甜荞柠檬酸转运蛋白基因FeFRD3的克隆及表达分析

该研究采用同源克隆策略,从甜荞中克隆到1个柠檬酸转运蛋白基因FeFRD3(GenBank登录号为MG462907)。FeFRD3基因含一个1 554bp开放阅读框,编码517个氨基酸,预测蛋白分子量为55.83kD,等电点为8.48。生物信息学分析显示,FeFRD3蛋白含有8个跨膜区,定位于质膜和液泡膜上。蛋白序列分析结果表明,FeFRD3与拟南芥、大豆和水稻的FRD3同源蛋白有较高的序列一致性。系统进化树分析表明,FeFRD3属于具有将铁由根向地上部位长距离转运功能的柠檬酸转运蛋白,且与拟南芥AtFRD3亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明,FeFRD3基因在甜荞根、茎、叶和种子中均有表达,但在根中的表达量最高,在种子中的表达量最低;缺铁胁迫没有影响FeFRD3基因在根中的表达,但高铁胁迫明显诱导了该基因在根中的表达。研究结果为进一步深入研究FeFRD3基因在甜荞铁长距离转运中的功能奠定了基础。     

慈竹中2个NAC转录因子的克隆与分析

基于慈竹转录组数据库,从慈竹笋克隆得到2个NAC基因,分别命名为BeNAC3(GenBank登录号KU821587)和BeNAC4(GenBank登录号KU821588),在生物信息学分析的基础上,研究了2个基因的组织表达模式和转录活性。TMHMM软件和系统进化分析表明,BeNAC3和BeNAC4都有一个明显的跨膜结构域,可能是膜结合蛋白,且两者分别与NAC2亚家族和ANAC011亚家族有较高相似性。根据BeNAC3在笋、未展开叶、展开叶和茎中的相对表达量,及其在进化树中与NAC2亚家族近似的亲缘关系,推测其可能与激素合成调控及开花有关;而BeNAC4基因在成熟组织中表达量明显高于幼嫩的笋和未展开叶,表明其可能参与慈竹的次生生长发育调控。酵母单杂活性实验分析表明,BeNAC3和BeNAC4都能够激活β-半乳糖苷酶基因(lacZ)的表达,表明这2个基因均具有一定的转录活性。该研究结果为今后获得转基因慈竹植株功能的验证奠定了一定的基础。     

牡丹DGAT基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE技术,从牡丹种子中克隆得到1个二酰甘油酰基转移酶基因(DGAT),命名为PaDGAT1(GenBank登录号为MG214258)。PaDGAT1基因cDNA全长为2 028bp,包含1 554bp开放阅读框,编码517个氨基酸。PaDGAT1蛋白属于疏水性碱性蛋白,分子量为58.86kD,理论等电点为8.62,二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链是该蛋白的主要结构元件。氨基酸序列对比分析表明,PaDGAT1基因编码的蛋白属于DGAT1亚家族,与油橄榄(Olea europaea)的DGAT1蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量分析结果表明,PaDGAT1基因在花芽中表达水平较高,在叶、茎和未发育子房中表达水平较低;在种子发育过程中,PaDGAT1基因表达水平呈现出升高-降低-升高的趋势,其中在发育28d时表达水平最高,随后其表达水平逐渐减低,在种子发育70d时又升高,至发育末期的85d时表达水平升高至较高水平;在种子收获后,常温存放7d时,PaDGAT1基因表达水平最高,随后其表达水平逐渐下降。结果推测,DGAT基因在牡丹种子的油脂合成中起重要的调控作用。     

橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR与RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’胶乳中克隆了1个DELLA蛋白编码基因HbGAI(GenBank登录号为KT696439)。HbGAI全长cDNA序列2 050bp,包含1个长1 842bp的完整开放阅读框。序列分析显示,HbGAI基因编码613个氨基酸,其推导的蛋白含有DELLA和GRAS结构域,分子量为66.476kD,理论等电点为5.19,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白。进化树分析表明,HbGAI蛋白与其他植物中DELLA蛋白具有较高的相似性,与麻疯树JcGAI和蓖麻RcGAI亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,割胶和茉莉酸甲酯处理下调胶乳中HbGAI基因的表达,乙烯利处理4h内显著上调胶乳中HbGAI基因的表达,表明HbGAI基因可能在橡胶树割胶、茉莉酸、乙烯响应中发挥作用。     

苋菜AtGAI基因克隆及表达分析

为研究苋菜赤霉素不敏感基因(AtGAI)对赤霉素的响应,采用RT-PCR结合RACE技术,从‘大红’苋菜(Amaranthus tricolor L.‘Dahong’)中克隆得到一个GAI基因,命名为AtGAI(GenBank登录号为MK049175)。结果表明:(1)苋菜AtGAI基因含一个1 818bp开放阅读框,编码605个氨基酸。(2)生物信息学分析表明,苋菜AtGAI含2个保守结构域DELLA和GRAS,有GAI家族特有序列特征。(3)系统进化树分析表明,苋菜AtGAI蛋白与籽粒苋GAI蛋白亲缘关系最近。(4)显微观察及色素含量分析表明,甜菜色素主要分布于子叶和下胚轴的表皮及维管束鞘周围的薄壁细胞中,GA_3浓度与甜菜色素含量呈负相关。(5)qRT-PCR分析结果表明,GA_3抑制AtGAI、AmMYB1、AmaDODA和AmCYP76AD1基因在子叶和下胚轴中的表达。研究表明,GA_3可能通过影响AtGAI基因的表达来调控苋菜甜菜色素代谢。     

不同色彩矮牵牛DFR基因的克隆与生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)是花色素合成途径中的一个关键基因。以新疆种植的白、红和蓝色矮牵牛为试验材料,通过同源克隆的方法从花中克隆到3个完整的DFR基因的全长编码序列(CDS),与已知的矮牵牛DFR基因(GenBank登录号:X15537)序列的相似性分别为97.79%、96.59%和97.99%,分别命名为PhDFR1,PhDFR2和PhDFR3;3个基因编码380个氨基酸,同已知矮牵牛DFR基因编码的蛋白(GenBank登录号:CAA33544)的同源性分别是95.53%、94.21%和95.79%;生物信息学分析表明,3个蛋白均具有NADB-Rossmann家族中高度保守的NADPH结合位点、底物特异性结合位点。3个矮牵牛品种DFR都不具有信号肽,为亲水蛋白,定位于细胞质的可能性最高;均具有两个跨膜结构,α-螺旋和β-折叠是3个DFR的主要二级结构元件,并且形成了β-α-β-α-β的Rossmann折叠,整本上呈对称分布。利用同源建模分析3个DFR蛋白与已知葡萄的DFR晶体结构有很高的相似性。系统进化树分析表明,PhDFR1、PhDFR2、PhDFR3与已知矮牵牛DFR蛋白亲缘关系最近。     

旱麦草EtAP2基因的克隆及其对干旱胁迫的响应表达

以旱麦草(Eremopyrum triticeum)为实验材料,利用RT-PCR技术从旱麦草叶片中克隆了1个AP2/ERF家族基因,命名为EtAP2(GenBank登录号KX622583)。EtAP2基因含有1 128bp开放阅读框,编码375个氨基酸,相对分子质量40.87kD,等电点为5.36。多序列比对和进化树分析表明,该基因编码蛋白具有2个AP2保守结构域,与小麦AP2/ERF家族蛋白具有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR分析表明,15%PEG 6000模拟干旱胁迫可诱导EtAP2基因在根和叶中表达,且在根中对干旱胁迫的响应大于叶片。研究表明,EtAP2可能参与旱麦草对干旱逆境胁迫应答的调节。     

水母雪莲花青素合成相关基因的克隆及表达

为研究高山植物水母雪莲对强紫外辐射的分子适应机制,采用RT PCR结合RACE技术从水母雪莲中克隆了参与调控花青素合成的相关基因(SmMYB1),并采用hi TAIL PCR方法扩增了该基因的启动子序列。结果表明：(1)序列分析显示,SmMYB1基因cDNA序列(GenBank 登录号 MT188353)全长1 011 bp,编码269个氨基酸,gDNA序列含有2个内含子和3个外显子。(2)生物信息学分析显示,SmMYB1基因编码蛋白和菊科MYB蛋白亲缘关系最近,含有保守的［DE］Lx(2)［RK］ x(3)Lx(6)Lx(3)R和ANDV两个模体,属于拟南芥MYB第六亚族。SmMYB1基因启动子(GenBank 登录号 MT188354)全长1 407 bp,含有多个光响应元件。(3)荧光定量分析发现,SmMYB1基因在根、茎、叶和花中均表达,且在花中的表达量最高;在紫外胁迫下,SmMYB1基因的表达量在4 h达到最高,随后逐渐降低。研究推测SmMYB1基因可能参与调控水母雪莲花青素的合成以及对紫外辐射的响应过程。     

蒜头果中CYP71基因克隆与果实不同发育时期的表达分析

由氨基酸衍生的氰苷是由植物细胞色素P450单加氧酶(CYP)催化氨基酸生成的次生代谢产物,与植物的防御和抗逆境胁迫相关。该研究通过分析蒜头果转录组数据,从中分离并克隆得到1条细胞色素P450基因(命名为MoCYP71,GenBank登录号为MK172858),对其进行生物信息学分析并检测该基因在果实不同发育时期的表达情况。结果表明:MoCYP71基因含1 572 bp,编码523个氨基酸,该基因的cDNA序列与咖啡(Coffea eugenioides,XM_027319282)、小果咖啡(Coffea arabica,XM_027213456)中的CYP71基因的mRNA序列均有88%的一致性; MoCYP71蛋白的相对分子质量为58 976.54,理论等电点pI为8.10,分子式为C_(2675)H_(4184)N_(704)O_(744)S_(27),不稳定系数(Ⅱ)为40.84,是一种不稳定蛋白;该蛋白不存在信号肽,存在于分泌途径,含有两个跨膜结构,分别位于20～37和311～333位的氨基酸为跨膜疏水螺旋,锚定于细胞器上;该蛋白含有CYP家族的保守结构域,包括脯氨酸富集区(PPSPPRLP)、K螺旋(KETFR)、I螺旋(GGIDTS)、PERF域(PERF)和识别结构域血红素结合域(FGAGRRICPG),与可可、榴莲、高粱等的CYP71E家族的蛋白(GenBank登录号分别为EOX92908.1、XP_022773875.1和AAC39318.1)聚为一支;在花谢后,MoCYP71基因表达量逐渐降低,花谢后1个月2个月3个月,但在花谢后4个月的表达量急剧增加。以上结果对研究蒜头果的对虫害的防御、组织成熟及蒜头果中有效次生代谢产物的发掘具有重要意义。     

枣树内参基因ZjH3的克隆与筛选

为了克隆和筛选适合于枣树(Ziziphus jujuba Mill.)基因表达研究用的内参基因,利用枣结果枝cDNA文库ESTs序列,克隆获得4条其它物种常用内参基因的同源基因:组蛋白H3的同源基因全长序列,命名为ZjH3(Ziziphus jujubaH3,GenBank登录号:EU916201);肌动蛋白的同源基因片段,命名为ZjAT1(Ziziphus jujubaACT,GenBank登录号:EU251882);泛素延伸蛋白同源基因全长序列,命名为ZjUBQ(Ziziphus jujubaUBQ,GenBank登录号:EU916200);翻译延伸因子的同源基因片段,命名为ZjEF1(Ziziphus jujubaEF,GenBank登录号:EU916202)。在相同的条件下,用半定量RT-PCR方法分析了这4个潜在内参基因在枣不同生长时期的结果枝及其茎尖和不同器官中的表达,结果表明,ZjAT1、ZjUBQ和ZjEF1基因的表达不恒定,不适合用作枣树内参基因;而ZjH3基因在不同发育阶段的结果枝及其茎尖、根、茎、叶、芽、花蕾、花、幼果、膨大果实和种子中均表达稳定,适合于用作枣树的内参基因。     

长爪栘[木衣]叶绿体基因组特征系统发育及密码子偏好性分析

长爪栘[木衣](Docynia longiunguis Q.Luo & J.L.Liu)是我国特有的栘[木衣]属植物,具有较高的食药用价值.对其叶绿体基因组进行分析,有助于阐明栘[木衣]属内的系统发育关系,为长爪栘[木衣]资源的开发利用及进一步研究奠定基础.结合其近缘种云南移[木衣]叶绿体基因组数据,在进行全序列比对后...     

雄烯二酮高产菌新金分枝杆菌MN4的全基因组测序及序列分析北大核心CSCD

【目的】新金分枝杆菌(Mycobacterium neoaurum)MN4是1株经诱变育种获得的高产雄烯二酮,并且能够耐受高浓度底物植物甾醇的突变菌株。为深入研究MN4菌株耐底物的机制及雄烯二酮的生物合成途径,有必要解析MN4菌株的全基因组序列信息。【方法】本研究采用高通量测序技术对MN4进行全基因组测序,然后使用相关软件对测序数据进行基因组装、基因预测与功能注释、COG聚类分析以及次级代谢产物合成基因簇预测等。【结果】新金分枝杆菌MN4基因组装获得33个Contigs,整个基因组大小为5.39 Mb,GC含量为66.9%,编码4920个蛋白基因,序列提交至Gen Bank数据库,登录号为JXYZ00000000。【结论】本研究首次报道了1株高产雄烯二酮菌株MN4的全基因组序列,分析了基因组的基本特征,初步解析了该菌株降解植物甾醇生产雄烯二酮的关键基因,将为MN4的功能基因组学研究及相关次级代谢产物的生物合成途径与异源表达研究提供基础。     

来自南极洲类诺卡氏菌(Nocardioides sp.) InS609-2的全基因组序列分析

【背景】类诺卡氏菌（Nocardioides sp.） InS609-2是一株分离自南极洲罗斯海特拉诺瓦湾的恩克斯堡岛土壤中潜在的极地放线菌新种。尚无研究报道Nocardioides sp.InS609-2的全基因组序列，缺少对其功能基因、代谢产物合成途径及比较基因组学等的研究。【目的】解析Nocardioides sp.InS609-2的基因组序列信息，以深入挖掘次级代谢产物基因资源。【方法】利用Illumina HiSeq高通量测序平台对菌株InS609-2进行全基因组完成图测序，使用相关软件对测序数据进行基因组组装、基因预测和功能注释、预测次级代谢产物合成基因簇和共线性分析等。【结果】基因组最后得到的总长度为4 524 052 bp，G+C含量为69.42%，预测到4 656个基因、56个tRNA和6个rRNA。根据Nocardioides sp.InS609-2的全基因组测序结果，分别有3 761、3 052、1 767、4 134和2 725个基因在COG、GO、KEGG、NR和Swiss-Prot数据库中提取到注释信息。同时，还预测得到19个次级代谢产物合成基因簇。基因组测序数据提交至NCBI获得GenBank登录号为CP060034。Nocardioides sp.InS609-2与N. dokdonensis CP015079、N. yefusunii CP034929、N. euryhalodurans CP038267、N. seonyuensis CP038436、N. daphniae CP038462和N. okcheonensis CP087710这6株基因组同源性比较高的类诺卡氏菌进行共线性分析和蛋白聚类分类分析，得到的结果是7个基因组间既有保守性又各自有独特性。七个基因组共有44个蛋白聚类簇。最后进行16S rRNA基因系统发育树、泛基因组、core基因组和基因组进化树分析，进一步挖掘了Nocardioides sp.InS609-2的基因组信息。【结论】从基因组层面上预测了Nocardioides sp.InS609-2的次级代谢产物的生物合成基因簇，为InS609-2的后续相关研究提供了参考信息，具有重要意义。     

鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性及全基因组分析

【背景】芽孢杆菌是用于动物微生态制剂的重要菌株之一。暹罗芽孢杆菌因具有较强的抑菌活性,近年来受到广泛关注。【目的】对实验室前期分离的鸡源暹罗芽孢杆菌CML548的益生特性进行评价,通过全基因组测序及生物信息学分析,探究其抑菌及潜在的益生机制。【方法】通过牛津杯法、稀释涂布平板法分别对菌株CML548的抑菌和产酶特性、酸和胆盐的耐受性进行研究。使用IlluminaHiSeq2500测序平台进行全基因组测序,并通过多种生物信息学工具和数据库对基因组进行注释和分析。【结果】体外实验表明该菌株具有优良的益生性状：能够有效抑制致病性大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌、产气荚膜梭菌的生长;能够同时产生蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶;具有较高的酸和胆盐耐受性。全基因组测序分析表明菌株CML548的基因组大小为4061741bp,GC含量为46.07%,预测到3 961个编码基因。分别有1 693、2 704、3 413、186、67、1、5个基因被GO、KEGG、COG、CAZy、DBAASP、CARD、VFDB数据库注释;通过antiSMASH预测到16个与次级代谢产物合成相关的基因簇。此外,还发现其含有抗菌活性...     

Differential Expression of Endogenous Ferritin Genes and Iron Homeostasis Alteration in Transgenic Tobacco Overexpressing Soybean Ferritin Gene

For studying the effects of endogenous ferritin gene expressions (NtFer1, GenBank accession number ay083924; and NtFer2, GenBank accession number ay141105) on the iron homeostasis in transgenic tobacco (Nicotiana tabacum L.) plants expressing soybean (Glycine max Merr) ferritin gene (SoyFer1, GenBank accession number m64337), the transgenic tobacco has been produced by placing soybean ferritin cDNA cassette under the control of the CaMV 35S promoter. The exogenous gene expression was examined by both Northern- and Western-blot analyses. Comparison of endogenous ferritin gene expressions between nontransformant and transgenic tobacco plants showed that the expression of NtFer1 was increased in the leaves of transgenic tobacco plants, whereas the NtFer2 expression was unchanged. The iron concentration in the leaves of transgenic tobacco plants was about 1.5-folds higher than that in nontransformant. Enhanced growth of transgenic tobacco was observed at the early development stages, resulting in plant height and fresh weights significantly greater than those in the nontransformant. These results demonstrated that exogenous ferritin expression induced increased expression of at least one of the endogenous ferritin genes in transgenic tobacco plants by enhancing the ferric chelate reductase activity and iron transport ability of the root, and improved the rate of photosynthesis.     

一株产低温蛋白酶地衣芽胞杆菌NWMCC0046全基因组测序及分析

地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)NWMCC0046是从西藏日喀则地区屠宰场废弃血污放置土壤中分离得到的一株益生菌,产生的碱性蛋白酶在低温下有作为洗涤剂添加酶的潜力。深入分析菌株NWMCC0046的基因组序列信息,并挖掘该菌株功能特性基因及潜在应用价值。使用PacBio RS II平台和Illumina HiSeq 4000平台对菌株NWMCC0046的基因组进行测序,并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析、进化分析及次级代谢产物合成基因簇预测。菌株NWMCC0046全基因组大小为4 321 565 bp,平均GC含量为46.78%,共编码4 504个基因。基因注释揭示了其益生菌特性,如胃肠道内独特的适应性、抗氧化活性和抗菌活性。此外,菌株NWMCC0046还编码工业上许多重要的酶。进化树及共线性结果表明,菌株NWMCC0046属地衣芽胞杆菌且与地衣芽胞杆菌ATCC 14580具有较好的共线性。同时,预测到菌株NWMCC0046中有11个次级代谢产物合成基因簇,编码地衣素、丰原素、杆菌肽和丁酰苷菌素等生物活性物质。基因组信息存储于GenBa...     

New insights into <Emphasis Type="Italic">Oryza</Emphasis> genome evolution: high gene colinearity and differential retrotransposon amplification

An ∼247-kb genomic region from FF genome of wild rice Oryza brachyantha, possessing the smallest Oryza genome, was compared to the orthologous ∼450-kb region from AA genome, O. sativa L. ssp. japonica. 37 of 38 genes in the orthologous regions are shared between japonica and O. brachyantha. Analyses of nucleotide substitution in coding regions suggest the two genomes diverged ∼10 million years ago. Comparisons of transposable elements (TEs) reveal that the density of DNA TEs in O. brachyantha is comparable to O. sativa; however, the density of RNA TEs is dramatically lower. The genomic fraction of RNA TEs in japonica is two times greater than in O. brachyantha. Differences, particularly in RNA TEs, in this region and in BAC end sequences from five wild and two cultivated Oryza species explain major genome size differences between sativa and brachyantha. Gene expression analyses of three ObDREB1 genes in the sequenced region indicate orthologous genes retain similar expression patterns following cold stress. Our results demonstrate that size and number of RNA TEs play a major role in genomic differentiation and evolution in Oryza. Additionally, distantly related O. brachyantha shares colinearity with O. sativa, offering opportunities to use comparative genomics to explore the genetic diversity of wild species to improve cultivated rice. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users. Data deposition: Sequence data from this article were deposited with GenBank Library under accession number DQ810282. Shibo Zhang and Yong Qiang Gu contributed equally to the work     

<Emphasis Type="Italic">Mutator</Emphasis>-like elements identified in melon,Arabidopsis and rice contain ULP1 protease domains

The transposon Mutator was first identified in maize, and is one of the most active mobile elements in plants. The Arabidopsis thaliana genome contains at least 200 Mutator-like elements (MULEs), which contain the Mutator-like transposase gene, and often additional genes. We have detected a novel type of MULEs in melon (CUMULE), which, besides the transposase, contains two ubiquitin-like specific protease-like sequences (ULP1). This element is not present in the observed location in some melon cultivars. Multiple copies of this element exist in the Cucumis melo genome, and it has been detected in other Cucurbitaceae species. Analysis of the A. thaliana genome revealed more than 90 CUMULE-like elements, containing one or two Ulp1-like sequences, although no evidence of mobility exists for these elements. We detected various putative transposable elements containing ULP1-like sequences in rice. The discovery of these MULEs in melon and Arabidopsis, and the existence of similar elements in rice and maize, suggest that a proteolytic function may be important for this subset of the MULE transposable elements. Electronic supplementary material Supplementary material is available in the online version of this article at and is accessible for authorized users. Nucleotide sequence data reported are available in the GenBank database under the accession number AY524004.