樟树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析樟树(Cinnamomum camphora)叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,该研究利用CodonW、EMBOSS、R语言等软件和程序,对53条樟树叶绿体基因组密码子使用模式及偏好性进行了系统分析。结果表明:樟树叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82～59.30之间,表明密码子的偏好性较弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现RSCU>1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性绘图分析发现GC₃与GC₁₂的相关性不显著,回归曲线斜率为0.049,说明密码子偏好性主要受到自然选择的影响。ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的下方,同样表明选择是影响密码子偏好性的主要因素。该研究发现共有9个密码子(UUU、CUU、UCA、ACA、UAU、AAU、GAU、UGA、GGA)被鉴定为樟树叶绿体基因组的最优密码子。     

樟树NBS-LRR类抗病基因家族分析与CcRNL基因克隆

樟树(Cinnamomum camphora L.Presl.)是自然界中较少受病原体侵害的优良抗性种质资源。利用生物信息的方法对樟树叶组织转录组数据中NBS类抗病基因进行了鉴定,对其编码的假定蛋白的理化性质、保守基序及系统发生关系等进行分析。结果表明,在樟树叶组织转录组中共找到28个具有完整编码框的NBS类抗病基因,大小在2 118-3 378 bp之间,编码蛋白等电点在5.35-9.03之间;在NBS区域内鉴定获得8个保守motifs,系统发育树将28个成员分为5个亚组。通过PCR法克隆获得2个RNL类抗病基因全长,分别命名为CcRNL1和CcRNL2,在氨基酸序列水平二者相似性为71%,在多肽N端都具有RPW8-like保守序列,暗示它们可能具有拟南芥RPW8基因所具有的广谱抗白粉病功能。采集感白粉病和正常樟树幼叶进行表达分析,结果显示CcRNL1可被樟树白粉病菌诱导表达,推测其可能参与了响应白粉病菌胁迫反应过程。     

毛竹萜类合成酶基因家族序列鉴定与表达分析

通过生物信息学方法,对毛竹(Phyllostachys edulis(Carrière)J.Houzeau)TPS基因家族的成员进行鉴定,并对其编码蛋白的理化性质、基因结构、进化关系、蛋白结构、启动子元件及表达模式进行了分析。结果表明,毛竹全基因组含有14个TPS候选基因,大小为693~2439 bp。编码蛋白等电点为5.08~8.17。系统发育分析结果显示,毛竹含有TPS-a、TPS-b、TPS-e/f、和TPS-g 4个亚家族,成员数目分别为6、5、2、1个。TPS蛋白质二级结构中,α-螺旋和无规则卷曲所占比重较大;毛竹TPS基因家族各成员蛋白三维结构比较相似。基因启动子分析共获得50个调控元件,可分为6大类,其中光响应相关元件数量最多,共包含17个顺式调控元件。基于转录组测序数据构建的基因表达谱热图分析结果表明,Pe TPS在叶、花和笋等7个组织中的表达差异明显,表现出组织特异性,其中Pe TPS9仅在早花期花序中表达,Pe TPS8仅在叶中表达。     

樟树长链脂肪酰基CoA合成酶基因9克隆与表达分析

该研究以樟树转录组数据为基础,筛选克隆了拟南芥AtLACS9同源候选基因CcLACS9,二者序列相似性为75%。相关软件预测CcLACS9享有植物LACS亚家族成员3个特征motifs,且N端含有定位质体信手肽。在Δlacs缺陷型酵母互补测试中,以油酸作为唯一外源脂肪酸、转化了CcLACS9的突变型酵母恢复正常生长,证明CcLACS9具有典型的脂肪酰基CoA合成酶的功能。为探究CcLACS9是否参与了樟树籽油生物合成,进一步研究了其组织表达模式和在种子发育过程中其表达量与籽油累积量之间的关系。实时荧光定量PCR分析显示CcLACS9基因在种仁与花中优势表达,种仁中相对表达量是根中的17.74倍。随机测定了30棵成年樟树成熟期种子千粒重、籽油含量和中链脂肪酸比例等指标。根据仁油含量将测试群体划为高、中、低三个不同品级,并在各品级中挑选3棵单株、逐月关联分析其仁油含量与CcLACS9相对表达量。结果表明:在种仁发育前期,仁油含量和CcLACS9表达量都持续上升且二者呈正相关性,8月份为CcLACS9表达量峰值期; 9月下旬后,仁油含量趋向稳定但CcLACS9表达量仍处于较高水平但呈现下降趋势,二者无明显相关性。LACS亚家族在植物进化中较为保守,同源基因在不同植物中具有相同或相似的功能。该研究结果暗示CcLACS9可能拥有AtLACS9相似的生物学功能,即在樟树种仁油酯合成和累积过程中起重要作用。