玉米大斑病抗性基因Ht1定位区域内候选序列的生物信息学分析

为获得玉米大斑病抗性基因Ht1候选序列, 文章采用生物信息学方法对与玉米大斑病抗性基因Ht1紧密连锁的分子标记umc22和umc122定位区域内候选序列进行了分析, 其中得到的63条ORF序列中有14条序列可编码蛋白质结构域。将14条核苷酸酸序列预测出的氨基酸序列与已克隆的24条抗性基因编码氨基酸序列进行Blast比对及进化树构建。结果发现, 候选序列gpm565a具有植物抗性基因编码产物的高度保守结构域, 而且与抗性基因Xal相似性高、亲缘关系近, 推测可能与抗性基因Ht1有关。其他候选序列由于不具有植物抗性基因编码产物的高度保守结构域或者相似性低、亲缘关系远等原因, 不能确定与抗性基因Ht1有关。通过对候选序列gpm565a进行二级结构及三维结构分析, 发现有大量构成蛋白质特异功能结构组件的无规则卷曲存在, 推测gpm565a可能是Ht1功能域的一部分。     

金银花花形基因的发掘及生物信息学分析

金银花作为我国重要的中药材,具有消炎、抗菌、抗病毒、抗氧化、防癌等多种功效。随着金银花市场供需矛盾日益加剧,通过分子标记辅助选择育种方法来培育高产优质品种势在必行。通过NCBI的Blast工具扫描金银花蛋白组数据发掘花形候选基因,并执行候选基因的亲缘关系分析、结构域分析、表达模式分析、理化性质分析、蛋白质结构预测等一系列生物信息学分析。依据拟南芥调控花形的ABE类基因,通过NCBI-Blast工具扫描金银花氨基酸序列,筛选出包含MADS结构域的8个调控花形的金银花候选基因。经LjaFGD表达模式分析发现,金银花的花中GWHGAAZE016592和GWHGAAZE014905表达量显著高于其他部位,可能正向调控金银花花形。GWHGAAZE014905是一个包含MADS结构域的调控花器官发育的B类基因;GWHGAAZE016592是AP3同源基因。生物信息学分析发现,GWHGAAZE016592和GWHGAAZE014905均是稳定的亲水蛋白,属于非分泌蛋白,包括Motif1、Motif3、Motif4、Motif2、Motif6和Motif5,蛋白质三级结构模板为6byy.2.A和4ox0.2.C。GWHGAAZE014905被定位到细胞核上,而GWHGAAZE016592被定位到叶绿体上,且包含1个位于151~173 bp的跨膜螺旋区域,属于膜蛋白。研究结果为分子标记辅助选择方式培育道地高产优质金银花品种提供了基因资源和分子标记。     

基于结构域组合信息预测蛋白质相互作用

基于多个结构域联合作用导致蛋白质间相互作用的假设,提出了一种预测蛋白质间相互作用的新方法。使用支持向量机分析结构域组合对序列的氨基酸理化性质得到其序列特征值,同时采用统计分析的方法获取其频率特征值,最后通过融合上述两种特征估计该结构域组合间发生相互作用的可能性,并以此预测蛋白质间相互作用关系。该方法能够预测所有结构域组合间相互作用关系,且对于蛋白质相互作用关系有着较好的预测效果。     

新基因人MOB cDNA的克隆与功能分析

人MOB基因被认为是在脑组织中高表达的5次跨膜而功能未知的膜蛋白.从胎儿和成人肾脏消减杂交cDNA文库中获得了一条新的表达序列标签（expressed sequence tag,EST）序列,该序列对应于功能未知的MOB基因.利用生物信息学分析工具和分子生物学技术,从胎儿肝脏中成功地克隆了人MOB基因cDNA序列,同时也获得了含有完整开放读码框的大鼠和鸡MOB的电子全长序列.人MOB基因定位于10q11.1～11.2之间,含有一个1 242 bp的开放阅读框,第415位开始的ATG可能是翻译起始位点.核酸序列相似性搜索发现,其他种属中存在与之高度相似的EST序列,如爪蟾（79%）、羊（87%）、猪（94%）、牛（93%）.蛋白质序列相似性搜索发现,人MOB与大鼠、小鼠和鸡MOB有97%、97%、91％的相似性,与其他一些不同种属来源的假想蛋白有45%～73%的相似性.不同物种之间MOB基因核酸和蛋白质序列的高度相似说明,MOB是进化上高度保守的蛋白质.保守结构域分析发现,人、小鼠、大鼠和鸡MOB结构域组成完全一致,N端均与不育α基序（sterile alpha motif,SAM）结构域显著匹配,随后出现匹配显著性稍差的几个结构域.核酸和蛋白质序列的保守性提示,除N端约70个氨基酸组成SAM结构域外,其余的保守氨基酸可能形成一个新的保守的MOB结构域.表达谱分析表明,人MOB基因在所有被检组织和细胞中都表达.亚细胞定位研究显示,人MOB广泛表达于细胞内,主要在细胞核.DNA含量测定结果表明,人MOB基因过表达并不影响HeLa细胞的细胞周期和凋亡.总之,人MOB蛋白是一个在多种组织和细胞中广泛表达、细胞内广泛分布、进化上十分保守的蛋白质,可能通过特定蛋白质之间的相互作用,参与多种发育过程的调节.其过表达不影响HeLa细胞的周期和凋亡.     

基于共进化基因功能模块发现候选癌基因

癌基因组的体细胞突变扫查数据为研究人员发现新的癌基因提供了大量的信息。已有的通过基因突变频率寻找候选癌基因的方法倾向于发现突变频率较高的癌基因,但是部分低频率突变的基因也可能在癌症发生过程中发挥重要作用。具有相似系统发生谱并且具有蛋白互作关系的基因可能具有相似的功能,它们的损伤可能会导致相同或相似的疾病表型。基于这一假设,文章提出了一种发现候选癌基因的新方法。首先,寻找具有相似系统发生谱的蛋白质互作子网,定义为共进化基因模块;然后,在癌基因组中发生至少一次非同义体细胞突变的基因中,筛选出与已知癌基因在同一共进化模块并具有直接相互作用的基因,预测为候选癌基因。据此,文章共预测了15个候选癌基因,其中只有2个基因在以往的工作中通过基于高突变频率的方法被识别为癌基因。因此,该方法可以有效地发现突变频率低的候选癌基因。     

利用蛋白质序列模式识别改善谷氨酸棒杆菌基因组注释

即使细菌基因组的基因结构较为简单,但在注释过程中也可能出现基因遗漏的现象。当潜在基因在高质量数据库中没有显著同源序列时,基于知识库的基因预测方法就会遇到困难。本文希望通过系统扫描基因组所有可能ORF的蛋白质序列模式来搜索遗漏基因。为验证该方法的可行性,作者系统分析了重要的工业发酵微生物谷氨酸棒杆菌的基因组,发现了25个候选疑似基因。它们具有显著的蛋白质序列模式,但在Swiss-Prot中元显著同源序列,并且在GenBank中仍未注释。深入分析发现,25个候选疑似基因中19个为可能基因,3个为可能假基因,3个为疑似基因序列。这些结果说明本文的分析方法可以有效地用于无显著同源序列基因的搜索。     

几种植物精油及单体对栗疫病病菌的抑制作用

栗疫病 ( Cryphonectria parasitica)是一种世界范围的林木病害 ,2 0世纪上半叶不到50年的时间里栗疫病将美洲栗几乎毁灭 [1 ] ,欧洲栗也曾遭受巨大损害[2 ] ,中国板栗一向被认为是最抗栗疫病的 [3] ,但由于栽培制度的改变、种质资源的频繁交流、单一化品种的应用等原因 ,原有相对平衡的寄主——病原物系统被迅速打破 ,我国部分地区的栗疫病已经造成了较大损失[4] 。由于欧洲栗的栗疫病菌群体遗传结构较为单一 ,欧洲人利用含有ds RNA的低毒力栗疫病菌菌株对欧洲栗的栗疫病进行生物防治取得了成功 [5] ,但因为这种 ds RNA一般只在具有营养…     

拟南芥耐盐基因ENH1在陆生植物中的进化

[目的]ENH1是最近鉴定的拟南芥耐盐基因,编码一个叶绿体定位的蛋白,N末端具有一个PZD结构域,C末端具有一个RUBR结构域;功能上与活性氧自由基的脱毒有关,本文研究ENH1基因的进化历史和功能分化。[方法]从陆地植物基因组中获得同源蛋白,重建这个基因家族的系统发生,通过生物信息学手段研究其蛋白质结构域组织,蛋白质相互作用和表达谱。[结果]总共获得35个ENH1同源蛋白序列,大多数物种保持一个基因拷贝,系统发育上单子叶与双子叶被明确划分,并获得高度的支持,在进化过程EHN1蛋白获得了PDZ结构域。[结论]功能上,这个基因家族通过获得PZD结构域适应被子植物细胞的复杂功能要求,ENH1样基因可能涉及叶绿体的多种功能,此外,ENH1基因家族适合作为系统发育重建的分子标记。     

拟南芥和水稻CPP转录因子家族的生物信息学分析

CPP(cystein-rich polycomb-like protein or Tesmin/TOS1-like)家族是含有保守的富含Cystein的CRC结构域的蛋白质的统称,参与花器官的发育,在控制生殖组织发育和细胞分裂过程中起着极其重要的作用。本研究系统鉴定了8个拟南芥(Arabidopsis thaliana)和11个水稻(Orysa sativa japonicacv.Nipponbare)的CPP基因,并对这些基因编码的蛋白质序列进行了序列保守性和系统进化分析,最后对相关基因的表达进行了分析。结果表明,所有的CPP转录因子都具有高度保守的CRC结构域;单子叶和双子叶植物分化之前,植物CPP基因发生过大幅度的扩张;尽管C1域和C2域氨基酸序列一致性较高,但在该蛋白质的生物学功能中可能起着不同的作用;CPP基因主要在花组织中表达,在拟南芥中,AtCPP5、AtCPP6和AtCPP7极有可能存在功能互补作用。     

基于RNA-seq的能源植物芒转录组分析

芒(Miscanthus sinensis Anderss)是多年生C4草本植物,可为能量和纤维素产品生产提供高品质的木质纤维素材料,是一种理想的能源植物。采用Illumina Hi Seq?2000高通量测序技术,对芒花芽和叶芽进行转录组分析。经拼接组装共获得98 326个Unigene,序列平均长度822 bp,N50为1 337 bp。将Unigene序列与NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、GO和COG数据库进行比对(Evalue1e-5),共有74 134条Unigene获得了基因注释,占总Unigene的75.40%。其中,通过GO功能分类,45 507个Unigene映射到GO不同的功能节点上;通过KEGG pathways分析,共有36 710个Unigene参与了128个代谢通路;比对到同源序列比例最高的物种分别为高粱(37 731,60.86%)、玉米(16 258,26.22%)、水稻(3 065,4.94%),共占所有同源序列的92.02%。此外,获得了芒C4关键酶相关基因24个。这些注释信息的完成为芒功能基因及相关候选基因的发掘提供了重要依据。     

中国板栗EST-SSR信息分析及其通用性

从已公布的壳斗科(Fagaceae)基因组数据库中获得48501条中国板栗(Castanea mollissima)EST序列,其中8479条EST含有12116个长度大于10 bp的SSR,EST-SSR的出现频率为24.98%。二核苷酸重复和三核苷酸重复是中国板栗EST-SSR最主要的重复类型,分别占总数的38.05%和42.20%。对中国板栗EST-SSR标记在茅栗(C.seguinii)和锥栗(C.henryi)上的通用性检测表明,677对中国板栗EST-SSR引物皆能扩增,证实这些引物在栗属中国特有种间具有很高的通用性。115个位点的多态性分析表明,中国板栗、茅栗和锥栗分别有106、108和101个位点表现出多态性。在575个等位基因中,有260个(45.22%)是3物种的共有等位基因,各物种都有各自特有的等位基因。这项研究为中国栗属植物EST-SSR标记的建立及应用奠定了基础。     

栗种间杂交系的同工酶基因与形态标记的遗传连锁关系研究

探讨了美州栗（ＣａｓｔａｎｅａｄｅｎｔａｔａＢｏｒｋｈ）与中国栗（Ｃ．ｍｏｌｌｉｓｓｉｍａＢｌｕｍｅ）种间杂交的１个Ｆ２代和２个回交一代家系中８个同工酶基因,Ａｃｐ３、Ｅｓｔ５、Ｐｒｘ１、Ｐｒｘ２、Ｐｒｘ３,Ｍｅ和Ａｄｈ与２个形态标记：Ｉｎｈ和Ｔｗｈ的连锁遗传关系,研究结果表明,在所有家系中,Ｉｎｈ与Ｐｒｘ１和Ｅｓｔ５具有一致的连锁关系,其基因的连锁顺序为Ｉｎｙ－Ｐｒｘ１－Ｅｓｔ５。还发现有参试的     

Non-target effects of transgenic blight-resistant American chestnut (Fagales: Fagaceae) on insect herbivores

American chestnut [Castanea dentata (Marshall) Borkhausen], a canopy dominant species across wide swaths of eastern North America, was reduced to an understory shrub after introduction of the blight fungus [Cryphonectria parasitica (Murrill) Barr] in the early 1900s. Restoration of American chestnut by using biotechnology is promising, but the imprecise nature of transgenesis may inadvertently alter tree phenotype, thus potentially impacting ecologically dependent organisms. We quantified effects of genetic engineering and fungal inoculation of trees on insect herbivores by using transgenic American chestnuts expressing an oxalate oxidase gene and wild-type American and Chinese (C. mollissima Blume) chestnuts. Of three generalist folivores bioassayed, only gypsy moth [Lymantria dispar (L.)] was affected by genetic modification, exhibiting faster growth on transgenic than on wild-type chestnuts, whereas growth of polyphemus moth [Antheraea polyphemus (Cramer)] differed between wild-type species, and fall webworm [Hyphantria cunea (Drury)] performed equally on all trees. Inoculation of chestnuts with blight fungus had no effect on the growth of two herbivores assayed (polyphemus moth and fall webworm). Enhanced fitness of gypsy moth on genetically modified trees may hinder restoration efforts if this invasive herbivore's growth is improved because of transgene expression.     

栗与美国板栗化感作用的比较

以种子发芽率和发芽势为种子萌发参数, 以胚根、胚芽长度和鲜重变化为幼苗生长参数, 研究了栗(Castanea mollissima)叶水提取物对双子叶植物莴苣(Lactuca sativa)、萝卜(Raphanus sativus)、黄瓜(Cucumis sativus), 和单子叶植物洋葱(Allium cepa)、水稻(Oryza sativa)、小麦(Triticum aestivum)的化感作用; 比较了美国板栗(Castanea dentata)与栗叶水提取物及经X-5大孔树脂分离获得的11个洗脱组分间的化感作用强弱; 利用液相色谱-质谱联用技术结合标准物质的反证实验, 解析了美国板栗与栗化感作用最强分离组分的物质结构。研究结果表明, 栗叶化感效应强于美国板栗; 美国板栗与栗化感作用最强分离组分中(5:5洗脱组分)存在绿原酸、对羟基苯甲酸、原儿茶酸和没食子酸等物质。在利用栗基因恢复美国板栗种群时, 有必要考虑美国板栗与栗植物化学生态特性的差异。     

板栗芽内化学物质与抗栗瘿蜂的关系

测定了不同栗瘿蜂抗性的板栗芽内化学物质。结果表明:栗芽内含水量、总糖、还原糖、蛋白质、花色素甙、邻苯二酚分别与栗树虫瘿百分率有明显的负相关性;氨基酸、淀粉、类黄酮、没食子酸含量与栗树受害率间无明显相关性。     

Intercontinental genetic divergence of Castanea species in eastern Asia and eastern North America

Castanea is one of the many plant genera with a disjunct distribution pattern between eastern Asia and eastern North America. Five species from three sections of the genus were investigated to examine genetic divergence between eastern Asian and eastern North American species. A total of 62 native populations were sampled for allelic variation at isozyme loci. The Chinese chestnut C. mollissima had the highest genetic variability, while the American C. dentata had the lowest genetic variability. The highest intracontinental genetic identities were observed between the Allegheny and Ozark chinkapins (0.931) and between C. mollissima and C. seguinii (0.870), while lower identities were detected between the American C. pumila and C. dentata (0.720-0.729). In intercontinental comparisons, genetic identities of 0.505, 0.495 and 0.507 were observed between the American chestnut and the Chinese C. mollissima, C. seguinii and C. henryi, respectively, whereas the Ozark chinkapin C. pumila var. ozarkensis had lower identities of 0.469, and 0.435 with C. mollissima and C. seguinii, respectively, but a slightly higher identity of 0.520 with C. henryi, the Chinese chinkapin. Divergence times were estimated at 10-13 million years before present between C. dentata and C. mollissima, and C. pumila var. ozarkensis and C. henryi.