丹参WRKY家族成员TRANSPARENT TESTA GLABRA2(TTG2)基因克隆与生物信息学分析

从丹参转录组数据库中克隆得到丹参WRKY家族成员TRANSPARENT TESTA GLABRA2(TTG2)基因(命名为SmTTG2(Genbank注册号:KC161227)),该基因包含一个长为1 425bp的完整开放读码框,编码475个氨基酸,DNA水平上包含3个内含子。序列分析显示,SmTTG2编码蛋白具有2个WRKY结构域和C2H2结构,属于I类WRKY家族成员,并且与黄瓜、怪柳等物种WRKY44高度相似。软件预测SmTTG2相对分子量为51.28kDa,等电点为8.58,且其在胞内不稳定,不具跨膜结构。利用DNA步移技术克隆获得SmTTG2基因5′侧翼区序列,分析结果显示该区域除了含有TATA box和CAAT box外,还包含应答环境因子和植物激素的、调节植物发育的顺式作用元件以及MYB转录因子结合位点。实时荧光定量PCR结果表明,SmTTG2基因在丹参花中表达量最高,且随着花期显示出逐步增高的趋势;另外SmTTG2基因的表达伴随丹参种子萌发过程,提示SmTTG2基因可能参与种子的发育和萌发过程。     

‘鸭梨’及其自交亲和性芽变‘金坠梨’花粉ABC转运蛋白家族分析

自交亲和性的‘金坠梨’是由自交不亲和性的‘鸭梨’芽变而来,为探究‘金坠梨’突变机理,综合分析了二者花粉蛋白质组差异表达蛋白质。在489个差异表达蛋白质中,发现了参与自交不亲和识别机制的ABC转运家族蛋白;KEGG富集分析发现,ABC转运蛋白被显著富集,其中PyABCB9-1,PyABCB9-2,PyABCC2,PyABCC3,PyABCD1,PyABCG31等6个蛋白显著下调;生物信息学分析表明,6个ABC转运蛋白不同家族在物种间具有很高的保守性;这6个显著下调蛋白可能影响了‘金坠梨’花柱S-RNase进入‘自己’花粉管的运输过程而导致其亲和性突变。     

日本囊对虾电压门控钠通道基因克隆与组织表达

利用基因克隆等分子生物学技术,获得日本囊对虾(Marsupenaeus ja ponicus)的电压门控钠通道(voltage-gate sodium channel,VGSC)蛋白的部分eDNA序列,获得的片段核苷酸长度为2 877 bp,可编码954个氨基酸残基,总分子质量约为108.2 ku.与同源蛋白比较结果显示,日本囊对虾的VGSC序列与其他一些物种具有较高相似性,特别是跨膜蛋白结构域具有极高的保守性.基于VGSC氨基酸序列比对绘制的系统树基本能够反映出各物种间的进化关系.以RT-PCR法检测日本囊对虾VGSC的组织表达,结果显示VGSC表达与各组织的功能有极其密切的关系.VGSC mRNA在脑神经节中表达量最高,其次为肝胰腺,说明了钠通道在神经信号传导以及调节内分泌中都起到了重要的作用.     

蚕豆类水孔蛋白基因的克隆及表达

为了解水孔蛋白在气孔运动中的作用,通过5′/3′RACE(rapid amplification of cDNAends)技术从蚕豆(Vicia fafba)叶片表皮cDNA中克隆出1个编码290个氨基酸的类水孔蛋白基因VfPIP1(Vicia faba plasma membrane intrinsic protein gene),GenBank登录号为AY667436.应用计算机软件对VfPIP1的氨基酸序列分析表明,VfPIP1含6个跨膜区,具有质膜水孔蛋白的特征信号序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN,属于PIP1亚家族成员.原位杂交及Northern blot分析显示,VfPIP1在保卫细胞中有较强的表达信号,并受脱落酸(ABA)诱导.上述结果为研究水孔蛋白VfPIP1在气孔运动中的作用及其活性调节机制打下了基础.     

FZD蛋白家族的起源与演化分析

FZD(Frizzled)蛋白家族是Wnt信号通路的跨膜受体,在动物发育过程中起着非常关键的作用.通过对不同物种(从单细胞动物到哺乳动物)基因组中FZD家族基因的检索,发现FZD蛋白家族起源于早期的、与海绵动物具有共同祖先的后生动物.进化分析结果表明,FZD蛋白家族分为4个亚家族:FZD1/2/3/4/6/7亚家族、FZD5/8亚家族、FZD4亚家族和FZD9/10亚家族;不同亚家族之间的motif组成不同,但在C端都含有一个保守的KTXXXW motif.进化速率分析结果表明,尽管FZD蛋白家族成员在演化过程中受到较强的纯化选择,但是在其基因发生复制或motif组成变化的分支上仍有正选择的作用.该结果可为进一步理解FZD蛋白家族的起源与演化动态提供一定的参考.     

玉米1,3,4-三磷酸肌醇5/6 激酶ITPK家族基因的鉴定和分析

 1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶(ITPK)是一种在动物、植物、线虫中都比较保守的多功能酶, 在生物信号传导及生长发育中起重要作用。为了充分研究玉米中ITPK 家族基因系统分析、全生育期基因表达模式及逆境胁迫表达模式, 利用玉米基因组数据库, 通过生物信息学手段, 鉴定玉米ITPK 家族基因的全序列、定位和编码蛋白, 通过序列比对进行进化和分类分析。利用玉米高通量芯片表达数据进行组织表达差异性、干旱胁迫和病害胁迫表达谱分析。结果表明, 玉米基因组中含有6 个ITPK 家族基因, 分布于玉米的4 条染色体上。MEME 保守结构域分析显示, ZmITPK1-5 均含有3 个保守的ATP-grasp-4 结构域, ZmITPK6 含有两个ATP-grasp-4 保守结构域。进化树分析表明ZmITPK 可分为3 个亚家族。各个发育阶段中, 多数成员在生殖器官或营养器官中均有较高的表达量, 只有ZmITPK1 在所有器官中表达量都不高。ZmITPK2 和ZmITPK3 基因受干旱胁迫处理诱导不同程度上调表达。而在生物胁迫条件下均无显著上调或下调表达。     

马铃薯近缘种Solanum etuberosum的耐盐性鉴定及相关基因的表达分析

以Solanum etuberosum(etb)和栽培马铃薯为材料,利用200 mmol/L NaCl溶液进行处理,发现etb与栽培马铃薯比较,耐盐性较强.并进一步检测了盐处理条件下etb的鲜重、叶片萎蔫度、相对电导率和叶绿素含量.对植株在0、6、12 h和24 h处理后进行转录组数据分析,发现与0 h比较,etb中共有3 587个基因表达上调,4 311个基因表达下调,其中3个时间点共有的差异表达基因为1 250个,差异表达基因主要富集在代谢途径以及次生代谢生物合成通路.通过Blast比对已知功能的基因,鉴定出了36个持续响应盐胁迫的差异表达基因,其中6个基因来自2C类蛋白磷酸酶(PP2C)家族,21个基因来自类钙调蛋白(CML)家族;还包括离子转运体阳离子质子交换蛋白(CHX20)、钾离子反向转运蛋白(KEA3)、钾离子转运蛋白(KT17)、离子通道钾离子四聚体通道蛋白(KCTD)、慢阴离子通道蛋白(SLAC1)、b型氯离子通道(CLC-b)和c型氯离子通道(CLC-c).对这些基因的表达量进行分析,发现大部分基因在盐胁迫下表达量持续降低,暗示其可能通过负调控参与响应盐胁迫.     

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。     

苹果全基因组AHK家族成员鉴定及表达分析

通过生物信息学分析,将从苹果全基因组中鉴定出的11个组氨酸激酶蛋白基因(MdAHKs)依次命名为MdAHK1～MdAHK11,依据是这些基因在染色体上的位置;此外,对MdAHK1～MdAHK11的理化特性、系统进化关系、蛋白基序及启动子元件进行了分析.MdAHK编码的蛋白大小为901～1 230 aa;等电点介于4.95和8.56之间;对蛋白保守基序的分析发现,MdAHKs家族成员中有4～10个保守基序,根据系统进化分析将MdAHKs家族11个成员分为了A1, A2和A3共3个亚家族.此外,利用RT-qPCR技术检测了试验材料苹果砧木"M9-T337"中MdAHKs在不同组织以及不定根发育不同时期的表达量;结果发现MdAHKs家族中MdAHK1,MdAHK4,MdAHK5和MdAHK9在根、茎中高表达,同时响应6-BA处理表达量显著下调,Lovastatin(细胞分裂素抑制剂)处理表达量呈上调趋势.结合生物信息学分析和荧光定量结果推测MdAHK4,MdAHK5,MdAHK9可能在介导苹果砧木不定根的发育过程中发挥重要作用.     

植物类赖氨酸/组氨酸转运蛋白LHT基因家族的进化及在大豆中的功能研究

利用9种具有全基因组数据的代表植物,通过生物信息学和分子生物学的研究手段,分析了被子植物LHT基因家族的进化机制,探讨了该基因家族在大豆中的功能分化。结果表明：(1)在选取的9个被子植物代表物种中,共含有114个LHT同源基因,大豆中含有25个,内含子数目1～9。(2)进化分析表明被子植物LHT可聚为7个亚家族Ⅰ—Ⅶ,其中Ⅱ的成员最多,Ⅲ为单子植物特有;编码的大豆氨基酸数量为56～543,相对分子量为6.3×10³～57.1×10³,理论等电点为6.03～9.51,均为跨膜蛋白。(3)大豆中GmaLHT表达模式分析表明,该基因家族的表达受到根瘤菌侵染的诱导,在根瘤侵染后部分成员在根和根瘤中特异性表达。大豆GmaLHT家族基因表达模式在不同亚家族的差异化结果表明,其在进化过程中受到选择的作用。(4)GmaLHT17基因超表达植株中该基因mRNA的表达水平为对照植株的13.6倍,且超表达植株的结瘤数目较对照植株有明显的增加。     

4株滑液囊支原体分离株P80脂蛋白的基因克隆及序列分析

为研究滑液囊支原体（Mycoplasma synoviae,MS）P80家族脂蛋白的功能及其异同,通过PCR方法从4株滑液囊支原体分离株中分别扩增P80-1,P80-2,P80-3蛋白的基因序列并进行测序,通过生物信息学方法对P80家族脂蛋白的蛋白序列进行分析,寻找保守结构域、抗原表位,并预测功能.结果表明,P80家族脂蛋白均为碱性亲水性稳定蛋白,在N端具有较强疏水性,只有P80-2蛋白具有跨膜螺旋区;P80家族脂蛋白信号肽的位置与疏水区结果相一致;3条P80蛋白具有12个相同的保守结构域及2～4个不同的结构域;有31～32个抗原表位;二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主;三级结构预测显示,P80-1蛋白具有ABC转运蛋白的功能,P80-2蛋白为周质结合蛋白Ⅱ型,P80-3蛋白具有细胞黏附功能.研究结果可为MS P80家族脂蛋白功能的深入研究以及MS致病机制、病原诊断和疫苗研制提供参考.     

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。     

小麦(Triticum asetivum L.)杂交种下调表达的GTP结合蛋白基因TaRab的克隆与鉴定

杂种优势的形成与杂种一代中亲本基因的表达方式改变有关.为深入研究小麦杂种优势形成的分子机理,利用通过抑制性差减杂交(SSH)方法获得的小麦Rab类GTP结合蛋白基因片段为探针,筛选普通小麦品系3338三叶期叶片cDNA文库,获得了一个小麦Rab家族基因TaRab.同源性比较和序列分析显示,该基因与拟南芥Rab类GTP结合蛋白基因具有90%氨基酸序列相似性.结构分析表明,它具有GTP结合蛋白4个典型结构以及Rab家族成员特有的YYRGA结构域.半定量RT-PCR表达检测结果显示,TaRab基因在叶片的表达水平要高于其他组织器官.研究还发现,该基因在三叶期、分蘖盛期的根系和叶片中为杂种下调表达.采用电子定位方法,将TaRab基因初步定位在7B染色体的着丝粒区域和C-7DS5-0.36两个区域.在此基础上,对Rab蛋白基因差异表达与杂种优势表现的关系进行了讨论.     

拟南芥MtN3/saliva基因家族分析

MtN3/saliva基因家族是含有2个MtN3/saliva跨膜结构域的膜整合蛋白,其成员广泛存在于真核生物中.目前对该家族功能研究较少,对其跨膜结构域的分子功能还不清楚.在拟南芥中该家族有18个成员,除了最近克隆的RPGl以外其他MtN3/saliva基因的功能均不清楚.对拟南芥MtN3/saliva基因家族进行了较为全面的分析,包括基因结构、染色体分布、蛋白结构域、系统进化关系、基因表达谱等.对其中预测在花药中高表达的4个基因进行了实时定量PCR分析,证实有3个基因在花中高效表达.这些结果促进了对MtN3/saliva基因家族的深入了解.     

欧美杨PdMODD基因克隆与表达特性分析

【目的】研究杨树重要胁迫响应新基因,为揭示杨树抗逆分子机制、培育优良抗逆杨树新品种提供理论依据。【方法】基于水稻MODD氨基酸序列,通过BLAST在美洲黑杨基因组中筛选得到3条基因(Podel.08G114100、Podel.10G158900和Podel.17G098500),并以其序列为参考,以‘渤丰3号’杨cDNA为模板克隆得到3条基因(PdMODD1、PdMODD2和PdMODD3)。利用生物信息学分析PdMODD蛋白的结构特征及与其同源蛋白的亲缘关系。通过基因枪轰击法分析PdMODD基因亚细胞定位。采用实时荧光定量(qRT-PCR)技术,分析PdMODD基因组织特异性和不同胁迫条件下的的表达模式。【结果】PdMODD1~3基因的开放阅读框(ORF)全长分别为1 065、1 065和1 074 bp,编码354、354和357个氨基酸,均为不稳定的亲水性蛋白。PdMODD基因均为NINJA家族成员,含有3个保守结构域,其中一个为转录抑制基序EAR。系统进化树分析显示,PdMODD1蛋白与毛果杨PtAFP2亲缘性较高并与拟南芥AtAFP1和木薯MeAFP2位于同一个分支;PdMODD2蛋白与麻疯树JcAFP2亲缘关系最近,并与拟南芥AtAFP2聚成一个分支;PdMODD3与毛果杨PtAFP3-1亲缘关系最近,与栓皮槠QsAFP3、拟南芥AtAFP4属于同一分支。亚细胞定位结果表明PdMODD基因均定位于细胞核。组织特异性分析显示,PdMODD1~3在根、茎、叶中均能表达,且在叶中表达量最高,根中表达量最低。胁迫响应表达模式结果显示,NaCl和聚乙二醇(PEG)胁迫处理下,PdMODD1~3在根、茎、叶组织中主要为显著上调表达。【结论】PdMODD1~3均为NINJA家族成员,含有保守的转录抑制基序EAR,具有组织特异性,在叶中高表达,且能被NaCl和PEG胁迫显著诱导表达,推测PdMODD1、PdMODD2 和PdMODD3可能会在‘渤丰3号’杨对盐和干旱胁迫响应中发挥重要的调节作用。     

丹参锚蛋白重复序列家族基因的克隆和表达分析

用降落PCR的方法获得了丹参锚蛋白重复序列家族基因(SmARP).生物信息学显示,SmARP所编码蛋白的分子质量为19,064kD,理论等电点为8.4,是一种不稳定而且无信号肽和无跨膜区域的蛋白.该蛋白的二级结构中主要存在α螺旋(39.64%)和无规卷曲(42.01%),其三维结构模型中每个锚蛋白重复序列折叠成两个反向平行的α-螺旋,每两个α-螺旋中间形成一个长环.实时荧光定量PCR结果显示,该基因在丹参的根、茎、叶、花中均有表达.     

钠离子依赖的中性氨基酸转运蛋白2(SNAT2)多克隆抗体的制备

钠离子依赖的中性氨基酸转运蛋白2(SNAT2)属于SLC38家族,参与小的中性氨基酸跨膜转运,在哺乳动物组织中广泛表达.SNAT2的功能紊乱可以导致许多神经性疾病,如阿尔茨海默症、帕金森症等.采用PCR方法扩增得到SNAT2氨基端75个氨基酸的编码序列,构建重组质粒pET28a-SNAT2-75aa,并将其转入大肠杆菌BL21(DE3)中,通过IPTG诱导表达重组蛋白.利用组氨酸标签蛋白经镍柱亲和纯化后得到了纯度在95%以上的SNAT2氨基端蛋白SNAT2-75aa,将其作为免疫原免疫新西兰大白兔,从而获得SNAT2多克隆抗体.采用巯丙基琼脂糖凝胶6B(Thiopropyl sepharose)固定抗原亲和纯化法进一步对该抗体进行纯化,纯化后的抗体效价至少提高10倍.蛋白免疫印迹确定该抗体对SNAT2具有高度的特异性,表明SNAT2多克隆抗体制备的成功,为进一步研究SNAT2蛋白的结构和功能奠定了生化基础.     

GPR50生物学功能研究进展

G 蛋白偶联受体50(G protein-coupled receptor,GPR50)是属于 G 蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCRs)超级家族的一类跨膜蛋白,与Mel1c受体同源,介导跨膜转运和信号传递,在神经系统发育、能量代谢调节及糖皮质激素受体信号等多种生理活动中发挥...     

马尾松PmCBL3基因的克隆及其表达分析

【目的】为明确马尾松(Pinus massoniana)CBL基因结构特征及干旱胁迫下的表达特性,探讨该基因在马尾松抗旱调控过程中的生物学功能。【方法】以马尾松优良家系为试材,采用RT-PCR和RACE方法克隆马尾松CBL基因全长cDNA,运用生物信息学方法,分析其蛋白质性质和亲缘关系,利用荧光定量PCR分析干旱胁迫下的基因表达特性。【结果】获得马尾松的一个CBL同源基因,命名为PmCBL3,该基因cDNA序列全长1 035 bp,包括681 bp的完整开放阅读框,编码226个氨基酸。PmCBL3蛋白含4个EF-hand功能域,且相邻EF-hand功能域之间的氨基酸数目非常保守,属于EFh家族蛋白。系统进化分析表明:该蛋白与其他植物CBL同源性达62%～98%,其中与北美云杉(Picea sitchensis)CBL亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,PmCBL3在马尾松根中表达量最高,茎和叶次之; 干旱第15天表达量最大,随干旱胁迫加剧,表达量逐渐降低。【结论】PmCBL3基因属于CBLs家族,与北美云杉亲缘关系最近。该基因响应干旱胁迫,推测其可能参与马尾松干旱逆境的应答调控。     

水稻组蛋白脱乙酰化酶HD2 HDACs蛋白质的生物信息学分析

HD2 HDACs家族成员是植物特异性的组蛋白脱乙酰化酶并参与基因的转录调控.本研究利用生物信息学方法对水稻组蛋白脱乙酰化酶HD2 HDACs家族成员(HDT701、HDT702、HDT2201和HDT2202)的生物学功能进行研究.结果表明,HD2 HDACs家族成员位于不同的染色体上,分布于细胞的不同部位;它们编码的蛋白均含有依赖于cAMP-和cGMP的蛋白激酶、蛋白激酶C、酪蛋白激酶II与酰胺化4个相同的位点;它们均无跨膜区,都为不稳定的亲水性蛋白质,都无信号肽.多序列比对发现粳稻与籼稻HD2 HDACs的同源性非常高;水稻HD2 HDACs蛋白质的结构域比较特殊;这些蛋白可能参与植物的基因复制、信号传导、转录过程和免疫应答等过程.