大豆基因组GmGAI同源基因的生物信息学分析

利用Phytozome数据库、NCBI站和MEGA4.0、ClustalX软件对大豆(Glycine max)基因组中GAI(GA insensitive)同源基因进行生物信息学分析,发现大豆GAI基因有7个拷贝,都不含有内含子,分别分布于第4、5、6、8、10、11和18号染色体上,它们都属于GRAS家族,都存在DELLA (34-106)和GRAS(158-513)2个结构域.氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,大豆GAI的7个拷贝进化距离并不是最近的,而是分别有与之最近的其他物种,推测大豆GAI的7个拷贝在进化的过程中功能上发生了一些变化,对植物的生长发育可能会产生不同的影响.     

大豆基因组GmRAV同源基因的生物信息学分析

利用Phytozome数据库、NCBI网站,和MEGA4.0、ClustalX软件对大豆(Glycine max)基因组中RAV同源基因进行了生物信息学分析,发现大豆RAV基因有4个拷贝,分别分布于第1、2、10和20号染色体上;RAV蛋白含有AP2/ERF (53～ 108)和B3( 172～ 286)结构域.豆科植...     

大豆GmMP基因的功能预测及表达分析

通过在大豆基因组数据库中检索拟南芥AtMP(ARF5)在大豆中的同源基因,获得了GmMP基因序列。对GmMP基因编码的氨基酸序列及启动子序列进行生物信息学分析,结果表明:GmMP基因CDS序列全长2 802 bp,编码933个氨基酸。GmMP编码的蛋白为疏水性蛋白。结构域分析表明:GmMP含有B3和AUXIN RESPONSE FACTOR结构域,同时该基因是ARF家族的成员。GmMP预测的启动子区域含有与激素、胁迫、光应答、生物钟调控和转录因子结合相关的顺式作用元件。系统进化分析表明MP在豆科植物进化过程中比较保守。组织特异性表达分析结果显示GmMP在叶片中表达量最低,在茎尖中表达量最高,推测其可能参与生长素的代谢途径。     

大豆GmAYI基因的克隆及初步功能预测

根据拟南芥At1G74730基因的保守序列设计引物,利用RT-PCR技术在大豆中克隆得到GmAYI基因。对GmAYI基因的结构域和启动子元件进行分析,结果表明:大豆GmAYI基因位于4号染色体上,含跨膜结构域,属于膜蛋白。该基因启动子区域含有激素相关应答元件和胚乳表达所必须的顺式作用元件。推测该基因可能参与调控大豆生长发育及外界环境胁迫应答等过程。进而对14个大豆品种中GmAYI基因的转录水平进行了定量分析,对GmAYI基因在14个大豆品种中的转录水平与单株粒数、单株粒重、百粒重、株高等产量相关性状进行相关性分析,结果表明:GmAYI基因的表达量与百粒重呈显著负相关,推测GmAYI可能是参与大豆产量相关性状调控的基因。     

大豆GmNAC131基因的生物信息学及表达分析

NAC基因在多种作物中具有抵御生物与非生物胁迫的作用,为了分析大豆NAC131基因的功能,本研究从Williams 82大豆中克隆GmNAC131基因,对该基因及其编码蛋白质的特征、结构、功能及不同组织的表达量进行生物信息学分析;采用qRT-PCR方法分析非生物胁迫后不同时间段基因的诱导表达.结果表明:GmNAC131...     

大豆GmGLP10基因的克隆及生物信息学分析

通过PCR的方法从大豆抗菌核病品种Maple Arrow中克隆得到Gm GLP10基因,生物信息学分析结果显示Gm GLP10蛋白由213个氨基酸组成,具有一个糖基化位点和多个磷酸化位点,为胞外分泌蛋白。通过对Gm GLP10基因起始密码子上游1 500 bp序列进行顺式作用元件分析,预测Gm GLP10启动子上具有多个与激素和防御胁迫应答相关的顺式作用元件。进化树分析结果表明,Gm GLP10与多个生长素结合蛋白进化距离较近,推断其可能具有相似的功能。Gm GLP10基因在菌核病菌胁迫下的转录本丰度的变化结果表明在菌核胁迫处理后Gm GLP10基因表达量上调明显。Gm GLP10可能作为生长素结合蛋白参与调控大豆的生长发育与抗病防御应答反应。     

大豆TCP转录因子家族结构域分析及功能预测

利用已知的拟南芥TCP基因和大豆基因组数据库,通过生物信息学方法,鉴定并获得了大豆TCP家族基因序列,基因定位信息。共鉴定大豆TCP基因54个,分布在大豆除14号染色体外的其他19条染色体上。对54个基因进行进化和聚类分析及功能结构域的分析,发现全部具有高度保守的TCP结构域。根据结构域差异和系统发育分析的结果,将大豆TCP转录因子家族分成2个TCP亚家族。以生物信息学手段和已有的其他物种的TCP基因进行了比较分析,大豆TCP基因占总数的3.5%,与拟南芥同源基因比较,序列长度存在相似性。对启动子元件分析显示,TCP基因含有大量与在子叶、根、茎处大量表达有关的元件及对分生组织有作用的元件。     

大豆MPBQ-MT基因的克隆与生物信息学分析

以大豆品种合丰25和Bayfield为材料,克隆大豆2-甲基-6-植基-1,4-苯醌甲基转移酶(MPBQMTase)基因,获得1 029 bp的MPBQ-MT基因c DNA序列。通过序列比对发现10个大豆MPBQ-MT基因c DNA区内的潜在SNP位点。采用生物信息学方法分析MPBQ-MT基因编码的氨基酸序列和蛋白质结构。结果表明:MPBQ-MT基因CDS区共编码342个氨基酸,其中缬氨酸(Val)含量最多,占该基因编码氨基酸总数的8.8%;半胱氨酸(Cys)含量最少,占该基因编码氨基酸总数的1.2%;MPBQ-MT蛋白N端包含由58个氨基酸组成的叶绿体转运肽,为亲水性蛋白质。合丰25与Bayfield的MPBQ-MT蛋白质二级结构有所不同,2个品种的MPBQ-MT蛋白质中α-螺旋分别约占25.44%和27.49%,β-转角分别约占9.36%和9.06%,无规则卷曲分别约占40.35%和38.60%。2个品种的MPBQMT蛋白质中片层结构均约占24.85%。两个品种的MPBQ-MT蛋白质均有1个S-腺苷基甲硫氨酸结合位点。对MPBQ-MT蛋白三级结构进行预测,发现去掉转运肽后,MPBQ-MT蛋白质三级结构主要由11个连续的α-螺旋区域和8个连续的片层结构区域组成。结合MPBQ-MT蛋白三级结构对MPBQ-MT基因的生物学功能进一步分析,提出了较为合理的MPBQ-MT作用模型。由系统发生树可知MPBQ-MT蛋白在大豆与菜豆中的亲缘关系较近。     

大豆短日照诱导下新ESTs序列的筛选和功能推测

本研究对大豆短日照诱导的基因表达差异进行了比较基因组分析,在细胞分子水平上从基因差异表达的角度研究短日照诱导衰老过程中基因转录物丰度的变化,探索大豆衰老的复杂机制。利用本实验室已经获得的抑制性消减杂交第二次PCR扩增产物重新构建新的cDNA文库,继续筛选差异表达的ESTs。利用BLAST 软件在GenBank 数据库进行序列相似性比对,发现28个与暗诱导相关的差异表达新ESTs,归类并推测其参与机体暗适应上调表达的蛋白质功能,为进一步分离暗处理诱导表达的基因,揭示短日照加速衰老的作用机理提供基础数据。     

大豆HB基因GmSbh1的分离与生物信息学分析

从大豆叶片中分离到Gm Sbh1基因c DNA的完整开放阅读框(ORF)序列,对其编码的氨基酸序列、蛋白质一级、二级结构及互作蛋白等进行了生物信息学分析。结果表明:在Gm Sbh1基因c DNA序列的第156~1 293 bp处有一个完整的ORF,编码379个氨基酸;Gm Sbh1具有同源异型盒(homeoboxbox,HB)基因家族典型的KNOX1、KNOX2、ELK和Homeodomain(HD)结构域;检索到18条与Gm Sbh1核酸序列一致性大于80%的序列;Gm SBH1为亲水性蛋白,不具有信号肽,分子量为42.37 k Da,其中丝氨酸(Ser)、天冬氨酸(Asn)和亮氨酸(Leu)分别为占10%、9.8%和8.4%,可能发生磷酸化的位点分别在Ser(13个)、酪氨酸(Tyr)(2个)和苏氨酸(Thr)(1个)上;二级结构预测结果显示,Gm SBH1序列存在α-螺旋(占39.31%)、β-转角(占5.28%)、延伸链(占8.44%)和无规则卷曲(占46.97%),不存在跨膜螺旋;蛋白互作预测表明,Gm SBH1与拟南芥中的RPL、BEL1、AT4G32980.1-P、BLH2和BLH3等蛋白的互作程度较高,其中与BEL1共表达的几率较高。     

大豆异黄酮还原酶基因的鉴定及生物信息学分析

异黄酮是大豆生长过程中形成的一类次级代谢产物,是大豆主要的功能活性成分之一。异黄酮还原酶(isoflavone reductase,IFR)是异黄酮分解途径的关键酶之一,在调控异黄酮含量及成分方面起着重要作用。本研究基于大豆全基因组测序数据,利用生物信息学方法鉴定了大豆异黄酮还原酶基因家族成员,并对其基因的序列特征、结构特征和遗传多样性进行了分析。结果表明:大豆异黄酮还原酶(GmIFR)家族含有17个成员,蛋白序列介于191(GmIFR07)和376(GmIFR11)个氨基酸之间,序列相似性为19.59%(Gm IFR07和GmIFR11)~98.43%(Gm IFR12和GmIFR17),结构分析表明这些基因内含子数目差异较大,2~6个不等,不均匀的分布在大豆的1、4、6、9、11、12和16号染色体上。     

大豆油脂储存蛋白的生物信息学分析

大豆种子含油量高低和油脂合成途径密切相关,油脂合成途径复杂,涉及诸多蛋白和酶,为此对大豆油脂储存蛋白进行生物信息学分析。大豆全基因组数据下载于JGI数据库,生物数据库查询结合Perl程序处理获取大豆油脂储存基因和蛋白,在大豆基因组中确定1 264个与油脂合成相关的基因,其中23个基因与油脂储存有密切的联系。利用Protparam、SOPMA、Prot Comp、Signal P软件对23个基因的蛋白序列、蛋白基本理化性质及二级结构、亚细胞定位、信号肽等进行生物信息学分析。结果表明:23个油脂储存基因不均匀分布在12条染色体上;23个蛋白序列氨基酸数目为165~1 012个;等电点为5.90~10.03;外显子数目为5~16个;二级结构预测显示无规则卷曲和α-螺旋为主要构成成分;蛋白亚细胞定位主要位于内质网、质膜和胞外。用MEGA6软件内置的Clustal W程序对大豆中油脂储存基因的蛋白序列进行比对分析,采用邻接法(neighbor-joining,NJ)构建系统发育树,结果显示大豆油脂储存基因的亲缘关系和进化差异。     

大豆核孔蛋白GmNup96基因的克隆及生物信息学分析

从大豆品种天隆1号的叶片中克隆Gm Nup96基因的c DNA序列,对其编码的氨基酸序列、蛋白质理化性质、一级结构、二级结构、亚细胞定位等进行了生物信息学分析。结果表明:Gm Nup96基因编码1 022个氨基酸,为具有一定亲水能力的酸性蛋白,不具有信号肽,相对分子量为116.199 7 k Da;二级结构预测结果显示,Gm Nup96序列存在α-螺旋(46.87%)、无规则卷曲(26.32%)、延伸链(17.03%)和β-转角(9.78%),并无其它二级结构;系统进化树分析表明,大豆Gm Nup96基因与野生大豆、芸豆、绿豆、红小豆之间的亲缘关系更近。     

大豆病程相关蛋白PR-5及其同源蛋白TPLs的生物信息学分析

大豆病程相关蛋白PR-5又称为类甜蛋白TLPs,广泛分布于高等植物体内,各种生物和非生物胁迫诱导(病原微生物、渗透胁迫,机械损伤和植物激素等)均可诱导其表达。本研究以PR-5编码基因Glyma01g42670.1为目的基因,对该基因及其同源蛋白的结构和功能进行了分析;通过生物信息学的方法,共筛选获得42条大豆TLPs蛋白质序列,并用Mega 4.1软件构建其系统进化树;同时对Soy Base中的大豆TLPs相关的表达数据进行分析。结果表明:大豆病程相关蛋白PR-5的编码基因Glyma01g42670.1编码240个氨基酸的多肽链,p I 6.26,是一种酸性蛋白,属于疏水蛋白,该蛋白质具有典型的TLP家族的保守结构域,具有指导PR-5蛋白的跨膜转移(定位)的N端信号肽序列,PR-5蛋白不含有跨膜螺旋结构,主要存在于质外体中,属于分泌蛋白,推测该蛋白具有内切葡聚糖酶的催化活性,进化分析表明:该编码基因与拟南芥的NP_192902.1基因属于直系同源基因,它们是具有相同功能和共同起源的基因,组织表达特异性分析表明该基因主要在根部和花中表达。     

大豆GmGW2基因的生物信息学分析

GW2基因在多种植物中发挥调控籽粒性状的功能,为预测分析大豆中GW2基因的功能,前期通过同源克隆的方法从大豆中成功克隆出GmGW2基因的cDNA序列。为了继续开展深入研究,本试验从大豆中黄10号中克隆出GmGW2基因的全长DNA序列并进行了较为详细的生物信息学分析。结果表明:GmGW2全长8 467 bp,包含8个外显子和7个内含子,编码431个氨基酸。预测是一个不稳定亲水蛋白,定位于细胞核或细胞质中,不含跨膜结构域及信号肽,具有Zinc finger和RING-type结构域。二级、三级结构预测分析显示,α-螺旋及不规则卷曲是其整体蛋白质结构中的主要组成结构元件。利用该基因的DNA序列,构建进化树分析得出该基因与木豆、相思子、鹰嘴豆亲缘关系较近。根据以上分析结果推测GmGW2基因可能也具有调控大豆籽粒发育的功能。此研究旨在为进一步挖掘和验证GmGW2基因功能奠定基础,为大豆产量育种工作提供有益信息。     

大豆CML家族基因的生物信息学分析

CMLs蛋白是一类具有Ca2+结合的EF-hand保守结构域蛋白,广泛参与钙依赖的信号传导途径,在植物生长发育及生物胁迫与非生物胁迫响应中起着重要的作用。通过NCBI和植物基因组注释数据库等筛选并获得了68个大豆GmCML蛋白;分析了所有蛋白的基本特性;通过与拟南芥CMLs基因的进化树分析表明,GmCML家族基因属于8个亚类;对GmCML家族基因进行了染色体定位与重复基因进化关系分析,发现其具有较高的进化速率;序列比对发现GmCML类蛋白含有2~4个保守的EF-hand结构域;利用芯片数据对野生大豆在碱胁迫下的叶和根中的CMLs基因表达模式进行了分析,得到26个GsCML基因在碱胁迫下有显著的差异表达,且在根和叶中的差异表达模式不同,表明这些基因参与植物碱胁迫应答,且具组织表达特异性。