茶树NPF5基因克隆及其在不同氮素处理下的表达

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2 096,1 440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1 440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0～48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO^-₃浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO₃^-处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中...     

草地早熟禾硝酸盐转运蛋白NRT1/PTR FAMILY 5.8基因的克隆及生物信息学分析

硝态氮是植物主要的氮素营养来源,与植物的生长发育与抗性能力密切相关。硝态氮的吸收与运转对提高植物氮素利用效率有调控作用,其中硝酸盐转运蛋白发挥重要作用。本研究通过RT-PCR的方法克隆得到草地早熟禾硝酸盐转运蛋白NRT1/PTR FAMILY 5.8基因的编码区序列,并进行生物信息学分析。结果表明,该基因编码区长度为1 434 bp,共编码477个氨基酸。NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白分子量为51.7 kD,等电点为4.9。NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白共有8个跨膜结构域,3个糖基化,位点无信号肽,预测定位于质膜或内质网中。NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白含有结构域PTR2属于MFS蛋白超家族。草地早熟禾NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白与二穗短柄草,粗山羊草的相似度较高,而且不同物种之间的NRT1/PTR FAMILY 5.8与NRT1/PTR FAMILY 5.9的同源进化关系较近。本研究为进一步研究NRT1/PTR FAMILY 5.8基因的功能及硝酸盐转运途径具有重要意义。     

滨豇豆VmNHX基因克隆与表达分析

滨豇豆[Vigna marina(Burm.) Merr.]是豆科、豇豆属多年生匍匐或攀援草本,具有较强的耐盐和抗旱能力,是优质的盐碱地改良种质。为了解析滨豇豆Na⁺/H⁺转运蛋白VmNHX基因序列的特征和功能,利用生物信息学、分子生物学及实时荧光定量PCR等方法对其进行研究。结果表明:Vm/NHX基因的cDNA全长1 617 bp,编码538个氨基酸;该蛋白分子式为C₂₇₂₉H₄₂₁₄N₆₇₀O₇₆₁S₃₀,分子量为59.5kD,理论等电点为5.89,推测其为酸性蛋白;该蛋白包含1个b＿cpa1 super family保守结构域,具有11个跨膜结构域,是典型的非分泌疏水性跨膜蛋白;二级结构多为螺旋结构,具有少量链式结构。VmNHX亚细胞定位预测定位于质膜,与烟草亚细胞定位结果相符。进化树和多序列比对分析结果表明,VmNHX基因与大豆[Glycine max (Linn.) Merr.]I1KNP2＿SOYBN、拟南芥[Arabid...     

棉花C2H2类型锌指蛋白基因GhSIZ1的克隆及表达分析

通过RT-PCR技术从陆地棉中克隆到1个编码C2H2型锌指蛋白的基因,命名为Gh SIZ1(Stress Induced Zinc finger protein1)。该基因编码239个氨基酸残基,预测蛋白分子量为26.6205 k D,等电点为6.52。Gh SIZ1包含一个C2H2型锌指结构域,在其N端含有保守的L-box,C–末端含有一个转录抑制结构域EAR/DLN-box。系统发育树分析表明Gh SIZ1与可可(XP_007044496.1)和中粒咖啡(CDP00218.1)中的锌指蛋白亲缘关系较近。实时定量PCR分析Gh SIZ1在棉花各组织中均有表达,但在根中表达量最高。低温、高盐、干旱胁迫处理后Gh SIZ1的表达水平显著上调。亚细胞定位分析表明,Gh SIZ1定位在细胞核中。本研究表明,Gh SIZ1可能在棉花响应低温、高盐、干旱等非生物胁迫中起着重要作用。     

基于转录组的荔枝XTH家族基因的鉴定及分析

为了研究木葡聚糖内切葡聚糖酶/水解酶(xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase, XTH)基因家族在荔枝花穗发育过程中的分布及表达情况,本研究基于‘妃子笑’荔枝花穗转录组数据,利用生物信息学研究方法,首次对‘妃子笑’荔枝XTH基因家族进行鉴定,包括基因的基本物理和化学特征,亚细胞定位,蛋白质保守结构域,进化关系和表达模式。结果表明:Lc XTH基因家族成员有29个,其蛋白长度范围在37~311 AA之间,对应的相对分子量范围在4.398~35.711 k D之间,等电点(pI)范围为4.39~9.46。此外,亚细胞定位分析显示所有LcXTH蛋白均位于细胞壁;Lc XTH含有2个相对保守的结构域(Glyco_hydro_16结构域和XET_C结构域);系统发育树分析表明LcXTH基因家族分为四组(Ⅰ~Ⅳ组),不同发育阶段LcXTHF基因的表达模式不同。本研究为进一步对XTH基因的功能研究提供理论依据。     

植物钙调素结合蛋白IQD的研究概况

Ca~(2+)信号通路是调节植物生长和响应环境约束必不可少的。钙调素和钙调素样类蛋白质(Ca M/CML)是植物中主要的Ca~(2+)传感器,调控下游众多具有调控特性的靶蛋白的生化活动。IQD(IQ67-domain containing protein)基因家族蛋白质构成了一大类植物特有的CAM/CML结合靶蛋白,其特征是具有67个氨基酸构成的IQ67保守结构域,即IQ67结构域,其共享了以串联方式排列的多个不同的Ca M基序。对拟南芥和番茄基因的研究揭示了IQ蛋白的首要作用是与基础防御反应和植物生长发育有关。本研究总结了植物中IQD蛋白的结构、系统发育分析、亚细胞定位研究以及环境胁迫的应答等生物学功能研究进展,并由此展望了今后的研究进展。     

牡丹TCP家族基因的鉴定与生物信息学分析

TCP(Teosinte branched1/Cincinnata/proliferating cell factor)家族基因是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育的过程中具有重要的调控作用。本研究从牡丹转录组数据中鉴定出18个TCP基因,分子量在18978.32~51789.56 Da之间,等电点在5.81~9.45之间,TCP家族成员亚细胞定位预测均在细胞核中。牡丹TCP结构域中保守氨基酸的分类与拟南芥相似,系统发育分析结果表明,牡丹TCP蛋白分为两大类,ClassⅠ包含10个TCP成员,ClassⅡ包含8个TCP成员。MEME分析结果显示,在牡丹TCP蛋白中发现了15个保守结构域,其中motif 1为TCP结构域,在所有TCP成员中都存在。同时,对牡丹TCP基因在芽、叶、花瓣、花斑、雄蕊、雌蕊和种子7个组织中的转录水平进行了分析。本研究对牡丹TCP家族基因进行了系统的分析,为进一步开展牡丹功能基因研究及分子育种提供了科学依据。     

荔枝漆酶(LAC)基因家族鉴定及表达分析

探索荔枝漆酶(LAC)基因家族的数量、结构和进化关系,可以为解析漆酶基因功能提供理论依据,为探索荔枝果皮褐变机制提供基础。本研究利用生物信息学分析手段,对LAC基因家族成员数量、保守结构域、家族成员的亚细胞定位及染色体位置、系统发育和顺式作用元件,以及基因家族成员在不同组织器官和采后贮藏果皮中的表达情况进行了分析。结果表明,荔枝基因组中共鉴定出61个LAC家族成员,编码的氨基酸残基长度在127～958 aa,分子量在14.07～103.47 Da,等电点在4.42～10.34;亚细胞定位分析表明,有19个LAC家族成员定位在叶绿体中,17个LAC家族成员定位在液泡中,其他成员分别定位在内质网、细胞外基质等。61个荔枝LAC家族成员分别定位在10条染色体上,其中第13号和8号染色体上LAC基因数量最多,且呈簇状分布于染色体一端。系统发育树将荔枝LAC家族分为5个亚组,第Ⅴ亚组最大,有30个家族成员,第Ⅳ亚组最小,仅有8个家族成员。荔枝LAC家族的结构域组织相对保守,具有典型的Cu-oxide漆酶结构域。荔枝LAC基因启动子序列分析发现了大量的顺式作用元件,可能与漆酶家族功能多样性相关。1...     

杧果中DXS基因的鉴定及与其他植物的比较分析

1-脱氧-D-核酮糖5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase, DXS)是2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-Methyl-D-erythritol-4-phosphate, MEP)途径的第一个关键酶。本研究鉴定了杧果DXS基因,以拟南芥DXS基因为参考,通过BLASTP方法获得了番木瓜、金钱橘、甜橙、苹果、桃子、白梨、葡萄、中华猕猴桃、无油樟、小果野蕉的DXS基因的蛋白序列,共32条序列,对其进行了保守结构域、保守基序、系统发育、理化性质、蛋白二级结构分析等研究。保守结构域及保守基序分析结果表明,杧果DXS蛋白包含一个PLN02582结构域,保守结构域内包含6个motif,其宽度、排列顺序与大多数植物相同,说明DXS基因家族具有高度保守性。系统发育分析结果显示,单子叶植物纲与双子叶植物纲的DXS基因没有分别形成分支,推测在进化过程中DXS基因的分化在双子叶植物纲和单子叶植物纲形成之后。理化性质分析及蛋白二级结构分析结果显示,稳定性蛋白占65.63%,碱性蛋白占25%,所有蛋白均为亲水性蛋白。杧果DXS蛋白为酸性、不稳定蛋白,具有亲水性。杧果DXS蛋白的二级结构主要结构元件是无规则卷曲、α-螺旋。本研究为进一步阐明杧果DXS基因在萜类合成途径中的功能提供了理论依据。     

甘蓝型油菜长链烷烃合成相关基因的克隆及其与BnCER1-2的互作

长链烷烃是甘蓝型油菜角质层蜡质的优势组分,在阻止植株的非气孔性水分散失中起主要作用。BnCER1-2催化甘蓝型油菜长链烷烃的生物合成,但BnCER1-2是否通过与其他蛋白互作调控长链烷烃合成还不清楚。前期通过甘蓝型油菜蜡质差异材料转录组筛选获得4个长链烷烃合成相关基因BnCER3.a10、BnCER3.c02、BnCYTB5B.c09、BnCER1-L2.a05。本研究克隆了这4个基因的编码序列,序列分析表明BnCER3.a10/c02和BnCER1-L2.a05前体蛋白具有典型的脂肪酸羟化酶与WAX2C末端结构域,而BnCYTB5B.c09具有Cyt＿B5蛋白家族保守结构域。亚细胞定位结果表明, BnCER3.a10/c02、BnCYTB5B.c09和BnCER1-L2.a05均定位于细胞内质网,与BnCER1-2共定位。双分子荧光互补(bimolecular fluorescent complementation,BiFC)与萤火素酶互补试验(luciferase complementation assay,LCA)检测结果表明, BnCER3.a10、BnCYTB5B.c09、B...     

欧李CKX基因家族的鉴定及表达分析

为深入了解细胞分裂素脱氢酶(CKX)基因家族在欧李基因组中的特征,本研究利用生物信息学的方法对CKX基因家族进行鉴定,并对其系统发育、染色体定位、基因结构、蛋白保守基序、顺式作用元件和组织表达模式等进行分析。结果表明：从欧李基因组中共鉴定出6个CKX家族基因,且都具有Cytokin-bind和FAD＿binding＿4结构域,蛋白长度为518～563 aa,分子量为58.08～63.63 kD,等电点为5.38～6.9,其不均匀地分布在欧李的3条染色体上;ChCKX蛋白二级结构均由α-螺旋、β-折叠、延伸链、无规则卷曲四部分组成;亚细胞定位6个ChCKX蛋白中有2个位于细胞质中,4个位于质膜中;ChCKX2基因具有4个外显子,其余成员都具有5个外显子;6个ChCKX蛋白质序列都包含motif 1～motif 10的保守基序且保守基序的数量和排列次序一致;系统进化树上CKX基因家族可分为4组,每组都含有不同数量的基因;启动子顺式作用元件分析表明,本基因家族主要响应光照、低温、干旱、玉米蛋白代谢、激素等多种因子;ChCKX家族中成员在不同品种和不同组织中差异表达,ChCKX2在叶片中的表达...     

椰子DNMT家族基因的鉴定和生物信息学分析

DNA甲基化(DNA methylation)能引起染色质结构、DNA结构和稳定性等的改变,影响基因的时空表达。DNA甲基转移酶(DNA methyltrans ferase, DNMT)负责催化完成DNA的甲基化。本研究通过比对已有的椰子基因组数据,找到CnDNMT家族基因,删除不含DNA＿methylase结构域的蛋白,共鉴定4个具有DNA甲基转移酶保守结构域的DNMT基因,分别命名为CnDNMT1～CnDNMT4。采用生物信息学的方法,对基因结构、表达量、蛋白保守结构域、启动子序列等进行了分析。结果表明：这4个基因为DNA甲基转移酶家族中的2个亚家族：CMT和DRM。氨基酸序列分析表明,椰子CnDNMT家族蛋白均为酸性蛋白,且亚细胞定位预测定位在细胞核中。motif搜索结果表明CnDNMT蛋白家族含有5个椰子CnDNMT基因家族含有5个保守元件,5个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量基本一致,CnDNMT2基因在胚乳中表达量很高,这说明CnDNMT2可能在椰子胚乳发育过程中起重要作用。     

马铃薯扩展蛋白基因家族的鉴定与表达分析

为了分析马铃薯扩展蛋白基因家族的进化与功能,鉴定了马铃薯的扩展蛋白基因家族,分析了其基因结构特征、系统发育及表达模式等。结果表明,马铃薯基因组包含33个扩展蛋白基因,包括A(21)、B(5)、LA(1)和LB(6)4个亚家族,分布在马铃薯11条染色体上。扩展蛋白氨基酸长度为194~488 aa,编码蛋白质具有保守的结构域,蛋白质亚细胞定位预测结果表明所有蛋白均定位于细胞外。基因结构分析表明,马铃薯扩展蛋白家族有23个基因(69.7%)含有2~3个内含子。基因表达分析发现,该家族基因在马铃薯根、茎、匍匐茎、果实及块茎发育过程中表达丰度较高,并且其表达受到高温、盐、激素及病害等逆境的调控。     

核桃ARF基因家族的鉴定及生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)是一类在植物生长发育过程中起着关键作用的转录调控因子。基于核桃(Juglans reiga)基因组数据库，本研究利用生物信息学方法，在全基因组水平上利用HMMER 3.0和BLAST软件对核桃ARF基因家族成员进行鉴定，共鉴定到了30个核桃ARF基因，其编码蛋白的长度在596～1 124 aa之间，蛋白分子量介于65 447.51～125 471.08 Da之间，等电点在5.27～8.31之间，均定位于细胞核。系统进化树分析，将其分为4个亚组(ClassⅠ～ClassⅣ)，同一亚组成员通常表现出相似的基因结构和保守结构域。保守结构域分析显示，30个JrARF蛋白均具有保守的B3、Aux＿resp结构域，大部分蛋白含有Aux/IAA结构域。这些基因不均匀地分布于核桃的15个染色体上。启动子顺式作用元件表明，该家族成员与众多光响应元件及逆境响应、激素应答等响应元件相关。利用转录组数据分析了ARF家族成员在核桃雌雄花芽分化过程中的表达模式，结果表明JrARF1、JrARF5、JrARF17等在雌花芽形态分化始期(FB-2)...     

3种小麦DHAR蛋白高级结构建模与功能分析

为揭示小麦脱氢抗坏血酸还原酶(dehydroascorbate reductase,DHAR)的序列特征与其结构和功能的关系,利用DNAman软件比较了小麦3个DHAR基因(Ta DHAR1/2/3)和蛋白质序列特性,利用生物信息软件对蛋白质结构域、亚细胞定位、谷胱甘肽结合位点、N-末端结构域和C-末端结构域界面残基和二级结构进行了预测,并对蛋白质三级结构、表面电位和可及性的空间分布进行了模建和比较。结果表明,小麦Ta DHAR1和Ta DHAR2蛋白质序列长度一致,均定位于细胞质中,仅存在2个氨基酸残基差异,具有完全一致的保守结构域和三级结构;Ta DHAR3定位于线粒体中,与前2者在核酸与蛋白质序列上差异较大,但其保守域、谷胱甘肽结合位点氨基酸残基、假定的N-末端结构域界面残基和C末端结构域界面残基与前2者几乎完全一致,因此,3者可能执行相同的功能。模建的Ta DHAR1/2/3的三级结构均符合立体化学品质规则,其中Ta DHAR1/2的N端形成βαβαββα结构,Ta DHAR3的N端可能形成αββαβαβββ结构,3者在C端均形成β束结构,属于α+β球形蛋白。Ta DHAR1/2蛋白质的空间结构表面基本呈现负电分布,同时也分布着一些较小的正电集团,而Ta DHAR3蛋白质的空间结构表面整体上为均匀负电分布,基本不存在正电,3种小麦DHAR蛋白质表面的氨基酸残基可及性较强,内部可及性相对较弱。本研究有助于理解小麦DHAR蛋白的功能。     

西红柿(Solanum lycopersicum)潜在内源性致敏蛋白的生物信息学筛选与分析

食物过敏是由于接触特定过敏原引起的异常免疫反应。西红柿营养价值丰富并且可作为天然抗氧化剂,已被人们熟识并广泛食用的蔬菜。为了对西红柿中的内源性致敏蛋白有全面的认识和了解,本工作利用全序列比对的方法比较了西红柿蛋白与已知致敏原之间的序列相似性,获得了西红柿潜在致敏蛋白序列,并分析及描述了它们的保守结构域、分子作用功能、系统发育情况以及在染色体的位置。结果表明:共鉴定120个西红柿内源性致敏蛋白,其中包括9个已被数据库收录的西红柿致敏原;保守结构域分析显示它们分别属于43个蛋白家族,主要分布于Gelsolin、Chloroa_b-bind和Thaumatin等家族,其中的HATPase_c结构域未在已知致敏蛋白中发现;Chloroa_b-bind和Thaumatin家族蛋白在绿色植物较特有,将这2个家族蛋白进行系统发育分析则分别揭示了西红柿的遗传多样性;而且预测的致敏蛋白在西红柿染色体上有成簇状分布的趋势。     

蓖麻GRF转录因子家族生物信息学鉴定及表达分析

GRF是植物特有的转录因子,主要参与调控植物生长发育过程.本研究利用生物信息方法对蓖麻GRF (RcGRF)基因进行全基因组鉴定,并对其理化性质、基因结构、保守结构域、系统发育、组织表达分析以及外源赤霉素(GA)和多效唑(PAC)处理两个蓖麻品种(高杆'滇蓖2号'和矮杆'滇蓖5号')后顶端嫩茎转录组测序分析.结果 表明,蓖麻共有9个GRF转录因子,蛋白长度233～617 aa,等电点(pI)为6.34～9.48,每个成员含有2～4个内含子,每个RcGRF的蛋白结构域均包括一个由39～43个氨基酸组成的WRC保守结构域和一个由34个氨基酸组成QLQ保守结构域.系统发育分析表明蓖麻与拟南芥GRF的亲缘关系比水稻更近.不同组织表达结果表明多数RcGRF基因在发育的胚乳及萌发的种子中高表达,而RcGRF2在叶片、雄花和萌发的种子中都不表达.GA和PAC处理转录组测序结果显示GA处理DB2 RcGRF1、DB2 Rc GRF17下调表达,GA处理DB5 RcGRF1、DB5 RcGRF4下调表达,PAC处理DB2 RcGRF4、DB2 RcGRF6上调表达、RcGRF9下调表达,表明RcGRF1、RcGRF4、RcGRF7、RcGRF9可能通过赤霉素途径调节植物株型.本研究为蓖麻GRF基因对生长发育调控机理研究奠定分子基础,为调控蓖麻株高相关基因的研究提供科学依据.     

基于转录组数据的绢毛委陵菜MYB转录因子家族分析

利用生物信息学方法，从绢毛委陵菜转录组数据中筛选出63个MYB转录因子，分析了它们的转录因子家族序列特征、理化性质、保守结构域、亚细胞定位和进化关系。结果表明，筛选出的63个绢毛委陵菜转录因子，其中1R-MYB类22个、R2R3-MYB类37个、3R-MYB类3个、4R-MYB类1个。结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序；绢毛委陵菜的所有MYB基因都是亲水性不稳定蛋白；而亚细胞定位预测都位于细胞核内；系统进化分析将绢毛委陵菜R2R3-MYB类蛋白分为22个亚家族，其中参与调控重金属镉相关的拟南芥同源基因主要属于S20亚族。研究结果为深入探究绢毛委陵菜MYB基因在调控重金属镉过程中发挥的功能提供基础资料。     

谷子糖转运蛋白基因SiSTPs的鉴定及其参与谷子抗逆胁迫响应的研究

糖转运蛋白(sugar transporter proteins,STPs)是一类主要转运己糖的单糖转运蛋白,在作物的生长发育和抗逆过程中发挥着重要作用。谷子是绿色旱作农业的主栽作物,也是C₄光合作用机理和禾本科抗逆基因挖掘的模式植物,目前有关谷子STP基因功能的研究还鲜有报道。因此,本研究利用生物信息学方法,对包括谷子在内的6种禾本科作物的STPs基因进行全基因组鉴定,重点对谷子SiSTPs基因的理化性质、染色体定位、系统进化、基因结构、保守结构域、组织表达模式,并对其参与谷子干旱和低磷胁迫以及白发病抗性响应进行了深入分析。在谷子、狗尾草、高粱、玉米、小麦和水稻中分别鉴定出STP基因家族成员24、26、23、22、33和27个,系统进化分析聚为4类。谷子的24个SiSTP基因不均匀的分布在7条染色体上,其编码氨基酸的大小为499～581 aa,这些SiSTP蛋白都具有Sugar_tr (PF00083)保守结构域,并且在启动子区存在大量的光响应以及逆境响应元件,分析发现谷子SiSTPs基因在进化过程中受到了强烈的纯化选择压力,存在明显的组织表...     

粗山羊草Dof转录因子家族基因的鉴定与分析

Dof(DNA-binding one zinc finger)基因家族是植物特有的一类包含高度保守的C_2-C_2锌指结构域的转录因子,其在植物种子发育与萌发、光、激素以及逆境响应中起到重要调控作用。本研究基于已公布的粗山羊草基因组数据,采用生物信息学方法鉴定了粗山羊草Dof基因,并对其结构、保守结构域、染色体定位、系统进化树和表达谱进行了详细的分析。结果表明:粗山羊草Dof转录因子家族包含10个基因,它们均含有完整的C_2-C_2锌指保守结构域;每个基因含有1~3个内含子,AetDof家族蛋白共包含11个保守的模体;该家族基因除7号染色体外,在其余染色体上均有分布;与拟南芥Dof蛋白构建系统发育树发现,该家族基因可被分为3个亚族;转录组数据分析显示,粗山羊草Dof基因的表达具有组织特异性,其中3个转录因子(AetDof1,AetDof7,AetDof10)在种子中特异性强表达。本研究结果为深入解析粗山羊草Dof基因的功能提供了参考依据。