罗布麻MYB转录因子家族生物信息学分析

MYB (v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)是近年来发现的参与调控植物生长发育、生理代谢和响应逆境等的一类重要转录因子。为了探究MYB转录因子家族在罗布麻中的功能,本研究基于罗布麻第二代和第三代转录组测序数据,共查找到57条MYB基因,其氨基酸数目介于88～1 088,分子量大小介于10.45～121.49 kD,保守结构域分为1R-MYB和R2/R3-MYB两个亚类;经理化性质分析发现,罗布麻MYB转录因子家族蛋白均为亲水性蛋白,并具有较高的热稳定性;由保守基序分析发现,不同MYB转录因子包含的保守基序的数目不同,数目介于1～5;经高级结构预测发现,MYB转录因子家族蛋白以α-螺旋和无规则卷曲结构为主;由系统进化树发现,罗布麻MYB序列在进化上可分为18个小类,根据与罗布麻具有很高的同源性的拟南芥R2/R3-MYB亚族的功能,可以预测罗布麻MYB基因的功能。     

辣椒TALE转录因子的生物信息学分析

TALE转录因子家族广泛存在于植物中,在植物生长发育的各个阶段发挥重要作用,但是目前关于辣椒TALE转录因子家族的研究鲜见报道。本研究借助于生物信息学手段,通过HMMER、SMART、MEGA5.05、GSDS、MEME、DNAMAN、SOPMA、SWISS-MODEL等软件和网站对辣椒TALE转录因子类型、结构域、系谱进化、蛋白理化性质及高级结构、信号肽进行分析。分析显示20个辣椒TALE转录因子家族成员均含有HOX主结构域;系统进化树分析显示,20个TALE转录因子家族成员可分为KNOX和BEL两个亚族,同一亚族含有相同的保守基序以及相似的基因结构和蛋白跨膜结构;辣椒TALE转录因子家族的内含子在3~6之间;α-螺旋和无规则卷曲是该家族基因主要的二级结构,三级结构中都含有螺旋-转角-螺旋结构。本研究分析了辣椒TALE转录因子的生物信息学的特征,结果表明该基因家族在辣椒中具有稳定、保守的特点,这为今后研究该基因参与的生长发育过程及其作用奠定了一定的理论基础。     

H5N1型禽流感病毒HA基因克隆及序列分析

为从分子生物学角度进一步研究H5N1型禽流感主要抗原HA基因,探究H5N1 HA基因的遗传变异情况及其蛋白结构,根据GenBank中登录的H5N1型禽流感HA基因的序列利用Primer 5.0设计引物扩增HA基因,将其克隆到pMD18-T载体后进行鉴定,对鉴定正确的重组质粒pMD-H5N1-HA进行测序分析。应用生物信息学软件对禽流感病毒HA基因进行系统进化树分析、氨基酸序列同源性分析、保守区分析,磷酸化位点和序列重复区分析及HA蛋白二级、三级结构的预测。核苷酸序列测定结果表明：HA基因长1661 bp,共编码326个氨基酸;生物信息学分析结果表明：HA基因在种间具有较高保守性,HA基因的氨基酸序列与其他地方性禽流感H5N1病毒株HA基因的序列同源性最高可达99.7%,且为高致病性毒株;HA蛋白的二级、三级结构预测结果显示：HA蛋白多为α螺旋和β转角结构,无规则卷曲,是亲水性蛋白。该结果为禽流感病毒的分子病毒学研究奠定了基础。     

苎麻C3H基因的克隆、生物信息学分析及表达分析

旨在为后期验证C3H基因编码蛋白功能并最终实现低木质素优良苎麻品种的基因工程育种奠定基础。基于苎麻高通量测序信息,利用RACE技术克隆C3H基因全长序列,对其进行生物信息学分析;并利用荧光定量技术对苎麻C3H的表达模式进行研究。获得了全长为1940 bp的苎麻C3H基因c DNA序列Bn C3H-1(Gen Bank登录号为KY078743)。Bn C3H-1基因编码蛋白理化性质和结构的分析表明,该基因编码一个含511个氨基酸,分子量为57.80 k D的亲水性蛋白,它可能定位在内质网上。氨基酸序列和结构分析显示Bn C3H-1有一个保守区域,即P450结构域。系统进化分析表明,该基因与巨桉和苦荞C3H基因具有很高的同源性。     

香蕉SPS基因家族的系统进化分析

蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)是调控蔗糖合成途径的关键酶之一,SPS受SPS基因家族编码。本研究基于香蕉基因组数据库,鉴定出3个香蕉SPS基因,分布在4、6、9号染色体上,命名为MaSPS1～MaSPS3基因,其蛋白氨基酸数目在1 043～1 061 aa之间,分子量介于116.36～118.89 kD之间,理论等电点在5.86～6.33之间,均为不稳定的亲水性蛋白,都不存在信号肽,蛋白二级结构都主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。Ma SPS1和MaSPS2蛋白主要分布于细胞质,而MaSPS3蛋白主要分布于细胞核,都不存在跨膜结构区。3个MaSPS基因外显子和内含子数量分别为13～14和12～13。3个MaSPS蛋白均有10个相同基序,且都具有糖基转移酶结构域、蔗糖合成酶结构域和蔗糖-6-磷酸磷酸水解酶等3个保守区域。进化树分析发现MaSPS1和Ma SPS3聚类到A亚家族,MaSPS2被聚类到C亚家族。研究结果将为深入研究MaSPS基因的功能及调控香蕉果实发育和成熟过程中糖代谢奠定基础。     

蒙古冰草WRKY转录因子基因的序列分析

WRKY转录因子是一类与植物抗逆相关的蛋白家族,通过激活植物抗逆应答基因的表达而提高其抗逆性。为挖掘蒙古冰草(Agropyron mongolicum)抗旱相关的WRKY基因,本研究在已有转录组测序数据的基础上,用Plant TFDB数据库中的Prediction和Blast对WRKY基因筛选及保守结构域分析,对筛选出的WRKY转录因子用Ex PASy Proteomics Server和MEME程序预测其分子量、等电点和基序、并用MEGA7.0.7与已报道具有抗旱功能的16个WRKY蛋白进行多序列比对分析并构建系统进化树。结果表明:蒙古冰草中筛选出14个WRKY基因,其蛋白大小在63~677 aa范围内,分子量和等电点分别介于7.1~73.3 k D和6.09~10.09之间;基序预测得到1个特征基序,2个保守基序,最长的基序含29个氨基酸。蒙古冰草WRKY转录因子蛋白基本上比较保守,WRKYGQK没有发生变异,但存在着Q残基的变异;进化树分为两大类,一类为Unigene19129、Unigene47036、Unigene50921、其C端锌指结构是C2HC,另一大类Unigene29536、Unigene43681、Unigene52656等C端锌指为C2H2;蒙古冰草中筛选出的WRKY基因与16个具抗旱功能的WRKY基因均有同源性,推测这14个WRKY转录因子参与蒙古冰草干旱逆境下的反应。     

Xpm Ⅲ型效应蛋白XopAG的生物信息学分析及功能验证

木薯细菌性枯萎病(cassava bacterial blight, CBB)是由菜豆黄单胞菌木薯萎蔫致病变种(Xanthomonas phaseoli pv. manihotis, Xpm)引起的细菌性病害。XopAG是Xpm分泌的一类Ⅲ型效应蛋白,其生化功能和致病分子机制尚不明确。XopAG基因全长1 305 bp,编码434个氨基酸。经在线网站预测,XopAG蛋白有48个磷酸化位点,没有信号肽,不存在跨膜结构域,蛋白二级结构由43.32%的α-螺旋、9.91%的延伸链、5.07%的β-折叠和41.71%的无规则卷曲组成。同源序列比对显示,不同细菌属的XopAG蛋白同源性较低,黄单胞菌属中不同致病变种XopAG蛋白相似性较高。保守结构域分析表明,不同病原菌的XopAG蛋白序列中均含有高度保守的cyclophilin-binding基序(GPxL),该基序能结合亲免蛋白CYP,使寄主植物产生抗性。进化树分析表明,黄单胞菌中不同致病变种的XopAG蛋白亲缘关系相对比较接近,Xpm CHN11编码的XopAG与褐色黄单胞菌莱檬亚种(Xanthomonas fuscans ssp. aur...     

柠条锦鸡儿CkF5H基因及启动子的克隆

为了研究CkF5H基因在柠条锦鸡儿中木质素生物合成途径方面中的生物学功能,以我国西北干旱荒漠地区重要的豆科饲用灌木柠条锦鸡儿为材料,克隆了1个木质素合成相关的CkF5H基因,该基因c DNA全长1 679 bp,g DNA全长3 495 bp,具有2个外显子,1个内含子,编码520个氨基酸,Gen Bank登录号HQ829862。通过染色体步移的技术克隆了1 550 bp的启动子序列,对启动子序列上的响应元件进行了分析。结果显示,具有昼夜节律响应元件、防御与胁迫响应元件、赤霉素顺式作用元件和热响应元件等。CkF5H富含二级结构,其中α螺旋占39.81%,β折叠占15.96%,不规则卷曲占44.23%,并预测其三维结构。对CkF5H基因推导的氨基酸序列预测分析得出,CkF5H蛋白等电点为6.45,分子量为58.09 ku,不稳定系数45.72,是不稳定蛋白,总平均亲水性-0.143,属亲水性蛋白。因此,克隆柠条锦鸡儿的CkF5H基因并详细分析,可为进一步研究该基因提供理论依据。     

菜用大豆蔗糖转运蛋白基因Glyma18g15950的克隆及生物信息学分析

为了从分子水平上揭示菜用大豆蔗糖转运蛋白的结构特点,研究从菜用大豆‘闽豆6号’中同源克隆了蔗糖转运蛋白基因Glyma18g15950。经测序发现:该基因CDS长度为1794 bp,编码一个含有597个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明,Glyma18g15950蛋白的等电点(pI)为5.81,分子量(Mw)为64.30 kD;为疏水性蛋白。SOMPA分析表明,各个氨基酸残基对应的二级结构分别为α螺旋42.47%、β折叠13.71%、无规则卷曲39.63%和β转角4.18%;氨基酸序列和结构分析显示Glyma18g15950蛋白包含MFS_2结构域。SignalP分析表明该蛋白没有信号肽。系统进化树分析表明菜用大豆Glyma18g15950蛋白与野生大豆(Glycine soja)的亲缘关系最近,同源性达97.34%。将该蛋白与拟南芥的9个SUC蛋白比对表明Glyma18g15950与AtSUC3的亲缘关系最近,属于SUT2亚族。     

辣椒转录因子CaNAC23基因的克隆与表达分析

为分析NAC转录因子在辣椒发育及非生物胁迫中的功能,本研究以‘晋尖椒22’为试验材料,克隆获得CaNAC23基因全长,该基因全长1 899 bp,编码632个氨基酸,预测分子量约为72.54 kD,等电点为6.26,无序化区域有7个。二级结构预测和亚细胞定位预测表明CaNAC23含有一个保守的NAC结构域,定位于细胞核。氨基酸序列比对和进化树分析表明CaNAC23和拟南芥AT3G03200 (NAC045)同源性较高,进化上在同一分支。CaNAC23基因的组织表达特异性和非生物胁迫下的表达模式结果表明:CaNAC23在叶片中表达量最高,其次是根,暗示CaNAC23基因可能参与辣椒叶片或根发育相关。CaNAC23能够被干旱和盐胁迫诱导表达,推测其参与调控辣椒的非生物胁迫调控。本研究结果为研究NAC转录因子在辣椒发育及非生物胁迫应答中的功能提供了参考依据。     

苦荞14-3-3基因家族生物信息学分析

14-3-3蛋白是普遍存在于真核细胞中的蛋白质,在植物的生长发育、信号传导、抵御胁迫等方面发挥着重要的作用,编码14-3-3蛋白的基因以基因家族的形式存在。本试验利用BLASTp从苦荞全基因组中查找到19个14-3-3基因家族成员,其编码蛋白中ε类蛋白序列8条,非ε类蛋白序列11条。利用生物信息学软件对14-3-3蛋白的氨基酸序列进行理化性质分析,发现它们的长度介于101～242 aa,等电点范围为4.27～9.59,大部分表现为酸性亲水蛋白,通过亚细胞定位预测其存在于细胞质、叶绿体、胞外、细胞核和细胞骨架中。通过对苦荞14-3-3蛋白的结构分析,发现该蛋白以α-螺旋、延伸链、无规则卷曲为主来维持蛋白质结构的相对稳定性且蛋白质序列高度保守,共含有8个保守基序,分布在7条染色体上。根据苦荞14-3-3蛋白的理化性质、结构、进化等方面的分析对其功能进行了初步的预测,推测苦荞14-3-3蛋白在靶蛋白亚细胞定位、基因转录、物质跨膜运输、非生物胁迫、代谢调控中发挥着重要的作用。本研究为后续苦荞14-3-3蛋白复杂结构和生物学功能等方面的深入研究提供科学依据。     

金花茶黄烷酮3-羟化酶基因CnF3H的克隆及表达分析

本研究利用反转录PCR和RACE方法,从中国珍稀濒危植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中获得了黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因的c DNA全长,命名为Cn F3H,Gen Bank登录号为HQ290517。碱基序列分析表明,该Cn F3H基因c DNA序列全长为1 360 bp,5'非翻译区(untranslated regions,UTR)长54 bp,3'UTR长202 bp,开放阅读框长为1 104 bp编码367个氨基酸。氨基酸序列比对分析表明,Cn F3H与茶(C.sinensis)F3H同源性高达99%。二级结构预测表明,无规则卷曲在Cn F3H蛋白结构中所占比例最大,其次为α-螺旋和延伸链。相对荧光定量PCR分析表明,Cn F3H基因的表达量在幼蕾期、初蕾期和膨大期的表达量较高,之后逐渐降低;Cn F3H基因在花器官不同部位中均有表达,其表达量高低顺序为雄蕊、花瓣、萼片、雌蕊和苞片。本研究为全面深入地研究金花茶花色形成的分子调控机理提供了充实的理论依据。     

高抗体水平肉种鸡H9N2的分离鉴定及HA基因序列分析

从抗体水平较高、产蛋下降的种鸡群分离到一株具有血凝特点的病毒,经HI交叉抑制试验证实为H9N2病毒,命名A/Chicken/Shandong/LY/08,病毒对SPF鸡无致病性,IVPI为0。对其HA基因进行克隆测序,HA基因氨基酸裂解位点的基序为RSSR↓GL,与弱毒基序一致。A/chicken/Shandong/LY/08分离毒株与GenBank上发表的山东参考株HA基因的核苷酸之间的同源性为95.2%～99.6%,氨基酸序列之间的同源性为95.4%～99.5%。与国外A/ck/Korea/ms96/96、A/Parakeet/chiba/1/97和A/turkey/Wisconsin/1/1966 HA基因核苷酸序列同源性为82.6%～91.6%,氨基酸序列同源性为87.9%～92.2%。系统进化树分析表明,该毒株与近年来国内流行的H9N2禽流感毒株类似。     

基于转录组的荔枝PAL基因家族鉴定及表达分析

本研究通过运用荔枝采后褐变的转录组数据,运用生物信息学的方法对荔枝PAL基因家族进行鉴定,然后分析其理化性质、蛋白的各级结构、保守基序、与其他物种的进化关系及荔枝采后室温下褐变的基因表达模式。结果表明,共在荔枝中鉴定出4个具有PLN02457结构域的PAL基因。其蛋白质的长度为706～724个氨基酸,分子质量在39.990～43.759 kD,理论等电点存在于6.03～6.34之间,不稳定系数介于29.61～38.10,脂肪指数在88.87～93.40。各蛋白的α-螺旋介于54.72%～59.35%,无规则卷曲在30%左右,两者在二级结构中占比相对较高。4个荔枝PAL基因蛋白均存在MIO保守结构域,该结构域普遍存在于PAL基因家族蛋白中。4个荔枝PAL基因蛋白均存在PAL基因家族蛋白普遍出现的MIO保守结构域。通过多物种进化树分析发现荔枝与双子叶植物PAL基因家族的亲缘关系是相对较近的。4个荔枝PAL基因在室温下采后荔枝果皮发生褐变的过程中都展现了不同的表达模式。本研究发现了LcPAL2和LcPAL3 2个基因和PAL活性与荔枝果皮褐变有着很密切的联系,为进一步挖掘荔枝PAL基因功能提...     

禾谷镰刀菌MYB转录因子生物信息学分析

本研究利用生物信息学方法对真菌转录因子数据库收录的17条禾谷镰刀菌MYB转录因子序列进行了分析。基因序列和蛋白理化性质分析发现,禾谷镰刀菌17个MYB转录因子在核酸长度、蛋白大小、理论等电点、原子总数以及不稳定系数方面均存在差异;基序分析和蛋白二级、三级结构预测发现,这些转录因子包含2条特征基序,蛋白空间结构多样且均包含MYB转录因子特征结构(螺旋-转角-螺旋(HTH));系统进化树分析表明,17个禾谷镰刀菌MYB转录因子与12个已报道的其他物种MYB转录因子进化出两个大的分支,其中Fg MYB03、Fg MYB04、Fg MYB05、Fg MYB06、Fg MYB10、Fg MYB12和Fg MYB13与已知功能的动物、植物和真菌MYB转录因子c-MYB、ATMYB2、MoMyb1、FlbD和Pol5等具有较近的亲缘关系,推测它们具有类似的生物学功能。本研究结果为进一步研究禾谷镰刀菌MYB转录因子的生物学功能以及其他真菌MYB转录因子的家族特征提供了依据。     

基于ITS2序列鉴定扁桃种质资源

本研究旨在为扁桃种质资源鉴定提供分子生物学依据,为今后我国扁桃种质资源的开发、保护及利用提供科学依据。以新疆10份扁桃种质为研究材料,提取总DNA,利用通用引物对ITS序列进行PCR扩增及测序。测序结果与获得的序列KC862380进行比对,得到ITS2序列。对10个样品的ITS2序列进行G+C含量统计,多重序列比对后计算变异位点与简约信息位点,并构建UPGMA系统进化树。运用最邻近能量参数的自由能最小原理对其RNA的二级结构进行在线预测。结果表明,ITS2序列对位后长度为277 bp,包括14个变异位点和2个简约信息位点,在第84位存在碱基缺失。构建基于ITS2序列的UPGMA系统进化树中,遗传距离为0.000~0.008,‘纸皮’、‘公巴旦’与‘小双’3个种质各自为一支。‘公巴旦’与‘小双’的ITS2序列二级结构与其他种质差异较大,‘双果’的ITS2序列二级结构虽然与大部分种质存在差异,但都在螺旋结构V上存在一个5'-CGCAAG-3'的凸环结构,在聚类图中与‘阿曼尼沙’和‘鹰嘴’构成姐妹群。本试验发现,利用ITS2序列聚类,扁桃种质能被分成多类。不同扁桃种质的ITS2二级结构存在差异,其中‘公巴旦’与‘小双’的ITS2序列二级结构的螺旋区域在大小和数量以及位置上存在较大物种差异。结合UPGMA系统进化树发现,‘公巴旦’与‘小双’同其他种质的遗传距离最远,这与其二级结构有着密切的联系。     

飞机草类黄酮3’-羟化酶基因(CoF3’H)的克隆及其在烟草中的表达

利用RT-PCR和RACE技术从飞机草中克隆得到1628 bp的类黄酮3’-羟化酶c DNA的全长序列,命名为Co F3’H,Gen Bank登录号为HQ268505.1。Co F3’H基因的编码区长度为1524 bp,编码507个氨基酸。氨基酸序列含P450蛋白结构域和半胱氨酸亚铁血红素结合域保守区(F××G×R×C×G),利用DNAMAN软件比对显示,Co F3’H与其他植物的F3’H蛋白的同源性很高。通过农杆菌介导成功地将Co F3’H基因导入烟草,T2代的转Co F3’H基因烟草植株的黄酮含量显著高于野生型。说明Co F3’H在黄酮的生物合成中起重要作用,为后续研究飞机草的化感作用及综合利用提供基础。     

黄果柑XET基因的克隆及其序列分析

以成熟的黄果柑果实为材料,根据已登录植物的XET基因并参考甜橙基因组设计特异性引物,采用同源克隆方法,获得黄果柑XET基因完整的编码区序列,命名为Cit XET。运用生物学软件对该序列及其编码的氨基酸序列进行相关生物信息学及结构功能分析,结果显示黄果柑XET基因长960 bp,与其它植物序列具有较高的同源性。该基因编码319个氨基酸,蛋白质分子量为37.4547 k D,等电点为9.05,分子式为C_(1724)H_(2548)N_*(448)O_(466)S_(14),是一个具有跨膜结构的亲水性蛋白。序列比对及进化树分析,XET在进化的过程中具有高度的保守性。同时,Cit XET蛋白二级结构有21%的α-螺旋,30.72%的延伸链,9.09%的β-转角,39.18%的无规蜷曲。黄果柑XET具有GH16等结构域,属于糖苷水解酶GH16超家族的成员,其含有该家族的特征基序DEIDFEFLG和β-卷芯(β-jellyroll)折叠结构,同时预测该蛋白质可能参与碳水化合物代谢,木葡聚糖代谢,细胞壁生物合成等过程。本研究分离鉴定了黄果柑XET基因,同时初步了解该基因的生物学信息,有助于进一步探讨其的表达模式和具体功能,为黄果柑果实品质的改善提供理论依据。     

黄灯笼辣椒多聚半乳糖醛酸酶基因CCaPG的生物信息学和表达分析

本研究根据Gene Bank已发表的辣椒基因组序列信息,设计引物,利用RT-PCR法从海南黄灯笼辣椒中克隆了多聚半乳糖醛酸酶基因(PG),并命名为CCa PG基因。生物信息学及表达分析结果表明,该基因CDS区全长1 107 bp,编码368个氨基酸,推测为稳定的亲水蛋白,在N端由一条长约25 aa的信号肽;CCa PG蛋白二级结构预测显示,α-螺旋占18.75%,延伸链占37.23%,无规则卷曲占36.41%,β-转角占7.61%。系统进化树分析结果显示,CCa PG与一年生辣椒的亲缘关系最近,达98.37%,其次为美花烟草76.16%。表达量分析发现,CCa PG基因在果实变色期表达量最高,其次为幼果期,最低为绿熟期。本结果可为研究该基因的生物学功能和黄灯笼辣椒果实软化的调控机制奠定理论基础。     

乌菜抽薹开花转录抑制因子BcFLC2的克隆与表达分析

抽薹开花是白菜类作物很重要的农艺性状。开花抑制基因FLOWERING LOCUS C(FLC)是春化过程中的关键基因,并受多个途径的调控。本研究从乌菜(Brassica campestris L.ssp.Chinensis var.Rosularis)中克隆得到FLC序列,命名为BcFLC2,开放阅读框长度591 bp,编码196个氨基酸。序列分析表明,该基因属于Ⅱ型MADS-box家族基因,其蛋白序列二级结构主要由α-螺旋、β-转角及无规则卷曲构成,属于亲水蛋白,亚细胞定位于线粒体中。序列比对及进化树分析发现,该蛋白序列与紫菜苔(B.rapa var.purpuraria)、菜心(B.rapa subsp.chinensis)FLC序列具有较高的同源性(98%)。荧光定量PCR分析表明,随着乌菜的发育,BcFLC2基因在叶片中的表达量逐渐降低;在不同组织中表达差异显著,其中,叶中表达量最高,茎和蕾次之,根中不表达。以上结果表明,BcFLC2基因在乌菜抽薹开花中起到重要的作用。