毛果杨1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸合酶(HDS)基因的生物信息学分析

[目的]研究HDS基因间的同源性及其进化关系。[方法]以毛果杨的HDS基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性、保守区以及二级结构和三级结构的预测与分析。,并与其他10个物种的HDS基因序列进行多重比对与进化分析。[结果]毛果杨HDS基因的单链mRNA序列长1 956 bp,编码由656个氨基酸组成的蛋白质,该蛋白质相对分子质量为72 937.03,其中含量最高的是Leu,为10.50%;整个多肽中疏水性氨基酸只占39.63%,有10个亲水区和6个疏水区;与其他10个物种同源性多重比对发现同源性最高达99%。[结论]毛果杨HDS基因处于稳定状态,编码的蛋白为亲水性蛋白,在进化过程中是保守的;试验中获得的保守区段序列信息为新基因的克隆奠定了基础。     

矮牵牛的查尔酮合酶(CHS)基因的生物信息学分析

为研究CHS(chalcone synthase)基因间的同源性及其进化关系,以矮牵牛的CHS基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成和亲疏水性预测,并与其他10个物种的CHS基因序列进行多重比对、进化分析。结果表明:矮牵牛的CHS基因的单链mRNA序列含有1170个碱基对,蛋白质由389个氨基酸编码,相对分子质量为42580.02,其中亮氨酸(Leu)含量最高达10.80%;疏水值最大为2.038,最小为-2.208,无明显的亲水或疏水区域;多重比对发现11个物种同源性达到了80.55%。通过以上结果得出CHS基因处于稳定状态,编码的蛋白为亲水性蛋白,进化过程中是保守的,获得的保守区段的序列信息为新基因的克隆奠定了基础。     

矮牵牛的查尔酮合酶(CHS)基因的生物信息学分析

为研究CHS(chalcone synthase)基因间的同源性及其进化关系,以矮牵牛的CHS基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成和亲疏水性预测,并与其他10个物种的CHS基因序列进行多重比对、进化分析。结果表明：矮牵牛的CHS基因的单链mRNA序列含有1170个碱基对,蛋白质由389个氨基酸编码,相对分子质量为42580.02,其中亮氨酸(Leu)含量最高达10.80%;疏水值最大为2.038,最小为-2.208,无明显的亲水或疏水区域;多重比对发现11个物种同源性达到了80.55%。通过以上结果得出CHS基因处于稳定状态,编码的蛋白为亲水性蛋白,进化过程中是保守的,获得的保守区段的序列信息为新基因的克隆奠定了基础。     

水曲柳节律相关GIGANTEA基因的克隆及同源性比对分析

[目的]对水曲柳节律相关GIGANTEA基因的克隆及同源性进行比对分析。[方法]根据GenBank中GI基因保守结构域设计简并引物,进行PCR分析,并与其他物种的氨基酸序列进行同源性比对分析。[结果]获得了编码区780 bp的部分序列,可以编码260个氨基酸,获得的GI基因命名为FmGI,与多个物种GI基因有着较高的同源性,其中与葡萄、大豆、苜蓿、毛果杨、蓖麻、黄瓜、菊花、大麦、玉米、小麦、拟南芥、黑麦草、洋葱和云杉等多个物种具有较高一致性。系统发育树分析结果表明,GI基因按照单子叶植物、双子叶植物和裸子植物的进化关系聚为3类,明确了水曲柳GI基因的系统进化关系。[结论]该方法对水曲柳生物节律钟GI基因编码区进行了克隆,并对获得的部分GI蛋白序列进行了同源性比对分析,建立了系统进化树,为进一步获得水曲柳GI基因全长及研究其功能起到一定参考作用。     

毛果杨Eukaryotic translation initiation factor 5A（eIF5A） 同源基因的生物信息学分析

为研究毛果杨eIF5A基因间的同源性及其进化关系,以毛果杨的eIF5A基因为研究对象,利用生物信息学软件及网站对其进行碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性、保守区以及二级结构和三级结构的预测与分析,并与其他物种的eIF5A氨基酸序列进行多重比对与进化分析。结果表明,4个毛果杨eIF5A基因定位于不同染色体上,且都只含有5个外显子;研究还发现不同成员间氨基酸数目、氨基酸序列间的疏水性存在一定的差异;亚细胞定位分析表明,4个eIF5A蛋白均定位于细胞质上;二级结构预测结果显示,4个eIF5A氨基酸序列以无规则卷曲、扩展链和α-螺旋为主要组成部分,且4条氨基酸序列三维结构十分相似。上述结果均为毛果杨eIF5A基因家族的进一步功能分析提供了一定基础。     

地黄肌动蛋白基因片段的克隆与序列分析

[目的]克隆与分析地黄肌动蛋白基因片段。[方法]根据与地黄相近物种肌动蛋白基因序列的保守区设计兼并引物,通过RT-PCR方法扩增地黄编码区肌动蛋白基因。[结果]扩增片段全长为724 bp,对应编码240个氨基酸。序列比对分析发现其与其他高等植物肌动蛋白基因核苷酸序列同源性在80%以上,氨基酸序列在90%以上。[结论]系统进化分析表明,扩增到的地黄肌动蛋白基因与烟草actin7基因有较近的亲缘关系。     

棉花乙烯受体基因的电子克隆及生物信息学分析

[目的]电子克隆并分析棉花乙烯受体基因（Ethylene Receptor,ETR）。[方法]利用生物信息学方法,以毛果杨的ETR基因家族序列为基础,电子克隆棉花乙烯受体基因开放阅读框,并对序列进行氨基酸组成、功能域、二级结构、疏水性、信号肽及系统进化等预测分析。[结果]通过电子拼接,共获得该基因家族的2个棉花ETR基因GhETR1和GhETR2。2个基因开放阅读框长度分别为2 289 bp和2 226 bp,编码含762和741个氨基酸残基的肽链。经生物信息学分析发现,两基因分属于ETR2和ETR1亚家族。N端有典型的跨膜区,含有ETR蛋白的保守域GAF、H isKA、HATPase-c和REC。GhETR1与毛果杨XP_002315717、XP_002311669相似性较高,GhETR2与毛果杨XP_002299688、XP_002327419相似性较高。[结论]该研究结果为进一步研究棉花GhETR基因在棉纤维发育中的作用奠定了基础。     

梨苯丙氨酸解氨酶基因的生物信息学分析

[目的]对梨苯丙氨酸解氨酶(PAL)的基因进行生物信息学分析。[方法]以梨的苯丙氨酸解氨酶基因为研究对象,运用生物信息学方法对其编码的蛋白质结构、理化性质及功能结构域进行分析。[结果]梨pal基因的全长编码区序列(Coding sequences,CDS)长2 160 bp,编码720个氨基酸;序列比对结果显示,梨的pal基因与葡萄、树莓、甜樱桃、烟草、毛果杨、柠檬、水稻pal基因的同源性分别为86%、90%、94%、85%、88%、88%和73%;系统进化分析结果显示,梨pal基因与甜樱桃的进化关系最为密切;梨苯丙氨酸解氨酶定位于细胞基质,二级结构以随机卷曲和α-螺旋为主要构件,三维建模成功。[结论]为今后研究PAL和梨木质素合成的分子机理提供了一定的理论参考。     

毛果杨全基因组硝酸根转运蛋白家族(NRT2s)序列分析

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)和莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardttii)高亲和性硝酸根转运蛋白(NRT2s)为对照,对毛果杨(Populus trichocarpa)NRT2s家族成员进行序列比对、系统发育分析、基因结构分析、理化性质预测、疏水性与跨膜区预测、结构域检测等生物信息学分析。结果表明:毛果杨基因组包含6个NRT2s家族成员并可分为3个亚家族。其中PtNRT2.1、PtNRT2.2和PtNRT2.3属于亚家族I;PtNRT2.4和PtNRT2.5属于亚家族II;PtNRT2.6属于亚家族III。亚家族I保守程度最高,亚家族II和III可能由亚家族I进化而来。所有的NRT2s都具有高度相似的结构域、功能区和基因结构,在不同物种中的进化较为保守。不同的NRT2s成员定位于不同的亚细胞结构中,其具体功能可能存在差异,并共同参与调控杨树的硝态氮平衡。     

毛果杨（Populus trichocarpa）中ZINC-INDUCED FACILITATOR1（ZIF1）同源基因的生物信息学分析

以拟南芥ZIF1基因序列为基础,利用生物信息学软件及网站,找出毛果杨中ZIF1基因同源序列,对其进行生物信息学分析,并与其他物种中ZIF1同源基因序列进行多重比对与进化分析,使用实时荧光定量PCR技术验证毛果杨中ZIF1同源基因在锌胁迫条件下,根和叶中该基因的表达情况。结果预测出4个符合ZIF1基因基本结构特征,且具有与该基因相同保守功能结构域的毛果杨ZIF1同源基因,这4个基因属于稳定蛋白,可能具有信号肽,明显疏水区和典型跨膜区,基因定位在质膜上,实时荧光定量PCR结果表明,锌过量存在时,这4个基因表达上调,且根中最为显著。以上分析为进一步研究林木中ZIF1同源基因奠定了理论和实践基础。     

木薯海藻糖合成酶基因MeTPS6克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

[目的]克隆木薯海藻糖合成酶基因MeTPS6,并分析其在干旱、低温、遮荫等非生物胁迫应答中的表达情况,为研究TPS基因功能及抗逆分子机理提供参考.[方法]采用RT-PCR从木薯中克隆MeTPS6基因,并进行生物信息学分析及构建系统发育进化树.采用荧光定量PCR(qPCR)分析MeTPS6基因在干旱、低温和遮荫胁迫下不同木薯品种不同组织中的表达特性及模式.[结果]克隆获得的MeTPS6基因具有一个2565 bp的开放阅读框,编码854个氨基酸,含有TPS家族保守结构域(Glyco_transf_20).MeTPS6蛋白与杨树(Potri.010G104500)和杞柳(SapurV1A.0015s0610)同源蛋白氨基酸序列的相似性分别达92.6%和90.0%,表明木薯与杨树和杞柳的亲缘关系较近.MeTPS6基因的启动子序列中存在大量非生物胁迫相关元件(低温相关元件LTR、干旱相关元件MBS等)、激素相关元件(脱落酸相关的元件ABRE和CE3、水杨酸相关元件TCA-element等)及光响应相关元件(ACE、Box I等).MeTPS6基因在木薯储藏根中的表达量最高,须根次之,二者均显著高于茎、叶柄和叶片中的表达量(P<0.05,下同),且在干旱、低温和遮荫胁迫下,不同组织中的表达模式存在明显差异.对于不同木薯品种,干旱、低温和遮荫胁迫处理均显著诱导其MeTPS6基因表达.在高置信度(Confidence=0.8)的情况下,共找到13个共表达基因,其中有10个为TPS同源基因,表明这些同源基因可能相互协调,共同参与植物生物学过程;另外3个基因(CAT、CAT1和F5M15.5)均编码过氧化氢酶,主要参与保护细胞免受过氧化氢的毒性作用.[结论]MeTPS6基因主要在木薯的根(特别是储藏根)中表达,并从转录水平参与干旱、低温和遮荫胁迫响应,可作为候选基因进一步研究其在木薯抗逆中的功能.     

小菜粉蝶颗粒体病毒lef-3基因的克隆与分析

 【目的】研究杆状病毒lef-3基因的起源与进化,从分子水平明确病毒之间的亲缘关系。【方法】通过常规PCR方法获得小菜粉蝶颗粒体病毒晚期基因表达调控因子lef-3的基因片段,克隆后测序,然后利用软件对lef-3及编码序列进行生物信息学分析。【结果】克隆得到的PiraGV lef-3基因ORF序列中存在4个突变位点,但氨基酸性质未发生改变,推导PiraGV LEF-3蛋白含399个氨基酸残基,分子量为3.99 kD;通过高级结构预测及其编码序列与其它杆状病毒的LEF-3同源性比对表明,该基因可能编码单链DNA结合蛋白;BLAST比对发现lef-3基因只存在于鳞翅目昆虫为宿主的杆状病毒基因组;进化分析表明LEF-3可分为3组,其中GV属的LEF-3聚类为1个组,NPV属的LEF-3聚类为2个组;GV的lef-3基因编码区的选择压力分析表明,大多数lef-3基因间相比较表现为负向选择,但不同lef-3基因间的Ka/Ks不同,也有正向选择;起源分析表明,杆状病毒lef-3基因可能来源于细菌。【结论】获得了小菜粉蝶颗粒体病毒（PiraGV）lef-3基因,通过生物信息学分析推测出了lef-3基因的起源进化规律。     

燕麦Actin基因片段的克隆及序列分析

【目的】克隆与分析燕麦肌动蛋白基因片段.【方法】根据其他植物Actin基因的保守序列设计一对简并性引物,以燕麦叶片总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增出Actin基因片段并克隆到PUCm-T载体,进而转化大肠杆菌E.coli DH5α感受态细胞.阳性克隆经PCR鉴定后进行测序.【结果】扩增片段长678bp,共编码225个氨基酸;所得序列与GenBank中注册的Actin基因序列的同源性均在85%以上,与其他肌动蛋白的氨基酸序列的同源性达93%以上.【结论】系统进化分析表明,扩增到的燕麦肌动蛋白基因与羊草、长穗偃麦草和黑麦草等植物的肌动蛋白基因亲缘关系最为密切.     

棉铃虫多核衣壳型多角体病毒fp25K基因的克隆及分析

[目的]克隆棉铃虫多核衣壳型多角体病毒(HearMNPV) fp25 K基因,为深入研究杆状病毒的进化机制提供依据。[方法]通过半补齐法建立HearMNPV的质粒基因组文库,对插入片段进行鉴定和序列分析获取HearMNPV fp25 K基因。[结果]HearMNPV fp25 K基因的读码框由588个核苷酸组成,编码195个氨基酸;该基因上游具有晚期调控保守序列ATAAG,是一个晚期表达基因;HearMNPV fp25 K存在5个α-螺旋,8个β-折叠;HearMNPV与蓓带夜蛾核型多角体一致性最高,达97.0%,与舞毒蛾多核衣壳型多角体的FP’同源性最低,仅为19.3%。HearMNPV与GroupⅠNPVs、GroupⅡNPVs及GVs的fp25K同源基因间氨基酸平均相似性分别为55.6%、69.4%和29.3%,推测其与Ⅱ类NPVs的亲缘关系较近。[结论]该研究为杆状病毒分子进化、生物防治奠定了基础。     

刺五加ATP合酶β亚基基因的克隆与序列分析

[目的]克隆刺五加叶绿体的ATP合酶β亚基cDNA并对其进行生物信息学分析。[方法]根据已知物种叶绿体ATP合酶β亚基基因的序列,设计1对同源引物,通过RT-PCR扩增得到刺五加ATP合酶β亚基cDNA,并对其进行序列比对及结构预测分析。[结果]RT-PCR扩增获得了长1 099 bp的刺五加ATP合酶β亚基cDNA,该基因编码366个氨基酸。序列比对及结构预测分析表明,刺五加ATP合酶β亚基基因编码的氨基酸与水稻的同源性最高,达96.41%。其二级结构中含有171个α螺旋(alpha helix),占46.72%;53个延伸链(extended strand),占14.48%;27个β折叠(beta turn),占7.38%;115个无规则蜷曲(random coil),占31.42%。第262～271位氨基酸为ATP合酶β亚基的标志性位点。整个多肽链无明显的疏水区域,初步认定为亲水性蛋白。[结论]该试验克隆得到的ATP合酶β亚基基因为叶绿体ATP合酶β亚基基因,为研究刺五加能量代谢对植物次生代谢的影响及了解植物ATP合酶的结构与功能提供了必要的信息。     

刺五加ATP合酶β亚基基因的克隆与序列分析

[目的]克隆刺五加叶绿体的ATP合酶β亚基cDNA并对其进行生物信息学分析。[方法]根据已知物种叶绿体ATP合酶β亚基基因的序列,设计1对同源引物,通过RT-PCR扩增得到刺五加ATP合酶β亚基cDNA,并对其进行序列比对及结构预测分析。[结果]RT-PCR扩增获得了长1099bp的刺五加ATP合酶β亚基cDNA,该基因编码366个氨基酸。序列比对及结构预测分析表明,刺五加ATP合酶β亚基基因编码的氨基酸与水稻的同源性最高,达96.41%。其二级结构中含有171个α螺旋（alpha helix）,占46.72%;53个延伸链（extended strand）,占14.48%;27个β折叠（beta turn）,占7.38%;115个无规则蜷曲（random coil）,占31.42%。第262～271位氨基酸为ATP合酶β亚基的标志性位点。整个多肽链无明显的疏水区域,初步认定为亲水性蛋白。[结论]该试验克隆得到的ATP合酶β亚基基因为叶绿体ATP合酶β亚基基因,为研究刺五加能量代谢对植物次生代谢的影响及了解植物ATP合酶的结构与功能提供了必要的信息。