赤桉单萜合成酶基因的分子克隆与生物信息学分析

桉叶油是一种从桉树叶分泌出来的挥发性芳香精油,主要含有1,8-桉叶油素和萜类化合物等物质,具有重要的药用活性.为深入了解桉树萜类化合物的生物合成途径和分子调控机理,该研究通过扩增从赤桉嫩叶中获得了1条单萜合成酶基因组序列的保守区段后,利用 RACE 技术得到此基因的 cDNA 序列,将其命名为 EC-MS 基因,并进一步获得此基因的 DNA 序列.通过生物信息学分析发现,EC-MS 基因的 DNA 序列长为3763 bp,含有7个外显子和6个内含子,cDNA 长度为1734 bp,编码577个氨基酸,并且具有 MS 蛋白特有的保守序列和相关特征,与蓝桉和白千层等植物的 MS 蛋白具有较高的相似性.EC-MS 的等电点为5．615,存在1个跨膜区,Arg21为信号肽剪切位点,同时,EC-MS 的立体结构以α-螺旋为主,几个底物结合点经过空间折叠后形成了“口袋型”底物结合区.     

牦牛HORMAD1基因的克隆及生物信息学分析

利用分子克隆技术获得了牦牛HORMAD1基因编码区序列,并采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构等方面进行了预测和分析.结果表明,牦牛HORMAD1基因包含一个长度为1 182 bp的开放阅读框,编码393个氨基酸;其编码蛋白属于亲水性蛋白,无明显的信号肽,含有很多个磷酸化位点.二级结构主要以无规则卷曲和α螺旋为主.HORMAD1基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,牦牛HORMAD1与黄牛、马和猪等物种的HORMAD1氨基酸遗传距离较近,具有高度相似性.     

齿肋赤藓热激蛋白60基因的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得耐旱苔藓齿肋赤藓的热激蛋白60基因,采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、结构保守域、理化性质、信号肽、疏水性／亲水性、亚细胞定位、跨膜结构域、二级结构、功能域、活性位点、及同源性等方面进行了预测和分析。结果表明：齿肋赤藓热激蛋白60基因全长1841bp,开放阅读框1581bp,编码526个氨基酸残基;编码蛋白含有GroEL保守域,是chaperon-like superfamily家族;亚细胞定位分析显示,编码蛋白位于内质网中;活性化位点分析表明,编码蛋白存在6类活性位点;同源性分析表明,齿肋赤藓热激蛋白60与小立碗藓预测的HSP60同源性最高,达到92％,与卷柏的HSP60次之,同源性达88．83％。研究结果为该基因的实验克隆奠定基础。     

赤桉抗寒转录因子ICE1基因的分子克隆与表达分析

ICE1属于一种类似MYC的bHLH转录因子,可特异地结合到CBF3启动子的MYC作用元件并诱导CBF/DREB1下游基因的转录表达。本文以拟南芥ICE1蛋白序列为信息探针,搜索桉树基因组和EST数据库的同源序列并进行拼接、设计引物,通过RT-PCR从赤桉克隆了桉树的第一个ICE1基因。其cDNA长1792bp,含有完整的开放阅读框,可编码523个氨基酸。BLAST分析表明,cDNA序列及其推导的氨基酸序列均与拟南芥、芥菜、小麦和甜杨ICE1存在着较高的同源性,预示所获得的cDNA可能是赤桉ICE1基因（EcaICE1）。EcaICE1基因表达分析结果显示,EcaICE1在赤桉根、茎、叶中均表达,而且表达水平不受低温胁迫处理时间的影响,这表明EcaICE1是组成型表达。此外,EcaICE1的超表达可以提高转基因烟草的耐低温能力。上述结果为进一步研究EcaICE1在赤桉耐低温胁迫过程中基因表达的调控机制打下基础。     

牛RHOQ基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术获得牛RHOQ基因cDNA序列,采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构和亚细胞定位等方面进行预测和分析。结果表明,牛RHOQ基因的cDNA序列全长1 517 bp,包含1个618 bp开放阅读框,编码205个氨基酸;其编码蛋白属疏水性蛋白,不存在信号肽及跨膜结构,定位于分泌系统囊泡;二级结构主要以无规则卷曲和α-螺旋为主。牛RHOQ基因编码蛋白可能具有生长因子功能,可能在神经再生和突触延伸过程中起重要作用。     

牛Pbx-1基因的电子克隆及生物信息学分析

新基因全长cDNA序列很难获得,但电子克隆却提供了基因克隆的一种策略.利用小鼠Pbx-1基因编码序列(NM_183355)为种子序列进行电子克隆获得牛Pbx-1基因完整编码序列.然后,用生物信息学方法分析了牛的Pbx-1基因的结构,密码子偏性和氨基酸的同源性等.结果表明:该基因cDNA全长1 754 bp,无内含子,最大开放阅读框1 305 bp.编码434个氨基酸.预测其编码的蛋白分子量为47 189.5 Da,与小鼠的同源性为81%.     

牛Irak-1基因的电子克隆及生物信息学分析

电子克隆提供了一种利用基因组数据库克隆新基因全长cDNA序列的策略。利用小鼠Irak-1基因编码序列(NM_008363)为种子序列进行电子克隆获得了牛Irak-1基因完整编码序列。然后,用生物信息学方法分析了该基因的结构,微卫星位点,密码子偏性和氨基酸的同源性等。结果表明:该基因cDNA全长2 645bp,无内含子,最大开放阅读框2 157bp,编码718个氨基酸,与小鼠的同源性为77%。     

甘蔗KNOX基因(Sckn1)的电子克隆及生物信息学分析

KNOX基因对植物顶端分生组织的形成和维持有至关重要的作用。本文选择功能已知的水稻KNOX基因(OSH1,Oskn1)为参考序列,采用电子克隆技术克隆到甘蔗中与OSH1同源的一个KNOX基因Sckn1,并通过生物信息学分析预测该基因的结构、功能。结果表明:该基因包含一个1 071 bp的开放阅读框,编码356个氨基酸,分子量为39.36 kD,理论等电点为6.47。该基因很可能定位于细胞核,起转录调控作用,序列比对发现该基因编码蛋白与高粱、玉米、小米草等KN1蛋白高度相似。以上分析结果为进一步研究Sckn1基因的功能奠定了坚实的基础。     

黄花苜蓿LEA3基因片段克隆与生物信息学分析

根据紫花苜蓿LEA3-1 mRNA(EU665182)的cDNA序列,设计1对特异引物,以经过ABA干旱胁迫处理的黄花苜蓿为材料,提取总RNA.采用RT-PCR方法克隆获得了747 bp的cDNA片段,命名为MfLEA3-1(GenBank登录号:HQ327439).推测该序列编码了248个氨基酸,这些氨基酸主要由10.1％苏氨酸(Thr)、24.6％丙氨酸(Ala)、17.7％赖氨酸(Lys)和12.9％天冬氨酸(Asp)组成,不含有半胱氨酸和色氨酸,这与其他物种LEA蛋白成分非常接近.该氨基酸序列中存在13个11-mer重复序列,根据第3组蛋白分类标准,MfLEA3-1蛋白比较接近于type Ⅰ,但是11-mer重复中残基分布与type Ⅰ有所不同,推测MfLEA3-1蛋白属于新的第3组LEA蛋白类型.黄花苜蓿中成功获得了LEA3基因片段,为最终克隆黄花苜蓿LEA3基因序列全长奠定基础.     

火炬松DREB1基因的电子克隆与生物信息学分析

利用来自Forest TreeDB数据库中热胁迫cDNA文库ESTs聚类、拼接组装的Unigene以及基因GO注释,得到了假定的火炬松DREB1基因,全长1 293bp,具有完整的蛋白编码框的cDNA序列。采用DNAMAN软件分析碱基组成、限制酶切位点和重复序列等,结果发现,该序列与其他物种中克隆得到的DREB1具有较高的同源性,初步断定所电子克隆得到的cDNA序列为火炬松DREB1基因(PteaDREB1)。在此基础上,利用网上的公共数据库和相关软件(Antheprot等)对PteaDREB1编码的理化性质和一级结构进行分析,并模拟了其二级结构和三级结构。结果表明,该蛋白为疏水性非球形可溶蛋白,含有295个氨基酸,分子量为32.4kD,等电点为8.22;其二级结构以螺旋和卷曲为主,三级结构具有DREB蛋白家族中典型的结合DNA的AP2结构域。这进一步说明所克隆到的cDNA片断为火炬松DREB1基因。上述研究结果可为PteaDREB1基因下一步的分子克隆、功能鉴定和应用奠定基础,具有一定的现实意义和应用前景。     

巨桉BRI1基因的克隆和表达分析

为了解BRI1基因在巨桉中的功能,采用PCR技术克隆了EgrBRI1基因,分析了EgrBRI1的生物信息学和亚细胞定位,并对EgrBRI1基因响应激素和胁迫的差异表达进行了分析。结果表明,EgrBRI1基因全长3 893 bp,编码1 197个氨基酸。EgrBRI1蛋白稳定,空间结构复杂,存在3个motifs,主要定位于细胞膜。茉莉酸甲酯和油菜素内酯(BR)处理后,EgrBRI1基因在叶片中的表达上升,而水杨酸处理则没有明显的变化。盐胁迫和冷胁迫下,EgrBRI1基因表达表现为先下降后上升的趋势。因此,EgrBRI1基因能快速对外施激素做出响应,并在巨桉抗逆方面发挥重要作用,这可能是通过对BR信号的响应来实现的。     

巨桉EgrGBF1基因的克隆和表达模式分析

G-box结合蛋白(GBF)是一类能够识别并结合G-box的转录因子,广泛参与植物基因响应外界刺激的表达调控。通过巨桉(Eucalyptus grandis)初生生长到次生生长的转录组测序筛选出差异表达基因EgrGBF1,为探讨其在桉树生长发育中的功能,从巨桉中克隆了该基因,并进行了结构和进化分析。结果表明,EgrGBF1编码区长度为984 bp,编码327个氨基酸, 存在2个转录本,分别命名为EgrGBF1α和EgrGBF1β。实时荧光定量PCR结果表明,EgrGBF1α和EgrGBF1β在不同组织中,不同激素、胁迫处理下的表达模式不同,EgrGBF1α主要在茎尖表达,沿节间向下表达量逐渐降低,而EgrGBF1β在韧皮部高表达,在节间的表达量无显著差异。在水杨酸和缺硼处理下,EgrGBF1α和EgrGBF1β的表达趋势相反。EgrGBF1α在缺磷处理168 h的表达量最高,而EgrGBF1β在处理6 h的表达量最高。因此,EgrGBF1在桉树生长发育以及响应胁迫中发挥着重要作用,且转录本EgrGBF1α和EgrGBF1β可能具有不同的功能。     

落地生根S-腺苷高半胱氨酸水解酶基因的克隆及生物信息学分析

为了解落地生根(Kalanchoe daigremontiana)的SAHH基因功能,采用RACE技术从其叶片克隆了SAHH的全长c DNA序列,命名为Kd SAHH。结果表明,Kd SAHH全长为1748 bp,含1458 bp完整的开放阅读框(ORF),推测编码485个氨基酸。预测落地生根SAHH蛋白分子量约为53 k Da,理论等电点为5.59~5.682。Scanprostie和DNAstar预测表明,落地生根SAHH蛋白在进化上非常保守,与苜蓿的亲缘关系较近。以黄羽扇豆为模板,利用SWISS-MODLE和Phyre程序模拟的落地生根SAHH蛋白亚基三维结构有一定差异。这些为落地生根Kd SAHH的表达和功能研究奠定了基础。     

巨桉扩展蛋白EgrEXPA8和EgrEXPA10基因的克隆和表达特性分析

为探讨扩展蛋白在桉树生长发育中的作用,以在桉树初生生长到次生生长转换转录组测序中筛选出的差异表达基因EgrEXPA8和EgrEXPA10为基础,从巨桉(Eucalyptusgrandis)中克隆了2个扩展蛋白基因EgrEXPA8和EgrEXPA10,分别编码249和244个氨基酸,属于亲水蛋白,但Egr EXPA8稳定性高于Egr EXPA10。q RT-PCR分析表明,Egr EXPA8和Egr EXPA10基因均在幼叶和茎尖组织中表达量较高,在木质部和韧皮部表达量较低;且在茎顶端初生生长阶段表达量较高,而在下部次生生长节间表达量较低,可能其主要参与巨桉的初生生长或者负调控次生生长;另外在盐胁迫、茉莉酸甲酯处理下其均被抑制表达;而在水杨酸、缺硼、缺磷处理下均上调表达。这说明EgrEXPA8和EgrEXPA10在巨桉响应逆境胁迫时起到重要作用,且呈现出相似的调控方式。     

马尾松PmPGK1和PmGPIC基因的克隆和表达分析

为了解马尾松（Pinus massoniana）磷酸甘油酸激酶1（PGK1）与胞质溶胶葡萄糖磷酸异构酶（GPIC）的功能，采用RACE技术克隆了PmPGK1和PmGPIC基因，并进行了生物信息学分析与亚细胞定位，采用实时荧光定量PCR技术分析PmPGK1和PmGPIC的表达特性。结果表明，PmPGK1和PmGPIC全长为2 106和1 848 bp，分别编码507和566个氨基酸。PmPGK1和PmGPIC分别定位于叶绿体和胞质溶胶。PmPGK1表达量为新叶 > 老叶 > 新茎 > 根 > 花；而PmGPIC为老叶 > 花 > 新叶 > 新茎 > 根。低温胁迫24 h，PmPGK1和PmGPIC的表达量均随时间延长先降低后升高，且PmGPIC的表达量在处理2 h后即降至较低水平；高浓度CO₂胁迫24 h，PmPGK1的表达量随时间延长呈降低-升高-再降低的变化趋势，PmGPIC的表达下调但变化较不显著。因此，推测PmPGK1主要参与卡尔文循环及叶绿体/质体糖酵解，PmGPIC主要参与细胞质基质糖酵解；PmPGK1、PmGPIC活性在低温胁迫下均受抑制；PmPGK1活性在CO₂胁迫下受到显著抑制，而PmGPIC活性的影响不大。     

红曲霉繁殖相关wetM基因的克隆与生物信息学分析

红曲霉(Monascus spp.)是一类次级代谢产物极为丰富的食药用丝状真菌,其繁殖能力是大规模工业化生产的前提.以实验室保藏紫色红曲霉(Monascus purpureus)Mp-21为研究对象,通过高通量转录组(RNA-Seq)测序获得菌株转录本数据后进行注释分析,首次克隆出红曲霉繁殖相关wetM基因并进行生物信...     

橄榄CaICE1基因的克隆和表达分析

为了解橄榄(Canarium album)抗寒相关转录因子ICE1的调控功能,采用RT-PCR技术克隆了‘福榄1号’的ICE1,命名为CaICE1,并进行生物信息学、qRT-PCR表达模式和相关miRNA预测分析。结果表明,CaICE1 cDNA序列的开放阅读框长度为1 650 bp,可编码549个氨基酸(GenBank登录号MG459422)。Ca ICE1为不稳定亲水性蛋白质,含有跨膜结构、磷酸化位点以及HLH保守结构域,定位于细胞核,与枳的ICE1亲缘关系较近。CaICE1密码子偏好性较弱,AGA、AGG、TGG和CCA可能为其最优密码子群。CaICE1主要在橄榄花、种子和叶中大量表达,-3℃低温胁迫下CaICE1表达水平比常温显著上升。psRNAtarget预测结果表明,CaICE1可能是miR825、miR477、miR5658、miR1436和miR394等多个逆境响应miRNA的靶基因。因此,CaICE1可能在橄榄低温胁迫过程中发挥重要调控作用,且可能受miRNA的调控。     

巨桉AGO基因家族的生物信息学分析

为了解巨桉(Eucalyptus grandis)中Argonaute (AGO)的功能, 经全基因组序列分析, 巨桉中存在14 个AGO基因家族成员, 基因长度为2676~3225 bp, 编码的蛋白质具有保守的Piwi、PAZ、DUF1785 结构域。巨桉EgrAGOs 基因可分为3 组, 内含子和外显子结构具有明显的组织特异性。组内成员核苷酸序列和氨基酸序列保守性较高, 同源性分别达到88.14% 和82.97%。EgrAGO基因分布于第2、4、7、8、10、11 条染色体上, 在进化过程中存在着串联复制和大片段基因复制机制。预测巨桉的大部分AGO 蛋白定位于细胞核和胞质中, 表现出偏碱性和亲水性, 具有较高的脂溶指数。基因表达分析表明, 桉树EgrAGO成员在不同组织中的表达有明显差异, 与木材形成相关的组织/ 器官中有较高的表达。这些为深入研究EgrAGO基因的功能奠定了基础。     

An unusual Xanthophyllomyces strain from leaves of Eucalyptus globulus in Chile

Xanthophyllomyces sp. was isolated as an epiphytic red yeast from leaves of Eucalyptus glo-bulus in Concepción, Chile. Sexual reproduction was by basidiospores produced from one or rarely two metabasidia arising from a yeast cell without preceding paedogamy. The main carotenoid pigment was astaxanthin. This isolate did not cluster with the X. dendrorhous complex (including Phaffia rhodozyma) in ITS and 26S rDNA-based phylogenetic analyses. The phylloplane may be a further habitat for Xanthophyllomyces, in addition to the well-known spring sap-flows of deciduous trees and the recently-characterised ascostromata of Cyttaria hariotii.     

丹参SmVS基因的克隆和表达分析

为了解丹参(Salvia miltiorrhiza)的Vinorine合成酶基因(VS)的功能,从丹参中克隆了SmVS基因,并通过Ex PASy等在线分析软件对其进行生物信息学分析,同时利用RT-qPCR技术分析其表达模式。结果表明,SmVS基因全长726 bp,编码241个氨基酸,编码蛋白分子量为26 861.72,等电点PI为5.66,为膜外蛋白,推测定位于线粒体。系统进化分析表明,丹参SmVS与野生油橄榄(Olea europaea var. sylvestris)的VS亲缘关系较近。SmVS基因在丹参根中的表达比叶的高,叶中的转录水平在21:00最高。因此,推测SmVS基因与光应答有关。