海岛棉类受体胞质激酶RLCK VI家族全基因组鉴定与胁迫表达分析

【目的】对海岛棉（Gossypium barbadense）类受体胞质激酶RLCK VI(GbRLCK VI)家族基因进行全基因组分析，为深入研究RLCK VI家族基因参与棉花生长发育和抗逆的调控机制提供参考。【方法】基于最新发布的海岛棉基因组数据，利用生物信息学手段对GbRLCK VI家族基因进行全基因组鉴定，并系统分析该家族基因成员的理化性质、序列特征、基因复制、系统进化和表达特征。【结果】海岛棉中共鉴定出39个GbRLCK VI家族基因，经聚类分析将其分为A、B两组，其中A组22个，B组17个，均含有1个激酶结构域，分布于16条染色体，多数位于质膜。基因复制分析表明，该家族在进化过程中发生染色体片段复制事件；Ka/Ks分析显示，所有基因对Ka/Ks均小于1，表明GbRLCK VI家族基因在进化过程中可能经历了严格的纯化选择作用。转录组分析表明，GbRLCK VI家族基因在10个不同组织中的表达模式不同，11个基因在花器官中优势表达，9个基因在根茎叶中优势表达；逆境胁迫下的表达分析显示，8个基因在干旱、盐、黄萎病胁迫下优势表达，4个基因只在黄萎病胁迫下优势表达，说明GbRLCKVI...     

过量表达OsRRK1对水稻叶片发育的影响

[目的]OsRRK1(rop-interacting receptor-like kinase 1)属于胞质类受体激酶RLCK VI家族成员,通过对OE-OsRRK1转基因水稻的叶片形态观察,明确OsRRK1在水稻叶片发育中的作用.[方法]依据水稻基因组数据库公布的目标序列设计引物并构建OsRRK1超量表达载体,利用农...     

马铃薯SERKs家族基因的分离及其在植物免疫信号中的功能

【目的】对马铃薯体细胞胚胎发生类受体激酶(somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERKs)基因进行克隆,通过序列分析和表达分析,初步探究马铃薯体细胞胚胎发生类受体激酶是否能够作为共受体在植物免疫防御应答中发挥功能.【方法】以拟南芥SERKs家族基因氨基酸序列同源比对马铃薯基因组数据库,找到了3个马铃薯SERKs家族基因.利用高效的Gateway技术,从马铃薯中克隆了StSERK1,StSERK3A和StSERK3B 3个马铃薯SERKs家族基因;以拟南芥免疫激活型突变体bak1-3 bkk1-1为背景,通过遗传学、分子生物学及生理生化的方法对3个马铃薯SERKs基因在植物免疫调控中的作用进行基因功能研究.【结果】结构域分析和遗传进化树结果证实,StSERK1、StSERK3A和StSERK3B均具有体细胞胚胎发生类受体激酶结构域特征.组织表达分析显示,马铃薯3个SERKs基因均能在植物中表达.遗传数据证实,3个马铃薯SERKs基因均能不同程度抑制bak1-3 bkk1-1免疫激活的表型.【结论】马铃薯StSERKs基因具有SERKs家族基因的典型保守结构域特征,能够参与植物先天性免疫应答.     

水稻类受体蛋白激酶FTPK1的原核表达及其活性检测

类受体蛋白激酶(receptor-like kinase,RLKs)是植物信号分子的受体,它能够通过胞内激酶域对底物进行磷酸化或去磷酸化,从而对下游靶基因的转录及表达进行调控,参与胞内信号转导,在植物生长发育及环境应答过程中发挥作用。本研究以水稻"中花11"cDNA为模板,通过PCR技术获得类受体蛋白激酶基因FTPK1的全长序列,进一步构建原核表达载体p ET-28a-FTPK1后,经1 mmol/L IPTG诱导12 h,获得88k D的诱导表达蛋白条带,显示FTPK1可在大肠杆菌中诱导表达。表达产物经Ni柱纯化及透析后,获得纯化的融合蛋白。FTPK1激酶活力检测显示,其可磷酸化蛋白底物His和MBP,具有一定的磷酸化活性。本研究为进一步制备FTPK1特异性抗体,深入解析其理化特性及生物学功能奠定了基础。     

大豆SERK基因家族生物信息学及盐胁迫下的表达分析

体细胞胚胎发生类受体激酶(Somatic embryogenesis receptor-like kinases,SERK)属于富含亮氨酸重复序列类受体激酶(Leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)家族的第二亚家族,在进化上高度保守。SERK基因除了参与体细胞胚胎形成过程外,在植物的整个生长周期发挥多种生物学功能,如参与植物对病原菌和真菌的防御反应、响应非生物胁迫以及调控植物衰老过程。为了探究大豆SERK家族基因在盐胁迫中的功能,利用生物信息学手段对大豆SERK家族基因的染色体定位、进化关系、基因结构等进行分析,并对基因在不同组织和盐胁迫下的表达模式进行分析。结果表明:大豆SERK家族相对保守,具有类似的基因结构且同时具有相同的保守基序,此外, GmSERK1/3、GmSERK4、 GmSERK16基因的表达水平在盐处理后上调。说明大豆SERK家族基因可参与植物对盐胁迫的响应过程,为进一步研究SERK基因在大豆生长发育和环境适应性过程中的功能奠定了基础。     

北京鸭MC4R基因的克隆及其组织表达的差异

黑素皮质素受体-4(melanocortin receptor-4,MC4R)是黑素皮质素受体家族5个亚型(MCR1-5)之一,在控制食欲、体质量、能量平衡中有重要作用。本研究采用RT-PCR技术从北京鸭脑组织中克隆出鸭MC4R基因的编码区序列,分析其基因结构并进行功能预测,利用实时荧光定量进行组织差异表达研究。结果表明,鸭MC4R基因编码区全长996 bp,编码332个氨基酸,包括起始密码子ATG和终止密码子TAG;与鹅、鸡、小鼠、人的相似性分别为97%、95%、78%、80%;推导的氨基酸序列显示,鸭MC4R蛋白具有G蛋白耦联受体家族结构域;实时定量结果表明,MC4R基因在北京鸭各组织相对表达水平存在差异,其中在脑组织中表达最高,脾脏、心脏、腿肌、腹脂、肾脏次之,而在肝脏和肺脏中表达量最低。本试验为进一步研究鸭MC4R基因的生物学功能奠定了基础。     

玉米重要的转录因子Opaque2研究进展

Opaque 2蛋白是玉米中重要的转录激活因子,该基因的自然突变体o2会使玉米籽粒中赖氨酸含量大幅增加,文中综述了Opaque2基因的结构和该蛋白对玉米中醇溶蛋白基因、胞质丙酮酸磷酸双激酶(CyPPDK 1)基因、赖氨酸-酮戊二酸还原酶/酵母氨酸脱氢酶(LKR/SDH)基因、b32基因等的调控作用,以及o2突变体在玉米育种研究中的应用。     

大豆GmRLP19基因克隆及胁迫应答模式分析

以大豆品种Williams82为试验材料,克隆GmRLP19基因,通过生物信息学分析qPCR检测探讨该基因不同生育期品种、不同组织、不同非生物胁迫下表达模式。结果表明,该基因编码区全长3 138 bp,编码1 045个氨基酸,编码蛋白具有胞外信号肽,LRRNT域,富含亮氨酸重复结构域,跨膜结构域和一段胞内短肽,属于受体类蛋白家族,定位于质膜。该基因在不同生育期品种间差异表达,在豆和豆荚中特异性表达,且在5种非生物胁迫中均有响应。研究为探究WRKY20基因功能及挖掘和完善基因调控通路奠定基础。     

短柄草14-3-3基因家族的生物信息学及表达模式研究

在短柄草基因组中共鉴定出7个14-3-3蛋白家族成员,与水稻、拟南芥14-3-3蛋白的系统进化分析发现,7个短柄草14-3-3蛋白中有1个属于ε类蛋白,其他6个属于非ε类蛋白.对短柄草14-3-3蛋白家族的序列相似性、基因结构以及蛋白结构分析发现,短柄草14-3-3蛋白序列及三维结构高度保守.RT-PCR分析显示,7个短柄草14-3-3基因在不同的组织中均表达,预示着它们在植物体内可能都具有生物学功能.     

三叶青两个受体蛋白基因的克隆及功能分析

植物细胞受体类蛋白是一类重要的结构蛋白，在环境信号感知及细胞间信息传递中起重要作用。本研究克隆了三叶青(Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg)的两个受体蛋白基因ThRLP1与ThRLK1,并对其进行了生物信息学分析、器官特异性表达分析和在块根发育不同时期的表达分析，以明确两基因与三叶青芽发育和块根形成的相关性。生物信息学分析表明，所克隆的两个基因中一个为细胞外受体类蛋白基因(ThRLP1),其氨基酸序列具有特征的亮氨酸重复序列，亚细胞定位推测在细胞壁；另一个为质膜受体类蛋白激酶基因(ThRLK1),推测氨基酸序列中具有特征的丝氨酸/苏氨酸激酶的催化结构域，亚细胞定位推测在细胞核。器官特异性表达分析发现ThRLP1在块根中的表达量显著低于其他器官，ThRLK1在块根中的表达量显著低于枝蔓但高于其他器官，两个基因的表达水平并没有显示出与芽发育有相关性；块根发育不同时期表达量分析表明，ThRLP1在块根初始膨大期的表达量显著低于其他时期，ThRLK1表达量随块根发育进程而提高，ThRLK1基因的表达与块根发育进程呈现出一定的正相关性。所克隆的两个受体蛋白...     

水稻OsRIP基因家族的全基因组鉴定及其表达分析

水稻(Oryza sativa)中RIP基因家族编码典型的E3泛素连接酶，在生长发育、逆境响应过程中发挥重要作用。利用水稻基因组数据，采用生物信息学方法鉴定了水稻中的RIP基因家族成员，鉴定到6个RIP家族基因，命名为OsRIP1～6，其编码区长度在906～1086 bp之间，分布在5条染色体上，内含子数量为2～3个。水稻中RIP基因被分为3个亚家族，每个亚家族的内含子数量、基因结构、motif基本一致。蛋白结构域分析结果表明，在水稻中，RIP家族的所有成员均含有SINA和RING结构域。共线性分析显示，水稻与玉米存在最多的共线对，与拟南芥不存在共线对。对启动子顺式作用元件分析发现，RIP基因启动子区有多个非生物胁迫响应元件、光响应元件及激素响应元件。另外，还分析RIP基因家族在不同组织器官、不同发育时期及昼夜节律的表达模式，结果表明在根、茎及花器官中表达水平较高；OsRIP6在播种后83 d表达水平最高，而其他成员在播种后48～69 d的表达处于较高水平；昼夜表达的分析结果显示，在光照后10 h该基因家族成员的表达水平较高。在ABA、JA激素和干旱胁迫、盐胁迫处理下，OsRIP1～5...     

水稻CIPK基因家族的鉴定及OsCIPK5受稻瘟病菌诱导的qRT-PCR分析

【目的】植物通过启动一系列信号传导过程来应对外部环境,这些过程通常涉及多种蛋白激酶,包括钙调神经磷酸酶B样蛋白互作激酶(calcineurin B-like protein-interacting protein kinases, CIPKs)。为更加清晰全面地了解水稻CIPK基因家族,本研究根据最新的基因组测序数据对水稻基因组中的CIPKs进行了鉴定。【方法】通过探讨拟南芥和水稻中CIPKs蛋白家族的结构特点,结合生物信息学和qRT-PCR技术系统分析水稻中CIPKs家族蛋白的结构。结合转录组数据,比较了粳稻云引受稻瘟病菌诱导后的表达情况。【结果】根据最新的水稻基因组数据,鉴定出31个水稻OsCIPK基因。系统发育树分析结果表明,31个OsCIPK基因可分为5个亚家族,这些亚家族具有不同的外显子-内含子和UTR的结构特点。从广谱抗稻瘟病品种粳稻云引受稻瘟病菌诱导的基因表达谱的趋势聚类中筛选出了OsCIPK5基因并对其进行了表达分析,结果表明,云引中OsCIPK5基因受稻瘟病菌的诱导表达。【结论】内含子缺失和片段重复在水稻OsCIPK基因家族的扩展中起到重要作用,同时OsCIPK5受到稻瘟病菌的诱导表达。     

8种植物类甜蛋白家族基因进化及密码子特征分析

类甜蛋白(thaumatin-like proteins, TLP)被归为病程相关蛋白第5家族，在植物防御和生长发育过程中发挥作用。使用Mega X、CodonW及EMBOSS网站在线软件，分析8种植物(莱茵衣藻、小立碗藓、拟南芥、水稻、谷子、高粱、小麦、玉米)类甜蛋白家族进化和密码子使用偏性。结果表明，植物类甜蛋白主要归为10个聚类组，其中聚类组Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ中的TLP数目相对较多；5种禾本科作物TLP家族基因主要以G和C作为第3位密码子，密码子具有较强的偏好性，多数类甜蛋白基因ENC值较小，GC3s值分布较集中；8个最优密码子第3位均为G或C结尾，禾本科植物类甜蛋白家族基因密码子偏好G/C结尾。本研究分析了8种植物中类甜蛋白家族基因的进化特征及密码子使用偏性，为该家族基因的分子进化以及转基因应用提供了理论依据。     

水稻磷脂酶PLD家族生物信息学分析

【目的】磷脂酶PLD(Phospholipase D)家族是水稻中一类重要的蛋白,它在植物的生长发育调控以及非生物胁迫应答中发挥着重要作用。本研究旨在了解水稻PLD家族的基本信息。【方法】采用生物信息学的方法,对该家族16个成员基因的结构、蛋白基序、时空表达模式以及激素诱导表达模式等进行了分析。【结果】水稻PLD家族基因的长度为2982～11 305 bp,含有3～21个外显子,同亚类基因的外显子数目一致;所有家族成员在蛋白序列上表现出较高的相似性,除OsPLDφ,OsPLDκ外的大部分成员含有3种相同类型的基序。提取RiceXPro数据库中的表达数据后发现,PLD基因在根、茎、叶、花药、子房等部位中的表达量相对较高,而在胚芽和胚乳等部位中的表达量较低;PLD基因对不同激素的响应行为呈现出丰富的多样性,它们受茉莉酸(JA)和脱落酸(ABA)诱导表达,受油菜素内酯(BR)和细胞分裂素(CTK)所抑制,而对赤霉素(GA)和生长素(IAA)不敏感。【结论】成员含有相同类型的基序,表明它们在功能上具有保守性和一致性;各成员在不同激素处理后表现出不同的应答方式,暗示水稻PLD成员在逆境响应中执行不同的功能。这些研究结果为进一步研究水稻PLD家族基因的生物学功能奠定了基础。     

编码棉花胞质铜锌超氧物歧化酶基因的克隆与表达分析

 【目的】克隆编码棉花胞质铜锌超氧化物岐化酶基因并分析其表达特性。【方法】采用 RACE 技术克隆基因，Northern blotting 检测基因的表达谱；采用氮蓝四唑（NBT）光下还原法测定不同生育期的酶活性。【结果】获得了棉花胞质铜锌超氧化物岐化酶基因cDNA 全长序列（GenBank 注册号：DQ445093）；该基因cDNA全长共682 bp，开放阅读框456 bp，编码152个氨基酸。分子结构预测结果：酶蛋白理论分子量约为15.03 kD，理论等电点为6.09，与其它植物的蛋白质氨基酸序列同源性在82%～87%之间。Southern blotting显示不同棉种该基因的拷贝数基本一致，均属于低拷贝基因。Northern blotting显示该基因在不同的组织、不同的生育期表达量不同；酶活性测定显示盛花期最高。【结论】棉花胞质铜锌超氧化物岐化酶基因在陆地棉中属于低拷贝数基因；在整个生育期中mRNA的含量呈规律性动态变化，前期较低，后期较高，在盛花期达到顶峰；变化曲线与不同时期的酶活性变化一致；不同器官的基因表达检测结果显示：基因在根中表达量最高，叶片次之，花中的表达最低。     

水稻半纤维素支链合酶基因GT61家族的结构特征和组织表达分析

从生物信息学和基因表达的角度,鉴定OsGT61家族成员的结构特征和组织表达特性。结果表明,OsGT61家族含有25个成员,分为3个亚类。A、B和C亚类分别含有19、3和3个成员,其基因的外显子数介于1~7个。其蛋白质大小为49.1~73.8ku,pI为5.4~10.4。该家族蛋白质的C端motif较为保守。而且,它们含有Ser/Thr激酶的磷酸化位点分别为9~29个和3~13个,Tyr激酶的磷酸化位点小于7个。但是,该家族成员的糖基化位点相对较少,16个成员存在1~4个O-糖基化位点,3个蛋白存在1~2个N-糖基化位点。基因表达芯片聚类分析和半定量RT-PCR检测表明,OsGT61基因家族主要成员在不同组织中表达水平存在明显差异。这些结果暗示OsGT61家族基因在水稻不同组织中细胞壁半纤维素生物合成中发挥不同作用。     

利用酵母双杂交系统筛选水稻类受体蛋白激酶FTPK1的互作蛋白

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinases, RLKs)作为重要的信号分子受体,在植物生长发育过程中起着重要的调控作用。RLKs主要通过胞内的激酶区磷酸化其底物蛋白来发挥作用,因此鉴定RLKs的底物蛋白对于其功能的研究至关重要。本研究利用酵母双杂交系统对FTPK1的互作蛋白进行筛选,初步确定了两个候选蛋白,为进一步研究该激酶的功能奠定了基础。     

植物SHMT基因家族研究进展

丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)是植物细胞代谢和光呼吸作用的关键酶,对丝氨酸和甘氨酸反应起着催化作用.SHMT基因家族是存在于胞质和线粒体中结构和功能上非常相似的编码SHMT蛋白的一类基因.对SHMT基因在植物体中的分类及表达、SHMT基因的克隆、SHMT基因逆境表达机理及其在植物保护领域中的应用等研究进展进行了综述,旨...     

水稻GSK基因家族的鉴定及其对多种激素和逆境应答的表达量分析

通过序列比对分析鉴定出9个GSK同源基因(命名为OsGSK1-9),它们分布在水稻的6条染色体上。聚类分析表明预测的OsGSK蛋白和其他植物中的GSK蛋白可被分为4个亚组。通过实时定量PCR进一步分析了OsGSK基因家族的基因在水稻各种组织和器官以及在多种逆境胁迫和植物激素处理条件下的表达量。结果表明:大多数OsGSK基因在水稻全生育期都有较高的表达量并且受多种激素(如脱落酸、生长素、油菜素内酯)和逆境(如干旱和盐胁迫)胁迫诱导表达,表明OsGSK基因家族在水稻发育和逆境适应过程中可能起重要作用。     

杨树NRAMP基因家族全基因组鉴定与生物信息学分析

为研究杨树自然抗性相关巨噬细胞蛋白(NRAMP)家族成员的结构和功能,利用生物信息学方法,从杨树全基因组数据库中筛选并鉴定NRAMP家族基因序列,并对该家族成员的理化性质、二级结构、基因结构、保守基序、染色体定位、进化树和组织表达量进行分析。结果表明：从杨树基因组中共鉴定出6个NRAMP基因家族成员,编码的氨基酸数量差异较大,为503～1 310,亚细胞定位表明其均在质膜上,各个成员跨膜结构数量在10～12。PNT31315的二级结构以无规则卷曲为主,其他家族成员主要的二级结构为α-螺旋。进化树分析表明,杨树NRAMP家族基因全部聚类于第3类,且与玉米、高粱、甘蔗和水稻皆有相似基因,不存在物种特异性。染色体定位分析表明,该家族各基因在染色体上分散分布,只有PNT48459和PNT49289两个基因分布在一个染色体上,且不存在串联重复和片段复制基因。蛋白功能预测结果显示,PNT48459和PNT52668可能与植物金属耐受蛋白结合参与金属离子的吸收与转运,PNT31315可能参与植物激素信号转导。PNT48459、PNT37313和PNT31315在主根中的表达量较高,推测其参与重金属吸...