大豆GmABCG40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At ABCG40在大豆中的同源基因,获得了Gm ABCG40基因序列。通过对Gm ABCG40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:Gm ABCG40基因CDS序列全长4 284 bp,编码1 427个氨基酸。Gm ABCG40编码的蛋白为疏水性蛋白,具有多个N-糖基化位点、激酶磷酸化位点、N-豆蔻酰化位点、2个ATP/GTP结合位点基序A和1个速激肽家族信号。结构域分析表明Gm ABCG40含有2个核苷酸结合域与2个跨膜结构域,形成NBD1-TMD1-NBD2-TMD2结构,属于ABCG亚家族的成员。Gm ABCG40预测的启动子区域含有与激素、胁迫、光应答、胚乳表达和转录因子结合相关的顺式作用元件。系统进化分析表明Gm ABCG40与菜豆、红豆、木豆、百脉根等豆科植物亲缘关系较近。组织特异性表达分析结果显示Gm DABCG40在叶片中表达量最低,在根中表达量最高,推测其可能参与根中ABA的转运过程。     

青稞法尼基转移酶β亚基编码基因HbERA1的克隆及表达分析

ERA1(Enhanced response to ABA)基因编码法尼基转移酶(Farnesyl transferase)β亚基,该酶在干旱胁迫下对ABA信号负向调控因子的修饰起着关键作用。本研究以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了ERA1基因全长cDNA序列,命名为HbERA1(登录号:KJ699392)。生物信息学分析表明,该基因全长1 401bp,可编码466个氨基酸序列,蛋白分子量为51.14kD,等电点为5.00。Prosite Scan分析结果表明,HbERA1含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、N-糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点。利用实时定量PCR方法研究了HbERA1在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现在水分过剩处理下(土壤绝对含水量15.5%),HbERA1在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,并随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量也明显下调表达;复水后表达逐渐恢复,复水8h时超过正常表达水平,表明HbERA1基因可能参与调控水涝和干旱胁迫双重信号传导。     

大豆2S清蛋白基因生物信息学分析

2S清蛋白含有动物胰蛋白酶抑制剂及过敏原等多种具有生理活性的多肽,可引起特殊人群尤其是儿童的过敏反应,其编码基因为LTP基因家族。为系统地分析2S清蛋白编码基因,利用生物信息学分析方法获得2S清蛋白基因的全序列、定位以及转录本等信息,鉴定了30个大豆LTP家族基因。基因定位结果表明:23. 33%基因在染色体上串联排布,反映了该家族基因的串联重复进化。通过基因功能注释得到22个非特异性脂质转运蛋白,1个类伸展素蛋白,4个脯氨酸蛋白,2个种子储存2S清蛋白和1个雄蕊特殊蛋白。根据系统发育分析将这些蛋白分成3个类群。类群I有类伸展素蛋白、脯氨酸蛋白、雄蕊特殊蛋白和种子储存2S清蛋白,类群II有16个非特异性脂质转运蛋白,类群III有6个非特异性脂肪转移蛋白。种子储存2S清蛋白基因在种子发育中后期特异表达,表达量显著高于其它同源基因。本研究为进一步研究其功能提供指导,为该类基因应用于大豆品质改良提供理论支撑。     

荔枝LcAsr基因的生物信息学分析与载体构建

根据荔枝果皮cDNA微阵列信号分析结果,对荔枝cDNA文库的BA05-H4克隆测序.NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)ORF分析发现其含有1个完整的开放读码框.编码152个氨基酸残基的多肽,为一全长cDNA序列.Blastx比对分析表明该基因编码的蛋白与其它植物来源的ASR(abscisic acid,stress and ripening indueible)蛋白高度同源,该基因被命名为LcAsr,通过PCR的方法获得其DNA全长序列.生物信息学分析结果表明,LcAsr基因的DNA序列全长为1 177 bp,读码框中间包含1个488 bp的内含子.Protparam预测分析结果表明LcAsr基因编码蛋白的分子式为C756H1130N228O238S1,相对分子质量为17 252.7,等电点pI6.10,富含Glu、His、Lys、Ala.Predict protein预测该蛋白的二级结构主要是α螺旋.有1个酪氨酸激酶磷酸化位点、2个酪蛋白激酶II磷酸盐化位点、3个豆蔻酰化位点等,并具有很高的亲水性,预测该蛋白位于细胞核.构建了植物荧光表达载体pCAMBIA-LcAsr,并通过基因枪转化法转化洋葱表皮细胞进行瞬时表达,对LcASR蛋白进行亚细胞定位,结果表明LcASR蛋白定位于细胞核.     

玉米谷氨酰胺合成酶基因家族的生物信息学分析

谷氨酰胺合成酶(GS,EC6.3.1.2)是氮素代谢途径中的关键酶,对植物的生长和发育至关重要。采用多种生物信息学软件对6个玉米GS基因的可变剪接现象、核苷酸序列、编码蛋白序列、磷酸化位点、基因组结构、同源进化关系以及启动子顺式作用元件进行系统的生物信息学分析。结果表明,5个玉米GS基因存在可变剪接现象,编码蛋白的氨基酸数目为356~423个;6个玉米GS蛋白存在19~38个的磷酸化位点,各成员基因组序列上含有10~15个外显子;玉米GS基因可划分为GS2、GS1-1、GS1-2和GS1-3等4个亚组;6个基因定位到1、4、5、9和10号共5条染色体上,6个成员的启动子区域含有MYB结合位点、水杨酸响应元件和茉莉酸甲酯响应元件等重要的调控元件。     

枇杷试管苗2个CAT基因成员的克隆及表达分析

以早钟6号枇杷试管苗叶片为试验材料,采用同源克隆方法从叶片mRNA中分离得到CAT基因的2个成员Ej-CAT1和Ej-CAT2,Ej-CAT1 cDNA序列全长1 738 bp,包括1 479 bp ORF和257 bp 3′-UTR;Ej-CAT2序列全长1 742 bp,包含1 479 bp ORF及261 bp 3′-UTR。2个CAT基因成员的核苷酸序列相似性为98.04%,其开放阅读框推导的氨基酸序列具有97.32%的相似性。生物信息学分析结果表明:2个蛋白均编码492个氨基酸,是亲水蛋白,不含信号肽,不存在螺旋卷曲结构,是非跨膜蛋白,亚细胞定位于过氧化物酶体;Ej-CAT1及Ej-CAT2蛋白分别有18、17个功能位点,22、19个磷酸化位点。CAT基因在枇杷试管苗离体保存过程中不同时期具有不同的表达量,整体趋势呈"W"形状,在离体保存1个月时表达量最高,保存7个月时表达量最低。CAT表达量变化可能跟枇杷试管苗的生长发育模式有关。     

金花茶体细胞胚胎Cn-SERK基因的克隆及其生物信息学分析

以金花茶体细胞胚胎为材料，采用RT-PCR和RACE技术，获得了含有完整开放阅读框的金花茶Cn-SERK基因cDNA全长序列和DNA全长序列。Cn-SERK基因编码1个含有624个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示该蛋白质为亲水、且具有信号肽的跨膜蛋白，定位于内质网的可能性最高。二级结构主要有α螺旋和无规则卷曲构成，存在1个蛋白激酶位点。此蛋白可能发生磷酸化的位点有25个。内含子分析结果表明，Cn-SERK基因由11个外显子和10个内含子组成，内含子的剪切位点符合真核生物GT-AG规则。系统进化树分析结果     

甘蔗花穗ScRS31基因的克隆与初步表达分析

应用RT-PCR法从甘蔗（Saccharum L.）花穗中克隆了1个丝氨酸精氨酸丰富蛋白（Serine/ Arginine-rich proteins, SR proteins）家族基因ScRS31,属于RS亚家族成员。该序列全长1 120 bp,包含编码285个氨基酸的完整开放读码框,具有典型的RS亚家族结构特征。生物信息学分析显示,ScRS31编码蛋白是一个不稳定蛋白,表现亲水性;含有41个潜在丝氨酸磷酸化位点,推测通过磷酸化和去磷酸化实现功能调控;与高粱、玉米中的SR蛋白氨基酸序列的同源性最高,分别为97.5％、96.1％。实时荧光定量分析发现,ScRS31在根、花和芽中的表达量远高于其它组织中该基因的表达量。     

小麦品种“陕253”PDI基因的克隆、原核表达及蛋白纯化

为进一步研究控制小麦蛋白二硫键形成的关键蛋白即蛋白质二硫键异构酶（PDI）,运用RT-PCR方法克隆出小麦品种＂陕253＂PDI基因的cDNA序列,基因登陆号为HQ911363。序列分析表明,HQ911363全长为1 539 bp,编码512个氨基酸,含有PDI典型的异构酶活性的催化位点-CGHC-和内质网驻留信号肽-KDEL-。构建该基因的原核表达载体,在宿主菌E.coliBL21（DE3）中经IPTG诱导表达融合蛋白,并对表达蛋白进行了纯化。SDS-PAGE及Western-blot检测证实融合蛋白诱导表达并纯化成功。     

矮秆大豆SGF14h蛋白结构和功能的生物信息学预测和分析

为了研究本实验室前期质谱分析筛选出的SGF14h蛋白的生物学功能,并为研究SGF14h基因的表达调控提供理论依据,使用一系列生物信息学软件、数据库和在线程序,对大豆SGF14h蛋白序列及核酸序列进行分析和预测。SGF14h基因结构分析显示:该基因位于第4号染色体上,全长1 788bp,其中开放阅读框长780bp,编码259个氨基酸。SGF14h蛋白属性分析显示:序列中富含磷酸化位点(丝氨酸磷酸化位点10个和苏氨酸磷酸化位点3个);此蛋白为非分泌型蛋白、无跨膜结构域;预测其定位于线粒体。SGF14h蛋白结构分析显示:二级结构有153个α螺旋,无β折叠和β转角;为亲水性蛋白质;属于14-3-3蛋白家族成员。SGF14h蛋白进化树分析表明:该蛋白与玉米GF14蛋白亲缘性最近。矮秆大豆中,SGF14h可能在GA信号转导中起重要作用,进而影响株高。因此对SGF14h的研究具有生物学意义,此结果可为进一步验证大豆SGF14h蛋白的生物学功能提供借鉴和理论依据。