沙棘3-磷酸甘油脱氢酶基因生物信息学及表达分析

沙棘果肉和种子组织中均富含生物活性油。3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)是促进油脂合成前体甘油-3-磷酸(G3P)合成的限速酶。本研究对沙棘HrGPD1基因进行生物信息学分析(氨基酸序列,保守域,亚细胞定位等),及其在沙棘不同组织(果肉和种子)中的表达情况。研究发现:HrGPD1开放阅读框为1 143 bp,编码380个氨基酸,无信号肽和跨膜结构域,存在多个磷酸化位点,定位于质体中,蛋白高级结构以α-螺旋为主,该蛋白序列与桑、梅、烟草和拟南芥的GPD表现出较高的序列相似性。qRT-PCR分析发现,HrGPD1基因在沙棘品系‘新俄3号’成熟种子和果肉中的相对表达量分别为0.52和1.35,与二者的含油率高低规律相一致。这为进一步研究HrGPD1基因在沙棘生物活性油合成过程中的作用机理提供科学依据。     

棉花转录因子基因GhMYBPA1的克隆及表达分析

MYB转录因子蛋白普遍存在于植物中,在生物和非生物胁迫中发挥着重要作用。为了探讨棉花MYB转录因子的功能,采用同源克隆技术,在棉花叶片组织中克隆GhMYBPA1基因,并对其进行生物信息学和不同逆境胁迫下的表达分析。结果表明,从中棉35中成功克隆得到1个新的MYB转录因子基因GhMYBPA1(基因登录位点为XM₀16869420),cDNA全长为825 bp,开放阅读框630 bp,编码210个氨基酸;生物信息学分析结果表明,GhMYBPA1蛋白分子质量为20.183 ku,N端含有2个MYB的DNA保守结合域,属于R2R3-MYB型转录因子;氨基酸同源分析发现,GhMYBPA1蛋白与来自亚洲棉GaMYB12-like同源性较高;qRT-PCR分析结果表明,GhMYBPA1在棉花根、茎、叶、花中均有表达,花中相对表达量最高,其次是叶;逆境胁迫分析表明,在受到高盐、低温和干旱处理诱导时,GhMYBPA1基因的表达量均发生了变化,推测GhMYBPA1可能在棉花非生物胁迫过程中起重要的调控作用。研究结果可为进一步开展GhMYBPA1基因功能研究奠定理论基础。     

扁蓿豆DNA甲基转移酶基因MrMET1的克隆及表达分析

DNA甲基化是一类重要的表观遗传修饰,在植物对非生物胁迫的响应中发挥重要作用。DNA的甲基化需要DNA甲基转移酶催化。为挖掘扁蓿豆中DNA甲基转移酶基因,解析其是否参与扁蓿豆抗逆性应答,本研究利用RT-PCR技术从扁蓿豆中克隆到1个胞嘧啶5-甲基DNA转移酶基因,该基因含1 071 bp的开放阅读框,编码357个氨基酸。生物信息学分析确定该基因为DNA甲基转移酶1 MrMET1基因。实时荧光定量PCR显示,MrMET1基因在不同非生物胁迫(低温,干旱, NaCl)及ABA处理下,不同时间表达量呈现不同的变化趋势,推测该基因参与了扁蓿豆对非生物胁迫的响应。本研究结果对深入解析METs基因的功能,理解牧草对非生物逆境胁迫响应机制具有一定的参考意义。     

沙棘PEPCK基因的克隆与生物信息学分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)是调节植物糖异生途径的限速酶。本研究从沙棘果实的转录组测序结果中筛选出PEPCK基因序列,利用RT-PCR技术对其进行克隆,利用生物信息学相关方法分析其编码蛋白的理化性质和结构特征。结果表明,该基因开放阅读框(open reading frame, ORF)长度为1 989 bp,编码一个由662个氨基酸组成的亲水性蛋白,主要由α-螺旋(30.21%)、β-折叠(17.22%),无规则卷曲(47.13%)和β-转角(5.44%)组成,其ORF序列与克莱门柚(Citrus clementina)同源性最高,氨基酸序列与川桑(Moras notabilis)和洋蓟(Cynara cardunculus var. scolymus)的有较高的同源性。该结果为进一步研究沙棘PEPCK蛋白功能以及揭示植物糖异生途径的调控机制提供理论基础。     

柑橘抗逆基因MYB96的克隆与表达分析

为了探讨柑橘MYB96基因在柑橘抗逆过程中的作用，以甜橙、柠檬、金柑、芦柑为试验材料，克隆得到4个柑橘MYB转录因子家族基因，分别命名为CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96、CrMYB96,并对其生物信息学以及不同非生物胁迫处理下的表达模式进行分析。结果表明，CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96和CrMYB96的开放阅读框长度分别为1 032,1 035,1 035和1 032 bp,其编码的蛋白分别由343,344,344,343个氨基酸组成，分子量分别约为38.16,38.27,38.22,38.13 ku,等电点分别为6.31,6.35,6.35,6.31,均为不稳定亲水性蛋白；亚细胞定位预测结果均定位于细胞核。这4个基因编码的蛋白二级结构相似，主要由α螺旋和无规卷曲构成；具有高度保守的R2和R3结构域；在进化关系上，与克莱门氏小柑橘CcMYB96亲缘关系最近。CsMYB96基因的启动子中含有脱落酸响应元件(ABRE)、低温响应元件(LTR)、厌氧响应元件(ARE)、参与干旱诱导的MYB结合位点(MBS)等非生物胁迫响应相关顺式作用元件。qRT-PCR结果分析...     

蓖麻RcTIP1;2与RcTIP1;3基因的克隆及低温胁迫下的表达分析

植物水孔蛋白作为水分快速跨膜运输的通道蛋白,在保持细胞内外渗透平衡、调节气孔运动以及参与渗透胁迫应答等方面发挥着重要的作用。本研究以'通蓖5号'叶片为材料,利用RT-PCR的方法成功克隆了两个液泡膜内源水孔蛋白基因的ORFs,将其命名为RcTIP1;2和RcTIP1;3。基因结构分析显示RcTIP1;2和RcTIP1;3均含有3个外显子和2个内含子。生物信息学分析表明2个基因编码的蛋白均含有6个跨膜螺旋以及MIP超家族典型的2个“NPA”保守结构域。多重序列比对发现RcTIP1;2与PtTIP1;2同源性高达84.92%,RcTIP1;3与AtTIP1;3同源性高达79.76%。进化树分析表明2个基因均属于TIP1类亚家族蛋白成员o qRT-PCR分析表明RcTIP1;2与RcTIP1;3基因受冷胁迫均下调表达,该基因的下调表达可能有助于抵抗和延缓冷冻诱导的细胞脱水。进一步对RcTIP1;2与RcTIP1;3调控冷响应的分子机理进行研究,从而为蓖麻分子辅助育种提供重要的理论依据。     

砂藓干旱胁迫相关转录因子基因RcTIFY1的克隆及表达分析

TIFY是植物特有的转录因子,可以调控植物分生组织的分裂,控制果实成熟度,也能提高植物抗旱性,并且减少机械损伤造成的伤害。本研究以砂藓(Racomitrium canescens)为材料,从砂藓干旱胁迫转录组数据库中筛选获得1个在干旱胁迫处理中具有显著差异表达的TIFY基因的m RNA序列,将该序列命名为RcTIFY1。我们对RcTIFY1基因全长CDS序列进行了克隆,并对RcTIFY1基因进行生物信息学分析,同时分析了砂藓在干旱和高温胁迫处理下RcTIFY1基因的表达变化。结果表明,该基因cDNA全长为1 326 bp,包含1 287 bp的开放阅读框,编码含有428个氨基酸残基的多肽片段。预测RcTIFY1基因编码的蛋白质有TIFY家族的保守结构域。预测RcTIFY蛋白质分子质量为46.14 kD,理论等电点为9.31,具有亲水性,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。本研究可为进一步探索RcTIFY1基因在苔藓植物中的抗逆机制提供数据基础。     

大豆腺苷酸激酶基因GmADK的克隆与表达分析

腺苷酸激酶(adenylate kinase,ADK)催化ATP+AMP⇔2ADP的可逆反应,是维持细胞能量动态平衡的关键酶,在植物中参与调节生长发育和逆境应答等过程。目前有关大豆ADK的研究还未见报道。本文通过RT-PCR方法,从耐盐大豆品种南农1138-2的叶中克隆到一个腺苷酸激酶基因,命名为GmADK。GmADK的编码区序列(coding DNA sequence, CDS)长804 bp,编码267个氨基酸。预测其蛋白结构含有典型的腺苷酸激酶功能域ATP-AMP(Ap5A)结合位点和AMP结合位点。蛋白序列比对和进化树分析表明,大豆与菜豆(Phaseolus vulgaris)和蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)中的ADK序列相似性最高,亲缘关系最近。组织表达显示GmADK基因的表达量在大豆叶和根中高于茎中。荧光定量PCR分析表明GmADK的表达受盐胁迫的调节,且在耐盐(南农1138-2)和盐敏感(科丰1号)品种间存在差异。在叶和根中, 200 mmol L^–1 NaCl处理6、12和24 h后,GmADK的表达量在盐敏感品种中比未处理对照有所降低,但在耐盐品种中却比未处理对照升高,因此推测GmADK可能参与大豆对盐胁迫的响应。     

辣椒HD-Zip转录因子家族鉴定与生物信息学分析

从辣椒基因组数据库中鉴定HD-Zip转录因子,并对其进行生物信息学分析。对鉴定到的转录因子的基本理化性质、染色体定位、系统进化、保守基序和基因结构进行分析。共鉴定到45个辣椒HD-Zip转录因子;该家族成员均含有高度保守的HD-Zip结构域;45个HD-Zip基因以不均匀的方式分布在12条染色体上。根据拟南芥HD-Zip家族分类关系,在结合辣椒HD-Zip基因结构的特点分为GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ和GroupⅣ。辣椒HD-Zip转录因子在同一亚族中含有相同的保守基序和基因结构。本研究初步明确了辣椒HD-Zip转录因子家族成员进化关系和结构特点,为进一步研究辣椒HD-Zip转录因子家族的系统发育以及生物学功能提供了依据,为辣椒的分子育种提供科学依据。     

白菜GRF转录因子家族全基因组鉴定、进化及表达模式分析

生长调控因子是植物中一类重要的转录因子,在白菜的生长、发育过程发挥重要作用。本研究利用生物信息学技术对白菜全基因组中的GRFs进行鉴定与分析,利用生物信息学方法分析白菜基因组中的15个GRF转录因子的蛋白质理化性质、基因结构、保守基序等,进一步研究其系统进化和表达模式。结果表明,15个BraGRF蛋白长度为347～538 aa,分子量为37.99～60.83 kD;保守基序motif 1、motif 2、motif 3是GRF蛋白中最保守的基序,BraGRF02、BraGRF03、BraGRF04、BraGRF11和BraGRF13是15个白菜GRF家族中活跃度最低的成员。白菜、拟南芥和水稻的GRFs可分为4个亚类,且同属于双子叶植物的白菜和拟南芥GRF转录因子亲缘关系更近;GRF家族成员在角果和茎中表达水平较高,其中Bra000575 (BraGRF08)和Bra011781 (BraGRF09)这2个基因在茎组织中的表达活性最高。通过对白菜GRF基因家族的生物信息学分析,揭示了白菜GRF转录因子在进化中的特点以及不同组织的表达特性,为后续进一步了解白菜GRF功能验证提供依据。