狗枣猕猴桃(Actinidia kolomikta)查尔酮合酶AkCHS1生物信息学分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是类黄酮合成途径的关键酶和限速酶,在植物花色素苷形成中具有重要作用,并参与植物的育性、机械损伤的防御反应等。本研究利用生物信息学方法在RNA-seq数据中获得了狗枣猕猴桃查尔酮合酶基因(AkCHS1)的序列信息,并对AkCHS1进行结构及功能预测。结果表明,狗枣猕猴桃AkCHS1的c DNA全长为1577 bp,CDS为1167 bp,编码蛋白由389个氨基酸构成,具有CHS_like的保守序列,是查尔酮合酶(PLN03169)超家族的一员,是一个亲水性、稳定的蛋白。与其他19种植物的查尔酮合酶氨基酸序列进行对比,结果表明,狗枣猕猴桃AkCHS1与中华猕猴桃及其变种亲缘关系较近,而与桑树、柑橘等植物亲缘关系较远。本研究为狗枣猕猴桃AkCHS1基因功能的进一步研究提供了参考。     

莲查尔酮合酶基因的克隆及序列分析

查尔酮合酶(chalconesynthase,CHS)是植物花色素苷等类黄酮化合物生物合成途径中的一个关键酶,而这些类黄酮化合物在花瓣中的含量可以改变花的颜色,所以CHS在植物中的表达量直接影响花的颜色。用RT-PCR方法,从中国莲(Nelumbonucifera)幼叶RNA中成功扩增出chs外显子2的部分序列,经克隆测序,得到长度在844bp￣936bp的序列共7个,编码282￣312个氨基酸。在GenBank中与黑核桃,山茶花,红杜鹃等其它物种CHS进行比较,其核苷酸序列相似性为82%￣83%,氨基酸序列相似性为86%￣97%。莲chs的成功克隆为莲的花卉基因工程研究等打下了良好的基础。     

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。     

利用农杆菌介导法将查尔酮合酶基因导入大岩桐

本项研究通过植物基因工程技术,以改变花色为目的,对花卉进行遗传改良,以期产生新的花色品种,来改变现有花卉花色单一、品种缺乏的现状,丰富我市花卉品种资源。在应用转基因技术进行定向改良花色的研究中用的最多也最成功的基因就是:查尔酮合酶基因。查尔酮合酶(Chalconesynthase,CHS)是花色素合成途径中的一个关键酶,它在植物中表达的量可能影响花的颜色。本项目以查尔酮合酶(Chalconesyn-thase,CHS)基因作为目的基因,以大岩桐为研究对象。具体从矮牵牛(Petuniahybrida)特定发育阶段的花瓣的cDNA中,克隆到查尔酮合酶基因CHSA,进行质粒的重组后,插入到含有花椰菜花叶病毒CaMV35S启动子的植物中间表达载体中pBI121中,转化农杆菌LBA4404。通过农杆菌介导法(之叶盘法)遗传转化大岩桐,具体过程如下:农杆菌LBA4404pBI121chsA的培养→农杆菌与大岩桐叶盘共培养→脱菌筛选→抗性芽的扩繁与继代培养→抗性株的生根筛选→移栽成活。经过研究,成功地得到大岩桐转化植株,其中8个株系的转基因植株经PCR检测呈阳性,证明外源基因已整合进入受体植物。有一株玫红品系植株的花瓣上出现了白色的不规则斑点。     

利用花粉管通道法将查尔酮合酶基因导入仙客来

查尔酮合酶(chalcone synthase—A,CHSA)是花色素合成途径中的一个关键酶,它在植物中表达的量可能影响花的颜色。本项目从矮牵牛(Petunia hybrida)特定发育阶段的花瓣的cDNA中,克隆到查尔酮合酶基因CHSA,插入到含有花椰菜花叶病毒CaMV35S启动子的植物中间表达载体pBI12l和pWM101中,首次通过原位生殖系统导入法(具体采用花粉管通道法)转化仙客来,成功地得到4400余粒仙客来转化种子,8株白花植株的个别花瓣出现了黄斑或略显黄色,甚至个别花瓣变成了黄色花瓣：3株白花植株的个别花瓣一半变成了桃红色(二乔),甚至整个花朵完全变成了桃红色。转基因仙客来经PCR检测呈阳性。     

棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的生物信息学分析

【目的】苯丙氨酸解氨酶是苯丙烷类代谢的关键酶,对调节植物生长和抗逆有重要作用。从全基因组层次了解棉花苯丙氨酸解氨酶基因家族的进化和功能,可为相关研究提供数据支撑。【方法】利用HMMER和BLASTP从棉花基因组筛选苯丙氨酸解氨酶基因家族,利用MEGA-X进行进化分析,利用MCScanX进行共线性分析,并利用NCBI SRA的数据进行表达分析。【结果】本研究分别从陆地棉、海岛棉、亚洲棉和雷蒙德氏棉基因组中筛选到12、13、7、8个苯丙氨酸解氨酶基因,依据进化分析和共线性关系数据,我们推测四种棉花的二倍体祖先起初应有6个苯丙氨酸解氨酶基因。顺式作用元件分析结果表明,苯丙氨酸解氨酶基因家族含有较多的光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的元件。苯丙氨酸解氨酶的蛋白序列具有保守的基序。陆地棉的12个苯丙氨酸解氨酶在低温、高温、盐和PEG胁迫下有不同的表达方式。【结论】本研究明确了苯丙氨酸解氨酶在棉花基因组中的数量、理化性质、进化和表达特征,为苯丙氨酸解氨酶的深入研究提供了参考。     

陆地棉抗坏血酸过氧化物酶基因家族全基因组生物信息学分析

【目的】抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)是过氧化物酶家族中的1类成员,可以清除活性氧。APX家族的生物信息学分析有助于更好地了解该家族基因。【方法】利用生物信息学方法,从中国农业科学院棉花研究所提供的陆地棉序列中鉴定出14条APX基因家族序列,并对这14个成员的染色体定位、亚细胞定位、进化关系、理化性质、信号肽、保守基序以及其编码蛋白的结构特征进行了预测分析,并初步分析了部分基因的表达。【结果】APX基因分布广泛,分散在不同的染色体上;且大部分APX蛋白定位在细胞质,是亲水性脂溶蛋白;有3个保守基序,保守性较强;基因起源和进化比较复杂;二级结构的主要元件为α-螺旋和无规则卷曲。根据表达分析推测,第1亚组和第2亚组的基因在棉纤维发育的不同时期起作用。【结论】这些结果有望为APX家族成员的结构与功能挖掘提供参考。     

植物FtsZ基因家族生物信息学分析

FtsZ (Filamentous temperature-sensitive protein Z)蛋白是一种高度保守的细菌和真核生物微管蛋白的同系物,在许多植物和藻类物种中存在,是质体分裂复合体的基本组成部分,在植物生长发育中发挥重要作用。本研究在一种藻类植物(红藻)、一种苔藓植物(小立碗藓)、两种单子叶植物(水稻和高粱)、四种双子叶植物(木薯,拟南芥,蓖麻和毛果杨)中共鉴定出21个Fts Zs成员,分析了其蛋白理化性质、二级结构、三级结构,预测了保守碱基、FtsZs成员的亚细胞定位、蛋白磷酸化位点并且构建了系统发育进化树。结果显示,FtsZs的脂肪系数、不稳定系数和总平均亲水性等理化性质存在很大的差异。FtsZ蛋白家族均不具跨膜结构域,也不含有信号肽;蛋白的二级结构主要是无规则卷曲和延伸链;保守基序分析发现,植物FtsZ家族基因在进化上是相对保守的;FtsZs成员的亚细胞定位分析发现,Fts Zs分布在叶绿体和细胞质中。本研究可为FtsZ基因家族成员的生物学功能研究提供理论基础。     

番茄Trihelix基因家族生物信息学分析

Trihelix家族在植物生长发育和应对非生物胁迫中具有关键的作用。为明确Trihelix家族成员的基本特征,本研究运用生物信息学方法在番茄全基因组数据库中鉴定出36个Trihelix家族成员。利用生物软件对番茄Trihelix家族成员进行全面的分析,包括理化性质分析、亚细胞定位、二级结构分析、三级结构预测、启动子顺式作用元件预测、组织特异性分析。根据亲缘关系分为6个亚家族,基于MEME进行的保守基序分析与聚类分析具有一致性。研究初步解析番茄Trihelix家族成员的结构与功能,为进一步明确番茄Trihelix家族转录因子的系统发育和生物学功能提供基础。     

伞形科四种药用植物鲨烯合酶的生物信息学分析

鲨烯合酶(squalene synthase, SQS)是三萜类化合物合成的关键调控酶。本研究利用生物信息学软件,从蛋白质理化性质、亚细胞定位,蛋白质结构和系统发育关系等方面分析了伞形科四种药用植物的SQS序列。结果表明：除积雪草外,其余植物的SQS均为稳定蛋白;所有SQS序列都存在明显的疏水区/亲水区,属亲水蛋白;全部SQS序列主要定位于细胞质和质膜,均未发现信号肽,但C端均存在2处跨膜区域;二级结构和功能域均以无规则卷曲和α-螺旋为主要结构元件;系统发育分析与物种的分类关系是一致的。这些结果为深入认识鲨烯合酶结构与功能的关系及其在伞形科植物中的分子进化提供了科学依据。     

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。     

水稻抗坏血酸氧化酶基因家族生物信息学分析

抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase,AAO)是多铜氧化酶家族中的一员,在植物生长发育过程中起重要作用。为深入研究水稻AAO基因家族的功能特征及表达模式,采用生物信息学从Phytozome的水稻数据库鉴定出14个AAO成员,并对其染色体定位、蛋白理化性质及二级结构、基因结构、保守基序、系统发生树和表达模式等方面进行预测分析。结果显示,14个OsAAO不均匀地分布在8条染色体上,多为碱性蛋白;蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分;基因结构和保守基序分析表明,OsAAO内含子数目变化差异较大,但氨基酸序列具有较强的保守性;系统发生树可分为3个亚家族,OsAAOs与玉米、高粱簇在一起,亲缘关系较近;另外表达模式分析发现,OsAAO在不同的组织部位表达水平具有差异,这表明其行使功能不同。这些结果为今后研究该基因家族的生物学功能和培育耐旱品种提供理论依据。     

毛果杨YABBY基因家族生物信息学分析

YABBY基因家族是仅存在于植物中的一类含有C₂C₂锌指结构域和YABBY结构域的转录调控因子,与植物的形态发育有关,在植物的茎、叶和花等器官的生长发育过程中起到重要的调控作用。本研究通过对毛果杨(Populus trichocarpa) YABBY基因家族生物信息学分析,共筛选出12个YABBY家族成员,分别位于第1、2、3、6、8、9、10、14、16和18号染色体。这些成员结构域保守,且具有低亲水性的特点。通过亚细胞定位预测,所有成员都定位在细胞核中。基因组织表达分析表明,毛果杨YABBY家族成员在不同组织中的表达有明显不同,在雌花、雄花和芽中表达量较高。     

甘蓝乙二醛酶基因家族的鉴定与表达分析

乙二醛酶(glyoxalase, GLY)是植物应对醛酮类有害物质胁迫的重要酶,对于植物应对非生物胁迫有重要意义。本研究从甘蓝数据库中鉴定获得了15个BolGLYI和16个BolGLYII,利用生物信息学方法系统分析了这些GLY基因的染色体定位、基因结构、蛋白的等电点、分子量、进化关系、保守基序,以及组织表达模式。结果表明,BolGLYI在染色体分布很集中,而BolGLYII的分布比较分散;甘蓝两类GLY基因家族都分成5个亚群,且其与拟南芥的亲缘关系比和水稻更近;同源关系越近的BolGLY基因,其基因结构和保守基序都更相似;BolGLYI家族的基因成员组织表达差异较大,在逆境条件下BolGLYI07和BolGLYI13基因表达量显著高于BolGLYI家族的其他基因,而BolGLYII的各个家族成员在各组织的表达差异不明显,在磷和锌元素胁迫条件下BolGLYII01基因和BolGLYII09基因表达显著高于其他基因,以上结果为进一步研究BolGLY基因的功能提供了理论基础。     

猕猴桃LysM型类受体激酶基因家族生物信息学分析

植物Lys M型类受体激酶基因家族(lysin motif receptor-like kinase, LYKs)在植物自身免疫防御系统及与病原微生物协同进化中的重要作用已被证实,目前已成为研究植物基因功能的热点。本研究以生物信息学方法在猕猴桃全基因组范围内鉴定并命名Ac LysM基因家族成员,分析其家族成员染色体定位、蛋白基序、结构域和亚细胞定位,以及AcLysM基因家族成员的蛋白理化性质。共获得40个AcLysM基因家族成员,其蛋白分子量范围为10～126 kD、等电点在4.43～9.42之间,平均亲水系数介于-0.603～0.484。AcLysM基因家族成员分为三个亚类,亲缘关系较近的家族成员往往具有相同的motif和domain,甚至多个基序和结构域的排序都是相似的,推测该亚族成员在猕猴桃进化过程中执行相似的功能,在响应猕猴桃病菌侵染的过程中发挥重要的激发、传导和调控作用。本研究分析了猕猴桃LysM型类受体激酶基因家族,为后续深入研究LysM基因家族成员在猕猴桃抵御病虫害中的作用提供理论依据。     

拟南芥基因组 NBS-LRR类基因家族的生物信息学分析

【研究目的】对拟南芥（Arabidopsis thaliana）中含有核苷酸结合位点（Nucleotide binding site,NBS）和富含亮氨酸的重复序列（Leucine—rich repeat,ERR）类基因进行了分析。【方法】利用TAIR、Pfam网站,数据库和Chromosome Map Tool、MEGA3．0、ClustalX软件,分析确定NBS-LRR基因及其类型、染色体物理分布、系统发育学关系。【结果】在拟南芥全基因组中共有204个NBS—LRR类基因,大多位于1号和5号染色体上,其中71．6％的NBS—LRR类基因分布在基因簇内。对NBS—LRR类基因家族进行了氨基酸多序列比对和系统进化树分析,NBS-LRR类基因家族可分为四个亚家族。另外,NBS—LRR基因在进化过程中存在较多的复制现象。     

油棕Aux/IAA基因家族鉴定与生物信息学分析

Aux/IAA基因家族是植物激素生长素(Auxin)早期反应的三大家族之一,研究Aux/IAA基因家族有利于深入探讨生长素信号转导分子机制,而油棕Aux/IAA基因家族的全基因组分析尚无报道.本研究利用生物信息学方法在油棕中鉴定到55个Aux/IAA家族基因,染色体定位分析表明其中50个分布在油棕的除第5、第13、第1...     

甘蓝型油菜海藻糖磷酸合成酶(TPS)基因家族的生物信息学分析

海藻糖磷酸合成酶(TPS)在植物响应多种非生物胁迫及生物胁迫时起着重要的作用,但目前对甘蓝型油菜中TPS基因的了解甚少.本研究运用生物信息学方法在甘蓝型油菜基因组中筛选甘蓝型油菜TPS家族基因,对鉴定出的31个BnTPSs基因进行分子特征、蛋白特性、蛋白结构域、保守基序、顺式作用元件、KaKs、染色体定位、系统进化树构...