尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）乙醛脱氢酶基因的特征分析

尖孢镰刀菌是木质纤维素生物转化乙醇极具潜力微生物菌种。对尖孢镰刀菌基因组中乙醛脱氢酶的研究有助于对其乙醇代谢途径和机理掌握。通过对尖孢镰刀菌基因组数据库的搜索,发现了23条假定乙醛脱氢酶,它们属于醛脱氢酶超家族,并根据其蛋白分子质量大小进行了系统命名。研究分析了这些蛋白的等电点、催化位点、磷酸化位点、亚细胞定位,进行了多序列比对和系统发育树构建,并获得了一条乙醛脱氢酶基因的核苷酸序列,这为尖孢镰刀菌乙醛脱氢酶基因的功能验证及乙醇代谢机理研究奠定了基础。     

葡萄BBX基因家族的鉴定与表达分析

BBX转录因子家族参与植物幼苗的光形态建成、开花、光周期调控及避荫反应等,在高等植物的生长发育过程中起到重要作用。为了解葡萄中BBX基因家族功能,本研究利用生物信息学方法对葡萄BBX基因家族成员的数量、结构、启动子、氨基酸特性、染色体定位及基因进化进行分析。结果表明,葡萄BBX家族有25个成员,以酸性蛋白为主;亚细胞定位表明,有4个分泌途径信号肽,VvBBX2、VvBBX5、VvBBX7、VvBBX20;有2个叶绿体转运肽,VvBBX23、VvBBX24;有1个线粒体靶向肽VvBBX1。染色体定位分析发现,25个VvBBXs基因主要分布在1、3、4、5、7、9、11、12、14、18、19共11条染色体上;系统发育进化分析发现葡萄BBX家族成员分为5个亚家族;葡萄与拟南芥的同源性分析发现,葡萄BBX蛋白家族有很强的保守性;在葡萄BBX基因启动子序列中含有光相应元件、激素类响应元件、低温响应元件等多种顺式作用元件。葡萄BBX基因家族在不同发育时期不同葡萄组织中的表达谱显示,该基因家族具有一定时空表达特异性;不同光照条件下,葡萄BBX基因的相对表达量有显著变化,这表明葡萄BBX基因家族与光形态建成及光合作用有着密切的关系。本研究结果为葡萄BBX基因家族的进一步功能分析提供了重要研究基础。     

小麦盐胁迫响应相关ERF基因的分离和初步验证

隶属于AP2/ERF超家族的乙烯响应因子(ERF)是植物抵御盐胁迫过程中的一类重要基因,为了减轻盐渍土地对小麦产量的负面影响,本研究从小麦全基因组中分离了AP2/ERF超家族,根据聚类结果和结构特征从中鉴定出96个ERF家族成员,在A、B、D基因组中共有229个拷贝序列;通过聚类分析和转录组数据分析筛选出13个与已克隆...     

药用植物金银花Dof基因家族的筛选及表达分析

Dof(DNA-binding one zinc finger)蛋白是一类植物所特有的转录因子,N-末端具有高度保守的C₂-C₂单锌指结构域,C-末端的转录调控区的氨基酸具有高度多样性,其在植物光合、细胞周期及逆境响应等过程中发挥着重要的作用。本研究基于金银花测序数据,利用生物信息学的方法筛选了候选的LjDof基因,并对其理化性质、亚细胞定位、同源序列比对、保守基序、系统进化发育和表达模式进行了深入分析。结果表明,金银花Dof转录因子家族包含11个基因,编码的氨基酸的个数为157~492,理论等电点为5.45~9.48,均为不稳定亲水性蛋白。亚细胞定位显示,LjDof基因都在细胞核中有定位,个别在其他部位也有定位。同源比对和Motif分析发现,11个LjDof基因都含有完整的C₂-C₂单锌指结构。系统进化发育分析表明,金银花Dof蛋白分为五个亚类。实时荧光定量PCR及表达模式分析表明,LjDof基因在金银花低温胁迫不同时间下有着不同的表达规律。本研究结果为进一步研究金银花Dof基因在逆境胁迫下的功能提供了理论基础。     

基于不同颜色山楂花MYB家族的挖掘与比较分析

为了研究MYB转录因子家族对山楂花色的影响,明确MYB转录因子在花色芽变品种中的表达情况,采用MYB蛋白质理化性质分析、motif结构预测、基因进化树分析以及基因表达量分析等方法对转录组数据进行深度挖掘.结果表明,共筛选出73个MYB转录因子,其中35个1R-MYB成员、36个2R-MYB成员、2个3R-MYB成员.1...     

Isolation and identification of two lipid transfer proteins in pomegranate (Punica granatum)

Lipid transfer proteins (LTPs) are a family of low molecular mass (7-9 kDa) polypeptides, the members of which share 35-95% sequence homology. These proteins are widely distributed throughout the plant kingdom and are receiving attention for their biochemical characteristics and biological activity. LTPs are indeed studied in different research fields varying from allergy to food technology, and numerous molecules belonging to this class are progressively being identified and investigated. Proteins from pomegranate juice were fractioned by cation exchange chromatography and analyzed by SDS-PAGE. Two proteins were identified as putative LTPs on the basis of their molecular weights and their electrophoretic behaviors under reducing and nonreducing conditions. Finally, proteins were purified and characterized by mass spectrometry. This analysis confirmed that the two polypeptides are LTPs on the basis of an amino acid sequence common to LTPs from other plant sources and cysteine content. The two proteins, named LTP1a and LTP1b, showed similar molecular masses but different immunological profiles when immunodetected with rabbit antibodies specific for Pru p 3 and human IgE from a patient suffering from pomegranate allergy. The demonstration of the existence of two immunologically unrelated LTPs in pomegranate confirms the variability and the complexity of the plant LTP family. This should be taken into account when the role of these proteins as elicitors of allergies to fruits is investigated and could help to explain the contradictory literature data on pomegranate allergy.     

The wide diversity of structurally similar wine proteins

In the present work, single grape variety wines, Moscatel and Arinto, were used. Analysis by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis of the wine proteins revealed the presence of only a few polypeptides ranging in molecular mass from 15 to 30 kDa. However, a more detailed examination of the whole protein fraction, by a combination of techniques, showed that these wines contain a very large number (many tens and, possibly, many more) of distinct polypeptides, exhibiting similar molecular masses but different electrical charges. The results obtained using highly specific antibodies and N-terminal sequencing indicate that there is structural similarity among most of the wine polypeptides. These observations can be explained by the existence of a common precursor to most or all of the wine proteins, which could generate all of the detected polypeptides by limited proteolysis. Comparison of the N-terminal sequences of the polypeptides isolated from Moscatel wine with proteins from other sources revealed a high degree of homology to pathogenesis-related proteins.     

玉米HSP70基因家族的全基因组鉴定与分析

热激蛋白70(HSP70)是生物体应答各种胁迫反应产生的一类蛋白,广泛存在于生物体中,在几乎所有的活细胞中都起着重要的作用。为全面解析玉米基因组HSP70基因信息,利用从Pfam数据库中下载的隐马氏模型文件PF00012在Gramene数据库进行基因搜索,并利用多种生物软件或在线工具对所鉴定的基因进行生物信息学分析。结果表明,试验共鉴定得到35个玉米HSP70基因,分别命名为Zm HSP70-1~Zm HSP70-35。这些基因不均衡地分布在玉米的10条染色体上,其中5号染色体上分布最多(6个),9号染色体上分布最少(1个)。进化树分析显示35个基因聚为6组,且同组基因具有相似的基因结构,其基序数量、类型和顺序也是相似的。物种间进化树分析不同物种的86个基因,存在8对直系同源基因和17对旁系同源基因,直系同源基因中7对存在于玉米和水稻之间,仅1对存在于水稻和拟南芥之间,说明起源于共同祖先基因的直系同源基因对虽在单/双子叶植物差异分离前就存在,但玉米与水稻间的进化关系要比与拟南芥间更为亲近。表达谱分析表明,大多数Zm HSP70基因属组成型表达,但表达模式和表达量不同。本研究结果为进一步研究玉米HSP70家族基因的功能奠定了理论基础。     

西北部分矿区豆科植物根瘤菌重金属抗性及16S rDNA RFLP分析

从生长在西北部分矿区的豆科植物根瘤中分离筛选到对重金属有抗性的38株根瘤菌,采用PCR-RFLP分子技术进行16S rDNA指纹图谱分析,选取每种类型的代表菌株进行16S rDNA全序列测定,建立系统发育树状图,并对38株菌进行Zn、Hg、Cu、Cd和Pb5种重金属的抗性研究。结果表明,供试菌株分别归属于中华根瘤菌属（Sinorhizobium）、根瘤菌属（Rhizobium）和土壤杆菌属（Agrobacterium）。代表菌株CCNWSX1277和CCNWSX1294可耐受2.0mmol·L-1的Zn2＋,CCNWSX1277可耐受0.25mmol·L-1的Hg2＋,多数代表菌株可耐受1.6mmol·L-1的Cu2＋,仅3株代表菌株可以耐受Cd2＋,其中CCNWSX1277能耐受1.4mmol·L-1的Cd2＋,所有代表菌株能耐受2.5mmol·L-1的Pb2＋。Agrobacterium属的2株代表菌株对5种重金属均有较强的耐受性;而Rhizobium属的4株菌和Sinorhizobium属的3株菌对5种重金属的耐受性不同,表现出较大的差异。总体来看,供试菌株对重金属的耐受性顺序为Agrobacterium〉Rhizobium〉Sinorhizobium。     

植物Cation/H＋反向转运蛋白研究进展

CAX是一种通过质子梯度产生的能量运输协调再分配钙离子（Ca2＋）等阳离子的转运蛋白,是Ca2＋/Cation antiporter （CaCA）大家族的一个分化枝.植物CAXs属于CAX三大类的Ⅰ型CAX.大部分植物CAXs有11个跨膜区（TM）和5个典型的功能域,即N-端自抑制区域（NRR）、C-端功能区域、Ca2＋功能域（CaD）、C功能域和D功能域.其中NRR存在于大部分CAX中,调节CAX的功能.以下综述了近年来国内外对CAX类蛋白的研究成果与进展,涉及到CAX家族的命名,亚家族的分类,CAX组织表达及亚细胞定位,特别是CAX的转运活性等研究.加强对CAX的研究对调节植物生长、提高农作物养分吸收和减轻土壤中污染物等有重要作用.     

蓖麻WOX转录因子家族成员的全基因组分析及逆境胁迫响应

WOX是植物中特有的一类转录因子,参与植物发育和应激反应。为探究蓖麻基因组WOX转录因子信息,本研究通过生物信息学方法鉴定出11个蓖麻WOX转录因子家族成员,并对其系统发育、基因结构、保守基序及理化性质等基本信息进行鉴定与分析。结果显示,11个WOX成员被分为三个进化支,在古代进化支、中间进化支和现在进化支分别有2、2和7个成员,同一进化支成员的外显子、基因结构具有相似性,但理化性质差异较大。利用RT-qPCR检测根、茎、叶不同组织中5个蓖麻RcWOXs基因在干旱与盐胁迫下表达情况,结果表明,RcWOXs在不同组织中的表达具有特异性;除RcWOX10受干旱胁迫抑制外,RcWOX2、RcWOX4、RcWOX8和RcWOX9在干旱和盐胁迫下均被诱导表达,表明RcWOX转录因子在蓖麻逆境胁迫中起调控作用。本研究结果为进一步探究蓖麻WOX转录因子家族在逆境胁迫中的功能提供了一定的理论参考。     

HMMER及同源比对预测大豆病程相关蛋白

病程相关蛋白（pathogenesis related proteins,PRs）是病理或病理相关环境下诱导产生的一类蛋白,它的产生与积累是植物体应答生物或非生物胁迫的主要特征之一。近年来大量PR蛋白被鉴定,根据它们的结构特征,生物功能以及进化关系等将PR蛋白分为14个家族。然而,在重要的粮食和油料作物的大豆中发现的PR蛋白却很少,本文通过搜索拟南芥、水稻、玉米以及豆科植物所有的已有的PR蛋白,根据其保守结构域利用BLAST程序和HMMER程序同时预测大豆中可能存在的PR蛋白,通过两种方法的预测和比较整合,共得到大豆9个家族的36个PR蛋白序列。并对它们的连锁群分布、基因结构、基因长度及进化关系进行了详细的分析。发现PR家族成簇分布于Gm05、Gm10、Gm13、Gm15、Gm17、Gm19和Gm20等几个连锁群,基因普遍存在序列较短,大部分都小于1000bp,且内含子数目较少,结构相对简单的特点。在PR4家族中,其家族成员亲缘关系都非常相近,而PR1-4和PR1-3等与该家族其它成员亲缘关系较远的情况。本研究结果预测的PR蛋白为大豆抗病育种以及抗病基因工程研究提供了良好的基础,同时为大豆中其它家族基因预测研究以及其它物种基因家族研究提供参考方法。     

谷子SBP蛋白基因家族的鉴定及表达分析

为了深入分析SBP基因家族在谷子中的功能作用,本研究在谷子全基因组水平,通过NCBI blast及HMMER search等生物信息学方法进行了谷子SBP基因家族鉴定,分析了SBP蛋白理化性质及系统发育,利用RT-qPCR分析了谷子SBP基因在PEG和ABA胁迫下的表达情况。结果表明,谷子SBP基因家族有19个成员,位于9条染色体上,编码的氨基酸序列长度为199~1 118 aa。谷子SBP蛋白系统发育树结果显示,该蛋白家族可分为两大类:第一类分为六个亚类,第二类仅有一个SBP蛋白。谷子SBP蛋白家族成员的外显子数从2~11个不等,且均为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示,除SBP7外,所有的SBP蛋白在细胞核中均有信号。谷子SBP蛋白与拟南芥SBP蛋白在进化关系上较远,而与高粱、水稻SBP蛋白进化关系较近。谷子SBP基因家族启动子区域的顺式作用元件主要为植物激素、干旱、光照及病原菌、创伤类的响应元件。RT-qPCR分析结果显示,PEG和ABA胁迫诱导下,SBP基因在叶和茎中的表达均上调,表达量增幅表现为:叶>茎。PEG胁迫后SBP基因的表达增长量显著高于外源ABA诱导;其中,SiSBP13的表达量增幅最大,PEG胁迫4 h叶和茎中的表达量分别达到未胁迫时的180倍和15倍,ABA诱导4 h茎中的表达量最高达到未胁迫时的8倍,而叶中的表达量持续升高,24 h时达到未胁迫时的28倍。本研究为下一步深入研究SiSBPs基因在谷子生长发育阶段中的功能奠定了基础,也为谷子功能基因的挖掘利用提供了候选基因。     

A novel L-amino acid oxidase from Trichoderma harzianum ETS 323 associated with antagonism of Rhizoctonia solani

Trichoderma spp. are used as biocontrol agents against phytopathogens such as Rhizoctonia solani, but their biocontrol mechanisms are poorly understood. A novel L-amino oxidase (Th-LAAO) was identified from the extracellular proteins of Trichoderma harzianum ETS 323. Here, we show a FAD-binding glycoprotein with the best substrate specificity constant for L-phenylalanine. Although the amino acid sequence of Th-LAAO revealed limited homology (16-24%) to other LAAO members, a highly conserved FAD-binding motif was identified in the N-terminus. Th-LAAO was shown to be a homodimeric protein, but the monomeric form was predominant when grown in the presence of deactivated Rhizoctonia solani. Furthermore, in vitro assays demonstrated that Th-LAAO had an antagonistic effect against Rhizoctonia solani and a stimulatory one on hyphal density and sporulation in T. harzianum ETS 323. These findings further our understanding of T. harzianum as a biocontrol agent and provide insight into the biological function of l-amino acid oxidase.     

基于转录组信息的黑果枸杞WD40蛋白质家族分析

WD40蛋白质为真核生物中一种常见蛋白质,广泛参与植物生长发育的多种生物过程,在蛋白质-蛋白质及蛋白质-DNA的相互作用中发挥重要作用。为系统分析黑果枸杞WD40蛋白质家族成员,本研究以黑果枸杞青色期、转色期和成熟期3个发育时期的果实转录组测序数据为基础,结合Nr、Nt、Pfam、KOG/COG、Swiss-prot、KEGG及GO 7个数据库和NCBI网站,对黑果枸杞WD40蛋白质编码基因进行筛选注释。结果表明,共得到77个黑果枸杞WD40蛋白质家族成员,黑果枸杞WD40蛋白质结构域组成多样,且在不同物种间高度保守;亚细胞定位预测分析表明,黑果枸杞WD40蛋白质家族成员多位于细胞核及细胞质中;黑果枸杞和拟南芥WD40蛋白质共建的系统进化树可分为五个亚家族;WD40蛋白质家族成员编码基因随果实发育的表达模式表明,黑果枸杞WD40蛋白质家族成员可能参与了其果实花青素的变化调控。本研究结果为枸杞WD40蛋白质的分离及功能研究奠定了一定的理论基础。     

植物磷转运子 PHT1 家族研究进展

【目的】磷是植物生长发育所必需的大量营养元素。植物 PHT1 磷转运蛋白家族在植物磷吸收、运转及再利用等过程中发挥了重要作用。迄今已在多种高等植物中相继分离出大量 PHT1 家族基因。本文综述了国内外关于植物 PHT1 家族的主要研究进展,详细阐述了植物 PHT1 家族的表达模式、功能及可能的调控途径。 主要进展植物 PHT1 家族属于 MFS (major facilitator superfamily) 超家族,不同物种 PHT1 家族蛋白的结构非常保守,通常具有 12 个亲脂跨膜结构域,形成“6 螺旋–亲水大环–6 螺旋”式的结构镶嵌于质膜当中。同时,该家族具有 H₂PO₄–/nH+ 共运子、糖转运子和 MFS 通用转运子等特征结构域和一段保守的氨基酸特征序列 GGDYPLSATIMSE。一般情况,植物 PHT1 家族基因吸收转运 1 个无机磷需要 2～4 个质子协同进入质膜,并伴随膜电位的变化。植物 PHT1 家族的磷转运特性差异较大,其动力学参数 Km 值差别较大。高等植物 PHT1 家族成员众多。在拟南芥、水稻、大豆、茄科植物及其他物种中的研究发现,PHT1 家族各成员间的时空表达模式存在差异,多数成员受低磷信号调控且主要在根部表达,少部分成员在除根以外的其他器官中表达,并行使相应的磷转运功能。已有研究表明,植物 PHT1 家族基因的转录水平受到多因素的调控,例如外界环境中的无机磷浓度,转录因子如 MYB 家族、WRKY 家族以及 ZAT6 等基因能与 PHT1 家族基因启动子区的特殊调控元件如 MYCS 元件、P1BS 元件及 W-box 元件等结合,调控基因的转录。此外,部分 PHT1 家族基因的转录水平受丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi,AMF) 的调控。除了转录水平的调控,关于植物 PHT1 家族转录后水平的调控途径同样取得了较大进展。PHF1 基因、含 SPX 结构域的蛋白家族、MicroRNA、蛋白磷酸化与去磷酸化、染色质修饰及其他等一系列调控途径均参与到 PHT1 家族基因的转录后调控及信号转导。植物激素如生长素、乙烯和细胞分裂素等也参与这一调控过程。 建议与展望植物对磷吸收利用的分子调控机理及信号转导途径十分复杂,因此,培育磷高效利用基因型作物任重而道远。关于植物 PHT1 家族基因的研究已从模式植物向作物及其他高等植物中扩展,然而对该家族蛋白的生化及结构生物学等研究还待进一步深入。同时,对于一些基因组较复杂的多倍体物种如甘蓝型油菜、小麦、大麦及棉花等,仍有待开展进一步研究。     

马铃薯水通道蛋白基因cDNA克隆、序列分析及蛋白质结构预测

摘要：以干旱胁迫处理的马铃薯（Solarium tuberosum L.）普通栽培种“GannongShu No.2”叶片为材料，提取总RNA，采用RT-PCR方法，扩增出一个编码288个氨基酸序列的水通道蛋白基因StPIP1( Solarium tuberosum L. plasma membrane intrinsic protein gene) cDNA，GenBank登录号为DQ999080，用生物软件对StPIP1分析表明，StPIP1含有6个跨膜区，具有MIP家族的特征信号序列SGXHXNPAVT，还具有质膜水通道蛋白家族的特征信号序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN。聚类分析表明和其他14个物种PIP1类同源性在92％以上，应属于质膜水通道蛋白PIP1类。用运同源建模的思想预测StPIP1蛋白质三级结构，Swiss-Model反馈结果表明和菠菜(2B5F)水通道蛋白结构相似，单体由5个短环相连的6个亲水的跨膜螺旋，N末端、C末端以及B、D环位于细胞内，A环、C环及E环在细胞外，一般以四聚体的形式存在。     

果梅NAC基因家族的鉴定及组织表达分析

为挖掘果梅中NAC基因成员,探讨其组织表达特异性,本研究采用生物信息学方法鉴定了果梅NAC基因家族,并对其理化性质、染色体分布、亚细胞定位、保守基序、蛋白结构和亚族分类进行预测分析。结果表明,果梅NAC基因家族包含106个NAC基因成员,根据系统发育特征将其分为12个亚族。PmNAC基因在果梅的8条染色体上呈现不均匀分布,多编码酸性氨基酸;大部分NAC蛋白为亲水蛋白,其二级结构多以无规则卷曲为主要构成元件,且三级结构相似;亚细胞定位预测显示,果梅NAC蛋白为典型的核蛋白。选取12个NAC基因家族成员,利用实时荧光定量PCR技术进行组织表达分析,结果表明,12个果梅NAC基因在不同组织中均有表达,但表达差异明显。其中3个基因(PmNAC54、PmNAC32、PmNAC68)在果皮中表达最高,4个基因(PmNAC60、PmNAC95、PmNAC51、PmNAC2)在果肉中表达最高,3个基因(PmNAC31、PmNAC62、PmNAC48)在嫩茎中表达最高,其余2个基因(PmNAC61和PmNAC71)分别在果胚和花芽中具有最高的表达,表达特征的差异表明它们可能具有不同的生物学功能。本研究结果为果梅NAC蛋白的进一步功能分析奠定了一定的理论基础。     

陇东绒山羊KRTAP2-1基因鉴定及其对羊绒性状影响的研究

角蛋白关联蛋白(KAPs)是羊绒纤维的主要结构成分,但尚未在山羊基因组中鉴定出KRTAP2-1基因,本研究以人类KRTAP2-1基因为模板,在山羊基因组中进行同源性搜索,在19号染色体上发现了一个399 bp的开放阅读框。采用聚合酶链反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)方法,在249只陇东山羊上检测到7条不同的序列(A-G)。进化树结果表明,这7条序列与人类和绵羊的KAP2-1序列有较高的同源性,表明该序列是山羊KRTAP2-1的7个等位基因。测序结果表明,KRTAP2-1基因中存在12个单核苷酸多态性(SNPs)(5个SNPs位于编码区,7个SNPs位于非编码区),以及c.-61_-63delCTC和c.93_95delCCG两个碱基缺失,其中c.93_95delCCG引起了第32位精氨酸的移码缺失。山羊KAP2-1蛋白含有丰富的半胱氨酸、脯氨酸、苏氨酸和丝氨酸。相关性分析表明,等位基因C的存在与较小的羊绒纤维直径相关(存在:13.4±0.05 μm;缺失:13.6±0.03 μm;P=0.010)。本研究表明,山羊KRTAP2-1基因有丰富的多态性,可作为陇东绒山羊羊绒纤维直径选育的分子标记用于生产实践。