砂藓(Racomitrium canescens)RcRab基因的克隆及生物信息学分析

本研究以砂藓(Racomitrium canescens)为材料,从砂藓干旱处理转录组数据库中筛选获得小G结合蛋白基因Rab的mRNA序列,通过RT-PCR法扩增,得到RcRab基因的CDS序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明,该基因c DNA全长为1171 bp,包含636 bp的开放阅读框,编码211个氨基酸。预测该基因有Rab家族的保守结构域-G结构域。RcRab蛋白分子质量为23.29 kD,理论等电点为5.76,具有亲水性,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。进化树分析表明,RcRab蛋白质与小立碗藓(Physcomitrella patens)Rab蛋白质亲缘关系最近。本研究可为进一步探索RcRab基因在苔藓植物中的抗旱机制提供数据基础。     

砂藓(Racomitrium canescens)抗旱相关基因RcAOS2的克隆及表达分析

丙二烯氧化物合酶(allene oxide synthase, AOS)是茉莉酸合成途径中关键酶,在茉莉酸合成中具有重要的作用。本研究在砂藓(Racomitrium canescens)干旱胁迫转录组数据中发现一个干旱胁迫下表达量上调的AOS基因,将其命名为RcAOS2,我们对RcAOS2的开放阅读框进行了克隆及相关的生物信息学预测分析,并对RcAOS2在砂藓快速脱水和复水过程中的表达量变化进行了检测。结果显示,该基因cDNA全长1 474 bp,开放阅读框长516 bp。RcAOS2编码蛋白质的相对分子质量为4.36 kD,等电点为5.11,不稳定系数为55.02,为不稳定蛋白质;脂肪系数为19.19;RcAOS2蛋白质疏水性较强,属于疏水性蛋白质,存在信号肽,不属于跨膜蛋白质。系统进化分析表明,RcAOS2蛋白质与其他物种AOS蛋白质亲缘关系较远,是具有AOS序列特征的新类型。实时荧光定量PCR分析结果表明RcAOS2基因在砂藓干旱和复水过程中呈现差异性表达,推测RcAOS2可能参与砂藓的干旱胁迫响应和复水回复过程。本研究成果为进一步研究砂藓抗旱基因功能提供理论基础和备选基因资源。     

砂藓(Racomitrium canescens)抗旱相关过氧化氢酶基因RcCAT的克隆与表达分析

在植物抵御和适应干旱胁迫的过程中,细胞中的氧化还原水平的调节十分重要,过氧化氢酶(catalase,CAT)是细胞氧化还原调控系统中的一个关键酶。砂藓(Racomitrium canescens)是一种具有强抗旱和旱后复水能力的藓类植物,其中能够响应干旱处理的基因和蛋白质可能与其抗旱特性功能相关。在本研究中,我们发现了一个在砂藓干旱处理转录组数据中呈上调表达的过氧化氢酶基因,将其命名为RcCAT,我们对这个基因的CDS序列进行了克隆和相关的生物信息学分析,并对砂藓复水和快速脱水过程中RcCAT具体的表达变化进行了检测。RcCAT的CDS全长1560 bp,编码含有519个氨基酸残基的多肽序列。对RcCAT蛋白质的氨基酸序列进行生物信息学预测,结果显示RcCAT相对分子质量为58.6 kD,理论等电点为6.52,不含有跨膜结构和信号肽,具有过氧化氢酶的保守结构域,与其它苔藓植物中的一些过氧化氢酶序列同源性较高,属于不稳定的亲水性蛋白质。在砂藓的复水和快速脱水过程中,RcCAT的表达水平均呈现快速大幅度的变化趋势,具有表达变化峰值,说明该基因具有能够快速响应干旱胁迫的可能性。本研究为从基因表达水平研究过氧化氢酶生物学功能提供理论依据,为进一步挖掘砂藓抗旱机制提供基础资源。     

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...     

人参PgPP2C2基因的克隆及生物信息学分析

2C型蛋白磷酸酶(PP2C)是最大的蛋白磷酸酶家族,PP2C蛋白在响应不同非生物胁迫中发挥着重要作用。为了探究人参Pg PP2C2基因的功能,基于实验室前期转录组数据库,从人参中克隆了一个2C型蛋白磷酸酶基因,命名为Pg PP2C2,并对Pg PP2C2基因的序列、编码蛋白质的结构进行分析,预测了其功能。研究结果表明,该核苷酸序列的开放阅读框为1 269 bp,编码422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,包含2C家族丝氨酸/苏氨酸磷酸酶催化结构域。通过蛋白互作分析,发现Pg PP2C2蛋白与HOG1 (参与渗透调节的丝裂原活化蛋白激酶)和NBP2 (NAP1-binding蛋白2,参与HOG途径的蛋白)的互作分数分别高达0.996和0.984,推测Pg PP2C2蛋白可能参与渗透胁迫调节及磷酸化过程。本研究结果可为后期进一步研究PgPP2C2基因的功能和开展人参种植调控提供理论基础。     

砂藓抗旱相关基因磷脂酶D的克隆和表达分析

磷脂酶D是广泛存在于植物中的一种磷脂酶,在细胞结构组成和生理功能的变化中具有非常重要的作用。在本研究中,以在砂藓(Racomitrium canescens)转录组数据库中获得的一条与抗旱相关的磷脂酶D基因为基础,采用RT-PCR技术克隆得到该基因的全长CDS序列,命名为Rc PLD。生物信息学分析结果表明,Rc PLD基因c DNA全长1 420 bp,含有894 bp的开放阅读框,能够编码长度为297个氨基酸的多肽链。Rc PLD蛋白质的生物信息学分析结果表明,Rc PLD相对分子质量为33.192 k D,理论等电点p I为6.60,不含有跨膜结构,存在信号肽,具有磷脂酶D的保守结构域,属于不稳定的疏水性蛋白质。实时荧光定量PCR分析表明,在砂藓的复水过程和脱水处理条件下Rc PLD基因均有差异表达,说明该基因可能参与砂藓中响应干旱胁迫的某些生理代谢途径。本研究可为苔藓植物中抗旱机制的研究提供理论基础。     

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。     

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。     

一个玉米氯离子通道基因(clc)的电子克隆及生物信息学分析

氯离子通道植物生理代谢中起着重要的角色.通过电子克隆的方法获得玉米氯离子通道的cDNA全长序列.发现该基因包括5个外显子和4个内含子,并对其表达产物进行生物信息学分析,其表达产物与拟南芥ATCLC-A,ATCLC-B具有较高的相似性.     

青花菜BoPGIP1基因的分子克隆及其生物信息学分析

根据GenBank已发表的PGIP基因序列设计引物,通过PCR直接扩增的方法从青花菜 (Brassica oleracea var.italica P)中克隆了一个新的PGIP基因,命名为BoPGIP1.BoPGIP1基因序列全长为1 102 bp,由2个外显子和1个内含子构成,外显子总长为993 bp,编码330个氨基酸序列,分子量为37 kDa.对推导的氨基酸序列进行分析,发现该序列包含5个N-糖基化位点,2个蛋白激酶C磷酸化位点,5个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,4个N-豆蔻酰化位点.将BoPGIP1氨基酸序列与数据库中的其他植物PGIP进行同源序列比对,构建系统进化树,发现所比对基因都含有LRR结构,在145位点的LRR结构域在所有物种中极其保守;系统树显示,该序列最先与甘蓝型油菜和拟南芥聚类,其次和棉花、番茄和豆科作物的PGIP聚类,基本符合按形态特征分类的亲缘关系.     

水稻OsNRAMP7基因的克隆、表达及生物信息学分析

自然抗性相关巨噬细胞蛋白(natural resistance-associated macrophage proteins, NRAMPs)是一类在结构和功能上保守的大家族,目前已在水稻(Oryza sativa)中鉴定出7个基因(OsNRAMP1～OsNRAMP7),它们在金属离子的吸收、转运和分配等方面发挥着重要作用,但迄今为止,OsNRAMP7功能尚不清楚。本研究克隆了OsNRAMP7基因的全长CDS序列,长度为1 626 bp,编码541个氨基酸,位于水稻第12号染色体,由4个外显子和3个内含子组成。生物信息学分析表明Os NRAMP7为稳定疏水性蛋白,存在11个跨膜结构域和多个磷酸化位点,预测定位于细胞质膜。表达模式分析表明OsNRAMP7主要在根、茎和幼穗中表达,响应多种植物激素,受到干旱和NaCl胁迫诱导。本研究结果为进一步研究OsNRAMP7的生物学功能提供了基础资料。     

香蕉MaSIP2-2基因的克隆、序列分析及表达载体构建

为进一步研究植物中水通道蛋白的表达调控以及作用机制,从香蕉中克隆了一个水通道蛋白(AQP)基因MaSIP2-2,同时运用生物学软件对该基因进行序列分析,并且构建了MaSIP2-2的植物表达载体。序列分析表明,该基因存在一个完整的开放阅读框(ORF)780 bp,编码260个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明,MaSIP2-2所编码的蛋白与其他植物中SIP编码的蛋白具有较高的一致性。与马来西亚野生香蕉、油棕、甜橙、海枣、梅、可可、菠萝的AQP编码的氨基酸序列的同源性分别为98%、62%、53%、52%、57%、55%、59%。MaSIP2-2编码的蛋白质分子量为28800.62 Da,理论等电点p I为9.13,其亲水性氨基酸均匀分布在整个肽链中,多于疏水性氨基酸。通过PCR和酶切反应鉴定,成功构建该基因的表达载体。研究结果表明MaSIP2-2是水通道蛋白中小的内在蛋白的一个成员,为后续对其进行功能验证奠定基础。     

砂藓RcRab基因响应非生物胁迫的表达分析及载体构建

为了研究砂藓(Racomitrium canescens)中的小G结合蛋白基因RcRab在非生物胁迫下发挥的作用,以砂藓为材料,利用实时荧光定量PCR,对砂藓的RcRab基因的表达情况进行了分析.结果表明,RcRab在不同的逆境胁迫处理下的表达不相同;与对照相比,RcRab在干旱和高温处理下表达量均升高,在低温和水渍处...     

玉米寡肽转运蛋白基因(ZmOPT0212)的克隆及其生物信息学分析

根据玉米B73和水稻的寡肽转运蛋白全长序列设计引物,通过RT-PCR直接扩增的方法从玉米自交系478中克隆到了寡肽转运蛋白基因,命名为ZmOPT0212(Accession number:HM021150).ZmOPT0212开放阅读框为2 151 bp,编码716个氨基酸残基,等电点8.87,相对分子质量为77.4 ...     

月季EPSPS基因的克隆及生物信息学分析

月季是园林绿化中常用的花卉,因此十分有必要对其抗性基因进行研究。5-烯醇丙酮酸莽草酸3-磷酸合酶(EPSP; 3-磷酸莽草酸1-羧基乙烯基转移酶; EC 2.5.1.19)为莽草酸途径中的关键酶,也是除草剂草甘膦的靶向酶。为了探究月季EPSPS基因的结构和功能,本研究利用月季基因组信息设计特异引物克隆得到月季的EPSPS基因,命名为RcEPSPS。经RT-PCR克隆后得到RcEPSPS基因的ORF全长为1 566 bp,共编码521个氨基酸,分子质量为55.19 kD,等电点为7.5,亲水系数为0.009。初步研究得知RcEPSPS属于EPSPS I型蛋白,与同属蔷薇科的野草莓的序列同源性极高。研究结果可为后续抗性基因的利用提供理论基础。     

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...     

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1 887 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,通过预测其潜在的功能,发现SmTIR1是具有TIR1受体典型结构的亲水性蛋白。本研究结果为丹参生长素受体基因功能研究奠定基础,同时可为丹参生长发育方面的研究提供可参考的理论依据。     

木薯(Manihot esculenta)AKT1基因的克隆及生物信息学分析

植物细胞中的K^+通道蛋白AKT1(Arabidopsis K^+transpoter 1)主要负责吸收K^+。本研究基于木薯基因组数据库信息,利用PCR技术从木薯中克隆一个MeAKT1基因,该基因全长2634 bp,编码877个氨基酸,生物信息学分析表明MeAKT1含有10个外显子和9个内含子,编码的氨基酸分子量为99.02 kD,等电点为8.43,属于稳定蛋白。MeAKT1包含有5个跨膜区域,N端含有1个Ion_trans结构域,C端有1个KHA结构域,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,进化树分析发现MeAKT1与蓖麻RcAKT1的亲缘关系最近。通过对MeAKT1蛋白的生物信息学分析有助于下一步深入研究MeAKT1在木薯耐贫瘠过程中的功能。     

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。     

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。