茶树NAC转录因子家族的鉴定及生物信息学分析

利用生物信息学手段对茶树NAC转录因子家族的成员、系统发育、编码蛋白的理化性质和结构以及创伤胁迫处理后的表达进行分析.研究结果显示,茶树NAC转录因子家族包含49个成员,与拟南芥的106个NAC成员构建系统发育进化树,结果显示,茶树缺乏拟南芥NAC家族17个亚族中的第10和第14两个亚族.理化性质和结构分析显示茶树NAC蛋白质绝大多数是亲水氨基酸,二级结构以无规则卷曲为主,三级结构大部分相似.保守基序分析表明,茶树NAC成员共包含7个保守基序,其中基序3、4、2和5、1分别代表NAC结构域的A、B、C和D亚结构域,而基序7表示的是亚结构域E.第15,16和17亚族的大部分成员都缺失了第2和第4两个保守基序,而第15亚族成员具有一个特异的保守基序6.在机械创伤处理条件下表达模式分析表明,第11亚族的CsNAC33和CsNAC34两个成员虽然具有不一样的蛋白结构域组成,但在应对创伤处理时呈现相对一致的表达模式,而16亚族的CsNAC47和CsNAC48两个成员具有一致的蛋白结构域组成,但其表达模式出现分化.上述结果为后续进行茶树NAC基因家族功能的研究提供了理论依据.     

柳树NAC基因的克隆与表达模式分析

【目的】研究柳树重要抗逆转录因子基因家族,为揭示柳树抗逆分子机制提供理论依据。【方法】以‘苏柳2345’的转录组测序数据为基础,克隆了柳树NAC家族,并分析其序列结构、组织表达特异性以及不同胁迫条件下的表达模式。【结果】克隆的两个柳树NAC转录因子基因分别命名为SlNAC1和SlNAC2。生物信息学分析表明:SlNAC1序列全长为1 126 bp,编码产物含343个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于细胞核;SlNAC2序列全长为1 139 bp,编码产物含291个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于叶绿体。两个基因均具有典型的NAM结构域及A、B、C、D、E 5个亚结构域,还包括共同的LPPG、YPNG 和DEE保守基序及NAC抑制结构域。系统进化树分析显示, SlNAC1基因与木薯亲缘关系最近,SlNAC2基因与茄子亲缘关系最近。定量PCR结果显示SlNAC1和SlNAC2均在叶片表达,根中没有表达,为叶片特异性转录因子。定量PCR结果显示SlNAC1基因在脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)处理24 h后显著上调,SlNAC2基因在聚乙二醇(PEG)、ABA和GA胁迫后显著上调。【结论】柳树SlNAC1基因在非生物胁迫下表达较为稳定,受ABA和GA胁迫诱导;SlNAC2受干旱、ABA和GA胁迫诱导,受影响明显高于SlNAC1,不受乙烯剂(ETH)胁迫影响。推测SlNAC1和SlNAC2参与GA、ABA信号传导,可能不参与ETH的信号途径。     

小黑麦NAC转录因子基因TwNAC01克隆及生物信息学分析

NAC(NAM、ATAF1/2、CUC2)是在调控植物发育、衰老、生物与非生物逆境以及激素反应等方面具有重要作用的一类转录因子。为探索六倍体小黑麦耐干旱机制,本研究以六倍体小黑麦为材料,利用快速扩增cDNA末端(RACE)与反转录·聚合酶链反应(RT-PCR)技术克隆到1条NAC转录因子cDNA全长,分析了其生物信息学特点,同时利用实时定量PCR技术分析其在干旱胁迫下的组织部位表达特点。结果表明,所克隆小黑麦基因ORF全长1 059 bp,编码352个氨基酸。该基因预测蛋白中具有NAM亚家族保守的氨基酸序列,且其预测蛋白氨基酸序列与山羊草中的NAC转录因子氨基酸序列同源性高达90%以上。该基因预测蛋白属亲水性蛋白,无跨膜结构域与信号肽区域,二级结构包含45个α-螺旋,57个β-折叠和250个无规则卷曲。预测蛋白定位于细胞核内。在干旱胁迫下,该基因在开花后22 d的小黑麦幼粒和根部的表达量明显高于茎和叶,且表达量显著受干旱胁迫诱导。可见所克隆的基因为小黑麦NAC转录因子,将其命名为TwNAC01(GenBank登录号为MG736919),其在小黑麦抗旱应激反应中具有重要作用。小黑麦NAC转录因子基因TwNAC01的克隆对于揭示小黑麦的抗旱性机制以及小黑麦抗旱基因工程育种具有重要意义。     

巴西橡胶树HbNAM基因克隆和表达分析

为了研究巴西橡胶树中植物特有NAC转录因子的功能,笔者通过RT-PCR和实时荧光定量PCR技术对HbNAM的开放阅读框(ORF)进行了克隆和表达分析,并通过酵母转化实验进行转录激活活性分析。结果显示,HbNAM基因ORF为1 077 bp,编码358个氨基酸,在第12—167位氨基酸之间含有一个典型的NAC结构域,属于NAC转录因子家族中的NAM亚族。酵母试验表明,HbNAM在高度变异C端具有转录激活活性,具备转录因子的基本特征。实时荧光定量PCR分析发现,HbNAM在叶片、雄花、雌花、胶乳和树皮中均表达,其中以光合组织叶片和生殖组织雄花中的表达量最高,并且胶乳中该基因的表达受割胶、植物激素或植物生长调节剂茉莉酸(JA)和乙烯利(ET)以及低温胁迫影响,推测HbNAM可能与植物的生长发育和胁迫应答过程有关。     

基于扭果花旗杆转录组的NAC家族生物信息学分析

NAC(NAM-ATAF1/2-CUC2)转录因子家族在植物的生长发育及逆境胁迫过程中起着至关重要的作用，目前关于新疆荒漠植物扭果花旗杆的NAC转录因子家族尚未见报道。文章根据扭果花旗杆转录组数据，筛选出17个幼苗期差异表达的NAC类转录因子，并对其蛋白质序列理化性质、亚细胞定位、空间结构预测等生物信息学进行分析。为进一步研究扭果花旗杆NAC家族抗逆特性提供数据，也为研究相关蛋白家族的实验提供了依据。     

苦荞转录因子FtNAC11基因的克隆及表达分析

苦荞是一种富含黄酮类物质的小杂粮作物,抗环境胁迫能力强.研究从苦荞转录组数据中筛选并克隆出1个全长774 bp、编码257个氨基酸的NAC转录因子FtNAC11.生物信息学分析表明,FtNAC11属于NAC转录因子的TERN亚族,其N端具有约150个氨基酸组成的高度保守结构域,C端具有高度特异性,是亲水性不稳定蛋白.转...     

桃树抗寒相关的叶绿体新基因PpRBD1的克隆及特征分析

为确定桃树细胞质抗寒相关基因,依据模式植物拟南芥中抗寒相关的RBD1基因,结合桃基因组数据设计并克隆到一个桃PpRBD1基因。该基因全长2 230 bp,编码513个氨基酸;结构域分析显示,该氨基酸序列含有RRM(RNA recognition motif)保守结构域,是与拟南芥RBD1同源的蛋白;亚细胞定位预测表明,该基因编码的蛋白可能在叶绿体中表达。该基因可能在桃抵抗寒冷胁迫中发挥重要作用。     

禾谷炭疽菌中剪接因子SR蛋白的生物信息学分析及基因克隆

Serine/arginine-rich(SR)蛋白参与前体mRNA剪接及mRNA代谢等多种生理生化活动。以裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中两个典型SR蛋白序列为基础,利用Blastp和关键词对禾谷炭疽菌蛋白质数据库进行比对分析,明确该菌中具有2个SR蛋白CgSrp1和CgSrp2;通过SMART保守结构域分析,明确CgSrp1和CgSrp2蛋白的N端都含有RNA识别结构域,C端含有丝氨酸/精氨酸二肽序列;利用NCBI中BLASTp程序与其他物种进行相似性分析,构建系统进化树,并通过氨基酸序列比对发现SR蛋白在植物和真菌之间的差异性;同时,通过对CgSrp1和CgSrp2蛋白的理化性质、疏水性、亚细胞定位及二、三级结构等进行生物信息学分析,明确CgSrp1和CgSrp2都是亲水性蛋白质,二者均定位于细胞核,含有α螺旋、β折叠和无规则卷曲三种结构;以野生型禾谷炭疽菌CgM2为模板,成功克隆了CgSRP1和CgSRP2基因片段,明确CgM2存在CgSRP1和CgSRP2基因。     

新疆无苞芥OpNAC083基因的克隆与表达分析

本研究通过对新疆耐逆植物无苞芥幼苗c DNA文库的随机克隆测序分析,获得1条与拟南芥NAC转录因子基因At NAC083高度相似的EST序列(Gen Bank登录号为JZ151841),该序列包含1个723 bp最大开放阅读框(ORF),推测编码240个氨基酸。根据该ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术从无苞芥叶片的c DNA中克隆了该基因,命名为Op NAC083。比对分析结果表明在其N端具有一段No apical meristem(NAM)保守结构域;该蛋白的二级结构包含33个α-螺旋和11个β-转角。系统进化树分析结果表明,Op NAC083编码产物与拟南芥At NAC083和琴叶拟南芥ANAC083进化关系较近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析基因表达结果显示,Op NAC083在无苞芥的不同组织中都有表达,在叶中表达量最高;高盐胁迫处理2 h、ABA处理6 h明显诱导该基因的表达,但PEG-6000和4℃胁迫却抑制该基因的表达。这表明Op NAC083在无苞芥应对盐和ABA胁迫中可能起着重要作用。     

新疆小拟南芥NAC转录因子ApNAC055的克隆及表达分析

本研究从新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)盐胁迫转录组数据结果中,得到1条与拟南芥NAC转录因子ANAC055(Gene Bank登录号为AEE75683.1)序列高度相似的Unigene。根据ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术从小拟南芥叶片c DNA中克隆了该基因的coding sequence(CDS),命名为Ap NAC055。生物信息分析结果表明,Ap NAC055蛋白是1个无跨膜区域的亲水性蛋白,N端具有一段No apical meristem(NAM)保守结构域;该蛋白二级结构包含73个α-螺旋和33个β-转角。系统进化分析结果表明,Ap NAC055与芜菁NAC055进化关系较近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析结果显示,Ap NAC055在小拟南芥各组织中均有表达,在叶片和果荚中表达量均较高,尤其在果荚中;盐胁迫处理可明显诱导Ap NAC055的表达。本研究表明,Ap NAC055可能在小拟南芥耐盐中起重要作用。     

八肋游仆虫中ECD1基因的克隆及序列分析

含有CHROMO(chromatin organization modifier)结构域的蛋白参与了异染色质的形成及转录沉默复合物的形成.原生动物游仆虫细胞中既含有转录活跃的大核也含有转录沉默的小核.本实验应用PCR技术从八肋游仆虫(Euplotes octocarinatus)中获得了一个编码含有CHROMO结构域的基因ECD1(Euplotes chromo domain-con-taining protein 1)(GeneBank登录号为FJ357578).大核中含有该基因的微小染色体全长1105 bp.小核中该基因内无内部删除序列IES的存在.通过RT-PCR,证实该基因开放阅读框为645 bp.大核基因中含有三个内含子,转录过程中这些内含子均符合一类内含子GU-AG剪切规则.DNAstar软件分析,该基因编码的蛋白质包含214个氨基酸,分子量24.7 kDa,等电点为5.48.结构域聚类分析表明Ecdl蛋白可能执行与四膜虫异染色质蛋白Pddlp和Pdd3p相似功能,参与大核发育过程中异染色质的形成和IES序列的删除.     

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。     

核定位蛋白的结构域特征分析

蛋白质的结构决定蛋白质的功能,结构域(domain)是蛋白质序列中具有独立功能的区域,而发挥功能的区域在结构上通常是保守的.根据Swiss-Prot建立亚核定位蛋白数据集,分为6个亚核区域共1505条蛋白质序列,对该数据集中的核蛋白进行结构域的搜索与功能的分析,通过提取细胞核内6种亚核定位蛋白含有的结构域信息,找到了染色体、核仁和核膜区域蛋白质的独特的结构域以及6种亚核定位蛋白共有的结构域,这些结构域特征信息可用于进一步预测蛋白质的亚核定位.     

‘凤丹’PoERF4基因的克隆及表达分析

【目的】牡丹(Paeonia×suffruticosa)是传统的观赏名花,由于其花期短暂极大限制了牡丹的观赏价值。克隆牡丹品种‘凤丹’(Paeonia ostii‘Feng Dan’)PoERF4基因,研究其序列特征及在不同花期、组织、品种和激素处理下的表达特性,为进一步研究PoERF4基因对牡丹花期和生长发育的调控作用提供理论参考。【方法】以‘凤丹’为研究材料,基于‘凤丹’3代全长转录组测序结果,筛选出同源性高的序列,采用RT-PCR技术克隆PoERF4基因,并进行生物信息学和表达模式分析。【结果】PoERF4基因的开放阅读框(ORF)为747 bp,编码248个氨基酸。PoERF4蛋白分子式为C_{2 217}H_{3 689}N₇₄₇O₉₃₃S₁₇₄,为亲水蛋白,含有保守的AP2超家族结构域,无跨膜结构,二级结构中α-螺旋中包含28个氨基酸,延伸链中包含48个氨基酸,β-转角中包含6个氨基酸。荧光定量分析发现,PoERF4基因在‘凤丹’不同花期的花瓣中,半开期的表达量最高;在不同组织...     

甘蓝型油菜SHR蛋白基因鉴定与结构分析

植物SHR蛋白属于GRAS蛋白转录因子家族,保守羧基端含有VHIID结构域,氨基端不保守,参与调控植物物质合成和生长发育.参照拟南芥At SHR基因的CDS序列,采用生物信息学的方法在甘蓝型油菜数据库中鉴定出3个Bn SHR基因,进而分析其基因结构、生化特性、进化关系和蛋白结构.研究结果显示3个Bn SHR基因中有2个位于C基因组(来源于甘蓝)上,1个位于A基因组(来源于白菜);3个Bn SHR基因的氨基酸序列一致性为88.25%,与At SHR基因在进化上也高度同源,SHR基因在结构和功能上保守;亚细胞定位预测显示Bn SHR蛋白可能定位于过氧化物酶体,参与种子萌发过程中脂肪转变为糖分的过程;PHYRE2预测了Bn SHR蛋白的三级结构,由于序列的差异性导致了氨基末端处结构相差较大,但VHIID保守区结构类似,为β-折叠.     

玉米PDE191基因全长cDNA的克隆及其生物信息学分析

为研究玉米白化相关基因PDE191序列信息和基因功能,以玉米叶片总RNA逆转录后的c DNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术克隆出玉米PDE191基因全长c DNA。DNA测序及生物信息学分析表明,玉米PDE191基因c DNA全长1229 bp,编码333个氨基酸的蛋白质,亚细胞定位于线粒体和叶绿体。软件预测PDE191蛋白分子量为37.79 k D,理论等电点为9.12,该蛋白二级结构主要构成元件为?螺旋和无规则卷曲,包含7个MTERF结构域。三级结构预测显示该蛋白为球状结构,预测结果与二级结构预测的结果相符。对该蛋白进行多重序列比对和聚类分析显示,PDE191属于植物MTERF家族,在不同植物中存在其同源蛋白质,其中与拟南芥PDE191氨基酸序列的相似性高达99%。本研究为进一步研究玉米PDE191基因的功能奠定了基础。     

海岛棉ERF族转录因子EREB6基因克隆特征分析

以电子克隆,同源扩增和RACE技术相结合的方法从海岛棉中克隆出了一条新基因,命名为EREB6,它包含一个669 bp长的开放阅读框,预期编码222个氨基酸长的蛋白质.序列分析发现预期蛋白含有一段核定位信号序列,GFP融合蛋白瞬时表达实验证明该蛋白定位于细胞核;含有一个保守的ERF域,属于ERF族;同源分析表明该转录因子...     

太平洋真宽水蚤CYP4C和CYP44基因克隆及分子特征分析

采用RACE技术首次克隆太平洋真宽水蚤CYP4C和CYP44全长cDNA序列,并命名为EpCYP4C和EpCYP44。EpCYP4C基因全长序列2 032 bp,5’非翻译区60 bp,3’非翻译区487 bp,开放阅读框1 485 bp,编码494个氨基酸;EpCYP44全长cDNA序列1 752 bp,开放阅读框1 485 bp,编码494个氨基酸,5’非翻译区85 bp,3’非翻译区182 bp。经预测发现EpCYP4C和EpCYP44蛋白具有CYP450家族蛋白特有的血红素结合区FxxGxxxCxG;而且EpCYP4C蛋白具有CYP4家族基因特征序列EVDTFMFEGHDTT。通过多序列比对和系统进化树分析发现EpCYP4C和EpCYP44蛋白与近亲真宽水蚤同源性更高,亲缘关系更近。蛋白二级结构预测显示EpCYP4C和EpCYP44蛋白主要以α螺旋和无规则卷曲为主。亚细胞定位预测发现EpCYP4C和EpCYP44蛋白分布在细胞质和线粒体的可能性较大,这可能与CYP450酶系的解毒代谢机制相关。研究结果说明太平洋真宽水蚤EpCYP4C和EpCYP44基因均为CYP450酶系,且太平洋真宽水蚤EpCYP4C基因属于CYP4家族。对太平洋真宽水蚤EpCYP4C和EpCYP44基因的序列分析为进一步研究EpCYP4C和EpCYP44基因在污染物暴露下的表达奠定理论基础;同时有助于了解海洋桡足类CYP450超家族的分子特征。     

苦荞CCT基因家族生物信息学及表达分析

CCT转录因子在调控植物花期、生长发育及抗非生物胁迫等方面发挥着重要的功能。本研究以拟南芥AtCCT基因家族为参考序列,利用本地BLAST并结合保守结构域等生物信息学工具,筛选出苦荞FtCCT基因家族成员,并对其理化性质、染色体分布、基因结构、系统进化及表达水平进行分析。结果显示:从苦荞中共鉴定出35个FtCCT基因,含1-8个内含子;编码蛋白有117-753个氨基酸残基,等电点为4.96-9.51,均为亲水性蛋白。染色体定位分析表明,这些基因在8条染色体上均有分布。苦荞FtCCT基因家族含有10个保守基序和5个保守结构域,且都含有CCT保守结构域。系统进化分析表明,苦荞的FtCCT基因家族与拟南芥一样可分为3个亚家族,其中CMF亚家族的成员最多。35个FtCCT基因在苦荞根、茎、叶和花中的表达水平具有差异性,在叶和花中具有高表达量的成员较多,只有少数的成员在根和茎中高表达。本研究为进一步解析CCT基因调控苦荞花期及生长发育奠定基础。     

水稻OsWHY1基因克隆及过表达与RNAi载体构建

Whirly蛋白是一种单链DNA结合蛋白,是植物特有的存在于细胞核与叶绿体中的双定位蛋白.本研究以水稻品系金23B为材料,从cDNA中克隆得到水稻whirly蛋白基因(OsWHY1).该基因的c DNA全长为1 250 bp,开放阅读框大小为825 bp,编码274个氨基酸.结构域分析结果表明OsWHY1蛋白序列具有whirly蛋白家族共有的whirly结构域.蛋白质序列比对分析表明,OsWHY1蛋白序列与玉米(Zea mays),小米(Setaria italica),黍(Panicum miliaceum),高粱(Sorghum bicolor),大麦(Hordeum vulgare)的蛋白序列相似性分别为79. 8%、83. 1%、82. 7%、78. 7%和75. 3%.此外,本研究通过酶切酶连的方法成功构建了pU1300-OsWHY1过表达载体和PTCK303-OsWHY1 RNA干扰载体,为进一步研究OsWHY1基因在水稻持绿性中的功能打下基础.