不同植物中推定蓖麻烯合酶基因的生物信息学分析

利用Gen Bank中已登录的完整的麻风树、乳浆大戟、蓖麻和乌桕中的13个蓖麻烯合酶(Casbene synthase,CS;EC 4.6.1.7)基因序列,通过生物信息学方法对其核酸及氨基酸序列、组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质的二级结构、三级结构及功能域等进行了分析预测。结果表明,13个CS基因的ORF长度均在1 647~1 845 bp,蛋白分子量均在63.0~70.8 k D,终止密码子为TGA或TAA,理论等电点均小于7.0,表明CS蛋白呈酸性。氨基酸含量最高的均为亮氨酸。核苷酸同源性比较分析表明,CS基因主要分为两类。导肽预测发现其中6个CS具有导肽,均为叶绿体导肽。信号肽和扩模结构域预测发现这些CS不存在信号肽和跨膜结构域,肽链整体呈现为亲水性。这些CS的主要二级结构元件为α-螺旋,并且都包含两个萜类合酶功能域。以上研究为进一步探索CS基因的功能提供一定理论依据。     

高通量测序分析胡萝卜连作与轮作土壤细菌多样性

为了揭示胡萝卜连作与轮作模式中土壤细菌群落结构和多样性特征,并探究两种耕作模式根际细菌群落结构差异,本研究采用Illumina Hi Seq PE250测序平台的双末端测序(Paired-End)法对4组土样的16S r RNA V4区进行测序,并进行生物信息学分析。结果显示,4个样本共获得196 220条有效序列,相同测序深度(28 890条)下,RM.F (胡萝卜-万寿菊轮作根际土壤)样品中的Chao1指数和Shannon指数均高于RM.R (胡萝卜连作根际土壤)样品。RM.F样品中的优势菌纲为α-变形菌(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)及芽孢杆菌纲(Bacilli)。RM.R样品中的优势菌纲是γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、拟杆菌纲(Bacteroidia)。OTUs比对结果显示,希瓦氏菌属(Shewanella)、Clostridium sensu stricto 1、Parabacteroides、不动菌属(Acinetobacter)等在RM.R样品中显著增高。而在RM.F中,盐单胞菌属(Halomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)、节杆菌属(Arthrobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、杆菌属(Bacillus)等具有较高丰度。主成分分析显示,RM.R、RM.F、NRM.R、NRM.F 4组样本能被较好的区分开,表明胡萝卜连作和胡萝卜-万寿菊轮作使根际与非根际土壤细菌群落结构差异显著。综上研究结果,胡萝卜连作会使根际土壤菌群多样性下降,使菌群结构退化,导致根际微生态失衡,从而引发连作病害。这一结果为通过调节土壤微生态来提高作物质量及产量提供了理论支持。     

丹参、黄精内生放线菌的分离及遗传多样性分析

从四川遂宁地区采集了丹参、黄精2种道地中药材, 样品通过0.87%次氯酸钠不同时间梯度消毒, 用组织法和匀浆法对植株进行处理, 并在HV、G2、S等培养基中加入不同浓度的重铬酸钾和萘啶酮酸以抑制非放线菌的生长, 确定了分离中药材内生放线菌比较适宜的方法。经分离、纯化得到52株菌落大小、形态、颜色各异的内生放线菌。选取其中12株代表菌株进行16S rRNA PCR-RFLP分析, 在88%的相似水平上, 被分为5个遗传类型, 表明了药用植物内生放线菌的遗传多样性。     

欧洲红豆杉AP2/ERF转录因子基因序列分析

以东北红豆杉AP2转录因子氨基酸序列为查询序列,搜索比对欧洲红豆杉基因组草图数据得到一个AP2转录因子全长序列,并命名为TbAP2。同时,利用生物信息学方法对TbAP2基因序列及其编码蛋白进行了特征分析和功能预测,发现该基因全长1 817bp,编码一个217个氨基酸的ORF;TbAP2相对分子量为23.68×103,等电点为4.92,亚细胞定位分析推测该转录因子定位在细胞核中,保守结构域分析发现其含有一个典型的AP2结构域,除与东北红豆杉具有99%的高一致性外,还分别与杨树、苜蓿和大豆的AP2蛋白具有81%、80%和78%的高一致性,进化树分析表明,相近科属植物的AP2转录因子归为一类,红豆杉AP2转录因子与玉米的AP2转录因子亲缘关系最近。本研究获得了TbAP2基因电子序列,为更好地利用分子生物学技术调控紫杉醇的生物合成提供理论基础。     

解淀粉芽孢杆菌BA-26抗菌物质分离及对灰葡萄孢抑菌作用研究

分析解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)BA-26发酵液中抑菌物质存在情况,明确活性物质的抑菌效果,初步探索其抗植物病原真菌的作用机制。通过硫酸铵沉淀、大孔树脂吸附及反相高效液相色谱法(RP-HPLC),从菌株BA-26的发酵液中分离纯化抗菌物质;采用平板对峙法检测抗菌物质抑菌活性;用二倍稀释法测定各活性组分的最小抑菌浓度(MIC),并研究其对菌丝和孢子萌发的影响。从菌株BA-26发酵液中获得抗菌粗提物抑菌谱广,对立枯丝核菌等多种植物病原真菌有强抑制作用;分离纯化得到11个具有抑制真菌作用的活性组分;其中A6-19和A6-20组分对灰葡萄孢(Botrytis cinerea)抑菌活性最强,最小抑菌浓度为7.81μg/mL;菌株BA-26产生的抗真菌活性物质能使灰葡萄孢菌丝生长受阻、膨大变粗、细胞膜破坏并能抑制其孢子萌发。明确了解淀粉芽孢杆菌BA-26菌株产抗菌物质情况,初步探究其抑菌作用机制,为抗菌物质在防治病原真菌等方面的应用奠定基础。     

榛子产紫杉醇内生真菌Penicillium aurantiogriseum中GGPP合酶基因的克隆与表达

牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶是产紫杉醇内生真菌紫杉醇合成下游途径中的关键步骤之一,在榛子产紫杉醇内生真菌中进行紫杉醇生物合成研究时首先要确认GGPP合酶的存在。该研究通过RT-PCR方法克隆得到了榛子产紫杉醇内生真菌Penicillium aurantiogriseum中GGPP合酶基因Pa GGPPS(Gen Bank登录号为KM881430)的c DNA开放阅读框(Open reading frame,ORF)。利用生物信息学方法,我们分析了该基因的序列,并对其编码的氨基酸序列进行了预测。结果发现该基因ORF长度为1 113 bp,预计蛋白分子量为40.98k D,等电点为6.168,表明该蛋白呈酸性。对其进行亲疏水性分析发现肽链整体呈现为亲水性。Pa GGPPS的主要二级结构元件为α-螺旋,并且包含一个异戊二烯类化合物合酶功能域。对榛子产紫杉醇内生真菌与其他物种的GGPPS进行氨基酸同源性分析,发现其与娄地青霉、曲霉菌和费氏新萨托菌的一致性较高,分别为94%、76%和76%。进化树分析表明来自动物、真菌和酵母的GGPPS聚为一类,来自植物的GGPPS聚为一类,其中榛子产紫杉醇内生真菌的GGPPS和青霉菌的进化关系最近,与植物的GGPPS的进化关系最远。对其进行基础生物信息学分析后,我们构建了原核表达载体,成功诱导其表达并得到可溶性蛋白。该研究结果为下一步深入研究GGPPS基因在内生真菌Penicillium aurantiogriseum紫杉醇合成途径中的作用及和构建高产紫杉醇基因工程菌株奠定了一定的基础。     

解淀粉芽胞杆菌WS-8中LanM基因的克隆及生物信息学分析

克隆解淀粉芽胞杆菌WS-8 (Bacillus amyloliquefaciens WS-8)中的第二类羊毛硫肽合成酶LanM基因,并对LanM编码蛋白的理化性质及结构特征进行分析。设计LanM基因(登录号:APQ49580.1)扩增引物,提取解淀粉芽胞杆菌WS-8基因组DNA,以其作为模板进行PCR扩增。综合多种软件预测和分析LanM编码蛋白的理化性质、结构域和二级结构等。采用邻位连接法(Neighbor-Joining, NJ)构建系统发育树来分析LanM所编码蛋白与同源蛋白的亲缘关系,以及各蛋白结构域的亲缘关系。PCR扩增出的目的条带约为2 840 bp,通过测序鉴定,序列信息与基因组数据一致。LanM基因编码961个氨基酸,等电点为6.07,相对分子质量为111.485 1 kD。LanM编码的蛋白属于亲水性蛋白,无信号肽。该蛋白含有LANC_like结构域,其二级结构主要由螺旋结构和环状结构组成。系统发育树的分析结果表明LANC_like结构域和LanM同源蛋白的亲缘关系一致。解淀粉芽胞杆菌WS-8中存在第二类羊毛硫肽合成酶LanM基因。揭示了羊毛硫肽合成酶LanM发挥脱水和环化作用的理化性质和结构基础,以期为进一步阐明羊毛硫肽合成酶的生物学功能提供参考。     

轮作和连作对胡萝卜根际和非根际细菌多样性的影响

细菌是土壤最重要的组成部分,土壤细菌的群落结构对土壤的健康至关重要,可以直接影响植物的生长。胡萝卜的长年连作导致其产量低、质量差等一系列问题的发生,连作问题已成为不可忽视的问题。本研究通过HiSeq PE250高通量测序和生物信息学方法获得了玉米胡萝卜轮作种植和胡萝卜连作种植中胡萝卜根际和非根际土壤细菌的组成结构。研究结果表明,相较于胡萝卜连作,玉米胡萝卜轮作种植改变了胡萝卜根际土壤细菌的组成和群落多样性。RM.M (玉米胡萝卜轮作根际土壤样品)样品中的优势菌门为放线菌门和厚壁菌门,RM.R (胡萝卜连作根际土壤样品)的优势菌门是变形菌门;有益菌如芽孢杆菌属和根瘤菌属在玉米胡萝卜轮作种植中的胡萝卜根际富集。RM.M与RM.R的细菌类群差异显著,群落多样性较低;NRM.M(玉米胡萝卜轮作非根际土壤样品)和NRM.R (胡萝卜连作非根际土壤样)的细菌类群差异不明显,群落多样性较高。与连作根际土壤相比,轮作根际土壤中有益菌的相对丰度较大,细菌相对丰度明显增加。本研究结果对通过调节根际土壤细菌组成来保证胡萝卜产量和质量的稳定,解决连作问题具有重要的意义。     

银杏细胞转录组高通量测序及分析

利用Illumina的Genome Analyzer Ⅱx对银杏(Ginkgo Biloba)细胞转录组进行高通量测序,挖掘银杏内酯和紫杉醇生物合成基因,特别是新的羟基化酶基因,为今后最终完善红豆杉细胞紫杉醇生物合成途径中未知的羟基化步骤作准备.通过测序,获得了银杏细胞69 286个contig,56 387个scaffold,32 032个unigene.Unigene平均长度636bp.另外从gap分布、GC含量、基因组coverage等方面对unigene进行评估,数据显示测序质量好,可信度高.通过分析unigene的表达和功能注释等信息,发现66个属于CYP450基因家族,726个参与次生代谢物合成,其中59个与萜类合成有关,17个与二萜类合成相关.利用生物信息学方法从Michigan State University银杏成熟叶、侧根、成熟果实、无菌苗以及次生茎的转录组数据中找到了与银杏细胞CYP450高度同源的紫杉烷羟基化酶候选基因15个,为后续研究奠定了基础.     

枯草芽孢杆菌BSD-2对黄瓜叶际微生物数量及菌群结构的影响

【目的】阐明枯草芽孢杆菌BSD-2菌株抗菌素、芽孢及发酵液不同施入形式对黄瓜叶际微生物数量及菌群多样性的影响,为该菌株的应用提供理论基础和依据。【方法】以黄瓜为实验材料于室内进行盆栽实验,设置于接种灰霉病原菌前后喷施抗菌素、芽孢、发酵液,单独接种灰霉病原菌和无菌水空白对照,共8个处理。采用传统微生物分离的方法,利用PB、高氏1号和PDA培养基分离并统计叶际可培养细菌、放线菌和真菌的数量;采用Bio-Rad公司的DcodeTM System进行样品的DGGE分析,对条带数量和灰度进行定量分析,采用UPGMA法对各条带进行聚类分析;采用Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和丰富度分析可培养微生物和DGGE图谱中的群落多样性;并将条带回收测序。【结果】枯草芽孢杆菌BSD-2抗菌素、芽孢及发酵液以接种灰霉病原菌前喷施的效果最佳,均可提高可培养细菌的数量,降低可培养真菌的数量;可使叶际微生物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和丰富度指数增加;其中抗菌素处理对叶际微生物种群结构的影响最小。【结论】枯草芽孢杆菌BSD-2的发酵液可有效抑制真菌的数量;芽孢可有效提高细菌及放线菌的数量;抗菌素则利于保持叶际微生物的丰富度及多样性指数。