彩色马铃薯类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(3GT)的生物信息学和表达分析

类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(3GT)能催化无色的花色素生成有色的花色苷。本研究采用RT-PCR法从彩色马铃薯中克隆了3GT基因,并对其进行了生物信息学分析和组织表达模式分析。结果显示,3GT基因编码448个氨基酸残基,具有信号肽但无跨膜结构域,还有一定的亲水性,定位于细胞质。同源比对表明3GT与茄子等茄科植物同属一簇,亲缘关系最近,与玉米等单子叶植物亲缘关系较远。3GT蛋白主要的二级结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,且只有一个功能结构域,即氨基酸序列中的93~407区段,它与UDP-glucoronosyl、UDP-glucosyl transferase的功能结构域相匹配,因此,3GT属于UDPGT型糖基转移酶超家族的一员。组织特异性表达结果表明:3GT相对表达量和花色苷含量均是块茎高于叶片,它们的变化趋势基本一致,花色苷含量较高的器官,其3GT的相对表达量也较高,说明花色苷的积累与3GT的表达正相关。本研究可为花色苷积累的生化及分子机制研究奠定基础,并为进一步研究该基因在花色苷合成途径中的调控功能提供理论依据。     

蓝莓VcMYB启动子克隆及其功能初步分析

为探究VcMYB启动子在转录过程中如何发挥调控作用,利用FPNI-PCR法从蓝莓中克隆到调控原花青素合成相关的转录因子VcMYB的768 bp启动子序列。用PLACE和Plant CARE在线启动子预测工具分析了该启动子,结果表明其序列中存在启动子的基本元件CAAT-box和TATA-box,还包含一系列的响应元件,如光响应元件、低温响应元件、防御与胁迫响应元件和茉莉酸甲酯响应元件等。为进一步分析该启动子的功能,构建了该基因启动子与GUS基因融合的植物表达载体VcMYBpro::GUS,并用农杆菌转化拟南芥。对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色分析,结果表明该VcMYB启动子能驱动GUS基因在转基因拟南芥中表达,并且经脱落酸(ABA)、4℃低温、LED光照和持续光照处理后,转基因拟南芥中GUS的表达活性增强,推测该基因受ABA、低温和光的调控。     

毛白杨PtoMnSOD基因克隆及生物信息学分析

为了揭示毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD在植物抗逆中的功能。本研究通过RT-PCR方法获取毛白杨PtoMnSOD基因序列,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:PtoMnSOD基因开放阅读框(ORF)为699 bp,编码232个氨基酸,具有PF00081和PF02777两个保守结构域,属于MnSOD亚家族。其编码的蛋白含有20个磷酸化位点,是无跨膜结构、无信号肽且定位于线粒体的不稳定亲水性蛋白。同源序列比对显示,不同物种的MnSOD氨基酸序列具有很强的保守性。研究结果为进一步开展毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD的功能研究奠定了理论基础。     

苦荞FtHY5基因克隆、生物信息学及参与花青素合成分析

HY5 (Elongated hypocotyl 5)转录因子是参与植物光形态建成的重要成员,并调控花青素的生物合成。本研究以苦荞‘晋荞2号’作为材料,利用PCR克隆其HY5基因的完整的CDS序列,并对FtHY5的理化性质、保守功能域、信号肽、亚细胞定位、亲/疏水性、蛋白质结构、系统进化等进行了生物信息学分析,此外还分析了其对苦荞芽菜花青素合成的影响。结果表明,FtHY5基因完整的CDS长度为507 bp,编码的蛋白分子量为18.434 kD,等电点为9.47,空间构象呈拉链形状,属于亲水性蛋白,含有信号肽,亚细胞定位在细胞核里。苦荞FtHY5蛋白的氨基酸序列与藜麦和甜菜的亲缘关系最近。FtHY5基因与花青素生物合成途径上的结构基因在光照条件下培养的芽菜中的表达水平均高于黑暗条件下的,说明Ft HY5可能调控这些花青素合成基因的表达水平,从而参与光诱导花青素合成的过程。综上所述,本研究结果将为进一步研究FtHY5调控苦荞芽菜花青素的生物合成的分子机理提供基础,同时也为利用该基因来改善苦荞芽菜的品质提供理论支撑。     

蓝莓原料加工软糖的工艺优化及加工过程中花色苷损失研究

以8倍浓缩蓝莓汁、冻干蓝莓粉为主要原料研制一款软糖,通过正交试验对工艺参数进行优化,并明确了原料中花青素在软糖加工中的主要损失因素。结果表明,软糖最佳配方及制作工艺为：浓缩蓝莓汁与冻干蓝莓粉体积比8∶1,卡拉胶与琼脂质量比5∶4,白砂糖添加量30%,葡萄糖添加量3%,柠檬酸添加量0.15%,熬糖温度80℃。该条件下制得的产品感官评分为90分,总花青素保留率为82.05%,软糖花青素含量高,口感好,色泽均匀,呈橙红色,甜而不腻,具有明显水果风味。研究还发现蓝莓浓缩汁和蓝莓果粉中的天竺葵素和矮牵牛素对高温加工环境十分敏感。熬糖加工温度是影响蓝莓浓缩汁和蓝莓果粉中花青素损失率最主要的因素。     

浙贝母ACO基因克隆、表达及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆出浙贝母1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(1-aminocyclo-propane-1-carboxylateoxidase, ACO)基因全长,对该基因进行生物信息学分析,并以‘浙贝3号’浙贝母花败期根、茎、叶及幼苗期至成熟期鳞茎为材料,采用RT-qPCR测定ACO基因在浙贝母中的时空表达。成功克隆得到的序列全长1 185 bp,开放阅读框为951 bp,编码317个氨基酸;浙贝母ACO氨基酸序列与同属百合科的麝香百合相似性最高,为95.21%。浙贝母不同部位ACO基因表达量依次为茎>根>叶>鳞茎,在鳞茎发育过程中ACO基因表达量逐渐增高,并在成熟期达到最高,比幼苗期提高了193.2%。     

牦牛DDIT3基因克隆及组织表达特性分析

旨在探究DNA损伤诱导转录本3(DDIT3)基因序列特征及其在母牦牛组织表达特性。以母牦牛为研究对象,利用RT-PCR技术克隆牦牛DDIT3基因,利用生物信息学软件分析DDIT3蛋白的结构和功能,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测DDIT3基因在牦牛不同组织及不同生理阶段的生殖器官和卵母细胞中的表达特征。结果显示:牦牛DDIT3基因CDS区全长507 bp,共编码168个氨基酸;核苷酸序列比对发现,牦牛与野牛同源性最高,为99.71%,与其他物种的同源性均在88%以上,说明DDIT3基因在进化过程中表现出高度保守性;牦牛DDIT3基因在卵巢中的表达量极显著高于心脏、肝脏、肾脏、脾脏、肺、子宫和输卵管(P0.01);在卵巢中,妊娠期DDIT3基因的表达水平显著高于卵泡期、黄体期和胎儿期(P0.05),黄体期的表达量显著高于胎牛期(P0.05);在子宫中,妊娠期DDIT3基因的表达水平显著高于卵泡期和胎牛期(P0.05);DDIT3在各时期输卵管中表达水平差异不显著;MⅡ期卵母细胞中DDIT3基因的表达水平显著高于GV期和MⅠ期(P0.05),MⅡ颗粒细胞DDIT3基因的表达量也显著高于GV期和MⅠ期(P0.05),GV期、MⅠ期的卵母细胞和颗粒细胞DDIT3表达量差异不显著。综上,牦牛DDIT3基因可能在维持母牦牛卵巢机能与妊娠以及卵泡发育与成熟过程中发挥重要的调控作用。     

甘蓝型油菜BnDGAT3基因克隆与载体构建及其生物信息学分析

二酰甘油酰基转移酶(DGATs)是肯尼迪途径中三酰甘油合成的限速酶,DGAT3基因是DGAT基因家族重要成员之一,参与植物体内油脂代谢。为进一步探索甘蓝型油菜BnDGAT3基因功能,本研究通过查找拟南芥AtDGAT3 (AT1G48300),并在Brassica Database数据库检索到2条甘蓝型油菜DGAT3序列,以此为参考序列设计引物,在甘蓝型油菜W0111中克隆了大小均为1 071 bp的BnDGAT3两个拷贝,分别命名为BnDGAT3-1、BnDGAT3-2;经双酶切技术,构建pBI101-DGAT3-35S载体,并转化根癌农杆菌GV3101。2条BnDGAT3序列经生物信息学预测结果显示:BnDGAT3编码的氨基酸均为356,理论分子量约38 442.55 Da;BnDGAT3蛋白的二级结构大致相同且无跨膜结构,由具有TRX-like Fds及含有类似TRX-like Fd结构域的蛋白组成,属于TRX-like Fdfamily超基因家族;BnDGAT3均含有相同数目的外显子和内含子,分别位于A08、C08染色体上。本研究克隆的BnDGAT3经生物信息学分析表明该基因是DGAT3基因家族成员,为进一步探索甘蓝型油菜BnDGAT3基因功能及油菜分子育种提供帮助。     

兔眼蓝莓‘园蓝’幼叶转录组生物信息学分析

为探索兔眼蓝莓品种‘园蓝’遗传信息，本研究利用高通量测序技术对贵州栽培的‘园蓝’幼叶转录组进行了测序和生物信息学分析。共获得约1.4 Gb的纯净数据，拼装了32 093条unigenes。GO数据库注释到的unigenes涉及生物学过程、细胞成分及分子功能相关的48种生理代谢功能；27 137条unigenes能被KOG数据库注释，涉及25条代谢通路；9 525条unigenes能被KEGG数据库成功注释，涉及5个功能大类、19个功能中类、128条代谢通路；25 418条unigenes可被NR数据库注释；18 309条unigenes可被SwissProt数据库注释。以上4个数据库共注释到25 447条unigenes，占全部unigenes的79.29%；被以上4个数据库均注释到的unigenes为8 846条，占全部unigenes的27.56%。同时，生物信息学分析还显示：全部unigenes中，有758条unigenes编码转录因子，涉及51个家族；2 085条unigenes编码抗性基因，涉及17个家族。共检测到4 827个SSR位点，其中二碱基重复的SSR位点达3 165...     

百合LdGASA1基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从百合小鳞茎发育不同阶段蛋白质组数据中,筛选出调控鳞茎发育的上调表达基因LdGASA1,对其进行克隆、生物信息学分析及表达分析。序列分析显示LdGASA1基因全长725 bp,编码区CDS序列为336 bp,编码111个氨基酸。结构域分析显示,LdGASA1第52至第111个氨基酸含有一个典型的GASA保守结构域。其理化性质分析显示,编码蛋白质理论等电点(pI)为9.1,不稳定系数为35.14,属于稳定的疏水性蛋白,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位在细胞质中,其二级结构主要为无规则卷曲(65.86%)和α-螺旋(22.52%),另外含有少量延伸链(12.60)和β-折叠(9.01%)。通过RT-qPCR分析发现LdGASA1基因在小鳞茎出现前表达量相对较低,主要在小鳞茎形态建成和发育阶段表达,且在小鳞茎形态基本建成(35 d)时表达量达到最高。本研究结果为探索GASA基因调控百合生长发育的机制打下基础。     

马铃薯可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因克隆及生物信息学分析

用RT-PCR方法从马铃薯中克隆了可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因的cDNA片段,序列分析表明该cDNA片段全长为3 967 bp,开放阅读框为3 693 bp,编码1 230个氨基酸.核酸序列同源性分析表明,该cDNA与已发表的马铃薯SSⅢ基因(X94400)具有99%同源性,氨基酸序列同源性达98%.应用生物信息学软件对SSⅢ基因分析表明:其编码的蛋白质具有多个磷酸化位点;蛋白质二级结构预测显示,有369个氨基酸可能形成α-螺旋结构,249个氨基酸可能形成β折叠,102个氨基酸可能形成β转角,510个氨基酸可能形成无规则卷曲;通过亚细胞定位可知,它是一种含有75个氨基酸的叶绿体转运肽蛋白.     

紫花苜蓿几丁质酶ClassⅢ基因克隆及生物信息学分析

本文根据截叶苜蓿(Medicago truc atula)几丁质酶ClassⅢ基因(GenBank:AY294484.1)的全长序列设计引物,通过RT-PCR的方法得到紫花苜蓿(Medicago sative)几丁质酶ClassⅢ的核酸序列,命名为MsChiⅢ,在NCBI中的登录号为FJ872918。利用生物信息学软件分析MsChiⅢ,预测氨基酸序列的等电点、二级结构和三级结构,并构建系统发育树。结果显示该核酸序列全长为953bp,包括完整的开放阅读框,编码301个氨基酸,等电点为8.212。该序列所编码的蛋白属于几丁质酶18家族的内切酶,分布于细胞间隙,并含有几丁质酶18家族的特征序列——LGDVDFDIE,并预测MschiⅢ可能是一种具有几丁质酶和溶菌酶的双功能酶。     

芍药属远缘杂交不亲和PlABCF3基因克隆及表达分析

为进一步研究PlABCF3基因在芍药属远缘杂交不亲和中的作用机制,根据转录组测序结果,采用RT-PCR技术在芍药粉玉奴自交和芍药粉玉奴×牡丹凤丹白杂交24,36 h的柱头中克隆到1个ABCF3基因(PlABCF3)。生物信息学和表达特性分析表明,PlABCF3的CDS全长为2 151 bp,编码716个氨基酸。芍药ABCF3的碱基序列与拟南芥ABCFs进行同源序列分析表明,其与AtABCF3具有较高的同源性。系统进化分析表明,PlABCF3与博落回的ABCF3同源性最高,PlABCF3氨基酸序列与博落回的ABCF3的相似性最高,故命名为PlABCF3(GenBank登录号:MT123594)。RT-qPCR分析表明,在不同时期的自交、杂交柱头中,PlABCF3基因在相同处理条件下,36 h的相对表达量均低于24 h,杂交36 h相对表达量最低。PlABCF3的相对表达量与脱落酸(ABA)、玉米素核苷(ZR)含量显著负相关(R分别为-0.837,-0.565,P<0.01)。说明PlABCF3基因在芍药属远缘杂交中与内源激素有着密切的关系。     

抗草甘膦水稻突变体osgr-1 EPSPS基因克隆及生物信息学分析

为深入研究抗草甘膦水稻突变体osgr-1中编码5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶基因EPSPS的结构与功能,利用生物信息学分析方法对EPSPS基因结构进行分析,对其编码产物功能进行预测。对克隆的EPSPS基因序列分析表明,osgr-1突变体EPSPS基因中CDS序列发生了3个位点的突变,分别为第226位核苷酸残基C变为G,引起编码蛋白226位脯氨酸(Pro)变成丙氨酸(Ala);第301位核苷酸残基G变为T,导致编码产物311位丙氨酸(Ala)变为丝氨酸(Ser);第311位核苷酸残基A变为C,导致编码蛋白中多少位的谷氨酸(Glu)变为丙氨酸(Ala)。该突变基因编码蛋白含511个aa,Mr为53,823kDa,分子式为C₂₃₇₃H₃₈₆₇N₆₅₉O₇₂₁S₂₃,等电点为8.33,为疏水性蛋白,定位于叶绿体上且不存在信号肽;其二级结构中β-转角、α螺旋和无规则卷曲分别占31.6%、17.7%和0.7%;三级结构呈单聚体,由2个亚基组成,有4个氯离子、3个镁离子、1个磷酸根离子的结合位点和2个结构域。     

马铃薯类黄酮-3-O-葡萄糖基化酶基因的克隆与表达分析

根据茄科植物花色苷生物合成相关基因的资料,设计简并引物,通过RT-PCR的方法从马铃薯(Solanum tuberosum cv.Chieftain)紫色芽的cDNA中克隆到类黄酮-3-O-葡萄糖基化酶基因(3GT)的全长cDNA.序列分析表明,这个3GT基因编码的多肽为448个氨基酸残基,在氨基酸水平上与茄科的矮牵牛和茄子的一致性最高,均为76%,多重比较和系统发育分析均表明,该基因为3GT家族中的一个新成员.用半定量RT-PCR进行了表达分析表明,3GT在根、叶和块茎中的表达量远高于茎和花;此外,3GT在Chieftain的红色愈伤组织中表达而在非红色愈伤组织中不表达,可见,3GT的表达与花色苷的积累是相关的.     

大豆GmNramp3a基因克隆及表达分析

本研究利用RT-PCR技术从大豆中克隆了一个Nramp基因家族成员GmNramp3a,并对其基因序列和蛋白结构、亚细胞定位以及表达模式进行了详细分析。生物信息学分析结果表明,GmNramp3a基因开放阅读框(open reading frame, ORF)长度为1 557 bp,由4个外显子组成;Gm Nramp3a蛋白包含11个跨膜结构域(trans-membrane domain, TMD);进化树分析的结果显示Gm Nramp3a蛋白和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtNramp2的同源性较高。通过拟南芥原生质体瞬时表达亚细胞定位分析表明,Gm Nramp3a蛋白主要定位于液泡膜。采用实时荧光定量PCR对GmNramp3a在大豆不同组织部位的表达量进行分析,结果表明GmNramp3a在茎、根、花和叶几个部位都能表达,尤其在茎和花中的表达量较高。本研究结果可为将来深入分析Gm Nramp3a的生物学功能提供理论基础。