向日葵HaFATB基因的生物信息学和表达分析

向日葵油中不饱和脂肪酸主要为油酸和亚油酸,当不饱和脂肪酸总量一定,油酸含量越高,营养价值和品质越好,且不易氧化腐败。FATB编码脂肪酸-酰基载体蛋白硫酯酶B,将脂肪酸链从酰基载体蛋白中释放出自由的脂肪酸。本研究对向日葵HaFATB编码蛋白进行了生物信息学的分析,预测HaFATB编码蛋白为碱性蛋白且为亲水性蛋白,蛋白二级结构为无规则卷曲,预测亚细胞定位于叶绿体。系统进化分析发现,HaFATB基因与同属菊科的青蒿(Artemisia annua L.) FATB进化关系最近,序列相似性高达88%。HaFATB组织特异性表达分析结果表明,HaFATB在茎、管状花和根中表达最低,其次是叶和舌状花,在部分发育时期的种子中表达较高,HaFATB在高、低油酸向日葵种子不同发育阶段表达变化趋势明显不同,但均在种子发育前期表达较低,总的来说低油酸种子中表达量要高于高油酸种子,因此认为Ha FATB的表达量很可能影响着向日葵种子的油酸含量。     

向日葵HaLACS7基因的生物信息学和表达分析

LACS（long-chain acyl-CoA synthetase）编码长链酰基CoA合成酶,能把游离脂肪酸转化成长链酰基辅酶A,在油脂代谢过程中有重要的作用。对向日葵HaLACS7编码蛋白进行生物信息学分析,预测HaLACS7编码蛋白为酸性蛋白且为亲水性蛋白,蛋白二级结构为无规则卷曲,亚细胞定位于过氧化物酶体。经系统进化分析发现,HaLACS7与莴苣（Lactuca sativa L.）和洋蓟（Cynara cardunculus var. scolymus L.）的LACS6进化关系最近,序列相似性均为84%,且与拟南芥LACS6和LACS7聚在一个大分支上。HaLACS7在向日葵中组织的表达量大小为舌状花>根>种子>管状花>叶>茎。HaLACS7在高、低油酸向日葵种子发育后期表达量均较高,但2份材料种子在不同发育时期表达变化趋势明显不同,推测HaLACS7的表达可能影响向日葵种子油酸的合成。     

向日葵锈菌弹性金属蛋白酶基因克隆及生物信息学分析

为了研究向日葵锈病的致病机制,将向日葵锈菌转录组中表达量较高的一个基因(KU994904)中成熟部分进行生物信息学分析及基因克隆。利用Interpro对蛋白ORF区域进行分析,确定其成熟区域,通过生物信息学相关软件对其进行结构预测及预测分析,从向日葵锈菌中提取总RNA,并利用RT-PCR方法扩增此蛋白酶成熟基因并克隆。结果显示:该蛋白酶成熟基因序列全长1 335 bp,编码445个氨基酸,分子质量49.5 ku,其与M36家族中5条序列具有较高相似性,并发现同胞外金属蛋白酶基因序列相似度达到53.77%。因此,推断其为弹性金属蛋白酶。     

玉米ZmMAPKKK21基因的克隆和生物信息学分析

丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）在植物应对生物和非生物胁迫过程中发挥着重要作用。在前期研究中我们挖掘到ZmMAPKKK21这一潜在的重要抗旱基因,本研究从玉米抗旱自交系J24中克隆获得ZmMAPKKK21基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明,玉米ZmMAPKKK21基因开放阅读框长1419 bp,编码472个氨基酸,是不具有信号肽的亲水性蛋白,且其启动子序列含有多个与逆境胁迫和激素有关的顺式作用元件;玉米中的MAPKKK21蛋白预测定位在细胞核上,蛋白互作预测结果显示,ZmMAPKKK21蛋白与参与植物逆境胁迫相关的MAPKK3蛋白和ZIM家族蛋白发生互作,其结构与高粱（Sorghum bicolor L.）和谷子（Setaria italica L.）等高抗旱禾本科作物相比,不但在STKc＿MAPKKK结构域上高度保守,且具有更加相似的二级结构和三级结构;qRT-PCR分析发现,ZmMAPKKK21基因在玉米根系中表达水平较高,干旱胁迫后该基因在根和叶中表达上调,进一步验证了ZmMAPKKK21基因的表达与干旱胁迫响...     

玉米TPP家族基因生物信息学及表达分析

TPP是合成海藻糖的关键酶,广泛存在于各种植株中,可通过影响海藻糖的合成参与调控植株的抗逆体系.分析玉米中TPP家族基因的性质和进化有利于进一步为玉米在逆境中的产量品质提高的研究奠定基础.本研究利用拟南芥的9个TPP家族基因,结合BLAST、Pfam、ExPASy、 MEGA 6.0、MEME、TBtools等软件和网...     

香型椰子BADH2基因生物信息学及表达分析

2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)是香型椰子香味物质的主要成分,BADH2是调控2AP合成的关键基因,分析香型椰子BADH2 (A-CnBADH2)基因的理化性质及组织表达特性,为香型椰子中香味物质2AP合成与积累的分子调控机理研究提供理论参考。本研究通过分析A-CnBADH2基因结构,发现其含有11个外显子和10个内含子,A-CnBADH2为非分泌蛋白,其大小为503 aa,等电点为5.35,分子量为54.92 kD,含有多个磷酸化位点,定位在细胞质中,二级结构以α-螺旋为主。系统进化分析表明,在遗传系数为0.587处,香型椰子、非香型椰子和水稻BADH2蛋白为同一个进化分支。通过对香型椰子和非香型椰子BADH2基因的序列进行比对,发现在基因的1 371位点,非香型椰子为G,而香型椰子为C,该位点的突变使得第442位点的丙氨酸变为脯氨酸,即P442A。荧光定量PCR分析得知,A-CnBADH2基因在根和茎中的相对表达量均显著低于在叶和椰肉中的相对表达量(P<0.05),但该基因在叶片和椰肉中的表达量无显著差异。该结果为BADH2基因调控2AP合成的分子机理提供参考。     

大豆GmGRF5基因的组织表达模式与生物信息学分析

Growth Regulating Factor (GRF)家族基因是一类植物特有的转录因子,广泛参与植物多个重要的发育过程。为了研究大豆中的GRF转录因子的功能,本研究从大豆‘天隆1号’品种中克隆获得全长为1 038 bp的cDNA序列,由于该序列的编码蛋白与拟南芥GRF5具有高度的相似性,因此将其命名为GmGRF5基因。通过RT-PCR进行组织部位表达分析,发现GmGRF5基因在大豆各个组织部位均有表达,且在花中的表达量最高。通过ExPASy-Protparam分析发现,该蛋白质的分子量为39.463 48 kD,是具有一定亲水性、不稳定的碱性蛋白。该蛋白含有GRF家族蛋白的两个保守功能域(QLQ和WRC)。利用SOPMA对该蛋白的二级结构预测,显示其主要由无规则卷曲(72.05%)、α-螺旋(13.83%)、延伸链区(9.8%)和β-转角(4.32%)组成。此外,还利用不同的生物信息学软件对其三级结构、跨膜域、亚细胞定位、互作蛋白进行了分析,并构建系统进化树。结果表明,Gm GRF5基因在进化过程中具有高度的保守性,在大豆中具有潜在的功能多样性。     

紫苏脂肪酸硫酯酶基因PfFatA生物信息学及其表达特性分析

为研究脂肪酸硫酯酶A(FatA)在紫苏脂肪酸合成机制中发挥的作用,对紫苏FatA基因及其编码的蛋白质进行生物信息学分析。结果表明,PfFatA基因cDNA全长1 652 bp,开放阅读框1 119 bp,编码372个氨基酸;紫苏FatA基因编码的蛋白质为亲水性不稳定蛋白,无跨膜区域;含Acyl-ACP_TE保守结构域,属于Hotdog fold超蛋白家族;多序列比对结果发现,序列C端含有保守的三联肽AKL和SKV结构;系统进化树分析表明,紫苏与丹参亲缘关系较近。通过Real-time PCR分析得知,PfFatA在紫苏根、茎、叶、花和种子不同发育时期均有表达,其中,在种子发育初期表达量最高。该研究结果可为进一步阐明PfFatA基因的功能及作用机制奠定基础。     

玉米Zmcen基因的克隆、表达与生物信息学分析

为研究玉米Zmcen基因的特征及生物学功能,并对其编码蛋白结构与功能进行分析。以玉米c DNA为模板,将其构建到带有GST表达标签的原核表达载体p GEX-6p-1中,构建的重组载体p GEX-6p-ZmCen转化至大肠杆菌BL21(DE3),通过0.3 mmol/L IPTG在27℃下诱导表达20 h,获得了可溶性的GST融合蛋白。采用GST亲和层析柱对重组蛋白进行纯化,经12%SDS-PAGE电泳和GST标签抗体Western Blotting检测,鉴定为含有GST-Tag的融合蛋白,纯化的蛋白经Pre Scission Protease(PPase)过夜酶切切除GST标签,得到较纯的ZmCen蛋白;同时利用生物信息学的方法,解析ZmCen蛋白质的结构特征。结果表明,该基因定位于玉米第7#染色体上,全长基因含有6个外显子和7个内含子,519 bp的开放阅读框,编码172个氨基酸,分子量约为19.78 k Da,等电点为4.78。采用maize GDB数据库对玉米整个生命周期的表达水平进行分析表明,细胞分裂旺盛的部位,Zmcen基因的表达量较高。对16种植物进行系统发育树分析显示,Zmcen基因与水稻、小麦、拟南芥等的centrin基因同源性高达80.21%,该结果为探索Zmcen蛋白的未知生物学功能提供了线索。     

萝卜LIM基因家族生物信息学及表达分析

为明确LIM家族基因在萝卜小孢子胚胎发生诱导中的表达特性,本研究在萝卜全基因组中鉴定LIM,通过分析理化性质、基因及蛋白结构、基因进化和表达模式。共鉴定到12个萝卜LIM家族成员,包含189～320个不等的氨基酸。亚细胞定位结果显示,RsLIM蛋白在细胞核中均有分布,部分在高尔基体中也有分布。启动子顺式作用元件分析表明,RsLIM启动子回应光、激素诱导的元件最多。基因结构分析表明,RsLIM中外显子数为3～10个。结构域分析表明,RsLIM蛋白中除Rs LIM2外,均具有2个LIM结构域。根据聚类分析结果可将RsLIM分为3组。染色体定位结果显示,Rs LIM分布在萝卜9条染色体中的6条,且呈不均匀分布。转录组数据表明,12个RsLIM基因在不同组织中的表达具有明显差异,显著分为2类。游离小孢子不同预处理的实时荧光定量PCR结果显示,12个Rs LIM对不同预处理的反应效果不同,低温诱导促进多数基因表达,高温诱导抑制多数基因的表达,RsLIM基因家族具有一定的表达特异性。本研究为萝卜LIM基因家族的功能分析提供了依据。     

花生AOC基因家族的鉴定和表达分析

茉莉酸(jasmonic acid,JA)已被认定为新型植物激素,广泛参与植物的生长发育和胁迫响应等过程,丙二烯氧化物环化酶(AOC)是茉莉酸合成途径中的关键酶.为探明花生基因组中AOC基因信息及表达特征,本研究利用生物信息学方法鉴定了花生AOC基因家族,并分析其理化性质、系统进化树、染色体分布、结构特征以及在22个不...     

川西獐牙菜SmC4H基因的生物信息学分析和表达分析

由Sm C4H基因编码的肉桂酸-4-羟基化酶是川西獐牙菜苯丙烷途径的关键酶。本研究从川西獐牙菜的转录组数据中获得了SmC4H基因的全长cDNA序列,通过RT-PCR进行该基因的克隆鉴定,利用生物信息学软件对该基因进行预测分析,并通过RT-qPCR检测该基因的组织表达差异和不同胁迫处理条件下的表达情况。生物信息学分析结果显示SmC4H基因c DNA全长1 518 bp,编码505个氨基酸,相对分子质量为51.83 kD,为亲水性较强的不稳定蛋白,二级结构由47.52%α-螺旋、14.06%延伸链、4.95%β-转角和33.47%无规则卷曲构成,预测该蛋白可能不具有跨膜结构,不含有信号肽,属于p450超家族。SmC4H蛋白的相似性与其他植物的C4H蛋白较高,其中与美女樱(Glandularia×hybrida)的相似性最高。RT-qPCR结果显示,SmC4H基因在根、茎、花、叶中均有表达,表达量根>茎>花>叶,硝普钠(SNP)、赤霉素(GA3)和脱落(ABA)在一定程度上能使SmC4H基因的表达上调。此结果为进一步研究该基因在川西獐牙菜苯丙烷途径中的功能和通过基因工程手段...     

甘青青兰Dt4CL基因过表达载体构建与生物信息学分析

4香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:coenzyme A ligase, 4CL)是黄酮类、木质素生物合成的关键酶之一,位于苯丙氨酸代谢途径的主途径向分支途径过渡的关键点上,控制进入不同的次生代谢支路以产生不同的次级代谢产物。本试验以甘青青兰(Dracocephalum tanguticum Maxim)为材料,利用PCR技术从甘青青兰中克隆出该家族成员一个基因,命名为Dt4CL1,利用双酶切及质粒重组法构建过表达载体Dt4CL1-PHB。对该基因编码的蛋白进行理化性质、疏水性、信号肽、二级结构、三级结构及系统进化树等生物信息学分析。结果显示该基因ORF全长1 719 bp,编码572个氨基酸,预测分子量为61.61 kD,理论pI为5.39。系统进化分析表明,Dt4CL1蛋白与丹参、夏枯草及小冠薰的4CL蛋白同源性最高。本研究结果为之后研究Dt4CL1的功能提供科学依据。     

苦荞FtERF基因克隆、生物信息学及其表达分析

乙烯响应因子对植物发育和细胞代谢具有重要作用。通过RT-PCR从苦荞中克隆出ERF基因,对其进行生物信息学分析和差异表达分析。结果表明,FtERF基因开放阅读框长度为729 bp,编码了243个氨基酸,编码的蛋白分子量26.08 k D,等电点9.22,属于亲水性蛋白。FtERF不含有信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位在细胞核内,蛋白质二级结构和三级结构高度相似。FtERF含有抑制基序DLNxxP,系统进化表明FtERF和ERF4关系较近。经荧光定量表达发现,厚壳苦荞不同部位表达均高于薄壳苦荞,苦荞发育成熟期表达高于非成熟期。     

丹参BZR基因家族的全基因组鉴定及生物信息学分析

油菜素内酯(brassinosteroid, BR)是一类植物类固醇激素,除了具有生长调节作用外,还具有抗逆功能。BZR (BRASSINAZOLE-RESISTANT)转录因子是油菜素内酯信号转导途径中的调节剂,对植物生长和抵抗环境刺激起着至关重要的作用。本研究对丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge) BZR成员的全基因组进行鉴定,鉴定得到6个成员。通过一系列生物信息学分析对它们的基因结构、进化关系、保守基序、顺式作用元件和茉莉酸甲酯胁迫的转录表达情况等进行了表征。基因结构分析表明同一亚类中各成员的基因结构特征相似;通过系统进化分析,将6个丹参BZR基因被分为两类;保守基序分析表明SmBZR蛋白的N末端均含有BZR基因家族的特征性序列;顺式作用元件分析表明SmBZR基因的上游序列含有丰富的与光响应、逆境胁迫响应,植物激素响应和生长发育相关的元件;基于已发表的转录组数据对丹参BZR基因的表达情况分析表明它们可能受茉莉酸甲酯调控。本研究为深入了解丹参BZR基因家族提供了一定的参考价值。     

大豆GmGLDH基因的克隆、表达及生物信息学分析

为了探究大豆L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶基因Gm GLDH-Glyma.02G166300 (以下简称GmGLDH)的功能,本研究采用同源克隆法获得大豆GmGLDH基因,开展了相关生物信息学分析,并对其非生物胁迫下表达模式进行调查。结果表明,GmGLDH基因包含一个长度为1 752 bp的ORF序列,编码584个氨基酸。GmGLDH蛋白为亲水性较强的蛋白;二级结构中以无规则卷曲和α螺旋结构为主;预测亚细胞定位GmGLDH主要分布在线粒体中,分析结果并未发现跨膜结构域和信号肽结构;该蛋白序列中存在磷酸化位点56个。进化分析表明,克隆的GmGLDH氨基酸序列与菜豆、苜蓿的同源关系较近。基因上游顺式调控元件分析表明该基因可能参与光应答、激素响应、高温响应等,但光处理下大豆子叶中Gm GLDH基因的表达变化不大,且和子叶中抗坏血酸含量无相关性;4种非生物胁迫处理下大豆叶片中Gm GLDH基因是先下调后上调表达,和抗坏血酸含量变化呈反相关。本研究为进一步研究GmGLDH基因在大豆抗逆中的作用提供了重要的帮助。     

番茄查尔酮合成酶基因的鉴定及生物信息学分析

类黄酮(Flavonoids)是植物体内一类重要的次生代谢产物,它以结合态(黄酮苷)或自由态(黄酮苷元)形式存在于水果、蔬菜、豆类和茶叶等许多植物中,对植物的生长发育有着重要的调节作用。查尔酮合成酶(Chalcone synthase,CHS,EC2.3.1.74)是植物类黄酮合成途径的第一个关键酶,在调控类黄酮的生物合成以及类黄酮的成分起着决定作用。本研究基于番茄全基因组测序数据,利用生物信息学方法,鉴定了查尔酮合成酶基因家族成员,分析其内含子-外显子的结构特征、系统发育关系,序列结构的保守性以及染色体上的分布。研究表明:查尔酮合成酶(SlCHS)是含有8个成员的多家族基因,蛋白质序列编码位于160(SlCHS05)～438(SlCHS08)个氨基酸之间;相似性在33.7%(SlCHS02和SlCHS06)～92.0%(SlCHS04和SlCHS07)之间,表明这些序列之间具有较高的遗传多样性;此外,结构分析发现这些基因均含有较少的内含子(0～2个);序列比对表明这些基因具有较高的保守性;它们不均匀分布在番茄的1、5、6、9和12号染色体上。该研究不仅有助于未来了解该基因家族的进化起源提供参考,而且可为我们进一步分析该基因家族成员的功能奠定基础。