藜麦异戊烯基转移酶基因(CqIPT)家族的全基因组鉴定与分析

基于藜麦全基因组和转录组数据，利用生物信息学的方法对藜麦IPT(CqIPT)基因家族进行了鉴定和系统分析。结果表明，在藜麦基因组中鉴定到12个可分为4个亚组的CqIPT基因，同亚组CqIPT基因具有相似的基因结构和蛋白Motif结构；CqIPT基因家族所有成员的表达模式存在明显差异，CqIPT9仅在顶端分生组织和花序中显著表达，CqIPT5和CqIPT11在花和未成熟的种子及干种子中显著表达；非生物胁迫下的基因表达同样存在多种模式。本研究为深入研究藜麦CqIPT基因的功能提供了一定的理论基础。     

藜麦4,5-多巴双氧化酶基因(CqDODA)家族的全基因组鉴定与分析

基于藜麦高质量基因组数据，鉴定了18个CqDODA基因家族成员，并对其进行了系统分析。结果表明：大多数CqDODA蛋白理化性质差异较小；根据CqDODA基因的亲缘关系可分为三支，分支1中的8个CqDODA基因在甜菜素合成中具有重要的作用；分支1的CqDODA基因结构差异较小，并且蛋白高度保守；CqDODA基因在逆境胁迫或者激素处理下可能存在响应。本研究结果可为深入研究CqDODA基因在藜麦甜菜素合成中的作用提供理论依据。     

藜麦CqKEA基因家族的鉴定及表达

运用生物信息学的方法对CqKEA基因家族进行系统分析,结果表明,CqKEA基因家族包含10个成员,通过系统发育分析将其分为三组,同组基因具有相似的基因结构、蛋白motif和功能;部分基因的表达存在显著的组织特异性,并且干旱、高温和盐胁迫也会对部分基因的表达产生影响。对CqKEA基因家族的分析为藜麦耐逆机理研究和分子育种奠定了基础。     

藜麦CqNHX基因家族鉴定及表达模式分析

NHX基因亚家族在植物响应盐胁迫的过程中起到重要作用.本研究对藜麦CqNHX基因家族进行系统分析,结果表明:藜麦基因组中存在10个CqNHX基因家族成员,基于系统发育进化树被分为3组,每组的基因结构及功能相似;部分CqNHX基因的表达具有明显的组织特异性,且部分基因受到干旱和高温胁迫的调控.     

黄绿卷毛菇开伞期上调基因的分析研究及验证

为了解与黄绿卷毛菇生长发育相关基因的结构特征,探究其生长发育机制,完善其遗传背景。基于黄绿卷毛菇幼年期和开伞期的转录组测序结果,利用数据库对黄绿卷毛菇上调基因进行NR,NT注释,最后对测序结果进行荧光定量PCR验证。结果表明:经转录组测序结果分析得到196个上调基因,将其通过NR,NT数据库的注释,编码蛋白,预测蛋白,假定蛋白和未知蛋白分别占30.10%,28.06%,24.48%和17.35%。其中,31.28%的编码蛋白和31.25%的假定蛋白其基因序列长度为1 500~2 000 bp,76.60%的未知蛋白其基因序列长度在1 500bp以下;分别有47.50%,25.40%,25%的编码蛋白、预测蛋白及假定蛋白其相似度在80%~90%,仅有1.70%,1.80%,4.20%的编码蛋白、预测蛋白及假定蛋白其相似度在40%~50%;经荧光定量PCR验证的两个基因r6351,r7850均存在。该研究结果为完善黄绿卷毛菇子实体的形成机制提供了基因方面的数据支持。     

藜麦内参基因筛选及盐胁迫相关基因表达分析

为了利用实时荧光定量PCR(quantitative Real-Time PCR,qRT-PCR)分析藜麦(Chenopodium quinoa Willd)相关基因表达,提高结果的准确性,筛选出稳定表达的内参基因至关重要.我们分别利用geNorm、NormFinder和Bestkeeper程序分析了6个藜麦候选内参基因在NaCl胁迫下表达的稳定性,并用实时荧光定量PCR技术对藜麦盐胁迫相关基因P5CS1和CMO基因相对表达量进行分析.结果表明,藜麦在NaCl胁迫下ACT-1和TUB-6做为内参基因表达最稳定,为最佳内参基因;藜麦P5CS1基因表达水平上调6倍左右,CMO基因上调30～40倍.本研究为NaCl胁迫下藜麦基因表达分析提供了可靠的内参基因,并且对NaCl胁迫下P5CS1和CMO基因表达情况做出初步分析.     

藜麦营养组分与加工品质的相关性分析

为探究藜麦的营养组分含量对其加工品质特性的影响,本研究选择主要营养组分含量存在较大差异的10份藜麦为实验材料,对其总淀粉、直链淀粉、总蛋白质、清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白和粗脂肪的含量进行测定,分析藜麦粉的糊化特性,并对藜麦饭的质构特性和感官品质进行分析评价,相关性分析结果表明:多种营养组分含量对藜麦加工品质特性均...     

藜麦热激蛋白60(CqHSP60)基因家族生物信息学和表达模式分析

为了探究藜麦HSP60基因(CqHSP60)的结构特征、基因功能和表达模式,基于藜麦全基因组和转录组数据,利用生物信息学方法对CqHSP60基因家族进行鉴定和系统分析。依据亚细胞结构定位分为了三个亚组,每个亚组具有相似的Motif和基因结构;通过RNA-Seq数据对CqHSP60基因在不同发育阶段进行了表达分析,并对在热、干旱、盐胁迫等不同处理条件下CqHSP60基因的胁迫响应进行了分析,结果表明CqHSP60基因在花簇和干种子中表达量较高,并对不同的胁迫模式均有响应;在CqHSP60基因的启动子区发现了多个与胁迫相关的顺式调控元件,这表明这些基因在多重胁迫下受到应激响应。     

亚洲棉全基因组中NAC类转录因子基因的鉴定与分析

为了开发棉花NAC基因资源,本文利用生物信息学方法在亚洲棉基因组中预测了138个NAC基因,根据其在染色体上的位置关系命名为Ga NAC001-Ga NAC138,所有Ga NAC基因分布于亚洲棉13条染色体上。根据Ga NAC蛋白的序列相似性及系统进化分析,将亚洲棉Ga NAC蛋白分为11个亚家族,每个亚家族的Ga NAC蛋白数目为4-25个。基因结构分析发现,大部分(63.7%)Ga NAC基因含有2个内含子。比较亚洲棉与陆地棉、雷蒙德氏棉NAC蛋白的同源性,发现亚洲棉与雷蒙德氏棉NAC蛋白的匹配程度高于陆地棉,平均序列一致性分别为93.9%和81.2%,一些NAC基因(58/138)在棉属的进化过程中高度保守,一些(37/138)则变异程度较大,可能是生物体为了适应环境的变化产生了新的功能。本研究结果为亚洲棉及陆地棉NAC转录因子基因的后续深入研究提供了重要参考。     

藜(灰菜)叶蛋白提取试验研究

对藜的利用做了研究和探讨,试验采用加热絮凝的方法,从藜的地上部分提取叶蛋白,对不同生育期、不同收获时间、不同存放时间对藜叶蛋白提取率的影响进行了实验研究.结果表明:在开花期提取叶蛋白,效率较高(3.26%),提取物纯度较高(产品中CP为51.86%),有效成分含量大(8.867g/株);在开花期白天不同时间收获的藜,叶蛋白提取率差异不显著(P>0.05);采集物应在24h内及时进行提取,延长时间会降低叶蛋白提取量和品质.     

磷脂酰胆碱缺失影响丁香假单胞杆菌Ⅲ型分泌系统装置的完整性

丁香假单胞杆菌1336致病菌缺失pcs基因后不能合成磷脂酰胆碱(PC),也不能诱发植物的超敏反应(HR).从它的基因组中分别克隆出25个T3SS-相关基因,包括编码组件蛋白和表达调控基因.在E.coli中成功表达了其中19个基因,并且纯化出16种蛋白.在野生型和pcs~-突变型中,无论是编码T3SS组件蛋白基因、调节基因还是效应蛋白基因的转录水平都没有呈现显著性差异.与野生型比较,1336 pcs~-突变型细胞质中14个T3SS-关联蛋白的相对量也没有显著性差异,但细胞膜中的HrpB、HrpE、HrpF和Hrc J相对量都减少约10%.36%T3SS组件蛋白同时减少可能导致T3SS装置不完整,而这种有缺陷的T3SS装置不能行使正常生理功能.由此可见,膜磷脂中的PC在丁香假单胞杆菌T3SS装置组装过程中起着十分重要的作用.     

利用大麦寡核苷酸芯片进行小麦苗期叶片热胁迫基因表达谱分析

植物感受热胁迫时基因表达发生变化，而这些差异表达的基因对植物耐热性起着至关重要的作用.为揭示小麦热胁迫响应的分子机理，以38℃热胁迫的小麦幼苗为处理组(HS)，同期未经处理的小麦幼苗为对照组(CK)，分别提取叶片RNA与Affymetrix Barley1基因芯片杂交.杂交结果显示，在总共22840个探针中，对照组(CK)和热胁迫组(HS)共检测到8486个阳性探针，占总探针数的37.15%.利用半定量RT-PCR技术对11个差异表达基因的表达模式进行验证，发现10个基因与芯片的表达类型完全一致. 利用Gene Ontology的GO information对差异表达的基因进行了分类，表明差异表达的基因涉及逆境胁迫、信号转导、物质运输、光合作用、蛋白代谢、脂肪代谢、碳水化合物代谢等多个方面.其中有大量热激蛋白和分子伴侣相关基因上调表达.上调表达的热激蛋白包含热激蛋白各个家族，且上调表达的平均倍数明显高于其他基因的上调倍数.另外泛素—蛋白酶体通路中的多个关键酶的基因也发生了差异表达，预示着负责蛋白质选择性降解的泛素—蛋白酶体通路也参与了植物对热胁迫的应答机制.     

基于GC-MS研究不同产地三色藜麦种子的代谢物差异

为了研究不同生境对藜麦发育的影响,以不同产地的藜麦种子为研究对象,筛选显著差异代谢物质和相关代谢通路,利用GC-MS平台进行非靶向代谢组学分析,分析了青海都兰县和四川盐源县两地产出的黑藜、红藜、白藜种子的代谢轮廓,将原始数据经XCMS online平台预处理后进行后续多元统计分析。结果表明,青海都兰县和四川盐源县两地的黑、红、白藜麦种子的代谢特征均不相同,其中红藜麦种子与白藜麦种子差异较大,而黑藜麦种子差异最小;红藜存在显著差异,共有特征峰570个,上调物少于下调物;黑藜差异最小,上、下调趋势与红藜一致;白藜差异较大,上、下调趋势与红藜和黑藜相反,共有特征峰486个,上调物质多于下调物质;不同生境对藜麦的影响较大,黑藜和红藜更适宜在青海都兰县种植,而白藜更适宜在四川盐源县种植。研究结果可以指导青海都兰县和四川盐源县两地藜麦的栽培育种,也为深入研究藜麦的抗逆性机理提供了理论依据。     

红锥根系响应石墨烯的转录组学研究

为了研究石墨烯对植物根系响应的分子机制和转录组学，本文以0、25、33和50 mg/L共4组质量浓度的石墨烯溶液培育红锥（Castanopsis hystrix Miq.）幼苗，其中石墨烯溶液质量浓度为0指以蒸馏水培育，并对红锥幼苗的根系发育情况、基因表达量的变化、差异表达基因的富集通路和范围进行了分析。与0相比，25 mg/L石墨烯溶液对红锥幼苗根系发育的促进效果最佳（t=2.86～7.80,P<0.05）；转录组数据表明，25 mg/L石墨烯溶液处理红锥根系后，导致12 845个基因的表达量发生差异，其中石墨烯诱导10 899个基因表达量上调，抑制1 946个基因的表达量。通过京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集性分析表明：表达量上调的基因主要富集于126个KEGG通路，表达量下调的基因富集于99个KEGG通路；另外，110个转录因子基因差异表达，可归类于33个不同家族，其中ERF、WRKY、MYB、NAC、bHLH、TCP和Trihelix共7个家族基因与红锥根系发育有关；9种植物激素信号转导通路相关的差异表达基因结果表明生长素、细胞分裂素、赤霉素、乙烯、水杨酸、油...     

驼绒藜属4种植物花粉母细胞减数分裂的观察及花粉活力的测定

对4种驼绒藜属植物花粉母细胞减数分裂和花粉粒的生活力进行了观察和测定，结果表明，同一花药中的花粉母细胞进行减数分裂时均存在分裂不同步现象，其胞质分裂方式均为同时型；北美驼绒藜花粉母细胞减数分裂后期Ⅰ出现染色体桥的现象；4种植物花粉粒形态均为球形，花粉生活力均较低，生活力百分率分别为华北驼绒藜49．0％、驼绒藜53．3％、心叶驼绒藜45．6％、北美驼绒藜40．2％。     

SH2D7基因及其编码蛋白的生物信息学分析

 为了对SH2D7 基因序列及其编码蛋白进行生物信息学分析,应用NCBI 数据库和ExPASy 等程序,对SH2D7 基因核苷酸序列进行了分析,并预测了其编码蛋白的理化性质及二级结构等。结果表明,SH2D7 基因定位于人类染色体15q25.1,包含了6 个外显子和5 个内含子。SH2D7 基因编码蛋白的功能主要涉及基因表达调控、信号传导等;分子量约为49.8 kD,等电点为5.99,是一种亲水蛋白,主要位于细胞核中,有35 个磷酸化位点及22 个抗原位点。     

水稻OsMDH基因的克隆及其生物信息学分析

水稻(Oryza sativa L.)OsAAP6基因是控制水稻种子蛋白质含量的主效数量性状座位(quantitative trait locus, QTL)基因，对水稻品质性状产生重要影响，而OsMDH蛋白能够与OsAAP6基因发生相互作用。利用生物信息学策略对OsMDH蛋白的理化性质、蛋白结构及功能进行预测，探究OsMDH基因的生物学功能。结果表明：水稻OsMDH基因的编码区(coding sequence, CDS)区长999 bp,编码332个氨基酸；编码蛋白为疏水蛋白且不存在信号结构，包含两个跨膜结构。通过蛋白互作分析，发现OsMDH可能与柠檬酸合酶、延胡索酸酶等发生相互作用，参与三羧酸循环过程。     

无蹼壁虎EMC3基因cDNA全长克隆与进化分析

为了探究无蹼壁虎(Gekko swinhonis)EMC3基因(命名为GsEMC3)的序列特征，了解GsEMC3蛋白的结构和功能，探讨GsEMC3蛋白与其他物种EMC3蛋白的进化关系，采用SMART RACE技术克隆获得了GsEMC3的全长cDNA序列，通过信息学分析阐明了GsEMC3基因的序列特征以及GsEMC3蛋白的结构和功能，系统发育和选择压力分析研究了GsEMC3的进化特征. GsEMC3基因的cDNA全长为1 023 bp，包含1个786 bp的开放阅读框，基因编码1个含261个氨基酸的多肽. GsEMC3蛋白的相对分子质量约为30.074×10³，理论等电点为5.57.生物信息学分析表明，无蹼壁虎GsEMC3为疏水性非分泌型蛋白，有2个跨膜区，可能是一个动态定位的蛋白，无信号肽，直接在细胞内发挥作用.其分子量与已知的其他物种的EMC3蛋白相近. GsEMC3蛋白含有1个DUF106结构域，二级结构包含12个α-螺旋、1个β-折叠、13个无规则卷曲.系统发育分析表明，无蹼壁虎GsEMC3蛋白序列与美国短吻鳄(Alligator mississippien...     

利用生物信息学筛查APAP诱发ALF患者外周血中的关键基因

从GEO数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下载数据集GSE80751,该数据集包含22例人体血液样本(对照组5例,ALI组5例,ALF组12例),以|Log FC|>1.5,P<0.05分别筛选出急性肝损伤(acute liver injury, ALI)组与对照组、急性肝衰竭(acute liver failure, ALF)组与对照组的差异表达基因,并分别对其进行功能富集分析和信号通路富集分析,筛选对乙酰氨基酚(acetaminophen, APAP)诱发ALF过程中的关键基因及重要通路.其次构建差异表达基因在蛋白层面的生物网络,并将网络数据导入Cytoscape实现可视化,利用Cytoscape中的插件寻找与疾病发生密切相关的功能模块及核心基因.以ALI组数据为对照,重点分析了ALF组数据,结果筛选出ALF组满足阈值要求的差异表达基因共266个,包括上调基因239个,下调基因27个,其中ALF组中特异性上调基因120个,特异性下调基因15个,且基因NAMPT在ALI组表达上调,在ALF组表达下调.ALF组差异表达基因的GO分析结果显示,上调基因主要参与细胞分化和细胞周期调控等过程,下调基因主要参与免疫反应和细胞因子介导的炎症反应等过程.KEGG通路分析结果显示,上调基因主要富集于细胞周期调控、系统性红斑狼疮、补体和凝血级联等通路,下调基因没有富集到明显通路.对比分析ALI组和ALF组所获取的疾病相关功能模块,发现p53信号通路与ALF的发生具有相关性.利用cytoHubba插件中的网络拓扑算法MCC在ALF组差异表达基因中共筛选出25个显著差异表达基因,且都表达上调,进一步验证其在发生ALF的肝组织细胞中的差异表达情况,发现NCAPG、DLGAP5、TOP2A、ASPM、NUSAP1和MKI67在ALF组血液细胞和肝细胞中都显著差异表达.本文分析结果表明,细胞周期调控,免疫、炎症反应,细胞增殖与衰老等生物过程和p53信号通路可能与ALF的发展过程相关,基因NCAPG、DLGAP5、TOP2A、ASPM、NUSAP1、MKI67和NAMPT可能是研究APAP诱发ALF发生的新靶点和潜在血液标志物.     

羊布鲁菌外膜蛋白Omp25d的原核表达、鉴定及纯化

研究羊布鲁菌外膜蛋白Omp25d基因的克隆,原核表达,以及纯化,根据羊布鲁菌M5株外膜蛋白Omp25d蛋白基因序列设计引物,扩增出大小约为650bp的目的基因片断,克隆入融合表达载体pGEX-4T-1,构建重组质粒pGEX-4T-1-Omp25d。在大肠杆菌中将该蛋白表达并用亲和层析法纯化。用Western-blot分析方法鉴定GST-Omp25d蛋白。结果成功地构建了pGEX-4T-1-Omp25d原核表达载体并在大肠杆菌中表达了Omp25d基因,纯化后所获得的融合蛋白与兔抗布鲁菌血清发生特异性反应。表明研究成功构建了pGEX-4T-1-Omp25d元和表达载体,并且在大肠杆菌中进行表达,纯化的融合蛋白具有良好的免疫原性。