紫花苜蓿几丁质酶ClassⅢ基因克隆及生物信息学分析

本文根据截叶苜蓿(Medicago truc atula)几丁质酶ClassⅢ基因(GenBank:AY294484.1)的全长序列设计引物,通过RT-PCR的方法得到紫花苜蓿(Medicago sative)几丁质酶ClassⅢ的核酸序列,命名为MsChiⅢ,在NCBI中的登录号为FJ872918。利用生物信息学软件分析MsChiⅢ,预测氨基酸序列的等电点、二级结构和三级结构,并构建系统发育树。结果显示该核酸序列全长为953bp,包括完整的开放阅读框,编码301个氨基酸,等电点为8.212。该序列所编码的蛋白属于几丁质酶18家族的内切酶,分布于细胞间隙,并含有几丁质酶18家族的特征序列——LGDVDFDIE,并预测MschiⅢ可能是一种具有几丁质酶和溶菌酶的双功能酶。     

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...     

马铃薯耐旱品种的鉴定及StAREB基因生物信息学分析

随着沙漠化面积的不断扩大,耐旱品种马铃薯的培育对生产越来越重要。本试验用PEG-6000模拟干旱,研究六个马铃薯组培苗生理指标的变化。结果表明,随PEG-6000浓度的升高,六个马铃薯品种的脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性都出现了先升高后降低的现象,且‘荷兰15’上升快,下降慢,说明其对干旱胁迫具有较强的耐受性。利用NCBI进行检索,得到马铃薯耐旱相关基因StAREB。生物信息学分析发现,StAREB总计编码453个氨基酸,多肽链属于非分泌型、疏水性蛋白。二级结构预测发现,该蛋白含有α-螺旋、延伸链和无规则卷曲分别为123、75和255处。本研究结果表明,六个品种中‘荷兰15’的耐旱能力最强,对选育耐旱马铃薯品种具有指导意义。     

马铃薯StNF-Y核转录因子基因的克隆和生物信息学分析

为了研究马铃薯StNF-Y基因在非生物逆境中的作用与功能,在马铃薯抗青枯病基因型ED13中克隆了1个新的NF-YC转录因子(StNF-Y),并对其进行生物信息学分析,预测其生物学功能。结果表明,StNF-Y基因的全长cDNA为1 132 bp,其开放阅读框为693 bp,编码230个氨基酸,氨基酸分子式为C_(1112)H_(1735)N_(317)O_(339)S_(10),等电点为5.37,含有13个磷酸化位点;StNF-Y蛋白分布在胞质中,无信号肽,属于亲水性蛋白,含有高度保守的结构域,属于BUR6 superfamily家族;二级结构显示,StNF-Y蛋白主要由45.65%的α-螺旋、5.65%的延伸链、45.22%的无规则卷曲和3.48%的β-转角组成。系统进化分析结果显示,马铃薯StNF-Y序列与番茄、辣椒和烟草NF-YC序列亲缘关系较近。此外,StNF-Y在多种植物胁迫中起作用。因此,推测StNF-Y可能参与马铃薯相关胁迫抗性的调节。研究结果可为以后进一步深入研究马铃薯StNF-Y的功能以及对逆境胁迫的抵抗机制提供理论依据。     

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。     

马铃薯转录因子StWRKY6基因克隆及其生物信息学的分析

WRKY转录因子是目前研究的与逆境有关的转录因子之一。本试验以马铃薯栽培品种‘冀张薯12号’为材料,获得StWRKY6基因,并对其进行了生物信息学分析和功能的初步研究。StWRKY6基因长度为1 491 bp,由496个氨基酸编码而成,其相对分子量为55 212.93,理论等电点为7.02,带负电残基总数为48,带正电残基总数为47,不稳定系数为51.70。该蛋白质二级结构以无规则卷曲为主,占54.9%,α-螺旋为32.3%,延伸链为9.7%,β-折叠为3.2%,是不稳定蛋白,属于亲水蛋白。通过进化树分析,与番茄同源性最高,可达90%以上;利用RT-qPCR构建表达谱,发现StWRKY6在叶片中的表达量较高;经过低温胁迫和盐胁迫处理一定时间后其表达量显著增加,说明其可能与马铃薯的耐盐性和耐低温性有关。本研究为深入研究马铃薯StWRKY转录因子参与非生物胁迫调控提供科学依据。     

马铃薯GATA12基因克隆及表达分析

GATA转录因子是一类广泛存在于真核植物中的转录因子,GATA转录因子具有锌指结构,是锌指蛋白家族的成员之一.为了进一步分析马铃薯中GATA基因的结构与功能,本研究以马铃薯(Solanum tuberosum)栽培品种'陇薯3号'为材料,克隆了 StGATA12转录因子编码基因,分析了其序列特征、表达模式,并分析了该...     

向日葵锈菌弹性金属蛋白酶基因克隆及生物信息学分析

为了研究向日葵锈病的致病机制,将向日葵锈菌转录组中表达量较高的一个基因(KU994904)中成熟部分进行生物信息学分析及基因克隆。利用Interpro对蛋白ORF区域进行分析,确定其成熟区域,通过生物信息学相关软件对其进行结构预测及预测分析,从向日葵锈菌中提取总RNA,并利用RT-PCR方法扩增此蛋白酶成熟基因并克隆。结果显示:该蛋白酶成熟基因序列全长1 335 bp,编码445个氨基酸,分子质量49.5 ku,其与M36家族中5条序列具有较高相似性,并发现同胞外金属蛋白酶基因序列相似度达到53.77%。因此,推断其为弹性金属蛋白酶。     

南荻纤维素合成酶CesA基因的生物信息学分析

于PacBioSMRT单分子实时测序技术进行3代转录组测序,辅以2代测序,构建出一个完整的,准确的南荻Unigene库.通过与近源物种比对后,拼接出南荻(Miscanthus lutarioriparius)纤维素合成酶基因(cellulose synthase gene)CesA4、CesA7和CesA9的序列,并将...     

京海黄鸡 GnRHR 基因克隆、生物信息学及组织表达分析

旨在根据GenBank 上公布的原鸡GnRHR基因序列设计2对引物,采用RT-PCR方法,从京海黄鸡肌肉组织中克隆GnRHR基因的编码区序列,并使用多种生物软件和在线工具对目的序列进行生物信息学分析,分析GnRHR基因与其他物种的同源性、蛋白质的理化性质、蛋白质序列的跨膜区、亚细胞定位、亲水性、潜在的磷酸化位点、保守结构域及该基因编码蛋白的二级结构、三级结构等。同时为GnRHR基因和β-actin基因各设计1对引物,采用RT-qPCR的方法研究GnRHR基因在京海黄鸡12个组织和器官中的表达情况。最终成功克隆了京海黄鸡GnRHR基因完整的编码区序列和部分侧翼序列,Blast结果显示,京海黄鸡GnRHR基因与原鸡、番鸭、藏羚羊、野猪、马、小鼠、大鼠、家兔、绵羊、人、牛、黑猩猩和斑马鱼的同源性分别为99．7％,86．7％,55．7％,54．6％,52％,51．6％,50．8％,50％,49．9％,49.6％,49．4％,47．4％和39．3％,并成功构建系统发育树。蛋白质结构分析显示,GnRHR蛋白分子量为45．432 kDa,理论等电点为9．55,包含20种氨基酸,其中,亮氨酸含量最高,占13．8％,赖氨酸含量最低,占0．7％;不稳定系数为65．35,显示该蛋白不稳定;脂溶指数为95．54,总平均疏水指数为0．312,为非水溶性蛋白;该蛋白不属于分泌型蛋白,主要存在于胞膜上,没有信号肽结构,存在16个潜在磷酸化位点和11个糖基化位点;保守结构域分析显示存在2个低复杂度序列和7段跨膜结构,跨膜分析显示该蛋白为7次跨膜蛋白,二级结构预测结果显示,在GnRHR二级结构中,α-螺旋占29．83％,β-折叠占17．18％,无规则卷曲占52．98％,GnRHR蛋白三级结构为复杂的7次跨膜螺旋结构,且为单链蛋白。组织表达分析显示,GnRHR基因主要在垂体中高表达,表达量显著高于其他组织,在其他11个组织和器官中表达量较低。     

生物信息学分析

 不同来源的苏云金芽孢杆菌能产生多种多样的晶体(Cry)蛋白。基于这个特性，人们可以通过基因工程的手段向工程菌中转入编码多种Cry毒素的基因来控制虫害。通过DNA重组技术，从Bt HZM2菌株中克隆出了cry1Ea基因，对其进行了生物信息学分析，同源比对结果表明，cry1Ea8基因的核苷酸序列与已知cry1Ea的同源性为99.77%~99.91%，对应的氨基酸序列同源性为99.49%~99.74%。对cry1Ea8基因的分析还揭示出了cry1Ea8及其编码蛋白的一些生物和理化性质。结构域预测表明，Cry1Ea8由3个结构域组成，其中N-末端螺旋状结构域与膜插入与孔隙形成有关，而第二和第三个结构域与受体的结合有关。该研究为转基因抗虫植物和微生物杀虫工程菌的构建提供了新的基因来源。     

15个马铃薯AP2/ERF转录因子的生物信息学与表达分析

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中的一大类转录因子,其参与非生物胁迫反应、激素应答、植物生长、花发育、种子发育、损伤响应、病菌防御、耐高盐等多种生物学过程,为了初步阐明该转录因子在马铃薯胁迫响应中的功能,本研究对15个马铃薯StERF基因进行了生物信息学和表达分析。结果表明,15个马铃薯StERFs转录因子除St ERF3、StERF10、St ERF12、StERF120仅具有WLG结构域外,其余11个均具有YRG和WLG结构域,在进化上可分为3个亚家族(AP2, ERF和RAV)。对15个StERFs基因上游2 000 bp启动子区的顺式作用元件分析发现,其包含ABRE、CGTCA-motif、TGACG-motif和TCAelement等响应元件。RT-qPCR分析结果表明马铃薯StERFs基因在聚乙二醇(PEG-6000)、乙烯、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和甘露醇等处理下表达模式不同,StERF79、StERF72在5种处理下均上调表达,StERF156,StERF5在水杨酸和甘露醇胁迫处理下均上调表达...     

编码酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因克隆及其生物信息学分析

旨在从生物信息学角度更好地研究酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)的结构和功能,克隆酿酒酵母H5的丙酮酸脱羧酶基因pdc6.利用Primer 5.0软件设计1对20 bp引物,以H5基因组DNA为模板克隆获得pdc6,并利用生物信息学分析方法对其序列进行验证及分析.该序列长度为1692 bp,无碱基缺失,且该基因具有完整的...     

浙贝母ACO基因克隆、表达及生物信息学分析

本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆出浙贝母1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(1-aminocyclo-propane-1-carboxylateoxidase, ACO)基因全长,对该基因进行生物信息学分析,并以‘浙贝3号’浙贝母花败期根、茎、叶及幼苗期至成熟期鳞茎为材料,采用RT-qPCR测定ACO基因在浙贝母中的时空表达。成功克隆得到的序列全长1 185 bp,开放阅读框为951 bp,编码317个氨基酸;浙贝母ACO氨基酸序列与同属百合科的麝香百合相似性最高,为95.21%。浙贝母不同部位ACO基因表达量依次为茎>根>叶>鳞茎,在鳞茎发育过程中ACO基因表达量逐渐增高,并在成熟期达到最高,比幼苗期提高了193.2%。     

马铃薯卷叶病毒外壳蛋白基因克隆转化 及其转基因后代的表达

根据GenBank中的马铃薯卷叶病外壳蛋白基因(PLRV-CP)全序列，设计一对特异性引物，以马铃薯卷叶病毒RNA为模板，克隆了马铃薯卷叶病外壳蛋白基因，在pBI121的基础上构建了植物表达载体。利用PLO(Poly-L-Ornithine)将PLRV-CP基因导入到马铃薯加工型品种大西洋的原生质体中，获得了转基因后代。在5株转化后代中扩增出长度为610bp的目标DNA片断，说明导入的外源PLRV-CP基因已经整合到马铃薯基因组中。Southern blot分析结果进一步证明了PCR结果的正确性。RT-PCR结果表明，在3株转化后代叶片中具有阳性表达。马铃薯卷叶病毒接种实验结果表明，转基因植株比对照有明显的马铃薯卷叶病抗性     

百合LdGASA1基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从百合小鳞茎发育不同阶段蛋白质组数据中,筛选出调控鳞茎发育的上调表达基因LdGASA1,对其进行克隆、生物信息学分析及表达分析。序列分析显示LdGASA1基因全长725 bp,编码区CDS序列为336 bp,编码111个氨基酸。结构域分析显示,LdGASA1第52至第111个氨基酸含有一个典型的GASA保守结构域。其理化性质分析显示,编码蛋白质理论等电点(pI)为9.1,不稳定系数为35.14,属于稳定的疏水性蛋白,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位在细胞质中,其二级结构主要为无规则卷曲(65.86%)和α-螺旋(22.52%),另外含有少量延伸链(12.60)和β-折叠(9.01%)。通过RT-qPCR分析发现LdGASA1基因在小鳞茎出现前表达量相对较低,主要在小鳞茎形态建成和发育阶段表达,且在小鳞茎形态基本建成(35 d)时表达量达到最高。本研究结果为探索GASA基因调控百合生长发育的机制打下基础。     

干酪乳杆菌HDS-01甘露聚糖酶基因克隆及生物信息学分析

本研究旨在借助基因克隆和生物信息学方法挖掘甘露聚糖酶基因的结构和功能。通过本地BLAST比对,从干酪乳杆菌(Lactobacillus casei) HDS-01的基因组信息中获得甘露聚糖酶基因M1。采用qRT-PCR测定MRS培养基和KGM培养基中M1的差异表达情况,表明KGM培养基中的魔芋粉更好的诱导M1的表达。以L.casei HDS-01基因组DNA为模板克隆基因M1,并利用生物信息学方法对其序列进行预测和分析。该序列长2640 bp,可翻译成879个氨基酸,包括一个2640 bp的开放阅读框;M1蛋白分子量为98723.55 Da,等电点为5.58。这种稳定的M1蛋白的二级结构由α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷曲组成。研究结果不仅为甘露聚糖酶分子改造提供理论依据,同时有助于了解乳酸菌中甘露聚糖的代谢路径。     

抗草甘膦水稻突变体osgr-1 EPSPS基因克隆及生物信息学分析

为深入研究抗草甘膦水稻突变体osgr-1中编码5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶基因EPSPS的结构与功能,利用生物信息学分析方法对EPSPS基因结构进行分析,对其编码产物功能进行预测。对克隆的EPSPS基因序列分析表明,osgr-1突变体EPSPS基因中CDS序列发生了3个位点的突变,分别为第226位核苷酸残基C变为G,引起编码蛋白226位脯氨酸(Pro)变成丙氨酸(Ala);第301位核苷酸残基G变为T,导致编码产物311位丙氨酸(Ala)变为丝氨酸(Ser);第311位核苷酸残基A变为C,导致编码蛋白中多少位的谷氨酸(Glu)变为丙氨酸(Ala)。该突变基因编码蛋白含511个aa,Mr为53,823kDa,分子式为C₂₃₇₃H₃₈₆₇N₆₅₉O₇₂₁S₂₃,等电点为8.33,为疏水性蛋白,定位于叶绿体上且不存在信号肽;其二级结构中β-转角、α螺旋和无规则卷曲分别占31.6%、17.7%和0.7%;三级结构呈单聚体,由2个亚基组成,有4个氯离子、3个镁离子、1个磷酸根离子的结合位点和2个结构域。