草菇α-淀粉酶基因的生物信息学分析

基于草菇(Volvariella volvacea)基因组和转录组数据,通过生物信息学的方法对草菇α-淀粉酶基因进行基本理化性质、内含子和外显子结构、信号肽、亚细胞定位和功能位点的预测与分析,并构建系统发育树。结果表明:编码草菇α-淀粉酶的基因有5个,分别为GME2151、GME6695、GME9075、GME10698和GME10705;5个基因编码的蛋白相对分子量介于38.8~64.6kD之间,磷酸化以Ser位点为主,大都存在信号肽,亚细胞定位在细胞外,保守结构域和空间结构相似度较高。和其它的担子菌一样,草菇α-淀粉酶可以分为两类:GME9075和GME10698归为α-淀粉酶Ⅰ类,GME2151、GME6695和GME10705属于α-淀粉酶Ⅱ类。     

南瓜HSP70蛋白家族的鉴定和生物信息学分析

热激蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)是植物应对逆境胁迫产生的一类特定的应激蛋白。以南瓜基因组数据库为基础,利用生物信息学方法对南瓜HSP70基因家族进行鉴定分析,并对蛋白特征、基因结构、保守结构域和启动子序列进行研究。结果表明:南瓜基因组数据库中含有10个HSP70,编码的蛋白序列长度为572~843个氨基酸,HSP70蛋白含有6~8个保守结构域,可分为4个亚家族。基因结构分析表明HSP70具有0~8个内含子。启动子元件分析显示HSP70的启动子含有多个信号元件,说明HSP70可能参与多种功能的调控。研究结果为下一步研究HSP70家族蛋白的功能奠定基础。     

甘蓝型油菜紫色酸性磷酸酶基因类似物的生物信息学分析

利用生物信息网络数据库,对甘蓝型油菜紫色酸性磷酸酶基因(PAP)类似物编码的蛋白进行生物信息学分析,以预测该蛋白的理化性质、分子结构与生物学功能。结果表明:该基因编码的蛋白含481个氨基酸,其蛋白的分子式为C2520H3714N666O719S19,分子量为55.45kDa,等电点为6.35,为亲水性分泌型蛋白,并且不稳定;存在3个跨膜螺旋区域及3个卷曲螺旋结构,含有1个信号肽、39个潜在磷酸化位点和3个N-糖基化修饰,存在6种类型特定的功能位点,主要定位于高尔基体;氨基酸序列同源性分析表明,该基因编码的蛋白与甘蓝型油菜PAP12家族具有较近的亲缘关系,直系同源于甘蓝型油菜PAP12-5;二级结构主要为无规则卷曲、延伸链和α?螺旋,具有较为明显的10个螺旋和26个折叠;具有PAP的保守结构域,属于金属磷酸二酯酶超家族成员;根据保守结构域及功能位点分析发现该基因属于紫色酸性磷酸酶类,可能属于甘蓝型油菜PAP基因家族成员,预测其编码产物在植物磷高效利用与吸收中发挥重要的生理功能。生物信息学分析及结合蛋白的结构与功能预测分析可为深入研究甘蓝型油菜PAP提供理论指导。     

淀粉酶家族基因在金针菇子实体不同发育时期的表达与分析

为分析淀粉酶对金针菇(Flammulina velutipes)子实体发育的作用,针对已经鉴定的金针菇淀粉酶家族基因(6个α-淀粉酶和1个γ-淀粉酶),采用定量PCR方法对其在不同发育时期(从原基形成第1天到第12天成熟开伞期)、不同组织部位(菌盖和菌柄)的表达量进行测定,进而分析其表达模式。结果显示:7个淀粉酶基因在菌柄中表达量均高于菌盖;其中,α-Amy-5和γ-Amy-1在菌柄中的表达量变化为先下调再上调,两个基因预测编码蛋白均有信号肽,亚细胞定位在细胞外,推测其可能参与菌柄细胞壁的形态建成;α-Amy-3亚细胞定位在线粒体中,与其它各发育时期相比,其在菌柄快速伸长期表达量达到最高。α-Amy-1和α-Amy-6基因则在金针菇成熟期表达量最高,推测其可能与金针菇菌盖的发育有关。     

香蕉Aux/IAA基因家族的全基因组鉴定及表达分析

对香蕉Aux/IAA基因家族进行了全基因组鉴定,获得分布于除1号染色体外的10条染色体上的44个家族成员,其CDS长度为378～1 062 bp,其中10个存在选择性剪切体。它们编码的蛋白包含125～353个氨基酸,均为不含信号肽的亲水蛋白。序列分析结果表明:该基因家族成员多为5个外显子和4个内含子的基因结构,编码蛋白多具有4个典型的保守基序。亚细胞定位预测结果显示,Aux/IAA成员多定位于细胞核、细胞质和叶绿体,定位情况与保守结构域有一定相关性。MaIAA31是该家族中唯一预测有跨膜区域且亚细胞观察定位在胞外的成员。进化树分析结果显示,香蕉Aux/IAA可分为2大类8个亚组。顺式作用元件分析结果显示该家族成员启动子包含激素、光、非生物以及生物胁迫响应相关元件。通过分析部分成员在不同激素和逆境处理下的表达情况发现:MaIAA基因的表达受多因素调控,其中MaIAA27变化显著,MaIAA15响应干旱和盐胁迫,MaIAA25在热、低温和机械损伤胁迫下显著上调,暗示它们在香蕉响应这些逆境的过程中发挥作用。     

香蕉GLP基因家族全基因组鉴定及表达分析

为揭示香蕉类萌发素蛋白（GLP）功能,对香蕉GLP基因家族（MaGLP）进行了全基因组鉴定,分析了基因结构、染色体分布和启动子顺式作用元件和转录因子结合位点（TFBS）分布情况以及编码蛋白的理化性质、保守基序、进化关系,同时基于转录组的结果研究它们在4 ℃和45 ℃处理的叶片、枯萎病菌FocTR4处理的根系以及自然成熟和乙烯催熟的不同成熟阶段的果实中的表达情况。结果显示：MaGLP家族共有44个成员,编码区CDS序列长度为567 ~ 2 103 bp,分布于除10号染色体外的所有染色体上。大部分GLP基因包含1 ~ 2个外显子,多数GLP具有信号肽且主要定位在胞外。进化树分析发现,MaGLP可分为8个亚家族,其中亚家族M为香蕉特有。顺式作用元件和TFBS预测结果显示,MaGLP启动子区存在多种植物激素和逆境胁迫相关响应元件以及7种TFBS。MaGLP成员在香蕉不同组织部位中的表达水平差异较大且受多种胁迫调控。其中MaGLP5-1和MaGLP9-8对各种处理均有响应,MaGLP1-2和MaGLP9-4受高温、低温胁迫抑制,而MaGLP9-6受高温、低温胁迫诱导,MaGLP5-4受高温和FocTR4调控,MaGLP4-4仅响应高温胁迫。研究结果表明MaGLP在香蕉抵御逆境过程中发挥重要作用。     

杧果叶绿素a/b结合蛋白基因cDNA全长克隆及其序列分析

采用RT-PCR方法克隆得了杧果叶绿素a/b结合蛋白基因(Cab)cDNA全长序列,命名为Mcab(GenBankaccession No.FJ907952)。Mcab基因全长为915bp,编码264个氨基酸,推测蛋白质分子质量为28.19ku,等电点为5.35。同源性分析表明,Mcab基因在不同植物中的一致性为72%～85%。实验分析表明,杧果Mcab基因编码的蛋白中第63～232位有一个捕光叶绿素a/b结合蛋白功能域,并且在木本植物中非常保守。亚细胞定位分析显示Mcab蛋白被定位于叶绿体,它所编码的蛋白质在绿色植物光合系统中起着重要作用。蛋白二级结构预测显示,Mcab蛋白有8个α-螺旋,5个β折叠区,21个β-转角。研究将有助于进一步了解杧果光合作用的分子机制。     

葡萄VvWRKY13转录因子的生物信息学分析

利用生物信息学方法对葡萄VvWRKY13基因编码蛋白的理化性质、保守结构域、亲水性/疏水性、信号肽、跨膜结构域、磷酸化修饰、二级结构、亚细胞定位和系统进化等进行了预测和分析.结果表明:该蛋白分子量为25718.1 Da,等电点为9.08,不稳定系数为60.78;C端含有WRKY保守域,属于WRKY转录因子家族成员;不具有信号肽和跨膜域,是亲水性蛋白;蛋白质二级结构最主要的结构元件是α-螺旋和无规则卷曲,并散布于整个蛋白;亚细胞定位预测显示该蛋白主要位于细胞核.该研究结果将为进一步研究其生物学功能提供参考.     

葡萄SnRK2家族基因的鉴定与表达分析

以‘宝石无核’(Ruby Seedless)葡萄试管苗为材料,采用RT-PCR技术,克隆得到8个葡萄Sn RK2家族基因。序列分析发现,该家族基因蛋白结构在N端相对保守,而在C端极其特异;聚类结果表明葡萄Sn RK2基因家族可以分为3个亚家族;对这8个基因所编码的蛋白质进行分析发现,其富含酸性氨基酸,且均为亲水蛋白;基因组结构分析发现Vv Sn RK2.2和Vv Sn RK2.8含有10个外显子,其他6个均含9个外显子;对蛋白二级结构分析发现8个基因编码的蛋白主要以α–螺旋、β–转角和不规则卷曲为主;亚细胞定位预测,8个基因主要定位于细胞质中。顺式作用元件分析表明,除Vv Sn RK2.1、Vv Sn RK2.2、Vv Sn RK2.6外,其他基因顺式作用元件包含ABRE、DRE/CRT、LRTE中的一个或多个。定量PCR分析表明,Vv Sn RK2的表达存在组织差异性,Vv Sn RK2.7在根中表达水平最高,是叶片的3.8倍,Vv Sn RK2.8在茎中表达水平最高,是叶片的5.0倍。0~–4℃处理后,表达水平下调幅度最小的为Vv Sn RK2.2,Vv Sn RK2.7下调幅度较大,Vv Sn RK2.8的表达水平为0;30℃处理后Vv Sn RK2.2和Vv Sn RK2.5上调表达,分别为对照的3.8倍和3.6倍;Vv Sn RK2.1和Vv Sn RK2.2与盐胁迫调节紧密相关,Vv Sn RK2.5与干旱胁迫调节密切相关。     

甜瓜syntaxin家族基因鉴定及其对白粉病菌响应分析

为了揭示突触融合蛋白(syntaxin)家族基因在甜瓜抵御白粉病过程中的功能,采用生物信息学方法从甜瓜基因组序列中鉴定到17个syntaxin家族成员,这些基因不均匀地分布在9条染色体上。系统进化分析发现甜瓜17个syntaxin家族成员属于7个亚家族(SYP-1、SYP-2、SYP-3、SYP-4、SYP-5、SYP-7、SYP-8),表明不同syntaxin家族成员之间具有不同的分子功能。基因结构分析表明甜瓜syntaxin家族基因包含1～12个内含子。组织表达分析表明有10个甜瓜syntaxin家族基因组成性表达,7个基因组织特异性表达。此外,甜瓜幼苗经白粉病菌人工接种侵染之后,9个syntaxin家族基因呈现不同程度的响应,9个syntaxin家族基因与MLO家族基因共表达,推测其在甜瓜抗白粉病过程中发挥重要功能。     

香蕉抗逆相关基因MaERF的克隆与表达分析

 根据已获得的AP2/ERF基因片段,通过RACE方法获得一个香蕉ERF基因完整编码区序列,命名为MaERF。该基因cDNA全长1 611 bp,其中开放阅读框1 128 bp,编码376个氨基酸,包含一个保守的AP2/ERF结构域,基因组序列全长2 881 bp,含有一个内含子,剪切位点符合“GT-AG”规则;系统进化树表明该基因属于植物ERF转录因子家族的B2亚群。半定量RT-PCR分析表明,该基因在香蕉各个器官中均有表达,其中在根和叶中的表达量较低,而在果实和花中的表达较高;实时荧光定量Real-time PCR检测表明,受尖孢镰刀菌侵染及低温胁迫后,香蕉中该基因表达明显上调,推测其在香蕉胁迫反应中可能发挥重要作用。     

香蕉茉莉酸合成关键酶基因MaOPR 的克隆和表达分析

 从‘巴西’香蕉（Musa acuminata L. AAA group‘Brazilian’）根的cDNA 文库中获得了一段 12–氧–植物二烯酸还原酶OPR（12-oxo-phytodienoic acid reductase）基因的片段,RACE 扩增获得全长, 命名为MaOPR。该基因全长1 512 bp,存在一个完整的开放阅读框1 287 bp,编码429 个氨基酸。生物 信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,等电点为8.11,具有一个活性位点,一个基质结合位点,一个黄素 单核苷酸结合位点。序列预测分析该蛋白亚细胞定位为细胞质,其不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。通 过和已知植物的12–氧–植物二烯酸还原酶基因相比,同源性达到66%以上。其中与苜蓿、谷子、粳稻、 紫云英的OPR 编码的氨基酸序列的同源性均为71%。器官特异性分析表明,MaOPR 在香蕉的根、茎、 叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎和果实中表达量较高。通过对其在ABA 抑制剂、乙烯、枯萎病 胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应以上3 种胁迫。     

荔枝APETALA1（AP1）同源基因cDNA全长克隆及其表达研究

 应用RT-PCR方法克隆得到荔枝AP1同源基因cDNA全长,命名为LcAP1（基因登录号：JN214349）。LcAP1基因开放阅读框738 bp,编码245个氨基酸,推测蛋白质分子量为28.39 kD,等电点为9.69。序列分析显示,LcAP1基因编码的蛋白在1 ~ 61氨基酸含有1个MADS盒结构域,在89 ~ 179氨基酸有1个K盒结构域。蛋白质二级结构预测表明,LcAP1基因编码的蛋白有3个α螺旋,2个β折叠区,8个β转角。同源分析表明,LcAP1基因在不同植物中的一致性为72% ~ 82%。半定量RT-PCR分析表明,在‘三月红’荔枝花芽分化期,LcAP1基因在成熟叶、幼叶、老茎、嫩茎、花芽和花梗中均表达,在花芽中表达最多。     

苹果全基因组CRF家族成员鉴定及在不定根发育过程中的表达分析

通过生物信息学分析,从‘金冠’苹果基因组鉴定得到了11个细胞分裂素响应因子（CRF）基因。根据基因在染色体上的位置,将其依次命名为MdCRF1 ~ MdCRF11,并对其进行理化特性、基因结构、系统进化和启动子元件分析。MdCRF编码的蛋白在137 ~ 435 aa之间,等电点在4.26 ~ 9.68之间。基因结构分析发现,MdCRF1有2个外显子1个内含子,MdCRF11有3个外显子2个内含子,其余基因都只含有外显子,没有内含子;保守基序列分析发现,MdCRF蛋白的保守基序数量在5 ~ 9。通过系统进化分析将家族成员分为G1、G2和G3共3个亚组,每个亚组内成员数量相对均匀。组织特异性表达分析发现11个基因在不同杂交种苹果和不同器官中的表达量存在明显差异。以苹果砧木‘T337’为材料,qPCR验证了MdCRF家族基因大部分在根、茎、愈伤组织中高表达,同时也响应生根处理表达量发生显著下调。对11个MdCRF蛋白之间的网络调控关系进行了研究,分析预测了相关基因间的潜在联系。结合分析可知,其中MdCRF8、MdCRF10和MdCRF11可能参与调控苹果砧木不定根发育。     

苹果MdGLRs家族基因生物信息学鉴定和表达分析

 利用生物信息学策略对苹果MdGLRs家族基因编码蛋白的氨基酸序列的基本特征、二级结构、跨膜区域、亲疏水性、基因亚细胞定位及保守结构域进行了预测和分析,与拟南芥AtGLRs家族的20个基因进行了氨基酸序列比对和进化树分析,并对这些基因在不同营养生长器官中进行了表达分析。结果表明,苹果MdGLRs家族包含32个基因,分为3个亚族,大部分基因编码800个氨基酸以上,多含有3个跨膜区域,二级结构主要以α–螺旋、无规则卷曲、折叠延伸链为主;亚细胞定位预测发现,MdGLRs蛋白主要定位在内质网和质膜上;MdGLRs蛋白的保守结构域是S1-M1-M2-M3-S2-M4;大多数基因在根、茎、叶中普遍都有表达,在叶中的表达量最高。     

结球甘蓝CML家族基因及其在授粉后柱头中的表达

利用NCBI和甘蓝基因组数据库筛选获得了76个结球甘蓝CML家族基因,其随机分布在甘蓝的9条染色体上,染色体上最多的有12个基因,最少有1个基因。分析发现该基因家族编码蛋白氨基酸残基长度在109 ~ 365个之间,分子量大多在20 kD左右,为小分子蛋白,且均含有2 ~ 4个保守的EF-hand结构域。甘蓝的76个CML基因依据与拟南芥的CML家族的进化关系及序列相似性分为Ⅰ~ Ⅷ个亚家族,每个亚家族基因有较高的同源性,进化关系较近。经亚细胞预测分析发现大部分蛋白在质膜和胞外表达,少量在质膜、细胞核内和叶绿体等部位表达。数字表达谱分析发现在76个基因中,有25个基因在自花和异花授粉后差异表达,其中BoCML12、BoCML42、BoCML44、BoCML45、BoCML60、BoCML70、BoCML71 和BoCML74等8个基因在自花和异花授粉后表达趋势有较大差异,表明这8个基因以不同的方式参与调控甘蓝自花和异花授粉后的反应过程,有可能与甘蓝的自交不亲和性相关。     

珙桐转录因子DiMYB1基因的生物信息学分析

利用生物信息学方法对前期通过转录组测序获得的珙桐DiMYB1基因编码蛋白序列进行分析,为后续DiMYB1基因的功能鉴定和调控研究奠定基础。结果表明:DiMYB1蛋白全长924bp,编码307个氨基酸,相对分子量为35kDa,为亲水性蛋白。DiMYB1属于R2R3-MYB蛋白家族,含有1个信号肽结构和2个功能结构域,亚细胞定位预测该基因位于细胞核的可能性是91.3%。系统进化树分析表明,其与柿树MYB2转录因子的同源性最高,相似度为84%。     

香蕉条斑病毒ORF Ⅰ基因克隆及编码蛋白和同源物的生物信息学分析

【目的】探明杆状DNA病毒属病毒的ORFⅠ基因功能。【方法】本研究从香蕉条斑病毒云南分离株(BSV-YN)中克隆了BSV ORFⅠ基因,通过核苷酸和氨基酸序列分析和同源关系分析,确定了BSV-YN的分类地位;对其编码蛋白及同源物的理化性质、氨基酸序列组成、亲疏水性、跨膜区域、信号肽、亚细胞定位、磷酸化位点、同源结构域、蛋白二级和三级结构等进行预测和分析。【结果】BSV ORFⅠ基因片段大小为528 bp,编码175个氨基酸,通过核苷酸和氨基酸序列分析和同源关系分析,确定了BSV-YN属于BSGFV种。生物信息学分析表明,BSV-YN ORFⅠ及同源蛋白都是不稳定的、亲水性蛋白,以丝氨酸和苏氨酸磷酸化为主。这些蛋白二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,无信号肽或跨膜区域。亚细胞定位预测表明,BSV-YN ORFⅠ及同源蛋白主要在细胞核分布,推测它们在病毒感染的宿主细胞核中发挥重要作用。【结论】推测BSV-YN ORFⅠ在病毒感染的宿主细胞核中参与病毒复制、转录等相关过程。本研究为进一步开展该蛋白的功能研究提供科学线索。     

Cloning and Sequence Analysis of New α-Gliadin Genes from Triticum monococcum

α-醇溶蛋白是人们生活中消费最多的蛋白,由于含有引起乳糜泻（CD）的主要毒性肽成分,也是引起CD的最活跃的蛋白。为了解一粒小麦在小麦品质育种中的潜力,利用1对α-醇溶蛋白的特异引物,采用基因组PCR法从栽培一粒小麦中克隆α-醇溶蛋白新基因,共获得片段大小为856～882bp的4个基因序列,分别命名为AA-6、AA-8、AA-9和AA-21（GenBank登录号为JN831382～JN831385）。其中,AA-8、AA-9和AA-21均在102位因C→T替换而导致TAG终止子出现成为假基因;AA-6由882个核苷酸构成,可编码293个氨基酸,与已知基因的最高同源性为99%,推断氨基酸序列具有α-醇溶蛋白的典型结构,是α-醇溶蛋白家族的新成员。AA-6的CD毒性肽分析表明,除不含A基因组所没有的glia-α和glia-α2毒性肽外,其他已知的7种毒性肽均有分布。AA-6和86个来源于小麦及其祖先供体种的α-醇溶蛋白的同源性分析表明,α-醇溶蛋白基因存在基因组来源的差异性,其中,A、D基因组来源的α-醇溶蛋白基因的相似性较高。     

欧李NAC基因家族的鉴定及表达分析

【目的】对ChNAC基因进行鉴定并分析其表达模式，明晰ChNAC基因结构，预测其潜在功能，筛选抗逆相关基因，为欧李抗逆性状形成的分子机制研究提供理论依据。【方法】在全基因组数据的基础上对ChNAC基因进行生物信息学分析，并对不同非生物胁迫处理下ChNAC基因的转录组数据进行分析。【结果】欧李NAC基因家族有76个家族成员，33个ChNAC基因编码碱性氨基酸，17个ChNAC基因编码酸性氨基酸，26个ChNAC基因编码中性氨基酸。ChNAC蛋白均为亲水性蛋白，80%ChNAC蛋白为不稳定蛋白，79%ChNAC蛋白定位于细胞核中。ChNAC基因可分为17个亚族，主要为OsNAC7、ANAC001、ONAC003等亚族。ChNAC基因多存在于Chr5染色体上，有8对ChNAC基因由染色体大片段复制而来，其中ChNAC01、ChNAC20、ChNAC64这3条基因是互为共线性。启动子分析结果表明ChNAC基因可能参与欧李的生长发育、激素调控及胁迫响应等方面。【结论】ChNAC基因的表达具有组织特异性。ChNAC基因家族成员响应不同的胁迫处理，尤其是ChNAC49基因在盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫...