水稻ABCB转运蛋白基因的分子进化和表达分析

系统鉴定了水稻和拟南芥中27个和29个ABC家族B亚族(ABCB)基因,发现其外显子数目、编码蛋白质的长度和分子量在两种植物中均存在较大变异,而等电点分布的变化较小。系统发育分析把该亚族蛋白分为4个亚组,说明其功能可能已经发生了分化;在水稻和拟南芥中各鉴定了6对和9对旁系同源基因,说明单、双子叶植物分离之后,该亚族在水稻和拟南芥中均以物种特异的方式进行了扩张。片段复制和串联重复是水稻ABC家族扩张的主要机制。多序列比对显示,核苷酸结合域(NBD)的Walker A、Walker B和ABC域基序均高度保守,而Q环和H环的保守性略差;跨膜结构域(TMD)在不同蛋白之间和同一蛋白内没有明显的保守性。表达模式分析表明,水稻ABCB基因的表达具有明显的组织特异性,不同基因的表达特征已经发生分化。非生物胁迫下的表达分析显示多数水稻ABCB基因受到至少一种非生物胁迫因素的调控。旁系同源基因Ka/Ks分析表明,净化选择在水稻ABCB基因复制后功能的保留中发挥了重要作用。     

大豆病程相关蛋白PR-5及其同源蛋白TPLs的生物信息学分析

大豆病程相关蛋白PR-5又称为类甜蛋白TLPs,广泛分布于高等植物体内,各种生物和非生物胁迫诱导(病原微生物、渗透胁迫,机械损伤和植物激素等)均可诱导其表达。本研究以PR-5编码基因Glyma01g42670.1为目的基因,对该基因及其同源蛋白的结构和功能进行了分析;通过生物信息学的方法,共筛选获得42条大豆TLPs蛋白质序列,并用Mega 4.1软件构建其系统进化树;同时对Soy Base中的大豆TLPs相关的表达数据进行分析。结果表明:大豆病程相关蛋白PR-5的编码基因Glyma01g42670.1编码240个氨基酸的多肽链,p I 6.26,是一种酸性蛋白,属于疏水蛋白,该蛋白质具有典型的TLP家族的保守结构域,具有指导PR-5蛋白的跨膜转移(定位)的N端信号肽序列,PR-5蛋白不含有跨膜螺旋结构,主要存在于质外体中,属于分泌蛋白,推测该蛋白具有内切葡聚糖酶的催化活性,进化分析表明:该编码基因与拟南芥的NP_192902.1基因属于直系同源基因,它们是具有相同功能和共同起源的基因,组织表达特异性分析表明该基因主要在根部和花中表达。     

甜菜小G蛋白BvRab基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

【目的】在全基因组范围内鉴定甜菜小G蛋白BvRab基因家族成员,为研究甜菜小G蛋白BvRab基因家族功能奠定基础。【方法】本研究利用生物信息学手段对甜菜小G蛋白BvRab基因家族成员进行筛选鉴定并进行理化性质、基因结构、蛋白保守基序、系统进化、染色体定位及共线性、启动子顺式作用元件和蛋白质互作预测分析。【结果】共鉴定到58个甜菜小G蛋白BvRab基因家族成员。同一类型中的不同基因具有较为一致的外显子和内含子结构,家族成员共有5个蛋白保守基序;甜菜小G蛋白BvRab基因家族包含8个亚家族;家族成员不均匀地分布在甜菜的9条染色体上;BvRab基因家族成员与番茄、拟南芥中的小G蛋白Rab基因家族亲缘关系较近,与水稻中的小G蛋白Rab基因家族亲缘关系较远;BvRab基因家族成员启动子中含有多个激素应答元件和逆境应答元件;BvRab蛋白与参与植物生长发育及逆境应答相关的多种转录因子相互作用。【结论】本研究鉴定出58个BvRab基因家族成员,该基因家族成员可能在植物生长发育及逆境应答方面发挥重要作用。     

大豆PPR基因家族生物信息学分析

为明确大豆PPR基因家族在染色体上的分布、保守结构域、亚族种类、进化关系及表达特征等,采用生物信息学方法,基于Pfam的PPR种子序列模型筛选大豆基因组数据库,获得631个大豆PPR家族基因;利用MEME、ExPASy、TBtools、FigTree等工具对大豆PPR家族基因进行分类,分析各亚族的进化关系和保守结构域差...     

甘蓝型油菜ＨＭＧ基因家族的生物信息学分析

为研究甘蓝型油菜HMG（high mobility group）基因家族的起源、进化和功能,利用生物信息学方法对甘蓝型油菜和其近缘物种HMG基因家族进行鉴定,并对其进化、基因结构、组织表达、直系旁系同源基因进行系统分析。在甘蓝型油菜中鉴定到45个HMG家族成员,并根据进化树和基因结构将其分成5组。染色体定位发现,19条染色体中有18条染色体有HMG基因,说明该家族基因分布较广泛。在甘蓝型油菜与甘蓝、白菜和拟南芥分别鉴定到47、45和26个直系同源基因对。在甘蓝型油菜中鉴定到28个旁系同源基因对,而在其它3个物种中则比较少,这可能与甘蓝型油菜的多次基因组加倍有关。对45个甘蓝型油菜BnHMG基因在根和叶中的表达模式进行分析,结果显示,大多数基因在根和叶中均有表达,且呈现出不同的表达模式。     

大豆2S清蛋白基因生物信息学分析

2S清蛋白含有动物胰蛋白酶抑制剂及过敏原等多种具有生理活性的多肽,可引起特殊人群尤其是儿童的过敏反应,其编码基因为LTP基因家族。为系统地分析2S清蛋白编码基因,利用生物信息学分析方法获得2S清蛋白基因的全序列、定位以及转录本等信息,鉴定了30个大豆LTP家族基因。基因定位结果表明:23. 33%基因在染色体上串联排布,反映了该家族基因的串联重复进化。通过基因功能注释得到22个非特异性脂质转运蛋白,1个类伸展素蛋白,4个脯氨酸蛋白,2个种子储存2S清蛋白和1个雄蕊特殊蛋白。根据系统发育分析将这些蛋白分成3个类群。类群I有类伸展素蛋白、脯氨酸蛋白、雄蕊特殊蛋白和种子储存2S清蛋白,类群II有16个非特异性脂质转运蛋白,类群III有6个非特异性脂肪转移蛋白。种子储存2S清蛋白基因在种子发育中后期特异表达,表达量显著高于其它同源基因。本研究为进一步研究其功能提供指导,为该类基因应用于大豆品质改良提供理论支撑。     

水稻OsF-box基因表达的初步研究

为研究水稻中OsF-box基因的功能,构建了该基因的RNAi表达载体转化水稻日本晴,通过PCR、Southern-blot鉴定出阳性植株.与野生型植株相比,阳性植株抽穗期延迟,且在进入生殖生长期后出现很多高位分蘖.进一步克隆了OsF-box基因的启动子序列,构建与GUS报告基因融合表达载体转化水稻,染色结果表明,该基因在水稻茎秆和花药部位有明显的表达,而根和叶片中没有检测到明显的表达活性.     

水稻多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因(Ospgipl)原核表达及编码产物生物信息学分析

据GenBank及相关文献提供的序列,从水稻基因组DNA中扩增出930 bp的Ospgip1基因完整开放阅读框。原核表达Ospgip1基因,表达产物能显著抑制水稻纹枯病菌菌丝生长及其多聚半乳糖醛酸酶活性。生物信息学分析表明,OsPGIP1为分子量32.8 kDa、pI 7.26的疏水蛋白,主要位于细胞壁(55.6%),信号肽切点位于第17和18位氨基酸之间。在N端和C端各有4个半胱氨酸残基,形成3个二硫键(第56和63位、第278和298位、第300和308位氨基酸)。以α-螺旋、β-折叠和不规则盘绕等为主要结构原件,具有典型的富含亮氨酸重复(LRR)结构。相比其他植物的PGIP,OsPGIP1缺少第7个LRR。在空间上9个LRR形成类似凹陷或裂隙结构,可能是其与病原菌多聚半乳糖醛酸酶互作的活性位点区。     

植物蔗糖转运蛋白研究进展

蔗糖转运蛋白(SUT)在植物的生长代谢中调控蔗糖的运输和分配,并通过蔗糖信号影响其它代谢途径。植物蔗糖转运蛋白结构较为保守,属于12次跨膜的膜蛋白基因家族。对已完成基因组测序的10个单子叶和8个双子叶植物的蔗糖转运蛋白聚类分析表明,该基因家族可以分为5个亚族,SUT1、SUT2、SUT3、SUT4、SUT5,其中SUT2和SUT4为单、双子叶所共有的基因,SUT1为双子叶特异,而SUT3、SUT5为单子叶特异。单、双子叶蔗糖转运蛋白是由2个祖先基因进化而来。SUT的组织分布和遗传转化研究表明,SUT参与植物蔗糖运输与贮存、非生物胁迫响应、胚乳发育等,且SUT家族成员之间存在功能差异。SUT2的表达受Sn RKs调控,而SUT4表达则调控部分生物钟相关基因,同时筛部移动信号等也调节SUT的表达。本文综述了植物蔗糖转运蛋白基因分类、生理功能及其在不同水平上的调控等方面的研究进展,为更好的理解蔗糖转运蛋白对植物生长发育的影响及其分子机制提供参考。     

甘蓝型油菜全基因组DELLA蛋白基因家族的鉴定和表达分析

DELLA蛋白是参与赤霉素调控途径的关键因子,对调节植物的生长发育具有重要的作用。为了揭示甘蓝型油菜中DELLA蛋白家族的分布和特征,利用生物信息分析了家族成员、序列特征、进化关系和组织表达。结果表明,甘蓝型油菜中有13个DELLA蛋白基因,被定位到8条染色体和2条随机序列（chrC09_random和chrCnn_random）上;系统进化树分析发现,该家族被聚为4个亚家族,第一亚家族含有7个基因,第二、三和四亚家族各包括2个基因; DELLA基因呈组织特异性表达,其中BnaA10g17240D、BnaC09g40420D、BnaCnng68300D和BnaC05g47760D在各组织中表达都相对较高,在茎中BnaA06g34810D、BnaA09g18700D和BnaC09g52270D表达最高。本研究为后续基因的功能研究提供参考。     

杜兰落花生球蛋白基因家族的生物信息学分析

为了解球蛋白基因家族在杜兰落花生(Arachis duranensis)种子中的特征,利用生物信息学方法对杜兰落花生球蛋白基因进行全基因组鉴定及表达模式分析。结果表明,杜兰落花生含有9个球蛋白基因,家族成员间理化特性总体差异不大,亲缘关系相近的蛋白具有相似的保守基序组成。根据物种间的球蛋白系统进化树,球蛋白进化关系符合物种之间的亲缘关系。杜兰落花生球蛋白在进化过程中较为保守,受纯化选择主导,但在部分进化枝上存在正选择位点。栽培种花生转录组数据分析表明,15个花生球蛋白基因在花生种子中检测到表达,其中4个表达量远超其它成员,在花生荚果成熟后期表达量仍较高。     

花生AhARF 基因家族鉴定与表达分析

生长素响应因子（Auxin response factor，ARF）是生长素信号转导途径中的一类重要转录因子，在种子萌 发、器官形成、果实成熟、胚胎发生等多个生长发育过程发挥作用。为了揭示花生基因组中AhARF 基因家族的特 征，本研究利用生物信息学方法从花生基因组中鉴定了62个花生AhARF 家族基因，它们不均匀分布于除1号和11 号之外的其他18条染色体上，在A和B亚基因组对应关系的染色体上数目大体相同。依据系统发生关系，62个花 生AhARFs 与拟南芥AtARFs 家族基因共同聚在除ClassIII（仅包含拟南芥AtARFs）外的其余4个分支。共线性分析共 检测到33对片段重复基因，其Ka/Ks比值均小于1，受到环境压力的纯化选择。本研究还分析了它们的理化性质、 蛋白保守结构域等特征。此外，基于22个组织转录组数据，绘制了62个花生AhARF 家族基因的表达模式热图。进 一步应用qRT-PCR方法，分析了可能与萌发相关的4个AhARF 基因（AhARF10、AhARF20、AhARF23 和AhARF46）的 时空表达模式。本研究可为种子萌发相关AhARF 基因的挖掘与功能鉴定提供基础。     

Prokaryotic Expression of Rice Ospgip1 Gene and Bioinformatic Analysis of Encoded Product

Using the reference sequences of pgip genes in GenBank,a fragment of 930 bp covering the open reading frame(ORF) of rice Ospgip1(Oryza sativa polygalacturonase-inhibiting protein 1) was amplified.The prokaryotic expression product of the gene inhibited the growth of Rhizoctonia solani,the causal agent of rice sheath blight,and reduced its polygalacturonase activity.Bioinformatic analysis showed that OsPGIP1 is a hydrophobic protein with a molecular weight of 32.8 kDa and an isoelectric point(pI) of 7.26.The...     

大豆DELLA基因家族鉴定及分析

DELLA基因家族是调控植物与环境互作和植物发育的重要调控因子,可以促进微生物与植物共生关系建立过程中侵染线的形成,是参与赤霉素信号通路的负调控蛋白,在影响植物激素相关基因表达,调节植物与微生物共生固氮和生长发育方面具有重要的作用,但是在大豆中DELLA基因家族的结构特征还没有详细分析。本研究对大豆中DELLA基因家族的基因结构、定位信息、蛋白结构、保守基序分析、系统进化树、顺势作用元件、与拟南芥同源基因的共线性关系和基因表达模式进行了研究。结果发现,大豆基因组中共有7个DELLA基因家族成员,分布在7条不同的染色体上,这些基因都只有一个外显子,一个N端DELLA结构域,并且基序分布相似,证明其基因编码序列结构域高度保守。系统进化树分析表明DELLA家族有三个亚族,其启动子区域含有大量的顺式作用元件,这些元件参与植物激素反应、干旱诱导和光反应。大豆DELLA基因Glyma.11G216500、Glyma.18G040000、Glyma.08G095800和Glyma.05G140400与拟南芥中的AT1G14920、AT1G66350和AT2G01570呈共线性关系;其中Glyma.1...     

豆科全基因组DGAT 基因家族的鉴定与进化分析

本文运用生物信息学方法在12个豆科植物基因组中对DGAT（甘油二酯酰基转移酶）基因进行了全基因组鉴定，发现在四倍体花生和大豆基因组中含有的基因拷贝数相对较多，分别为17、10，这可能是导致其油脂合成能力高于其他作物的重要因素。通过对家族基因进行系统发育分析，发现DGAT 基因在真双子叶植物分化之前已存在，在豆科植物中经历反复的全基因组加倍，使得家族得到扩张；并且串联重复对于家族扩增起到了不可忽视的作用，如葡萄中的两个旁系同源基因，由于串联重复使得基因拷贝数量提高了150%。大豆中DGAT 基因在不同的组织中表达模式与其系统发育关系也表现出了关联性。该基因家族相对保守，与豆科基因组进化基本保持了一致的进化速率。本研究对于认识豆科植物DGAT 基因进化过程具有重要的理论意义，同时在基因组学水平为大豆、花生等油脂合成品质改良提供了理论支撑。     

Evaluation of the protein quality of rice supplemented with bean or crayfish in rats

Weanling male rats (45–60 g) were used to compare the supplemental effects to rice protein of bean or crayfish protein. Rats were fed various combinations of rice plus bean (B) or crayfish (C) to provide 1.6 g N/100 g of the daily diet for 28-day growth studies and a 7-day N balance period. Five different diets were fed. Six rats were assigned to each diet on the basis of body weight. Combinations of R:B of 80:20 and of R:C of 80:20 produced food intake, weight gain, PER, N intake, digested and retained N; and liver weight values that were comparable. However, increasing C to 30% of the dietary protein led to reduced value for food intake, weight gain, PER, N intake, digested and retained N, BV, NPU, and liver weight when compared with values obtained when B was increased to 30% (P<0.05). The results appear to indicate that, above a certain level of supplementation, brown bean protein is superior to crayfish as a supplement to rice protein.     

Nomenclature report on rice WRKY's - Conflict regarding gene names and its solution

Background

Since whole genome sequences of rice were made publically accessible, the number of articles on new rice genes has increased remarkably. The Committee on Gene Symbolization, Nomenclature and Linkage (CGSNL) of the Rice Genetics Cooperative published the gene nomenclature system for rice and encouraged researchers to follow the rules before publishing their results. The CGSNL provides an on-line registration system for newly identified rice genes to prevent conflicts and/or duplication of gene name in journal articles.

Findings

Recently, the CGSNL surveyed genes in the rice WRKY family in published journal articles and found several duplicated gene names.

Conclusions

To discuss and resolve inconsistencies in WRKY gene nomenclature, the rice WRKY working group was established and redefined the nomenclature. This report announces the conclusion.     

一个水稻穗特异表达锌指蛋白基因的克隆与结构分析

利用生物信息学和RT PCR方法从水稻中克隆鉴定了一个新的具有TFⅢA型锌指结构的锌指蛋白基因,其开放阅读框为1092 bp,编码363个氨基酸残基。组织表达谱结果表明,该基因只在水稻幼穗组织中表达,在成株期的根、叶、茎以及花药中不表达,将其命名为OsZPT3 1。序列分析表明OsZPT3 1具有3个C2H2型锌指结构,在氨基酸的C端没有典型的转录抑制区域DLN box,但LXLXL的结构仍然表明OsZPT3 1可能是一个转录抑制因子。对OsZPT3 1启动子区域进行预测,结果发现3个MADS box转录因子识别位点,推测OsZPT3 1可能在MADS box转录因子的调节下,通过抑制下游基因的表达在水稻穗部器官的生长发育过程中发挥重要的调控作用。