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。     

葡萄GRF基因家族的生物信息学分析

GRF (Growth-regulating factor)基因家族是一种广泛分布于种子植物的转录因子,在调节植物的生长、发育中发挥重要的作用。本研究从葡萄基因组鉴定出8个VvGRF基因,命名为VvGRF1～VvGRF8。采用生物信息学的方法,系统地对葡萄Vv GRF家族的蛋白理化性质、进化关系、保守基序及在不同发育时期的差异性表达进行预测和分析。结果表明,VvGRF基因内含子与外显子数量差异较小,在所有预测蛋白的N端含有两个典型的保守结构域QLQ与WRC;系统进化分析将GRF家族成员分为6组,其中葡萄与甜瓜的亲缘关系较拟南芥、番茄两种双子叶植物近;顺式作用元件表明,调控分生组织、胚、种子发育及生长素、赤霉素等信号传导和逆境胁迫响应元件,在VvGRFs启动子序列中大量存在;基因特异性表达分析显示,多数GRF基因在葡萄发育的花后2周、10周时期的表达丰富度高,在接近成熟时期的表达丰富度较低,表明GRF在葡萄生长、转色早期起着重要的作用,参与组织、器官的生长调节。本研究为进一步探究葡萄GRF基因家族的结构及生长发育时期的功能调节提供了参考依据。     

转基因烟草中半胱氨酸跨膜基因CYS生物信息学分析

在烟草中过量表达MYB转录因子LrAN2,能够激活上调花青素生物合成代谢通路,但富含半胱氨酸跨膜结构域蛋白A(CYS)的表达量明显降低.作为植物中一种重要的生物氨基酸,CYS的生物学研究鲜有报道.本研究克隆烟草的CYS基因,其全长为282 bp,编码氨基酸数94个.预测编码的蛋白分子量和等电点分别为24 019.84 ...     

枸杞Lb14-3-3基因家族cDNA克隆及生物信息学分析

在开花植物中,14-3-3蛋白对植物生长发育具有重要的调控作用。本研究在前期枸杞花药发育差异蛋白质组研究基础上,利用RT-PCR技术,从宁夏枸杞‘宁杞1号’花药中克隆了5条长度分别为768 bp、747 bp、777 bp、753 bp和777 bp的cDNA序列,分别命名为Lb14-3-3a、Lb14-3-3b、Lb14-3-3c、Lb14-3-3d和Lb14-3-3e,对Lb14-3-3a、Lb14-3-3b、Lb14-3-3c、Lb14-3-3d和Lb14-3-3e,5个基因编码蛋白质的结构预测发现,其蛋白质的分子量大小在60.91~64.14 kD之间,编码蛋白质的长度在248~259个aa之间,理论等电点在4.95~4.99之间,均为酸性氨基酸,且都为不稳定的亲水性蛋白。α-螺旋(Alpha helix)是这5个蛋白质二级结构的主要成分,三级结构主要是由α-螺旋构成的对称结构,具有高度的相似性。该家族蛋白既没有信号肽也无明显的跨膜区,亚细胞定位显示Lb14-3-3a定位在线粒体上,Lb14-3-3b和Lb14-3-3e定位在叶绿体上,Lb14-3-3c和Lb14-3-3d定位在细胞质中,Lb14-3-3a蛋白发生磷酸化修饰的可能性最高,Lb14-3-3b磷酸化的可能性最低。多序列比对分析显示,该家族蛋白之间的相似性为77.51%,具有高度的保守性。进化分析显示Lb14-3-3a与其它Lb14-3-3蛋白家族的亲缘关系较远,Lb14-3-3c和Lb14-3-3e,Lb14-3-3d和Lb14-3-3b处于同一分支,亲缘关系较近,Lb14-3-3家族蛋白与马铃薯、番茄、烟草等亲缘关系较近。研究结果为阐明该蛋白家族基因在枸杞花药发育过程中潜在的调控机理提供科学依据。     

椰子SR蛋白家族的鉴定及生物信息学分析

SR蛋白家族是真核生物中的一类剪接因子,其作为反式作用因子,通过与顺式作用元件结合参与可变剪接。本研究通过已公布的椰子基因组,与水稻的SR蛋白序列进行多序列比对,去除不含RRM结构域的序列共鉴定出24个椰子CnSR蛋白家族成员,采用生物信息学的方法,对其理化性质、亚细胞定位、序列保守性等方面进行分析。结果表明：椰子CnSR蛋白家族分布较广,最主要位于细胞核。椰子CnSR蛋白家族可分为4个亚族,分别是RSZ亚族、SR亚族、RS亚族、SC亚族。CnSR1、CnSR2、CnSR9、CnSR18、CnSR19、CnSR23在各组织中表达水平较高,其可能在椰子的整个生长时期发挥着重要的作用。对椰子CnSR蛋白家族启动子区顺式作用元件分析结果显示鉴定出光响应元件、各类激素响应元件,胁迫应答元件等,初步表明椰子CnSR蛋白家族与环境胁迫应答相关。通过上述生物信息学分析,为进一步探究椰子CnSR蛋白家族在椰子生长发育过程中的功能提供参考。     

甘蔗类甜蛋白基因ScTLP2和ScTLP3的生物信息学分析及表达

类甜蛋白(thaumatin-like proteins,TLPs)是一类与作物抵抗真菌病害紧密相关的病程相关蛋白。本研究从课题组前期构建的甘蔗(Saccharum spp.)转录组数据库中筛选获得两个甘蔗类甜蛋白基因(ScTLP2和ScTLP3),利用生物学软件对ScTLP2和ScTLP3基因进行序列特征、结构功能及聚类分析,采用qRT-PCR技术,检测ScTLP2和ScTLP3基因在不同甘蔗组织和黑穗病菌(Sporisorium scitamineum)胁迫下的表达情况。生物信息学分析显示,ScTLP2基因全长1835 bp,包含1个969 bp的完整开放读码框,编码322个氨基酸;ScTLP3基因全长1259 bp,包含1个765 bp的完整开放读码框,编码254个氨基酸。ScTLP2和ScTLP3编码蛋白均含有THN家族的保守结构域和糖苷水解酶家族的64结构域(GH64-TLP-SF),两者分别隶属于TLPs家族中的Ⅵ类和Ⅰ类。q RT-PCR结果表明,ScTLP2和ScTLP3基因在甘蔗中均为组成型表达,其中ScTLP2基因在蔗叶中的表达量最高,是蔗皮的11.2倍,而ScTLP3基因在蔗芽中的表达量最高,是蔗皮的45.3倍。受黑穗病菌侵染后,ScTLP2基因在甘蔗抗黑穗病品种‘崖城05-179’中上调表达,而在感黑穗病品种‘ROC22’中无明显变化;相反的,Sc TLP3基因表达量在‘崖城05-179’中无明显变化,在‘ROC22’中上调表达。以上结果为深入研究甘蔗ScTLP家族基因的结构和功能积累了基础资料。     

茶树CsADH基因家族的鉴定和表达模式分析

ADH转录因子在植物的生长发育和非生物胁迫响应中起重要的调控作用。本研究基于全基因组数据,从茶树基因组中鉴定到51个ADH基因,对其基因结构、进化关系、保守域、染色体定位进行分析,同时分析它们在PEG诱导的干旱胁迫、盐胁迫和冷处理中的转录组数据。结果表明:51个茶树CSADH基因在茶树染色体上分布不均;根据进化关系将茶树ADH基因分为Ⅱ类;基因结构和保守基序分析发现相同亚家族的基因结构和保守结构域基本一致;基因表达分析显示,CSADH基因在花和果实组织中具有较高的表达水平,部分基因随着叶片成熟度的增加,表达水平升高;不同的CSADH基因在PEG诱导的干旱胁迫和冷处理下存在差异表达,说明CSADH基因广泛参与茶树生长发育和响应非生物胁迫中发挥重要作用。茶树ADH基因家族的鉴定与表达分析,为深入解析ADH基因响应茶树生长发育和非生物胁迫中的功能及分子机制提供理论依据,进一步为茶树抗逆育种提供更多基因资源。     

欧李ChIRT1基因的克隆与生物信息学分析

欧李(Cerasus humilis)是蔷薇科矮生灌木,果实中的钙、铁等营养物质丰富.铁调转运基因1(IRT1)编码的蛋白是ZIP金属转运家族中主要的铁转运蛋白,负责植物中金属离子的转运,尤其是铁的吸收.本研究从欧李叶片中提取RNA,逆转录得到cDNA;参照小金海棠(Malus xiaojinensis)MxIRT1基...     

越橘VcCAX2基因的克隆与生物信息学及其在Cd胁迫下的表达分析

越橘(Vaccinium ssp.)具有较高的抗污染能力,它是一种可成功应用于酸性—重金属复合污染土壤的优势树种.目前对于越橘重金属体内转运调节功能尚不清楚.离子交换蛋白(calcium exchanger,CAX)负责液泡膜上阳离子的运输,其中CAX2(Calcium exchanger 2)参与细胞内的镉(cadm...     

紫花苜蓿(Medicago sativa)YABBY基因家族的生物信息学分析及其对逆境胁迫的响应

YABBY转录因子家族是植物特有转录因子,与植物形态有关,在植物响应胁迫方面也有重要的调控作用。为了研究YABBY基因家族在苜蓿抗逆性中的作用,本研究利用生物信息学对苜蓿的YABBY转录因子家族成员、分布及结构等进行分析。对苜蓿、大豆、水稻和拟南芥进行系统进化树的分析,表明该家族基因在植物中具有同源性。理化性质和结构分析表明,苜蓿中YABBY基因主要分布在第2、4、5条染色体上,苜蓿YABBY家族基因中包含5个保守结构域,其蛋白质主要以无规则卷曲的形式构成,α-螺旋、β-折叠和β-转角含量较少,启动子序列分析发现该家族存在ABRE顺式反应元件,能够响应盐胁迫及ABA(Ascisic acid)胁迫,通过基因表达模式分析,发现MsYABBY2基因响应盐、碱、干旱等逆境胁迫,推测其在抗逆境胁迫中起到关键调节作用。本研究为后续研究MsYABBY基因的抗逆机制及调控机理提供了理论基础。     

细粒棘球蚴TSP1和TSP6基因的克隆及生物信息学分析

为了研究绵羊细粒棘球蚴重要抗原基因Tetraspanin 1-TSP1(TSP1)和Tetraspanin 1-TSP6(TSP6)的功能,对Gen Bank中Eg基因组数据库检索,获得TSP1和TSP6的c DNA序列并设计特异性引物。以Eg头节为总RNA模板,进行RT-PCR,将PCR产物克隆到p MD19-T载体后测序并进行生物信息学分析。TSP1 c DNA全长792个核苷酸,编码263个氨基酸,该多肽含有3个潜在的N端糖基化位点,2个N端酰基化位点,与已登录的标准株TSP1基因序列(EG_11043)同源性为98.99%,其推导的氨基酸序列同源性为98.48%;TSP6 c DNA全长666个核苷酸,编码221个氨基酸,该多肽含有5个N端酰基化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点,与已登录的标准株TSP6基因序列(EG_00715)同源性为98.18%,其推导的氨基酸序列同源性为85.07%。运用分子生物学软件对Eg TSP1和TSP6基因进行生物信息学分析,预测已知序列的蛋白质抗原的结构和表位,为疫苗的研发奠定了前期基础。     

盐地碱蓬SsDHN基因的功能分析

脱水素(DHN)是一种在逆境下起重要作用的功能性蛋白.为了分析脱水素蛋白在抗盐碱方面的作用机制,本研究以从盐地碱蓬中克隆获得的脱水素(SsDHN)基因为研究对象,对基因序列进行生物信息学分析,结果表明盐地碱蓬的脱水素蛋白为部分无序的亲水性蛋白,含1个S-片段和3个K-片段,属于SKn型脱水素蛋白.通过实时荧光定量PCR...     

枸杞LbCO基因的克隆与生物信息学分析

CONSTANS(CO)基因是高等植物叶片中光周期途径的关键成分,生物钟及光信号控制CO基因的表达。本研究以宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)品种之一‘宁杞7号’叶片为实验材料,通过转录组测序结果筛选,利用RT-PCR技术扩增得到‘宁杞7号’的CO基因cDNA全长序列,命名为LbCO。利用生物信息学手段对所获得的序列进行结果及功能预测,结果显示:LbCO基因的cDNA序列全长1224 bp,编码407个氨基酸,分子质量为44.83 k D,理论等电点pI=5.58,不稳定指数为39.66,是一种稳定的非分泌蛋白。该蛋白亚细胞定位于细胞核,二级结构中无规则卷曲占比最高(54.48%),其次为α-螺旋(28.99%)。系统进化分析表明枸杞LbCO蛋白与其它物种的CO蛋白具有较高的同源性,其中与辣椒属CO蛋白亲缘关系最近。本研究为后续进一步探讨该基因编码的蛋白在调控枸杞花期研究方面提供理论参考。     

陆地棉NF-YB基因家族的全基因组分析

为了进一步了解NF-YB基因家族结构的功能,利用生物信息学手段,系统研究了陆地棉标准系TM-1基因组中NF-YB基因家族的数目、亚细胞定位、染色体分布、进化关系、基序以及组织表达情况。结果表明:TM-1基因组中共有41个NF-YB基因家族成员,它们含有相同的CBFD_NFYB_HMF结构域,大部分定位到细胞核内;41个NF-YB基因家族成员分布在19条染色体上,其中有19组成员在A亚组和D亚组中表现为直系同源基因;进化树分为Ⅰ和Ⅱ2个小组,每个小组成员间具有相似的基序类型和排列顺序;组织表达分析则发现,在这41个NF-YB基因家族成员中,至少有24个成员可以进行表达,且表现出一定的组织特异性。     

甘蓝型油菜GPDH基因克隆及其生物信息学分析

为了进一步研究甘蓝型油菜GPDH基因,通过从拟南芥GPDH基因与甘蓝型油菜的共线性分析发现:拟南芥GPDH基因(At2g41540)在甘蓝型油菜A基因组和C基因组中有4个拷贝,分别为:GSBRNA2T00132785001、GSBRNA2T00024258001、GSBRNA2T00058395001、GSBRNA2T00019118001。从Gen Bank分别下载了它们的DNA序列和c DNA序列,c DNA序列依次命名为GPDH1、GPDH2、GPDH3、GPDH4。根据序列信息设计了4对不同的引物,从甘蓝型油菜湘油15号c DNA全长序列中扩增出了4条片段,分别命名为Bn GPDH1、Bn GPDH2、Bn GPDH3、Bn GPDH4。利用生物信息学软件和在线系统进行核苷酸序列分析和蛋白进化分析。结果显示:4条片段大小依次为1 395,1 395,1 389,1 536 bp。其中,Bn GPDH4翻译成氨基酸时序列中间出现终止密码子,不能合成有效蛋白。3个Bn GPDH蛋白的氨基酸数目为464,464和462个,理论分子量为51.584 4~51.829 7 k Da,二级结构α螺旋和无规则卷曲所占比例在42%左右,其次是延伸链所占比例约为15%。三者的跨膜结构总体来说是相同的。3个蛋白都由保守结构Gps A、NADB_Rossmann superfamily和NAD_Gly3P_dh_C superfamily组成,属于GPDH超基因家族。同源建模分析表明3个蛋白均能适用甘油3磷酸脱氢酶(Glycerol-3-phosphate dehydrogenase,GPDH)模型。对其进行亚细胞定位预测在细胞质膜的概率为79.0%。从序列分析、核苷酸聚类、理化性质预测、二级、三级结构预测、亚细胞定位预测、氨基酸聚类分析得出结论,它们具有GPDH基因家族的特征,为甘蓝型油菜GPDH基因家族中的成员。     

甘蓝BoKIN1基因的ploy(A)位点的预测及其频率分析

多聚腺苷酸化(Polyadenylation)是真核生物中一种重要的pre-mRNA加工机制,是mRNA成熟的一个必经过程。为了解甘蓝BoKIN1基因的多聚腺苷酸化加工情况,本研究从甘蓝全基因组数据库中下载得到BoKIN1基因序列,并利用生物信息学手段分析了BoKIN1的基因结构和基因表达。研究结果显示:BoKIN1基因在花器官中表达最高;然后基于EST文库发现了3个ploy(A)位点,并计算了这些ploy(A)位点在premRNA加工过程中被选择的大致频率情况,结果显示BoKIN1基因在pre-mRNA加工过程中至少有6个ploy(A)位点可供选择加尾,其中AP4位点被选择加尾的频率最高,其次是AP5位点。因此选择AP4位点加尾后形成的mRNA是转录后加工的主要产物。通过本研究我们确定了甘蓝类BoKIN1基因6个选择性加尾位点及其3'UTR的主要产物和次要产物,可对于未来进一步利用这些3'UTR奠定基础。