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。     

毛果杨VOZ基因家族的生物信息学分析（英文）

为探究毛果杨VOZ基因家族的生物学特征,运用生物信息学方法对毛果杨VOZ基因家族4个成员的核苷酸序列、蛋白质序列和基因的组织表达进行分析。结果表明：毛果杨的4个PtVOZ基因均匀的分布在4条染色体上;编码蛋白的长度和分子质量都相差不大,亚细胞定位都位于细胞核内,属于不稳定的酸性亲水非脂溶性蛋白;基因结构都是4个外显子和3个内含子的结构模式;PtVOZ转录因子二级结构各组分所占比例顺序为：无规则卷曲>α螺旋>延伸链>β折叠,三级结构在空间构象上非常相似。系统进化树分析表明,毛果杨与同属双子叶植物的VOZ转录因子亲缘关系更近;毛果杨的4个PtVOZ基因在幼苗和不同组织中均有表达且其表达量存在差异。本研究为进一步挖掘PtVOZ基因的分子生物学功能提供了必要的理论基础。     

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。     

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。     

毛果杨BBX基因家族鉴定与生物信息学分析

BBXs(B-box)转录因子家族在植物生长发育和胁迫反应中发挥重要作用。本研究利用生物信息学手段在毛果杨（Populus trichocarpa）基因组筛选并鉴定出28个PtBBXs基因家族成员,对该家族成员进行结构和表达分析表明,PtBBXs基因不均匀地分布于15条染色体上,其编码的氨基酸残基数介于184～514,全部为酸性蛋白质。依据基因结构和蛋白质保守基序,可将其分为5个组（A～E）,全基因组加倍事件是PtBBXs家族基因数量扩增的主要方式。PtBBX家族基因的启动子区域包含大量激素（脱落酸、赤霉素,和水杨酸等）与非生物胁迫（干旱、低温）响应相关的元件,大多数PtBBXs基因在叶片中高表达,而少量PtBBXs基因（PtBBX5/11/12/28）在根或花序中高表达。转录组数据分析表明,PtBBXs在响应非生物胁迫过程中分工不同,组A和组D的多数成员响应了茉莉酸、水杨酸和低温处理,组B(PtBBX16/19)和组C(PtBBX1/2)基因同时响应盐和干旱胁迫。这些结果为今后进一步挖掘PtBBX基因家族成员功能,以及创制林木抗逆新种质,提供了重要的理论依据。     

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。     

毛果杨 RAV/PLC 基因生物信息学分析

【目的】利用生物信息学手段,对毛果杨(Populus trichocarpa)RAV/PLC基因编码蛋白质结构和特征进行预测。【方法】以PLC(Phospholipases C)为关键字在Phytozome数据库搜索毛果杨磷脂酶C基因序列,以RAV/PLC基因及其蛋白质序列为研究对象,利用多种生物信息学分析工具对其基因结构及蛋白功能进行分析。【结果】在毛果杨PLC编码基因中发现了一个可编码RAV和PLC结构域的特殊基因,该基因在Phytozome数据库中编号为Potri.018G109200,ORF区域长度为1 650 bp,编码549个氨基酸,预测分子量为62.72338 ku,理论等电点为9.16;该基因在茎中表达量最高,芽中表达量其次之根和叶中表达量较低。其编码蛋白包含1个AP2结构域、1个B3结构域和1个PLC-X结构域,AP2/B3结构域和PLC-X结构域之间可能存在一个跨膜区;启动子元件分析表明,RAV/PLC基因可能与光应答及激素应答相关;String软件预测RAV/PLC基因可能与MYB103、WRKY49、ABI5、DXS2存在功能关联;KEGG分析表明,该基因主要与RAV转录因子信号通路有关;同时利用同源建模方法获得了RAV/PLC的完整三维模型。【结论】通过对RAV/PLC基因结构和蛋白功能预测,为该基因克隆及参与信号通路分析提供参考。     

毛果杨多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白家族PtPGIP的生物信息学分析

植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（Polygalacturonase-inhibiting protein,PGIP）可特异性识别病原菌分泌的多聚半乳糖醛酸酶,从而抑制病原菌对植物细胞壁重要成分——果胶的降解,以增强植物病原菌抗性。为探明模式树种杨树PGIP抗病机制,对毛果杨PGIP(PtPGIP)家族成员进行鉴定,以及对蛋白质理化性质和结构、系统进化、基因表达模式进行分析。结果表明,毛果杨基因组中鉴定到4个PtPGIP基因,其中,PtPGIP1和PtPGI2位于6号染色体串联重复,PtPGIP3和PtPGIP4位于16号染色体串联重复;PtPGIP1是假基因,PtPGIP2、PtPGIP3、PtPGIP4具有完整的PGIP蛋白结构域。PtPGIP均为疏水蛋白,具有良好的脂溶性,且具有3～7个N-糖基化位点。亚细胞定位预测表明,其可能定位于细胞外。除PtPGIP1以外,PtPGIP2、PtPGIP3、PtPGIP4蛋白均包含10个LRR片段,LRR中的保守序列xxLxLxx及蛋白质分子对接均表现出差异性。PtPGIP基因的表达具有组织特异性,PtPGIP1基因在各个组织部位的表达水平均较低...     

毛果杨腺苷酸合成酶基因ACS-1的克隆和酶学分析

乙酰辅酶A连接酶(ACS)属于腺苷酸合成酶超基因家族,与4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)有着紧密的进化关系。通过对毛果杨数据库中4CL基因的同源检索,克隆获得了毛果杨基因Prt4CL8的序列(命名ACS-1,Genebank登录号XM_002329288.1)。序列分析表明,ACS-1具有ACS的关键残基以及C端末尾的PTS1序列;而4CL的高度保守结构域box Ⅰ和box Ⅱ在该蛋白中不保守。利用PCR技术克隆序列,构建表达载体pET30a,转化大肠杆菌并表达重组蛋白。对其进行酶学活性分析,结果证明该蛋白不能催化4CL常见底物,而对ACS底物乙酸钠具有明显催化活性:K_m为(0.25±0.02)mmol·L^-1;V_m为(8.63±0.63)mmol·L^-1。结果表明,ACS-1是ACS家族成员,为腺苷酸合成酶超基因家族成员的鉴定与功能分析提供了一定的理论基础。     

5种北方药用植物萜类合酶(IPI)的生物信息学分析

该文利用生物信息学的方法和工具,对5种北方药用植物萜类合酶中异戊烯焦磷酸异构酶(isopentenyl pyrophosphate isomerase,IPI)的理化性质、亲/疏水性、跨膜结构域、二级结构、亚细胞定位等方面进行分析及预测.结果表明:5种北方药用植物IPI蛋白的分子量、等电点、不稳定指数、脂肪指数等理化性质无太大差异;主要表现为亲水性;亚细胞定位大多定位于叶绿体上;磷酸化位点最多的是丝氨酸;二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主;均无信号肽,由此推测IPI是非分泌性蛋白;无跨膜结构域存在;主要有1个功能结构域(NudixHydrolase Superfamily).该研究结果为进一步研究IPI基因的功能以及对于北方药用植物的深入研究、提高药用植物药效以及合理开发利用药用植物资源具有重要意义.     

毛白杨(BJHR01)磷酸肌醇特异性磷脂酶C(PLC2)基因生物信息学分析

[目的]用生物信息学手段分析、预测毛白杨PLC2基因/蛋白质的结构与特征,为该基因的克隆及功能研究提供理论参考。[方法]以PLC2基因及对应蛋白质为研究对象,利用各种网上数据库及生物信息学分析软件对其进行相关分析、预测。[结果]PLC2基因的GenBank登录号为JX424764.1,ORF长957bp,编码318个氨基酸,对应蛋白质PLC2的分子量35 999.1D,理论等电点7.07;PLC2与毛果杨（XP₀02313726.1）的同源性较高;PLC2属于PI-PLCc_GDPD_SF超家族,无O-糖基化位点,无二硫键,无跨膜区和信号肽,有16个磷酸化位点。[结论]对PLC2基因/蛋白的各级结构及功能进行预测,为下一步试验奠定基础。     

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。     

杨树磷酸肌醇特异性磷脂酶C基因家族鉴定与分析

为了对已测序杨树Populus trichocarpa Torr.Gray中磷酸肌醇特异性磷脂酶C(phosphoinositidespecific phospholipase C,PI-PLC)家族基因进行系统分析,利用杨树基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定杨树PI-PLC家族基因的基因结构、染色体定位和编码蛋白,通过蛋白序列比对进行进化和分类分析。结果表明,杨树中含有7个PI-PLC家族基因,含有8~10个外显子,分布于杨树的4条染色体上。MEME和Pfam保守结构域分析显示,杨树PI-PLC蛋白均含有4个保守的EF、X、Y和C2结构域。蛋白质进化树分析结果表明PI-PLC可分为2个亚家族。     

N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的生物信息学分析

[目的]对ArgE蛋白的结构和功能进行初步预测。[方法]以在GenBank上查找到的若干微生物N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶基因序列为分析对象,以ArgE(P23908)为研究对象,利用生物信息学在线软件ORF finder、ProtParam和Protscale等对ArgE编码的蛋白N-乙酰鸟氨酸脱酰基酶的二级结构和特殊结构、序列同源性、结构域及功能位点进行了初步预测。[结果]ArgE蛋白是一种酸性可溶性蛋白,理论等电点为5.54,分子量为42 347.3,无信号肽,为非分泌蛋白,有多个磷酸化位点。蛋白中存在α螺旋、β-折叠和无规则卷曲结构,有2个可形成跨膜结构的片段,不存在卷曲螺旋,也无线粒体定位信号。ArgE蛋白与CBPG、DAPE、ACY1、YSCS几种蛋白具有较高的相似性。[结论]该研究可为ArgE蛋白的结构和功能的实验研究提供理论依据。     

不同植物查尔酮合成酶CHS基因的生物信息学分析

采用生物信息学方法对GenBank中已登录的10种不同植物中的查尔酮合成酶基因的核苷酸序列及所推测的氨基酸序列的理化性质、信号肽、跨膜结构、亲/疏水性、功能结构域以及其二级结构进行了详细的分析,构建了不同植物CHS的系统进化树。结果表明,10种植物中CHS基因的开放阅读框的全长在1.2 kb左右,大约编码399个氨基酸;不同植物中的CHS的氨基酸序列均包括1个N-糖基化位点(32NMSS),4个蛋白激酶c磷酸化位点(69TIR、158SVK、202TFR、359SAK)和1个查尔酮合成酶活性位点(161RLMMYQQGCFAGGTVLR),均不存在信号肽、无跨膜结构域,是一个疏水性蛋白。     

玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）基因的克隆及序列分析

[目的]获得玉米的PEPC基因,并对其生物信息学进行分析。[方法]使用RT-PCR方法由玉米中获得PEPC全长c DNA,构建克隆载体后进行测序,并对其序列进行生物信息学分析。[结果]获得的玉米PEPC基因CDS全长2 913 bp,编码的多肽链包含970个氨基酸,为疏水性氨基酸,由α-螺旋(61.44%)、无规则卷曲(34.43%)和延伸链(4.12%)组成,定位于细胞质,不存在跨膜结构域,其175~970位氨基酸组成了磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的功能结构域,在173~184、597~609位具有2个磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性位点。[结论]该研究克隆了玉米C_4型丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)基因,它所编码的氨基酸序列具备PPDK蛋白的保守序列和催化活性中心区域。     

陆地棉PHYB基因生物信息学分析

[目的]对陆地棉PHYB基因有一个全面的认识和生物信息学分析.[方法]在陆地棉异源四倍体标准系TM-1基因组数据库中共鉴定获得2个PHYB基因,这2个基因分别分布在A10和D10亚基因组.利用生物信息学方法对这两个基因进行初步分析.[结果]棉花的PHYB具有其他植物PHYB相同的基序和结构域,不管是数目还是分部位置都比较一致;不同植物的PHYB氨基酸序列同源性比对及构建的进化树都显示棉花的PHYB同可可的在同源性和进化关系上都是最高的,同水稻、玉米等单子叶植物的同源性及进化关系较低;基因结构的比对结果同样显示植物PHYB基因在进化上比较保守;棉花PHYB存在几十个可能磷酸化的位点,这些位点的磷酸化作用可能影响光敏色素的功能及其介导的信号通路.[结论]该研究结果为陆地棉PHYB基因的克隆和功能研究提供了理论基础.