甘薯等10种作物基因的生物信息学分析

采用生物信息学相关软件对甘薯等10种NAC1蛋白的氨基酸序列及其理化性质、磷酸化位点、疏水性或亲水性、二级结构和三级结构、跨膜结构域、信号肽、亚细胞定位以及保守结构域等进行了预测和分析。结果表明:供试10种NAC1蛋白的磷酸化位点主要为丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸;这些NAC1蛋白均为亲水性蛋白,属于非分泌蛋白,不具有信号肽,没有明显的跨膜结构域;在它们的二级结构中,无规则卷曲所占比例最高;MtNAC1和CaNAC1可能定位于叶绿体,NtNAC1和GmNAC1可能定位于线粒体,甘薯及其他6种作物的NAC1蛋白可能定位于细胞核;甘薯等NAC1蛋白的三级结构与水稻NAC1蛋白具有一定的相似性;10种NAC1蛋白均含有1个NAM(No apical meristem)功能结构域。氨基酸序列比对和进化树分析显示IbNAC1与CaNAC1的亲缘关系最近。     

甘薯等10种作物基因的生物信息学分析

采用生物信息学相关软件对甘薯等10种NAC1蛋白的氨基酸序列及其理化性质、磷酸化位点、疏水性或亲水性、二级结构和三级结构、跨膜结构域、信号肽、亚细胞定位以及保守结构域等进行了预测和分析。结果表明:供试10种NAC1蛋白的磷酸化位点主要为丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸;这些NAC1蛋白均为亲水性蛋白,属于非分泌蛋白,不具有信号肽,没有明显的跨膜结构域;在它们的二级结构中,无规则卷曲所占比例最高;MtNAC1和CaNAC1可能定位于叶绿体,NtNAC1和GmNAC1可能定位于线粒体,甘薯及其他6种作物的NAC1蛋白可能定位于细胞核;甘薯等NAC1蛋白的三级结构与水稻NAC1蛋白具有一定的相似性;10种NAC1蛋白均含有1个NAM(No apical meristem)功能结构域。氨基酸序列比对和进化树分析显示IbNAC1与CaNAC1的亲缘关系最近。     

玉米JAZ基因家族的生物信息学分析

基于已发布的玉米全基因组数据,利用系列生物信息学分析软件对玉米JAZ基因家族进行了氨基酸组成及其理化性质、蛋白质亲疏水性、磷酸化位点、二级结构元件和含量、跨膜结构域、信号肽、蛋白质亚细胞定位、功能结构域预测和分析。结果表明,玉米JAZ蛋白的氨基酸残基数目介于110～426个,相对分子质量介于11 834.49～30 494.24,理论等电点介于4.89～10.18,玉米JAZ蛋白的主要氨基酸为丙氨酸、脯氨酸、精氨酸等。稳定性预测结果表明,玉米JAZ蛋白均为非稳定性蛋白质;信号肽和跨膜结构域预测结果显示,这些蛋白质均为非分泌蛋白质,不具有信号肽,且没有明显的跨膜结构域。JAZ蛋白二级结构元件主要为不规则卷曲、α-螺旋和延伸链。亚细胞定位预测结果显示,JAZ蛋白质主要定位于细胞核;结构域预测结果表明,JAZ蛋白均含有JAZ蛋白家族典型的TIFY和CCT-2功能结构域。研究结果可为玉米JAZ基因功能研究和玉米性状定向改良奠定理论基础。     

甘薯IbHKT-like基因的克隆与表达分析

植物高亲和钾转运体HKT基因具有Na+(或K+)单向运输或Na+-K+共转运作用.为了探究甘薯高亲和钾转运体HKT的离子转运情况及其对非生物胁迫的响应,本研究克隆得到1个甘薯钾离子转运体IbHKT-like基因.生物信息学分析结果表明,IbHKT-like基因序列全长为1647 bp,编码548个氨基酸.IbHKT-l...     

8种植物CHI基因的生物信息学分析

根据GenBank上已登录的拟南芥、苹果杂交种、草莓、桃、沙梨的栽培种美人酥、葡萄、柑橘和玉米的查尔酮异构酶基因蛋白质氨基酸残基序列,应用生物软件对其组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性与亲水性、蛋白质二级和三级结构以及功能域进行预测和分析。结果表明：8种植物的CHI不具有导肽,不存在信号肽,不具有跨膜结构,推测CHI可能定位于细胞质基质中发挥功能,多肽链总体表现为亲水性;有α-螺旋、β-转折、无规则卷曲和延伸链4种二级结构,除了无规则卷曲是桃的最主要二级元件外;其余7种植物均是α-螺旋为最主要的结构元件;8种植物可能均有1个查尔酮异构酶活性部位。     

水稻OsSsr1基因的生物信息学分析、亚细胞定位及其表达模式

为了探明盐敏感相关基因[OsSsr1（Oryza sativa L.salt-sensitive related gene 1,GenBank登录号为NM₀01065574）]的亚细胞定位及在水稻不同组织和各种逆境胁迫下的表达模式,通过生物信息学手段、洋葱表皮亚细胞定位、RiceXPro数据库和Real-time PCR对其进行研究。序列分析表明OsSsr1的开放阅读框为2 004 bp,编码一个由667个氨基酸组成并含有5个跨膜区的蛋白质,该蛋白质N端含有一个信号肽;其启动子序列包含TGACG-motif、ABRE、TCA-element和W box等多个与逆境相关的顺式作用元件。GFP融合表达显示,OsSSR1蛋白质定位于细胞膜。RiceXPro数据库中数据分析表明,OsSsr1基因在水稻不同发育期的不同组织中均有表达,在叶中的表达量最高,胚中的表达量最低。Real-time PCR结果表明,OsSsr1表达水平受干旱、高温、高盐、低温、机械伤害、稻瘟病菌、MeJA和ABA的诱导上调。这些结果显示,OsSsr1基因可能在水稻胁迫反应中发挥重要作用。     

玉米JAZ家族基因的表达规律分析

为阐明玉米JAZ家族基因的功能及其调控机制,本研究利用生物信息学方法,对玉米JAZ家族基因进行系统进化分析、保守结构域分析、组织特异性分析以及在玉米抵抗生物和非生物胁迫过程中的表达规律分析。利用Real-time PCR技术,检测玉米JAZ家族基因在玉米抗感禾谷镰孢的自交系Mo17和B73中的表达规律。结果发现,玉米JAZ家族基因与拟南芥家族基因具有一定同源性,23个成员都含有TIFY和Jas(CCT_2)结构域且具有组织特异性;在生物(黄曲霉和拟轮枝镰孢)和非生物胁迫(高温、低温、高盐和紫外损伤)下,表达水平呈现明显的变化;部分JAZ家族基因在玉米抗感禾谷镰孢自交系Mo17和B73中的表达规律呈现明显的差别,说明JAZ家族基因在玉米抵抗生物和非生物胁迫以及玉米抵抗禾谷镰孢侵染过程中发挥重要的作用。     

甘薯MAPK基因家族的鉴定及生物信息学分析

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应在植物生长发育以及生物和非生物胁迫反应中发挥着重要作用。为探明甘薯基因组中MAPK基因结构特征,利用生物信息学方法筛选鉴定出了18个二倍体甘薯(Ipomoea trifida) MAPK基因家族成员,并分析其基因位置、基因结构、所编码的蛋白质理化性质、保守基序、系统进化和蛋白质互作关系。结果表明:甘薯18个MAPK基因不均匀分布在9条染色体上,所编码的氨基酸数量为365～629,均为亲水蛋白,并且大部分属于酸性蛋白和不稳定蛋白。亚细胞定位预测结果表明,仅有ItfMAPK7、ItfMAPK9和ItfMAPK15三个蛋白位于细胞质中,其余均位于细胞核内。系统进化分析将18个基因分成4个亚组,相同组内成员具有相似的基因结构、外显子数量及motif数量,但亚组之间存在明显的差异,并且发现甘薯的MAPK基因家族成员与拟南芥的亲缘关系最近。进一步分析各个亚组所包含基因的外显子和内含子结构,发现不同的亚组之间ItfMAPK基因的结构存在显著的差异,但亚组之间却十分相似。蛋白质互作分析发现甘薯MAPK基因家族成员既存在组内的两两互作关系,也存在亚组之间的互作关系。...     

红肉火龙果TST基因家族的生物信息学分析

为分离参与红肉火龙果果实可溶性糖积累的功能基因,基于转录组测序数据克隆液泡糖转运蛋白(Tonoplast sugar transporter,TST)基因家族,进行序列同源性、跨膜结构、亚细胞定位和系统发育等生物信息学分析。结果表明:红肉火龙果含有4个TST基因,开放读码框(open reading frame,ORF)长度为2 127～2 235bp,编码长度为708～744个氨基酸的序列。预测等电点为4.84～5.36,相对分子量为75.7～80.4kDa;红肉火龙果TST家族氨基酸序列与甜菜和藜麦TST家族具有74.9%～83.4%的相似性;红肉火龙果TST成员均含11～12个跨膜结构域,定位于质体、叶绿体、液泡或内质网等细胞器。系统进化分析表明HpTST1属于TST1类,HpTST2.1和HpTST2.2属于TST2类,HpTST3属于TST3类。     

大豆转录因子WRI1基因的生物信息学分析

从NCBI查找大豆(Glycine max)基因组中转录因子WRI1基因,通过同源比对在大豆基因组中确定了31个同源基因。利用在线分析工具和生物信息学方法对31个蛋白质进行了初步分析,发现蛋白质的一级结构存在较大差异,二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主要构成元件,亚细胞均定位于细胞核。保守结构域分析发现,31个蛋白质的高保守区域由大约200个氨基酸残基组成;正选择位点分析发现Glyma08g24420.1和Glyma15g34770.1两个蛋白质序列的第381、382、383个氨基酸位点受到了正选择,进行了适应性进化。     

红肉火龙果TST基因家族的生物信息学分析

为分离参与红肉火龙果果实可溶性糖积累的功能基因,基于转录组测序数据克隆液泡糖转运蛋白（Tonoplast sugar transporter,TST）基因家族,进行序列同源性、跨膜结构、亚细胞定位和系统发育等生物信息学分析。结果表明：红肉火龙果含有4个TST基因,开放读码框（open reading frame,ORF）长度为2 127～2 235 bp,编码长度为708～744 个氨基酸的序列。预测等电点为4.84～5.36,相对分子量为75.7～80.4 kDa;红肉火龙果TST家族氨基酸序列与甜菜和藜麦TST家族具有74.9%～83.4%的相似性;红肉火龙果TST成员均含11～12个跨膜结构域,定位于质体、叶绿体、液泡或内质网等细胞器。系统进化分析表明HpTST1属于TST1类,HpTST2.1和HpTST2.2属于TST2类,HpTST3属于TST3类。     

基于生物信息学的甘薯基因组学等研究进展

甘薯是重要的粮食、工业原料和新型能源作物,同时具有较高的营养价值.近年来,随着生物信息学分析手段、二代测序技术的发展,甘薯的基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学研究取得了较大进展.本文主要综述了近年来基于生物信息学技术,甘薯及其近缘野生种在基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等方面研究中的进展,为甘薯品种改良提...     

细胞核蛋白质磷酸化位点的预测方法研究

以包含细胞核蛋白质磷酸化位点的肽段为对象,将文本向量化方法与机器分类算法相组合,开展了蛋白质磷酸化位点特征筛选和组合模型评价。结果表明:磷酸化位点下游第一个氨基酸及磷酸化位点氨基酸种类是两个重要特征。独热编码与支持向量机的组合模型综合效果最好,它在训练集上的准确率达91.6%,精准度达94.0%,召回率达89.2%。测试集上的结果表明:该模型也显示出了良好的泛化能力。本模型为亚细胞层面磷酸化调控的精细分析提供了有效方法。     

鸡BRD2基因及其剪接体的克隆测序与亚细胞定位分析

[目的]克隆鸡含溴结构域蛋白2(BRD2)基因及其剪接体,并对其进行序列分析和亚细胞定位,为深入研究鸡BRD2基因及其剪接体在细胞转录调控中的作用机理打下基础.[方法]通过RT-PCR扩增鸡BRD2基因及其剪接体的编码区(CDS)序列,采用BioEdit、ProtParam、SOPMA、SWISS-MODEL、CDART等在线软件进行生物信息学分析;鸡BRD2基因及其剪接体经Xho I和BamH I双酶切后,分别亚克隆至真核表达载体pEGFP-C1多克隆位点上构建重组真核表达载体,通过转染HEK-293T细胞进行亚细胞定位分析.[结果]鸡BRD2基因CDS序列全长2340 bp,编码779个氨基酸残基,分子量为85.66 kD,理论等电点(pI)为8.74,其编码蛋白二级结构主要由无规则卷曲(60.59%)和α-螺旋(28.50%)组成,含有3个明显的功能结构域(2个BD结构域和1个ET结构域).与鸡BRD2基因相比,其剪接体BRD2-X1、BRD2-X2和BRD2-X3的CDS序列长分别为2301、2283和1983 bp,编码766、760和660个氨基酸残基.以鸡BRD2氨基酸序列为参照,BRD2-X1表现为第526~537位氨基酸缺失,BRD2-X2表现为第1~19位氨基酸缺失,BRD2-X3表现为第1~119位氨基酸缺失;与鸡BRD2蛋白相比,鸡BRD2基因剪接体BRD2-X1和BRD2-X2并未影响鸡BRD2蛋白的功能结构域,而剪接体BRD2-X3导致鸡BRD2蛋白第一个BD结构域部分缺失.鸡BRD2基因融合蛋白EGFP-BRD2及其剪接体融合蛋白EGFP-BRD2-X1、EGFP-BRD2-X2和EGFP-BRD2-X3均定位在细胞核,EGFP-BRD2和EGFP-BRD2-X1在细胞核中呈均匀分布,而EGFP-BRD2-X2和EGFP-BRD2-X3在细胞核中呈不均匀的点状分布.[结论]鸡BRD2蛋白及其剪接体均定位在细胞核,但BD结构域缺失可引起BRD2剪接体BRD2-X3细胞核定位模式的变化.     

酵母异源互补法鉴定MbNramp1基因的功能

【目的】研究MbNramp1基因的功能。【方法】通过异源互补试验鉴定该基因转运铁的功能,并对MbNRAMP1蛋白进行亚细胞定位研究。【结果】MbNramp1基因转化酵母突变株DDY4在缺铁的培养基上恢复生长。在供试BPDS浓度的培养基上,MbNramp1基因转化酵母突变株DDY4生长状况均明显好于空载体转化后的突变株。培养基中BPDS增加到15μmol·L-1时,转化了MbNramp1的酵母细胞生长状况与野生型相差无几。在30μmol·L-1BPDS时,MbNramp1转化的细胞与低浓度BPDS相比生长延缓,但是明显优于空载体转化的DDY4突变株。与较低浓度BPDS相比,野生型酵母(DY1457)的生长量也减少了。亚细胞定位表明,MbNRAMP1主要位于部分质膜上而非整个膜上。【结论】初步证明MbNramp1编码具有功能的铁转运蛋白,能够使酵母吸收铁的突变株恢复突变,MbNRAMP1主要位于部分细胞膜上行使铁营养转运功能。     

NtSKP1-GFP植物表达载体的构建及亚细胞定位

用PCR技术扩增NtSKPl基因的编码区,定向克隆至表达载体pCAMBIA1302上构建用于瞬时表达NtSKPl蛋白的重组质粒.重组质粒经PCR和测序鉴定后用冻融法转入农杆菌LBA4404,进而经农杆菌LBA4404介导转入烟草悬浮细胞,激光共聚焦显微镜观察确定其亚细胞定位.测序结果表明,插入片段与预期序列完全一致,与载体形成了一个完整的基因表达盒;亚细胞定位结果表明NtSKPl蛋白在胞浆和核部位均有分布.     

甘薯抗病虫相关基因SGT1的TRAP分析

以抗病虫相关基因SGT1作为靶标基因,设计出1条固定引物,与11条随机引物组合。利用这11对引物对试验材料鄂薯11和鄂紫薯13进行TRAP-PCR扩增,发现11对引物组合扩增出清晰条带,且表现出良好的多态性。研究获得与SGT1基因相关联的TRAP标记,该标记可进行甘薯[Ipomoea batatas(L.) Lam.]群体的遗传多样性分析,为甘薯的抗病虫育种提供理论依据。     

柱型苹果MdCoLBD1/2基因生物信息学及SNP分析

柱型苹果(Columnar apple)是苹果株型育种的珍贵资源.利用同源基因克隆方法,以柱型苹果"威塞克旭"一年生枝上休眠期芽cDNA为模板,克隆得到了LOB DOMAIN家族(LBD)的2个同源基因,命名为MdCoLBD1/2,分别编码195和240个氨基酸.该基因有LBD家族的典型结构域,如C盒、GAS盒、亮氨酸拉链(Leu zipper)结构以及LOB Domain区域等.MdCoLBD1/2分别定位于第10条染色体Chr10:18985568..19005801和MdCoLBD2 Chr10:18985594..19005850区间.MdCoLBD1/2与白梨、葡萄、草莓、椰子、梅、核桃的氨基酸的相似性均在60%以上.聚类分析表明MdCoLBD1和白梨、梅、草莓亲缘关系较近,MdCoLBD2与葡萄、核桃亲缘关系较近,MdCoLBD1/2与亚洲棉、陆地棉的聚类关系均较远.通过测序分析了MdCoLBD1/2基因在30个不同类型材料中的碱基序列差异,得到MdCoLBD1有8个碱基差异位点,MdCoLBD2有5个碱基差异位点.     

桃树PpGL2转录因子基因克隆及生物信息学分析

[目的]克隆桃树同源异型—亮氨酸拉链(HD-ZIP)基因(PpGL2),并对其进行生物信息学分析,为研究HD-ZIP转录因子在植物生长发育过程中的调控机制提供理论依据.[方法]采用RT-PCR从桃树品种春喜中克隆Pp-GL2基因的开放阅读框(ORF)全长,对其进行序列分析,并构建其亚细胞定位表达载体,通过基因枪法转化洋葱表皮细胞后在激光共聚焦显微镜下观察绿色荧光蛋白(GFP)的分布情况;同时利用酵母单杂交方法检测其转录活性和DNA结合位点及活性.[结果]从桃树幼叶中克隆获得PpGL2基因,其ORF全长为2253 bp,编码750个氨基酸,以碱性氨基酸较多,含典型的START结构域,属于HD-ZIP转录因子家族的Ⅳ亚族,是一种核定位蛋白.PpGL2转录因子与核桃、可可、苹果等HD-ZIP转录因子的氨基酸序列同源性均在84.60%以上,其中与苹果HD-ZIP转录因子(XP_008384034.1)的同源性最高,为92.41%,表明不同物种的HD-ZIP转录因子氨基酸序列高度保守.PpGL2在酵母细胞中具有转录活性和DNA结合活性,可特异性结合回文序列CAATAATTG.[结论]PpGL2转录因子属于HD-ZIP转录因子家族的IV亚族,定位于细胞核,与DNA的结合位点是回文结构CAAT(A/T)ATTG,可能参与调节桃树的生长、发育及抗逆性等重要生理过程.