荷花玉兰叶绿体全基因组高通量测序及结构解析

荷花玉兰是重要的药用、观赏及园林绿化植物.应用454高通量测序技术对荷花玉兰叶绿体全基因组进行测序,解析了其基因组结构,并与近缘物种基因组进行了比较分析.荷花玉兰叶绿体基因组全长为159623bp,两个反向互补重复区(IRs)长26563bp,被分隔的大单拷贝区(LSC)和小单拷贝区(SSC)长度分别为87757和18740bp.成功注释129个叶绿体基因,其中18个基因含有内含子.基因的种类、数目以及GC含量等与其他木兰科物种相类似.生物信息学分析获得218个SSR位点,大多位点富含A-T,具有碱基偏好性.木兰科物种的重复基序类型和丰度相对保守,有利于开发叶绿体基因组载体.木兰亚纲植物叶绿体基因组的大小及IR区边界的变化与ycf1的长度密切相关.采用30个物种叶绿体基因组的66个共有蛋白编码基因构建系统发育树,对木兰属在被子植物中的进化位置进行了探讨.荷花玉兰叶绿体全基因组序列的获得和结构解析对优良品种培育、叶绿体基因组工程、木兰科物种分子标记开发及系统发育关系的研究具有重要价值.     

五味子叶绿体基因组结构解析与比较分析

五味子是一种重要的药用植物.本研究通过Illumina HiSeq测序平台对五味子全基因组进行测序,完成了五味子叶绿体基因组的组装与结构解析,并与其他基部被子植物叶绿体基因组进行比较分析.五味子叶绿体基因组全长146730bp,GC含量为39.7%,由典型的4个区域组成,包括一个长单拷贝区、一个短单拷贝区和一对反向重复区(IR),其长度分别为95538、18270和16461 bp.共注释出113个基因,包括79个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因.有4个蛋白质编码基因、5个tRNA基因和4个rRNA基因位于IR区.在五味子叶绿体基因组中共检测出47个简单重复序列和40个长重复序列.与一般被子植物叶绿体基因组相比,五味子叶绿体基因组IR区长度大约收缩10kb.IR区发生收缩的部分GC含量为37.4%,远小于IR区平均GC含量(45.7%).利用20个物种的53个共有蛋白质编码序列对五味子在被子植物中的系统发育位置进行了分析,结果表明五味子属与八角属为姊妹分支.对五味子叶绿体基因组序列进行分析,为五味子科物种鉴定、遗传多样性以及系统发育研究提供了数据基础.     

水稻两个frr基因的结构、转录特性及同源性分析

对水稻中两个核糖体再循环因子同源基因OsfrrA和OsfrrB进行了鉴定与分析.这两个单拷贝基因分别位于水稻的4号和7号染色体上,且在细胞器基因组中未发现同源序列.它们在不同组织中的转录特性及其蛋白质产物的N端特征提示其翻译产物会被各自转运并分别定位于线粒体和叶绿体中,而序列上的保守性及构成性的表达则表明它们在植物生长中扮演着重要的角色.它们与其它原核及真核RRF之间在基因结构及编码序列上的异同为内共生学说提供了新的证据,也揭示了RRF在分子进化研究方面所具有的潜在价值.     

胞质雄性不育白菜叶绿体ndhJ-trnF区域序列发生变异

以来自Polima胞质甘蓝型油菜雄性不育源转育获得的不育白菜'Bpol97-05A'和其回交亲本即保持系'Bajh97-01B'为材料,利用cDNA扩增片段长度多态性(cDNA-AFLP)技术获得一条长约330bp的特异片段P1708,RT-PCR验证确认该序列为不育白菜材料所特有,经测序和BLAST比对,发现该片段除54bp的插入序列外,其余部分与大白菜和甘蓝叶绿体ndhJ-trnF基因之间的一段序列完全一致.根据基因区域两端的保守部位设计引物,以Polima不育白菜DNA和可育甘蓝型油菜的DNA为模板,分别获得了长约1900bp的序列,比较序列发现:不育白菜与可育白菜、甘蓝型油菜的DNA序列存在一定差异,'Bpol97-05A'中除多个位点发生变异外,另有108bp的插入序列,该插入由2个长度为54bp的重复序列组成,重复序列中除5′端3个碱基CTT外,其余部分均与trnF基因3′端51bp完全相同.     

基于全基因组从头测序技术盐肤木叶绿体基因组的测序分析

盐肤木是一种重要的经济树种,可为医药和工业染料提供原料。盐肤木具有较强的抗旱、耐寒、耐盐,可在温带、暖温带和亚热带地区生长。本研究首次对盐肤木叶绿体基因组进行从头测序(de novo sequencing)组装研究。结果表明,盐肤木叶绿体基因组长度为159082 bp,具有典型的四部分结构,两个单拷贝区被一对反向重复区分隔。LSC和SSC的长度分别为85394 bp和18663 bp。叶绿体基因组总共编码126个基因,其中包括88个蛋白编码基因,8个rRNA基因,30个tRNA基因。在叶绿体基因组中,61.97%的序列为基因编码区。在盐肤木叶绿体基因组中,只有8个基因含有内含子,除ycf3基因(2个内含子)外,其余均含有1个内含子。盐肤木叶绿体基因组总共存在755个SSR位点。SSR主要由二核苷酸和单核苷酸组成,分别占60%(453)和28.74%(217)。聚类分析结果表明,漆树科与盐肤木最为接近,其次为槭树科和无患子科。本研究为盐肤木的分类提供了分子基础。本研究是关于盐肤木叶绿体基因组的首次报道,对了解其光合作用、进化和叶绿体转基因工程具有重要意义。     

水稻乙烯受体类似物基因的克隆及其表达特性

乙烯在植物的生长发育以及对逆境的反应中起着重要作用. 乙烯受体基因在拟南芥、 烟草和番茄等双子叶植物中已有一些研究, 但到目前为止还没有见到关于单子叶植物乙烯受体研究的报道. 我们从水稻中克隆了一个乙烯受体基因OSPK2, 发现它所编码的蛋白与双子叶植物的乙烯受体有所不同. OSPK2的N端较长, 其后是3个跨膜区、一个GAF结构域、一个推测的激酶结构域和接受器结构域. 虽然大多数的结构域都是保守的, 但预期的磷酸化位点His和磷酸基团接受位点Asp在OSPK2中分别被Gln和Asn取代. 这一事实说明, OSPK2可能不是以组氨酸激酶的磷酸转移方式进行作用, 而是以其他的机制, 如具有丝/苏激酶的活性. 应用RT-PCR方法对不同条件下OSPK2基因的表达进行了研究, 结果表明, OSPK2受伤害和PEG处理诱导, 但盐及ABA处理对其没有显著影响. OSPK2基因的差异表达可能反映了它在介导不同非生物逆境反应中的作用, 这与我们以前关于烟草乙烯受体的研究结果是一致的.     

白菜CesA基因家族鉴定及表达模式分析

为探究CesA基因家族在白菜生长发育及纤维素合成过程中的作用机制,该文通过生物信息学的方法,以白菜的全基因组序列为研究区域,进行理化特征、基因结构、进化特征、保守基序及结构域、顺式作用元件和组织表达等鉴定分析。结果表明:(1)共鉴定出16个编码纤维素合成酶亚基的CesA基因,该家族成员所编码蛋白的理论等电点为4.76～9.12,相对分子量为17.76～122.67 kD,长度为153～1 089 aa。(2)15个基因不均匀地分布于白菜的7条染色体上,Bra036008定位于scaffold上。(3)大部分成员包含4～14个外显子,1～11个保守基序。(4)该家族具有保守的DDD-QXXRW 保守功能域。(5)该家族编码蛋白主要分布在质膜上,二级结构以无规则卷曲与α-螺旋为主,多数成员都含有CesA蛋白典型的N端、C端和跨膜区。(6)CesA基因在茎中表达量相对较高,其中Bra011865、Bra023952和Bra029874在茎、叶、花中显著表达。该研究结果为后续深入研究CesA基因功能以及白菜生长发育研究奠定了基础。     

大叶藻基因组铵根转运蛋白AMT的生物信息学特征

本研究利用生物信息学方法,对大叶藻基因组中8个铵根转运蛋白(ZmAMTs)基因特征、氨基酸组成成分、理化性质以及二级结构进行预测和分析,同时还分析了大叶藻与拟南芥、水稻、烟草及百脉根的AMT基因家族之间的联系。大叶藻基因组中8个AMT基因分为AMT1 (5个成员)和AMT2 (3个成员)两个子家族,所编码的蛋白质含有9～11个跨膜区,且均为疏水性蛋白质,二级结构均由α螺旋、直链延伸和无规卷曲三种形式构成。除此之外,大叶藻AMT家族蛋白具有相似的三维结构,多数成员定位于细胞质、质膜和叶绿体膜上。本研究对大叶藻铵根转运蛋白进行了详细的生物信息学分析,可为今后深入研究该家族基因的结构特征和功能提供参考。     

喜马红景天叶绿体基因组特征及其系统发育分析

以青藏高原特有药用植物——喜马红景天（Rhodiola himalensis）为试验材料,利用高通量测序技术对喜马红景天进行叶绿体基因组测序、组装和注释,获得完整的叶绿体基因组。结果显示：喜马红景天叶绿体基因组全长为151 074 bp,GC含量为37.8%,具有1个长单拷贝区、1个短单拷贝区和1对反向重复区的典型四分体结构,其序列长度分别为82 309、17 017、25 874 bp;叶绿体基因组共编码130个基因,其中编码蛋白的基因86个、编码tRNA的基因37个、编码rRNA的基因7个;叶绿体基因组共检测出25 513个密码子,其中编码亮氨酸（Leu）的密码子占比最大;喜马红景天IRa和IRb区的rps19和ycf1基因缺失,长单拷贝区的trnH基因收缩;喜马红景天与圣地红景天（R. sacra）亲缘关系最近;短单拷贝区域的单核苷酸多态性（SNP）变异频率最高。本研究报道了喜马红景天的叶绿体基因组,并对其进行了组装、注释和序列分析,为今后开展喜马红景天的遗传多样性研究和合理开发利用提供理论依据。     

胞质雄性不育白菜叶绿体ndhJ-trnF区域序列发生变异

以来自Polima胞质甘蓝型油菜雄性不育源转育获得的不育白菜‘Bpol97-05A’和其回交亲本即保持系‘Bajh97-01B’为材料，利用cDNA扩增片段长度多态性(cDNA-AFLP)技术获得一条长约330 bp的特异片段P1708，RT-PCR验证确认该序列为不育白菜材料所特有，经测序和BLAST比对，发现该片段除54 bp的插入序列外，其余部分与大白菜和甘蓝叶绿体ndhJ-trnF基因之间的一段序列完全一致. 根据基因区域两端的保守部位设计引物，以Polima不育白菜DNA和可育甘蓝型油菜的DNA为模板，分别获得了长约1 900 bp的序列，比较序列发现：不育白菜与可育白菜、甘蓝型油菜的DNA序列存在一定差异，‘Bpol97-05A’中除多个位点发生变异外，另有108 bp的插入序列，该插入由2个长度为54 bp的重复序列组成，重复序列中除5′端3个碱基CTT外，其余部分均与trnF基因3′端51 bp完全相同.