小麦矮腥黑粉菌效应蛋白g10613的基因克隆与生物信息学分析

本研究重点分析小麦矮腥黑粉菌的g10613基因编码效应蛋白的生物学功能。根据小麦矮腥黑粉菌基因组测序结果,筛选出编码效应蛋白基因g10613作为主要研究对象。将效应蛋白基因g10613成功克隆,并运用多种生物信息学数据库,解析了该蛋白的理化性质、保守结构域、跨膜区、亲疏水性以及信号肽。结果表明：g10613基因全长330 bp,共编码109个氨基酸;它所编码的效应蛋白质没有明显的家族结构特征;该蛋白质中亲水的氨基酸数量更多,是偏亲水蛋白质;在跨膜区分析中,它存在一个跨膜区,处于0～23氨基酸的位置。     

蓖麻GST的基因克隆及生物信息学分析

谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)是谷胱甘肽结合反应的关键酶,催化谷胱甘肽结合反应的起始步骤,主要存在于胞液中,有多种形式,其在病理学上有一定的重要性。本研究通过克隆GST基因以及对其进行相关的生物信息学分析。利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术扩增该基因,经分析该基因可编码219个氨基酸,并且通过相关分析得到这219个氨基酸组成的蛋白为稳定的亲水性蛋白,有一个明显的区段存在信号肽,在该蛋白中α-螺旋和无规则卷曲是主要的二级结构方式,根据序列同源比对,蓖麻、麻疯树和榴莲聚类到一起,说明相对于其他物种,它们的同源性较高。这些分析结果为蓖麻谷胱甘肽S-转移酶生物合成及其功能的进一步研究提供一定的理论与实践依据。     

蓖麻eIF5A基因克隆与生物信息学分析

真核细胞翻译起始因子5A(eIF5A)是一种广泛存在真菌、动植物体内的蛋白质翻译起始因子,也是一种对调控生物生长发育、衰老及环境适应等产生重要作用的影响因子。本研究利用设计的蓖麻蛋白翻译起始因子5A基因的引物对蓖麻‘2129’基因组DNA进行PCR扩增并进行生物信息学分析。结果发现,该目的片段长为480bp,通过对该基因进行理化性质分析发现其分子量为39670.20Da,等电点(pi)为5.22,是一种疏水性不稳定蛋白,通过多序列比对和系统发育树分析发现,蓖麻eIF5A与同属大戟科的麻疯树亲缘关系最近,而与锦葵科的陆地棉亲缘关系最远。以上结果将为今后揭示蓖麻eIF5A蛋白功能提供重要的线索。     

菜心Dof基因克隆、生物信息学分析及表达分析

Dof (DNA binding with one finger)是植物特有的转录因子,在调控植物生长发育和代谢过程中发挥着重要作用。为明确Dof具体的生物学功能,本研究以‘油绿501’菜心为材料,采用同源克隆法获得了Dof全长序列,并对其编码蛋白结构、基因表达模式及其互作蛋白的调控网络进行分析。结果表明：菜心BcDof3;1基因全长624 bp,编码207个氨基酸,其N-端含有保守的Dof锌指结构。系统进化树分析表明,BcDof3;1与白菜BrDof3;1和拟南芥AtDof2的同源关系较近。RT-qPCR结果表明,BcDof3;1在菜心根、茎、叶、花和种子中均有表达,尤其在叶和花中的表达水平最高;其表达水平受氮调控。互作蛋白网络分析表明,BcDof3;1可能通过中性转化酶、淀粉酶、酰胺酶等调控碳氮代谢。研究结果为深入研究Dof在菜心生长发育和碳氮代谢中提供了理论参考。     

茄子SmWRKY53基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从茄子‘特旺达’幼苗在高温下转录组及基因表达检测数据中,筛选出对高温胁迫响应明显的Sm WRKY53基因,并对其进行克隆和生物信息学及初步表达分析。序列分析显示,Sm WRKY53基因的开放阅读框为1 083 bp,编码360个氨基酸。结构域分析显示,Sm WRKY53第138到144个氨基酸含有一个典型的“WRKYGQK”保守结构域,锌指结构为C₂HC型,属于GroupⅢ亚家族。对其进行同源性比对及系统进化树分析发现,Sm WRKY53与马铃薯(Solanum tuberosum) St WRKY53亲缘关系最近,同源性高达91.41%。生物信息学预测显示,Sm WRKY53为碱性不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜结构域,其蛋白的二级结构元件中无规则卷曲比例最高,达63.89%,且存在氨基酸无序化结构区,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位于细胞核内。RT-q PCR分析表明,Sm WRKY53在茄子成熟茎中的相对表达量最高,在果肉中表达量最低。高温胁迫下,茄子幼苗的根、茎和叶中Sm WRKY53表达量先升高后降低,且在3 h达到峰值。本研究为进一步探究SmWRK...     

中间锦鸡儿WRKY12基因克隆与生物信息学分析

WRKY转录因子是植物信号网络中不可缺少的部分,是最大的调节子家族之一。本研究从中间锦鸡儿干旱转录组及基因表达检测数据中,挑选出对干旱、冷、盐、碱及ABA都响应明显的CiWRKY12基因,对其进行克隆及生物信息学分析。结果显示:CiWRKY12基因的开放阅读框为696 bp,编码232个氨基酸,含有一个典型的WRKY保守结构域,属于GroupⅡc亚族。对转录因子CiWRKY12与其它8种植物的同源蛋白的理化性质和一、二、三级结构进行生物信息学比较分析,发现这9个蛋白无规则卷曲比例较高,大部分属于不稳定蛋白;亚细胞定位预测表明大部分的蛋白定位于细胞核内;多重序列比对显示WRKY保守结构域保守性很高,其三级结构上也呈现较高的相似性,推测这9个转录因子可能具有相似的转录调控功能。通过本研究生物信息学分析将有助于对CiWRKY12深层次功能研究提供借鉴作用。     

山胡椒LgCMK基因克隆与生物信息学预测分析

CMK是MEP途径中的第四个关键酶,对于萜类合成代谢具有重要的影响。本研究基于实验室前期获得的山胡椒果实的转录组数据,经过注释筛选出CMK基因,首次从山胡椒中克隆得到萜类生物合成关键基因LgCMK并对其生物信息学预测分析。结果显示:LgCMK基因的开放阅读框为1 221 bp,编码406个氨基酸,分子量为44.78 k D,理论上等电点为6.26,属GHMP蛋白超家族。对Lg CMK蛋白的氨基酸序列理化性质进行分析,发现蛋白亲水性指数为-0.332,不稳定性指数为41.77,属于亲水性不稳定蛋白;亚细胞定位预测结果显示该蛋白定位于叶绿体中。同源性和系统进化分析结果表明,与香樟、博落回和罂粟同源蛋白相似度较高分别为96.8%、75.96%和73.0%,不同物种的CMK具有较近的亲缘关系,与香樟同属一支,亲缘关系最近。通过本研究生物信息学分析将有助于对LgCMK深层次功能探究提供借鉴作用,同时为山胡椒的种质改良提供基因资源。     

硅酸钠诱导的马铃薯抗黑痣病StWRKY11基因克隆及生物信息学分析

为探讨硅酸钠增强马铃薯黑痣病抗性的分子机制,将硅酸钠诱导马铃薯转录组中表达量较高的基因StWRKY11进行克隆和生物信息学分析。从马铃薯中提取总RNA,并利用RT-PCR方法扩增该基因并克隆,通过生物信息学相关软件对其进行结构预测及分析。结果表明,从马铃薯大西洋中克隆了阅读框为1 005 bp的StWRKY11基因,编码334个氨基酸,表达蛋白分子式为C₃₀₁₃H₅₀₂₃N₁₀₀₅O₁₂₆₀S₁₉₉,分子质量为81.867 94 ku,理论等电点(pI)为5.09,原子总数为10 500。表达蛋白含有一个典型的WRKYGQK保守结构域,锌指结构为CX₅CX₂₃HXH,属于第二类Ⅱd亚家族;表达的为疏水稳定性蛋白,无跨膜区和信号肽结构域,二级结构元件是α-螺旋、延伸链、β-折叠和无规卷曲,其中无规则卷曲比例最高,达61.68%,共有29个磷酸化位点,可能定位于细胞核内。启动子上游具有与抗性胁迫响应相关的顺式调控元件及与生长发育和激素响应...     

小麦GASA基因家族生物信息学分析

赤霉素调节的GASA（Gibberellic Acid-Stimulated in Arabidopsis）基因家族是植物特有的转录因子家族,在调控植物生长发育过程中起重要作用。关于小麦GASA基因家族全基因组分析的研究尚未见报道。为进一步探讨小麦GASA基因的功能,通过对小麦最新基因组数据进行分析,获得了35个TaGASA基因,命名为TaGASAs,根据染色体编号排列为TaGASA1~TaGASA35。结合公布的小麦品种Chinese Spring的基因组数据,采用生物信息学方法对其基因结构、染色体分布、蛋白结构、系统进化及表达谱进行了分析。结果表明,35个小麦TaGASA基因分布于除3A、4A、3B、3D染色体外的其余17条染色体上,基因编码长度为78~264个氨基酸的蛋白质,基因外显子数量从2个到7个不等;串联重复片段分析结果表明,片段复制和串联重复是小麦TaGASA家族基因扩张的主要模式;小麦TaGASA蛋白进化树和7种作物GASA基因的系统进化树表明,GASA基因分为4个类别,同一类之间的结构较为相似;小麦35个TaGASA基因家族成员含有10个motif,推测小麦TaGASA基因家族应都含有motif1、motif2和motif3。在13个组织器官中都检测到了35个TaGASA基因的转录本,不同组织器官中TaGASA基因的表达存在明显差异。     

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。     

玉米大斑病菌交配型基因克隆及生物信息学分析

以真菌毒素与分子植物病理学实验室前期分离、鉴定并保存的玉米大斑病菌菌株F 1-40（A交配型菌株）、01-23（a交配型菌株）为试验材料,利用候选基因法,通过PCR扩增和Genome Walking 技术,对A交配型菌株和a 交配型菌株的MAT基因进行同源片段扩增,从而获得基因全长及其侧翼序列,进一步利用生物信息学方法对扩增得到的MAT基因全长进行保守结构域分析,利用玉米大斑病菌基因组数据库的Blast序列比对软件将MAT1基因和MAT2基因的侧翼序列进行比对。研究结果表明,在不同交配型的玉米大斑病菌中,A交配型的菌株中含有A交配型基因MAT1,a交配型菌株中含有a交配型基因MAT2。2个基因均含有1个内含子,其中MAT1基因编码包括1个完整的MAT-α结合域,该结合域属于MAT alpha1家族。 MAT2基因编码包含1个完整的HMG-box结合域,该结合域属于DNA结合蛋白中HMG-box家族的Ⅰ类成员,由3个螺旋结构组成,位于133～202个氨基酸残基之间,整体呈U型,结构比较松散,通过高度序列特异性与DNA的小沟结合,参与DNA的复制、转录、翻译等一系列的过程,从而参与玉米大斑病菌的有性生殖过程。 MAT1基因和MAT2基因侧翼序列的相似性高于93％。     

高山离子芥磷脂酶Dζ基因及启动子的克隆与表达分析

磷脂酶D (phospholipose D,PLD)作为一类磷脂水解酶,在植物生长发育和各种胁迫的信号转导过程中起着重要作用.本研究以高山冰缘植物高山离子芥作为材料,用RT-RCR技术和RACE技术克隆得到一种新的高山离子芥PLD基因,并命名为CbPLDζ,该基因全长3147 bp,开放阅读框(ORF)为2197 bp...     

苦荞FtHY5基因克隆、生物信息学及参与花青素合成分析

HY5 (Elongated hypocotyl 5)转录因子是参与植物光形态建成的重要成员,并调控花青素的生物合成。本研究以苦荞‘晋荞2号’作为材料,利用PCR克隆其HY5基因的完整的CDS序列,并对FtHY5的理化性质、保守功能域、信号肽、亚细胞定位、亲/疏水性、蛋白质结构、系统进化等进行了生物信息学分析,此外还分析了其对苦荞芽菜花青素合成的影响。结果表明,FtHY5基因完整的CDS长度为507 bp,编码的蛋白分子量为18.434 kD,等电点为9.47,空间构象呈拉链形状,属于亲水性蛋白,含有信号肽,亚细胞定位在细胞核里。苦荞FtHY5蛋白的氨基酸序列与藜麦和甜菜的亲缘关系最近。FtHY5基因与花青素生物合成途径上的结构基因在光照条件下培养的芽菜中的表达水平均高于黑暗条件下的,说明Ft HY5可能调控这些花青素合成基因的表达水平,从而参与光诱导花青素合成的过程。综上所述,本研究结果将为进一步研究FtHY5调控苦荞芽菜花青素的生物合成的分子机理提供基础,同时也为利用该基因来改善苦荞芽菜的品质提供理论支撑。     

苦荞FtERF基因克隆、生物信息学及其表达分析

乙烯响应因子对植物发育和细胞代谢具有重要作用。通过RT-PCR从苦荞中克隆出ERF基因,对其进行生物信息学分析和差异表达分析。结果表明,FtERF基因开放阅读框长度为729 bp,编码了243个氨基酸,编码的蛋白分子量26.08 k D,等电点9.22,属于亲水性蛋白。FtERF不含有信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位在细胞核内,蛋白质二级结构和三级结构高度相似。FtERF含有抑制基序DLNxxP,系统进化表明FtERF和ERF4关系较近。经荧光定量表达发现,厚壳苦荞不同部位表达均高于薄壳苦荞,苦荞发育成熟期表达高于非成熟期。     

毛白杨PtoMnSOD基因克隆及生物信息学分析

为了揭示毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD在植物抗逆中的功能。本研究通过RT-PCR方法获取毛白杨PtoMnSOD基因序列,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示:PtoMnSOD基因开放阅读框(ORF)为699 bp,编码232个氨基酸,具有PF00081和PF02777两个保守结构域,属于MnSOD亚家族。其编码的蛋白含有20个磷酸化位点,是无跨膜结构、无信号肽且定位于线粒体的不稳定亲水性蛋白。同源序列比对显示,不同物种的MnSOD氨基酸序列具有很强的保守性。研究结果为进一步开展毛白杨锰超氧化物歧化酶基因PtoMnSOD的功能研究奠定了理论基础。     

甜玉米液泡转化酶2基因克隆及其等位变异分析

为了探究液泡转化酶2 (vacuolar invertase 2, VINV2)基因在甜玉米中的等位变异情况,本研究从高糖甜玉米自交系‘B-024’和低糖甜玉米自交系‘B-029’中分离了VINV2等位基因(ZsVINV2-a和ZsVINV2-b)cDNA序列,并对其基因序列、蛋白理化性质、保守结构域与跨膜结构及同源进化关系等进行生物信息学分析。结果显示,ZsVINV2-a和ZsVINV2-b基因最大开放阅读框分别为2 022和2 031 bp,分别编码673和676个氨基酸,且存在2处In/Del和16个SNP,其中1处In/Del存在12个碱基的插入或缺失;ZsVINV2-a和ZsVINV2-b均属于稳定的亲水性蛋白,它们的蛋白分子量分别为72 975.67和73 208.95 Da,且Zs VINV2-a的等电点略低于Zs VINV2-b;这2个蛋白具有糖基水解酶家族32的保守结构域,均在N端有β-呋喃果糖苷酶基序和在C端有半胱氨酸催化结构域;且膜上均有1个跨膜结构域,分别位于氨基酸第41～63处和第43～65处,均属于跨膜蛋白;甜玉米Zs VINV2蛋白与普通玉米的进化关系最为...