中华猕猴桃蛋白磷酸酶PP2C75基因的生物信息学分析

蛋白磷酸酶PP2C是一类重要的信号分子,广泛参与ABA的信号转导途径,包括ABA调控对干旱等逆境胁迫的响应。为了探究PP2C基因在中华猕猴桃这类不耐旱型果树中的功能,本研究使用同源分析法对转录组中的中华猕猴桃蛋白磷酸酶PP2C75基因序列进行分析,利用网上在线分析工具分析其编码蛋白质的结构并预测其功能。研究结果表明,该核苷酸序列的开放阅读框为1 206 bp,编码401个氨基酸。其编码蛋白质属于亲水性蛋白,无信号肽,未形成跨膜结构域,具有一个完整且保守的PP2C催化结构域。通过三级结构建模和保守元件比较分析,发现PP2C75与其他响应干旱的PP2C基因有相同的保守元件,相似率达57%,与PP2C16的序列一致度最高,达48.66%。初步推测PP2C75参与ABA的信号转导途径且可能与猕猴桃的干旱胁迫相关。该研究结果可为后续的基因功能确证以及中华猕猴桃品种改良提供参考依据。     

地黄己糖激酶RgHXK2基因的电子克隆及生物信息学分析

己糖激酶(HXK)的主要功能是在糖酵解途径中催化己糖磷酸化,是植物体内调控呼吸代谢的关键酶之一。主要催化己糖磷酸化进入糖酵解途径,可在植物体的生长发育过程中为其提供大量的能量。己糖激酶属于hexokinase-2超家族,在植物生命活动中发挥着重要的作用。为了解地黄(Rehmannia glutinosa)己糖激酶基因RgHXK2在磷酸化过程中起到的作用,该研究基于转录组测序获得的地黄己糖激酶基因ORF的部分保守序列和地黄的SRA数据库,在NCBI中进行电子克隆获得地黄RgHXK2全长cDNA序列;采用在线网上工具ProtParam、TMHMM、SOPMA、SMART、MEME、Clustal Omega以及Jalview、MegaX等软件对其进行生物信息学分析,结果显示,地黄RgHXK2基因全长1 462 bp,包含1 194 bp的开放阅读框,编码一个含有397个氨基酸、相对分子质量为43.75 kD、等电点为6.34的蛋白质。在线软件预测该蛋白含有Hexokinase-1和Hexokinase-2保守结构域,无信号肽与跨膜结构,为亲水性非分泌蛋白,主要分布于线粒体和叶绿体中,参与碳...     

兴安落叶松纤维素合酶基因的克隆及生物信息学分析

纤维素合成酶(cellulose synthase, CesA)是植物体纤维素合成途径中的关键酶,其表达风度影响纤维素的合成及植物的生长发育。纤维素合成酶是由多基因编码,该基因家族的每一个成员有不同的表达模式,可能发挥不同的作用。本研究利用兴安落叶松(Larix gmelinii)的转录组数据,调查了其纤维素合成酶基因家族。在兴安落叶松的转录组数据库中检索到6条编码纤维素合酶的Unigene,根据这些基因序列,利用RACE和RT-PCR技术克隆了其全长基因序列,分别命名为LgCesA1、LgCesA3、LgCesA4、LgCesA5、LgCesA6和LgCesA8,并进行了生物信息学分析。结果发现,该6个LgCesA基因的编码序列长度为829～1 100个氨基酸,其编码的蛋白质均定位于质膜上,含有保守的功能结构域,属于跨膜蛋白,它们在进化上可分为两个分支。研究结果为比较分析兴安落叶松CesA基因家族成员的表达模式,鉴定其功能奠定了基础。     

欧李ChIRT1基因的克隆与生物信息学分析

欧李(Cerasus humilis)是蔷薇科矮生灌木,果实中的钙、铁等营养物质丰富.铁调转运基因1(IRT1)编码的蛋白是ZIP金属转运家族中主要的铁转运蛋白,负责植物中金属离子的转运,尤其是铁的吸收.本研究从欧李叶片中提取RNA,逆转录得到cDNA;参照小金海棠(Malus xiaojinensis)MxIRT1基...     

丹参SmTIR1基因的克隆及生物信息学分析

生长素受体在植物生长素调控植物生长发育过程中起关键作用,而丹参的生长发育直接影响其品质,但目前有关丹参生长素受体基因的研究仍未见报道.本研究通过克隆获得一条全长1887 bp cDNA序列,并对所获得的克隆序列进行生物信息学分析.丹参生长素受体基因TIR1(命名为SmTIR1)具有典型的TIR1基因结构,通过预测其潜在...     

人参CLE多肽的系统鉴定及其功能分析

CLE(CLAVATA3/Embryo surrounding region-related)多肽对植物根的生长发育具有重要调控作用。本研究采用生物信息学方法对人参CLE基因进行鉴定,对其基序进行了比对、偏好性分析,并采用全长进行了系统进化分析,对人参CLE基序在根的生长发育功能进行初步研究。结果表明,从人参基因组及转录组对应的蛋白库中鉴定出15种人参CLE多肽序列,对应21个基因,命名为PgCLE+数字,其中11种多肽序列为首次报道;多序列比对及偏好性分析表明,人参PgCLE与拟南芥CLE的同源多肽较为一致,但是部分人参CLE在第3位氨基酸上表现出了对A氨基酸的偏好性;系统进化树表明,PgCLE1、PgCLE3、PgCLE5、PgCLE6、PgCLE25a/b、PgCLE26、PgCLE27、PgCLE45a/b/c/d聚类在一起,PgCLE9、PgCLE12、PgCLE14a/b、PgCLE16、PgCLE20、PgCLE41、PgCLE44a/b聚类在一起,均同拟南芥对应的CLE亲缘关系较近;采用人参不定根系统研究发现,PgCLE9、PgCLE14、PgCLE16、PgCLE20...     

欧李ChUFGT基因的克隆、生物信息学分析及亚细胞定位

为从分子水平上揭示欧李中3-O-类黄酮葡萄糖基转移酶(UFGT)基因的空间表达情况,以欧李叶片为试材,根据欧李的转录组序列设计特异性引物,通过PCR获得ChUFGT基因序列,并进行生物信息学分析及亚细胞定位分析。结果表明,ChUFGT基因DNA开放阅读框为1 425 bp(不含终止子),相对分子质量为51.63 kD,编码475个氨基酸,其对应的蛋白质是带正电荷的稳定疏水性蛋白。与近缘物种的蛋白质序列比对分析显示,欧李、李和樱桃李的UFGT氨基酸序列相似度达到97.22%和96.62%,整个系统发育树存在两个大分支,其中ChUFGT与同科植物的亲缘关系最近,其次是与白梨、西洋梨、荔枝等其他科植物相对较近,与葡萄、刺葡萄、石榴等植物的亲缘关系最远。ChUFGT的亚细胞定位结果分析显示,在洋葱内表皮细胞的细胞核和细胞质中都表达该基因。本研究结果为进一步阐明ChUFGT调控欧李细胞花色素苷的合成机制提供了理论基础。     

枸杞LbCO基因的克隆与生物信息学分析

CONSTANS(CO)基因是高等植物叶片中光周期途径的关键成分,生物钟及光信号控制CO基因的表达。本研究以宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)品种之一‘宁杞7号’叶片为实验材料,通过转录组测序结果筛选,利用RT-PCR技术扩增得到‘宁杞7号’的CO基因cDNA全长序列,命名为LbCO。利用生物信息学手段对所获得的序列进行结果及功能预测,结果显示:LbCO基因的cDNA序列全长1224 bp,编码407个氨基酸,分子质量为44.83 k D,理论等电点pI=5.58,不稳定指数为39.66,是一种稳定的非分泌蛋白。该蛋白亚细胞定位于细胞核,二级结构中无规则卷曲占比最高(54.48%),其次为α-螺旋(28.99%)。系统进化分析表明枸杞LbCO蛋白与其它物种的CO蛋白具有较高的同源性,其中与辣椒属CO蛋白亲缘关系最近。本研究为后续进一步探讨该基因编码的蛋白在调控枸杞花期研究方面提供理论参考。     

芍药分生组织决定基因APETALA2(AP2)的克隆及生物信息学分析

花分生组织决定基因APETALA2(AP2)属于植物ABCDE模型基因,在花器官发育过程中起着重要的调控作用。为进一步了解芍药AP2基因的生物学功能,利用RACE扩增和测序技术克隆plAP2基因序列,利用生物信息学在线程序对其序列特征、蛋白结构及功能、亚细胞定位进行预测,并利用MEGA 5.0构建不同植物AP2分子进化树,最后利用qPCR检测其在内外花瓣中的差异表达情况。结果显示,克隆获得芍药AP2基因(plAP2)cDNA序列全长1 935 bp,其ORF全长为1 578 bp,编码525个氨基酸。蛋白结构与功能分析表明,plAP2蛋白为亲水性不稳定蛋白,无跨膜结构和信号肽,表明为非分泌蛋白;核定位信号位于氨基酸序列139-147(KKSRRGPRS);二级结构包括α-螺旋(24%)、β-折叠(19%)、β-转角(28%)和无规则卷曲(28%);plAP2蛋白存在8个糖基化位点和64个磷酸化位点,plAP2蛋白包含2个相同的保守结构域:AP2/(Ethylene-Responsive factors,ERF)(151-213aa和243-306aa)。亚细胞定位主要在细胞质(45.0%)中,少量分布于微体、线粒体基质间隙和溶酶体;进化树分析表明,芍药AP2基因与牡丹高度同源且亲缘关系最近;qPCR检测显示外瓣AP2表达量均极显著高于内瓣(P0.01)。克隆出芍药AP2全长cDNA序列,系统地揭示了plAP2蛋白基本结构、功能位点区域、细胞定位以及组织表达情况,为今后深入研究plAP2基因功能提供基础素材和理论参考。     

牛ANGPTL2基因结构与功能的生物信息学分析

以牛的血管生成素样蛋白2(Angiopoietin-like protein2,ANGPTL2)基因为研究对象,运用生物信息学方法对其编码的蛋白质结构、理化性质及功能结构域进行分析。结果表明:牛ANGPTL2基因cDNA全长21 141 bp,最长开放阅读框为1 482 bp,编码493个氨基酸;序列比对结果显示,牛的ANGPTL2基因与人、家犬、鸭嘴兽、原鸡、斑马鱼、家马、小家鼠、野猪的核苷酸序列同源性分别为25.3%,24.7%,24.2%,24.3%,24.8%,24.9%,25.3%,25.5%;牛AN-GPTL2基因编码的氨基酸序列与上述其他动物的同源性分别为98.0%,96.8%,9.1%,6.3%,6.9%,51.9%,94.5%,98.2%;系统进化分析结果显示,在人、野猪、家犬、家马等动物中,牛的ANGPTL2基因与野猪的进化关系最为密切,亲缘关系最近;牛ANGPTL2蛋白中α螺旋较多,含有一个跨膜区。     

苜蓿WRKY56基因的克隆及生物信息学分析

WRKY转录因子是高等植物特有的转录因子,也是近年来研究较为广泛的转录因子,且在植物生长、根系发育、果实成熟、衰老等代谢过程中发挥着重要的作用。本研究利用PCR技术克隆到紫花苜蓿(‘WL525HQ’,‘WL712’,‘肇东’)的LbWRKY56和LmWRKY56基因,片段长度均为379 bp左右,编码379个氨基酸,其分子量分别为33.48、30.12 kD;同源序列分析显示与蒺藜苜蓿、白三叶的亲缘关系最近,同源性分别达到97%和93%。RT-qPCR分析其在不同时期不同品种的紫花苜蓿不同组织中的表达特性,结果显示该基因在‘WL525HQ’、‘WL712’和‘肇东’的茎和叶中均有表达。在分枝期和初花期,WRKY56在‘肇东’的茎中的表达量最高,在‘WL525HQ’的叶中的表达量最高。从分枝期至初花期,该基因在茎中的表达量逐渐减少,在叶中表达量逐渐增多;并且该基因在初花期的叶中的表达是急剧上升的,在初花时期相对表达量最多。因此该基因可能在不同时期不同品种苜蓿的不同组织中有促进苜蓿生长发育的作用。     

四川白鹅PRL基因的克隆与生物信息学分析

为了探明鹅就巢性产生的分子机理及不同鹅种之间的遗传分化,采用RT-PCR方法从四川白鹅垂体组织克隆到了PRL基因,并对其核苷酸序列和推导的氨基酸序列等进行了分析.四川白鹅PRL基因编码区含有690个核苷酸(GenBank NO.GQ202542),编码229个氨基酸,与其他禽类PRL具有高度保守性;其中与东北白鹅和籽鹅...     

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。     

藜麦FAD2基因鉴定及生物信息学分析

脂肪酸去饱和酶(FAD2)是植物亚油酸合成途径中的关键酶,在植物不饱和脂肪酸合成中起着重要作用。本研究基于藜麦基因组数据库,筛选得到3个FAD2基因成员,包含有典型的脂肪酸去饱和酶结构域。通过生物信息学分析,FAD2蛋白等电点(pI)为8.89～8.97,均属于碱性蛋白质,氨基酸序列长度在369～382之间,分子量范围为44.09～44.62 kD,为亲水性蛋白,亚细胞定位于内质网中。系统进化树分析表明,藜麦FAD2基因家族成员处于同一个亚支,与大豆的亲缘关系最近。启动子元件分析结果显示,FAD2基因启动子含有多个参与干旱、低温、光照、抗逆以及多种激素响应的顺式作用元件和转录因子结合位点,暗示藜麦FAD2家族成员参与多种防御和应激反应。本研究通过生物信息学分析了FAD2基因家族,对进一步研究FAD2基因的功能提供参考。     

砂藓RcPIP2基因的克隆及生物信息学分析

水通道蛋白是一类较小的跨膜蛋白质,在植物抵御非生物胁迫过程中具有非常重要的作用。为了研究砂藓水通道蛋白基因的生物学功能,利用干旱处理转录组测序获得的序列信息,克隆获得1个水通道蛋白家族中质膜内在蛋白基因序列,命名为RcPIP2。生物信息学结果显示,RcPIP2基因全长序列为1 267 bp,包含807 bp的开放阅读框,编码含有268个氨基酸残基的蛋白质。该蛋白质分子质量预测为28.3 ku,理论等电点为6.64,为疏水性较强的稳定性蛋白;无信号肽,为非分泌型蛋白;含有6个跨膜结构域。保守结构域分析发现,RcPIP2具有膜内在蛋白(MIP)家族信号序列、高等植物高度保守序列HINPAVTFG和2个天门冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸(NPA)基序。二级结构包括α螺旋(37.31%)、β折叠(20.9%)、无规则卷曲(38.43%)。三级结构预测发现,RcPIP2蛋白质的立体结构为典型的四聚体形式,由4个圆筒状亚基和中间的孔道构成。系统进化树分析表明,RcPIP2与小立碗藓中的PIP2蛋白质亲缘关系较近,聚为一类。由此推测,RcPIP2基因为水通道蛋白家族成员。