛋白基因表达受干旱胁迫诱导,可能参与甘蔗对干旱逆境胁迫响应的代谢调控.     

不结球白菜热激蛋白BcHSP81-4基因原核表达及生物信息学

从不结球白菜Pol_CMS胞质不育系SSH差减文库中得到1条热激蛋白基因的EST序列,通过对该基因的NCBI网上BLAST比对发现,与热激蛋白的同源性最高,与拟南芥HSP81-4(AT5G56000)同源性高达96％,命名为BcHSP81-4。将BcHSP81-4基因片段连接到原核表达载体PGEX-4T-3,转化大肠杆菌BL21(DE3)后诱导重组蛋白的表达。经IPTG诱导后进行SDS-PAGE电泳,产生了预期大小的重组蛋白,进一步证明了该基因属于热激蛋白90家族。并采用生物信息学方法,利用多种在线软件对不结球白菜热激蛋白BcHSP81-4的理化性质、亲水性、跨膜区、亚细胞定位及蛋白质结构进行预测和分析。理化性质分析结果显示,该蛋白质含699个氨基酸,分子量为80 050,理论等电点pI值为4.95。TMpred跨膜分析结果显示,它含有1个显著的跨膜螺旋区,这个区域与ProtScale预测的疏水区基本对应。用TargetP server和WOLFPSORT server程序预测该蛋白质为细胞质蛋白质,二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。     

甘蔗ABA生物合成关键酶SoNCED基因克隆及表达分析

[目的]克隆甘蔗体内9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因,分析其基本生物学信息及在逆境胁迫下的表达分析,为进一步探讨SoNCED基因在甘蔗脱落酸(ABA)生物合成途径中的作用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖21号为材料,待蔗苗长至5~6片叶时分别进行干旱、低温、高盐和氧化胁迫处理,利用反转录PCR(RT-PCR)和cDNA未端快速扩增(RACE-PCR)克隆SoNCED基因,应用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,构建原核表达载体并进行目的蛋白的诱导表达,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析SoNCED基因在受到不同逆境胁迫时的表达情况.[结果]克隆获得的SoNCED基因(GenBank登录号JQ314108),cDNA全长为2521 bp,包含1个1827 bp的开放阅读框(ORF),编码608个氨基酸.多重序列比对及系统发育进化树分析结果表明,SoNCED基因编码的氨基酸序列与其他植物有一定的相似性,尤其与禾本科C4植物高粱和玉米的同源性最高,均达96%.成功构建SoNCED基因的原核表达载体pET-SoNCED,且通过IPTG诱导时可得到约66.0 kD的蛋白,确定该蛋白为SoNCE基因的表达蛋白.qRT-PCR结果分析表明,SoNCED基因在干旱、低温、高盐和氧化胁迫下均能诱导表达,其中氧化胁迫下其表达量在6h时达峰值,其他胁迫方式下其表达量在12h时达峰值.[结论]成功克隆获得甘蔗SoNCED基因,并从不同逆境下的表达情况推测该基因在甘蔗体内参与了干旱、低温、高盐和氧化等非生物胁迫的调控过程.