苹果脱水素基因生物信息学识别与表达分析

本研究使用Perl语言在‘金冠’苹果基因组中识别脱水素基因(MD-DHN)序列,并对MD-DHN系统发生关系、保守序列、氨基酸一级结构以及疏水性等进行了生物信息学分析,并利用低温处理下‘金红’、‘金冠’苹果转录组测序数据,分析了MD-DHN表达差异。在‘金冠’苹果基因组中,共识别17个MD-DHN,根据系统发生关系可以归类为I、Ⅱ、Ⅲ3个亚族,I类亚族的成员最多,Ⅲ类亚族最少,均包含Y、S、K序列区,但I类亚族K区一致性不高。17个MD-DHN蛋白都具有高亲水性,但是不同蛋白序列之间亲水性存在差异。17个MD-DHN中,有11个MD-DHN响应苹果冷胁迫和冰冻胁迫,其中10个脱水素基因(MDDHN1～MD-DHN5, MD-DHN8～MD-DHN10, MD-DHN13和MD-DHN15)在冰冻胁迫下,在更耐寒‘金红’苹果中高表达。本研究为进一步探讨MD-DHN基因功能提供了依据。     

向日葵HaFATB基因的生物信息学和表达分析

向日葵油中不饱和脂肪酸主要为油酸和亚油酸,当不饱和脂肪酸总量一定,油酸含量越高,营养价值和品质越好,且不易氧化腐败。FATB编码脂肪酸-酰基载体蛋白硫酯酶B,将脂肪酸链从酰基载体蛋白中释放出自由的脂肪酸。本研究对向日葵HaFATB编码蛋白进行了生物信息学的分析,预测HaFATB编码蛋白为碱性蛋白且为亲水性蛋白,蛋白二级结构为无规则卷曲,预测亚细胞定位于叶绿体。系统进化分析发现,HaFATB基因与同属菊科的青蒿(Artemisia annua L.) FATB进化关系最近,序列相似性高达88%。HaFATB组织特异性表达分析结果表明,HaFATB在茎、管状花和根中表达最低,其次是叶和舌状花,在部分发育时期的种子中表达较高,HaFATB在高、低油酸向日葵种子不同发育阶段表达变化趋势明显不同,但均在种子发育前期表达较低,总的来说低油酸种子中表达量要高于高油酸种子,因此认为Ha FATB的表达量很可能影响着向日葵种子的油酸含量。     

向日葵Ha KASI基因的生物信息学和表达分析

KASI编码β-酮脂酰-ACP合酶I,主要催化C4-ACP生成C16-ACP。为了解向日葵HaKASI基因的表达特性及功能,本研究对其编码蛋白进行生物信息学和基因表达模式分析,预测HaKASI为酸性且为亲水性蛋白;结果显示二级结构主要是无规则卷曲,预测亚细胞定位于叶绿体。系统进化分析发现,HaKASI与拟南芥及其他物种的KASI聚在一个大分支上,与莴苣(Lactuca sativa L.) KASI进化关系最近,序列相似性高达92%。HaKASI表达分析结果表明,HaKASI在向日葵种子中表达最高,其次为管状花和茎,在叶、舌状花和根中不表达,HaKASI在高、低油酸种子发育不同时期表达趋势大体一致,表达量均从7～12 DAF升高,之后降低,但在37 DAF,HaKASI在低油酸种子中表达量极高,明显高于高油酸种子,这暗示HaKASI在油酸含量不同的向日葵种子发育后期可能存在不同的表达调控机制。本研究为HaKASI基因功能的研究提供科学依据。     

牦牛HSPB6基因的生物信息学和表达分析

为了探究HSPB6对牦牛肉嫩度的影响,分析了牦牛HSPB6基因的分子特征,并利用荧光定量PCR技术检测了HSPB6 mRNA在牦牛和黄牛背最长肌中的表达量。结果表明,牦牛HSPB6基因含有一个504 bp的开放性阅读框,编码167个氨基酸,属于亲水性蛋白;二级结构主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链以及无规卷曲组成;牦牛HSPB6蛋白与水牛、普通牛相似度较高。荧光定量PCR研究表明,牦牛背最长肌中HSPB6基因mRNA表达水平显著高于黄牛(P0.01),说明HSPB6基因较高的表达量可能是造成牦牛肉剪切力较高的原因,为牦牛肉嫩化的分子机制研究奠定了理论基础。     

向日葵HaLACS7基因的生物信息学和表达分析

LACS（long-chain acyl-CoA synthetase）编码长链酰基CoA合成酶,能把游离脂肪酸转化成长链酰基辅酶A,在油脂代谢过程中有重要的作用。对向日葵HaLACS7编码蛋白进行生物信息学分析,预测HaLACS7编码蛋白为酸性蛋白且为亲水性蛋白,蛋白二级结构为无规则卷曲,亚细胞定位于过氧化物酶体。经系统进化分析发现,HaLACS7与莴苣（Lactuca sativa L.）和洋蓟（Cynara cardunculus var. scolymus L.）的LACS6进化关系最近,序列相似性均为84%,且与拟南芥LACS6和LACS7聚在一个大分支上。HaLACS7在向日葵中组织的表达量大小为舌状花>根>种子>管状花>叶>茎。HaLACS7在高、低油酸向日葵种子发育后期表达量均较高,但2份材料种子在不同发育时期表达变化趋势明显不同,推测HaLACS7的表达可能影响向日葵种子油酸的合成。     

植物WRI1基因生物信息学分析

植物转录因子WRI1特异性正向调控糖酵解和脂肪酸合成过程,是油料作物遗传育种工作的重要靶基因。本研究通过系统发育分析、基因结构分析和多序列比对,获得如下结论:(1)WRI1基因属于ANT亚族,单独聚为一支,称之为WRI1(ANT-Ⅱ)亚族。WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因按照植物的种属亲缘关系进行聚类;(2)WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因具有相似的内含子-外显子结构,且相比于AP2亚族基因,与ANT-Ⅰ亚族基因更相近;(3)WRI1(ANT-Ⅱ)亚族基因AP2保守结构域内的5个关键氨基酸残基可能与该亚族转录因子的DNA结合特异性密切相关。     

水稻OsURGT1基因的生物信息学及表达谱分析

NSTs在细胞中负责将核苷酸单糖转运到高尔基体(Golgi)/内质网(ER)中,为细胞壁多糖分子的生物合成提供底物,水稻NSTs基因的研究将为深入了解植物NSTs蛋白的功能奠定良好基础。通过拟南芥AtURGT基因序列的同源比对,在水稻中发现了一个可能具有转运UDP-鼠李糖/UDP-半乳糖活性的基因,命名为OsURGT1(UDP-_L-Rha/UDP-_D-Gal transporters)。对其编码蛋白进行了氨基酸组成、进化关系、理化性质、跨膜结构域和高级结构的预测,对其启动子序列进行了顺式作用元件分析,同时还检测并分析了OsURGT1基因在水稻中的组织转录表达谱、激素及非生物胁迫处理诱导表达谱。结果显示:OsURGT1基因全长为3 421 bp,含有5个外显子;CDS全长为996 bp,编码331个氨基酸长度的蛋白,此蛋白被预测是一个疏水性蛋白,含有9个跨膜结构域;蛋白高级结构建模结果表明,其与一个NST模板蛋白高度相似。基因启动子顺式作用元件分析结果表明,OsURGT1基因有可能参与多种激素调控途径和逆境胁迫调控途径。转录表达谱分析结果表明,...     

巴西橡胶树雄性不育相关基因HbACO1的表达与生物信息学分析

ACO1 (1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase 1)是植物内源乙烯生物合成途径的限速酶,与花芽分化和器官衰老密切相关。本研究通过实时荧光定量技术对基因HbACO1在雌雄花、叶、胶乳和嫩皮组织的表达模式进行分析,结果显示基因HbACO1在雄花表达量最高,在雌花、叶和嫩皮中表达量低,在胶乳中几乎不表达。对雄花发育不同时期(小孢子母细胞时期,四分体期和单核小孢子时期)的HbACO1基因表达量分析表明：在不育品种(‘热研7-33-97’,‘PR107’)的四分体和小孢子时期表达量明显高于在可育品种(‘热研93-114’,‘天任31-45’)相应时期的表达量,推测基因HbACO1可能在雄花的四分体及单核孢子期间异常高表达导致了雄花败育现象。利用mRNA原位杂交技术对HbACO1基因进行了原位表达分析,结果显示在不育品种中绒毡层细胞、花药外壁细胞和小孢子母细胞能检测出基因HbACO1的荧光信号,在可育品种中在花柱和花药外壁有荧光信号,推测HbACO1基因可能主要是在雄花的绒毡层、花药外壁和小孢子母细胞特定细胞类型中表达来调控雄花的发育,而在这些细胞类...     

白三叶质子焦磷酸酶基因TrVP1生物信息学分析及定量表达

质子焦磷酸酶(H~+-PPase)在提高植物抗逆性方面发挥着重要的作用。本试验以白三叶品种‘拉丁诺’(Trifolium repens cv.‘Ladino’)c DNA为模板克隆出了白三叶H~+-PPase基因TrVP1的全长序列,并利用相关分析软件和网站对其进行生物信息学分析,并研究它在非生物胁迫及信号物质诱导下的表达模式。结果表明,TrVP1全长为2 594 bp,开放阅读框(ORF)为2 304 bp,共编码767个氨基酸;其编码蛋白为亲水性跨膜蛋白,分子量80.49 k D,等电点p I 5.18,多序列比对及系统进化树分析显示该基因属于Ⅰ型VP家族。采用荧光定量(qRT-PCR)方法分析TrVP1的表达模式发现,重金属(CdSO_4)、低温(4℃)、高温(35℃)、干旱(PEG-6000)和盐(NaCl)胁迫均显著上调了白三叶根系中TrVP1的表达量,但下调了叶片中TrVP1的表达量。此外,白三叶根系中TrVP1的表达受到Ca~(2+)信号的显著诱导,而叶片中的TrVP1表达则受到抑制。与此同时,NO和H_2O_2信号对白三叶根系和叶片中TrVP1的表达均起到抑制作用。本试验为深入研究质子焦磷酸化酶基因,提高白三叶抗逆性的功能及其应用提供了理论依据。     

药用野生稻OoLEA1基因的克隆和生物信息学分析

药用野生稻积累了丰富的遗传多样性和有利基因,是水稻遗传改良的重要基础资源。LEA蛋白在植物抗逆反应起着重要的作用。本研究在药用野生稻干旱胁迫差异转录谱数据分析基础上,利用RT-PCR方法从药用野生稻克隆了OoLEA1基因,OoLEA1的开放阅读框长度为603 bp,编码一个由200个氨基酸残基组成的蛋白,分子量为20.73 k D,理论等电点为6.61。OoLEA1蛋白含有4个LEA_4结构域、8个α-螺旋构象和1个β-片层构象,该蛋白为亲水蛋白。OoLEA1受干旱和高温诱导表达,说明OoLEA1可能在水稻抗旱和抗高盐胁迫中发挥作用。     

玉米TPP家族基因生物信息学及表达分析

TPP是合成海藻糖的关键酶,广泛存在于各种植株中,可通过影响海藻糖的合成参与调控植株的抗逆体系.分析玉米中TPP家族基因的性质和进化有利于进一步为玉米在逆境中的产量品质提高的研究奠定基础.本研究利用拟南芥的9个TPP家族基因,结合BLAST、Pfam、ExPASy、 MEGA 6.0、MEME、TBtools等软件和网...     

香菇疏水蛋白hyd1基因高温胁迫下表达与生物信息学分析

为了探讨香菇中疏水蛋白hyd1基因在高温胁迫下的变化情况,进而研究提高香菇对高温的耐受性。本研究首先找出香菇中疏水蛋白hyd1基因序列,筛选出耐高温的香菇菌株18N44和高温敏感型的菌株18为研究对象,比较了高温胁迫下疏水蛋白hyd1基因在香菇两菌株中的相对表达量差异,最后对hyd1基因所编码的氨基酸序列进行了生物信息学分析。实时荧光定量PCR结果显示,在整个高温胁迫期间(4 h除外),香菇菌株18N44的hyd1基因表达量显著高于18;生物信息学分析结果显示,香菇hyd1基因所编码的蛋白质由127个氨基酸组成,属分泌型蛋白,含多个功能位点,与平菇的亲缘关系较近。hyd1基因高温胁迫下表达与生物信息学分析可为香菇耐高温相关机制的进一步研究提供理论参考。     

小麦细胞分裂素受体基因TaHK1的生物信息学及表达特性分析

细胞分裂素在植物发育和应对盐渍、干旱等非生物胁迫的过程中均扮演着重要的角色。为了研究小麦细胞分裂素受体基因的功能,利用已知的拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4(At2g01830)为参考序列,使用同源克隆的方法从小麦基因组中得到同源性最高的基因TRIAE_CS42_4DS_TGACv1_362760_AA1181940(Ensembl Plants),命名为TaHK1。生物信息学分析表明,TaHK1位于小麦4D染色体上,编码的蛋白由996个氨基酸组成,分子质量为109. 70 ku,等电点为5. 71; TaHK1蛋白二级结构由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角4种构象组成;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞膜的可能性较大,跨膜结构域预测其具有2个跨膜域;蛋白保守结构域分析发现,TaHK1具有典型的细胞分裂素受体的完整结构域,并且含有87个磷酸化位点。表达谱分析显示,TaHK1在根、茎、叶、雄蕊和小穗等各个组织有广泛表达;此外,TaHK1表达量受低磷胁迫和多种病原菌侵染诱导,而受干旱胁迫抑制,推测其在小麦生长发育、抵御干旱胁迫和病原菌侵染过程中可能发挥重要作用。     

黄瓜CsWRKY23基因的生物信息学及表达分析

WRKY转录因子是植物中广泛存在的一种转录因子,参与植物的生物胁迫与非生物胁迫。采用RTPCR克隆黄瓜CsWRKY23基因cDNA序列,对序列进行结构域、基因结构分析,构建系统发育树,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在黄瓜根、叶组织中的表达。结果表明:CsWRKY23的cDNA开放读码框全长1 431bp,含有5个外显子,4个内含子;编码476个氨基酸,含有两个WRKY结构域,编码蛋白的分子量为52.2kDa、等电点为6.43;系统发育分析表明CsWRKY23与拟南芥AtWRKY33同源。qRTPCR结果表明该基因响应低温胁迫,并在根、叶组织中的表达均上调。本研究为进一步鉴定该基因在非生物胁迫的功能奠定了基础。     

苹果UV-B受体基因UVR8的克隆及生物信息学分析

本研究以‘富士’苹果红色芽变品种‘烟富8’果皮为试验材料,采用RT-PCR方法,克隆获得苹果UV-B受体基因UVR8的全长序列,命名为Md UVR8。结果显示,开放阅读框长度为1 359 bp,编码452个氨基酸,相对分子质量48.487 k D,等电点(PI)为5.56。蛋白质保守域分析表明,苹果UVR8蛋白包含7个RCC1结构域。蛋白质二级结构预测显示,苹果UVR8蛋白含有10个琢-螺旋,16个茁折叠,41个茁-转角。氨基酸同源性比对分析表明,苹果UVR8与已报道的其他植物的氨基酸序列相似性在69.54%~88.94%之间。核苷酸聚类分析表明,苹果和白梨首先聚为一类,其次是梅。本研究为苹果光受体对光应答的分子机理的进一步研究奠定了基础。     

紫苏PfDGAT2基因生物信息学及表达特性分析

为研究二酯酰甘油酰基转移酶2(PfDGAT2)在紫苏种子油脂合成过程中的调控作用,对紫苏DGAT2基因及其编码的蛋白质进行了详细的生物信息学分析,并研究了该基因在不同紫苏品种中的表达特性。结果表明,PfDGAT2基因c DNA全长1 249 bp,共编码329个氨基酸;DGAT2蛋白的等电点为9.46,属于碱性蛋白质;二级结构预测表明,紫苏DGAT2蛋白的主要结构元件是无规则卷曲(34.65%)和α-螺旋(30.09%);系统进化树分析表明,紫苏与芝麻和烟草的亲缘关系较近,与油橄榄的亲缘关系较远。通过研究PfDGAT2基因在含油量不同的2个紫苏品种种子发育的不同时期表达特性,结果表明,该基因在开花后30 d形成的种子中表达量最高,但是二者又具有一定差异,晋紫苏1号(含油量46.88%)表达量为开花后10 d的1.63倍,并紫苏1号(含油量35.60%)为0.75倍,因此,推测DGAT2在紫苏TAG生物合成中起重要调控作用。     

香型椰子BADH2基因生物信息学及表达分析

2-乙酰-1-吡咯啉(2AP)是香型椰子香味物质的主要成分,BADH2是调控2AP合成的关键基因,分析香型椰子BADH2 (A-CnBADH2)基因的理化性质及组织表达特性,为香型椰子中香味物质2AP合成与积累的分子调控机理研究提供理论参考。本研究通过分析A-CnBADH2基因结构,发现其含有11个外显子和10个内含子,A-CnBADH2为非分泌蛋白,其大小为503 aa,等电点为5.35,分子量为54.92 kD,含有多个磷酸化位点,定位在细胞质中,二级结构以α-螺旋为主。系统进化分析表明,在遗传系数为0.587处,香型椰子、非香型椰子和水稻BADH2蛋白为同一个进化分支。通过对香型椰子和非香型椰子BADH2基因的序列进行比对,发现在基因的1 371位点,非香型椰子为G,而香型椰子为C,该位点的突变使得第442位点的丙氨酸变为脯氨酸,即P442A。荧光定量PCR分析得知,A-CnBADH2基因在根和茎中的相对表达量均显著低于在叶和椰肉中的相对表达量(P<0.05),但该基因在叶片和椰肉中的表达量无显著差异。该结果为BADH2基因调控2AP合成的分子机理提供参考。