苦荞黄烷酮3-羟化酶基因F3H的克隆及序列分析

为提高黄酮代谢途径中的关键酶活性,增加苦荞黄酮类化合物的合成量,根据已知植物的F3H基因同源序列,采用RT-PCR和RACE结合的方法,克隆了苦荞黄酮代谢途径中关键酶基因F3H,命名为FtF3H(GenBank登录号:FJ456858)。序列分析结果表明,FtF3H基因长1369bp,编码367个氨基酸,该氨基酸序列及其cDNA序列与葡萄、牵牛F3H等的同源性约80%。二级结构预测表明,随机卷曲是FtF3H蛋白最大量的结构元件,而α-螺旋和β-片层则散布于整个蛋白质中;三维结构建模预测FtF3H蛋白具有铁离子结合位点及2-O-酮戊二酸结合位点等F3H蛋白典型结构。     

龙眼DlPSY基因在根和叶中的表达及其生物信息学分析

为研究八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase)基因在龙眼类胡萝卜素合成途径中的作用机制,该文从龙眼转录组数据中筛选获得一个PSY基因,命名为DlPSY,采用生物信息学方法对龙眼PSY蛋白的一级结构、理化性质、信号肽、跨膜结构、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质二级结构、蛋白质三级结构、卷曲螺旋、蛋白质结合位点、系统进化树、蛋白质互作等进行分析和预测,并同时运用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术对DlPSY基因在龙眼根和叶中的差异表达进行分析。结果表明:龙眼DlPSY基因长度为1 260 bp,编码420个氨基酸;生物信息学预测DlPSY蛋白具有Isoprenoid Biosyn C1超家族结构,含有信号肽,为分泌性蛋白,无跨膜结构,是一种可溶性亲水蛋白,定位于膜外; DlPSY蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,具有卷曲螺旋。Ramachandran评估结果表明应用SWISS-MODEL构建的蛋白质三级结构模型可靠,其配体结合位点为344Phe和347Lys。RT-qPCR分析结果表明DlPSY基因在龙眼根和叶中均有表达,叶中表达量高于其在根中的表达量。该研究结果为下一步采用遗传学方法提高龙眼中类胡萝卜素的含量奠定理论基础。     

植物阿魏酸-5-羟化酶生物信息学分析

阿魏酸-5-羟化酶(F5H)是木质素生物合成的关键酶之一,它依赖于细胞色素P450催化阿魏酸在5位上发生羟基化反应。采用生物信息学的方法和工具对在GenBank上注册的拟南芥(Arabidopsis thaliana)、油菜(Brassica napus)、杨树(Populus trichocarpa)、番茄(Lycopersicon esculentum)、紫苜蓿(Medicago sativa)、喜树(Camptotheca acuminate)等植物的阿魏酸-5-羟化酶基因的核苷酸序列及推导的氨基酸序列进行分析,包括组成成分、氨基酸翻译后修饰、跨膜拓扑结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级功能结构域等进行分析预测和推断。结果表明,植物F5H是一个具有跨膜结构域的亲水性蛋白,存在于内质网等分泌途径中,α-螺旋和不规则卷曲是其二级结构的主要结构元件,具有细胞色素P450家族特征性结构域及保守功能域。     

尾叶桉GLU4无性系F5H基因的克隆表达及序列分析

[目的]克隆尾叶桉(Eucalyptus urophylla)GLU4中F5H基因全长,并对其进行序列和表达模式分析。[方法]根据NCBI公布的F5H基因保守序列设计引物,以尾叶桉GLU4茎部组织为试验材料克隆其g DNA和c DNA片段,利用荧光定量PCR分析其在植株不同组织中的表达模式。[结果]该基因g DNA长2 358 bp,c DNA长1 610 bp,含有2个外显子、1个内含子。开放阅读框编码529个氨基酸,Eu F5H编码的蛋白为一个带负电荷、存在跨膜结构、定位在内质网起始分泌途径中的蛋白质,二级结构包含典型的的α-螺旋和β-折叠,根据三级结构推测其可能具有羟化酶活性。Eu F5H蛋白与蓝桉亲缘关系较近,Eu F5H在不同组织中表达水平差异显著,其中半木质化茎中表达水平相对最高。[结论]成功获得了尾叶桉GLU4木质素合成酶基因F5H的全长序列。     

云锦杜鹃NRT基因序列的生物信息学分析

通过转录组测序,获得在接种 ERM 真菌的云锦杜鹃苗根系中显著差异表达的基因,其中硝酸根转运蛋白(NRT )基因是硝态氮吸收转运的关键基因。利用生物信息学方法,分析云锦杜鹃根转录组的硝酸根转运蛋白(NRT )基因序列,对其推导的氨基酸的理化性质、亲水性/疏水性、跨膜结构、导肽、二级结构、高级结构进行预测,并对硝酸根转运蛋白的氨基酸做进化发育分析。为进一步了解 NRT 基因在云锦杜鹃接种苗根系氮素吸收的作用奠定了基础。     

中国桔梗PgF3′5′H基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR结合RACE技术,从中国桔梗(Platycodon grandiflorus)花朵中分离克隆了1个类黄酮-3′,5′-羟基化酶(flavonoid-3′,5′-hydroxylase,F3′5′H)基因的全长cDNA序列,命名为PgF3′5′H(GenBank登录号JQ403611)。PgF3′5′H基因全长1 787bp,包含1个编码532个氨基酸长为1 599bp的开放阅读框。蛋白序列比对显示,PgF3′5′H基因蛋白与其他物种的F3′5′H蛋白有很高的相似性,包含有CYP基序、Ⅰ螺旋区和血红素结合区等保守性序列,以及一段类似于风铃草F3′5′H蛋白的9个氨基酸的特殊区。半定量RT-PCR结果显示,PgF3′5′H的表达量随着花朵发育和花色素的出现而呈递增趋势,在花发育第四阶段的蓝色花蕾中达到最高,而在叶中不表达。研究推测,PgF3′5′H基因可能在中国桔梗蓝色花色素的生化合成途径中起重要作用。     

沙鞭PvDREB基因克隆与表达特异性分析

基于沙鞭的三代转录组数据,该研究利用PCR技术克隆DREB基因,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR分析该基因的表达模式以及在20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理下的表达特征,以探讨干旱胁迫下沙鞭DREB转录因子的功能和作用,为揭示PvDREB基因响应沙鞭的耐旱分子机制奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得一个沙鞭DREB基因,命名为PvDREB;PvDREB基因编码区长度831 bp、编码276个氨基酸,含有典型的AP2转录因子保守结构域;PvDREB蛋白是亲水性蛋白,不具有信号肽结构,存在跨膜结构和可能的糖基化及磷酸化位点。(2)系统进化分析显示,PvDREB基因与毛竹的DREB亲缘关系较近。(3)亚细胞定位预测表明,PvDREB蛋白定位于线粒体和细胞核中。(4)qRT-PCR显示,沙鞭根、茎和叶中PvDREB均可诱导表达但差异较大,且在茎中表达量最高,叶中次之,根中最低,具有明显的组织特异性;20%PEG-6000模拟干旱下,PvDREB基因在叶中的表达量随干旱胁迫时间增加而增加,12 h时达到最高,之后逐渐下降。研究推测,沙鞭PvDREB基因受干旱胁迫诱导表达,且...     

腾冲嗜热厌氧杆菌tte0732基因的表达及生物信息学分析

腾冲嗜热厌氧杆菌tte0732(Galu)基因编码的TTE0732是温度依赖性蛋白。为研究其在热适应中的作用,应用PCR技术克隆腾冲嗜热厌氧菌tte0732基因,构建原核表达载体pET-28a::tte0732并在大肠埃希菌BL21表达TTE0732;通过qRT-PCR分析tte0732基因在50、60、75和80℃的RNA表达量;应用生物信息学软件分析Galu在嗜热菌和常温菌中编码氨基酸的基本理化性质。成功构建了原核表达载体pET-28a::tte0732并在大肠埃希菌BL21中得到高效表达,TTE0732分子质量大小为35 ku,主要以可溶性形式存在;qRT-PCR显示tte0732 mRNA在75和80℃高表达;生物信息学分析得出tte0732基因完整的ORF全长909 bp,编码302个氨基酸,其中Ile(I)、Leu(L)含量高于常温菌,编码蛋白为酸性亲水性蛋白,等电点为5.22,含有18个潜在的磷酸化位点,不存在跨膜结构、信号肽和糖基化位点。预测其蛋白质二级空间结构以α-螺旋、无规则卷曲、β-折叠为主。腾冲嗜热厌氧杆菌TTE0732蛋白是一种亲水性蛋白,在原核系统能高效表达,本研究结果对嗜热蛋白质的热稳定性机制的研究具有一定的参考。     

荔枝果实酸性转化酶LcSAI生物信息学和表达分析

酸性转化酶作为蔗糖代谢中的关键酶,在还原糖积累型荔枝中表达及酶活性显著高于蔗糖积累型荔枝。为了全面了解酸性转化酶的生物学特征,该文通过运用生物信息学方法对荔枝果实酸性转化酶LcSAI基因的基本理化性质、蛋白二级结构、亲水性/疏水性、跨膜结构域、信号肽、磷酸化位点、保守结构域、系统进化进行系统的分析;利用qRT-PCR技术对LcSAI在'妃子笑'不同组织和果实不同发育阶段进行表达分析。结果表明:(1)荔枝果实酸性转化酶为定位于液泡的亲水性不稳定蛋白,无信号肽,其蛋白的二级结构主要有无规则卷曲和延伸链构件,并散布于整个蛋白;(2)在N-端含有一个跨膜区,包含两个保守结构域,位于N-端的Pfam DUF3357结构域和Glyco_32结构域,属于糖基水解酶基因家族32超家族;(3)系统进化分析结果显示LcSAI与龙眼酸性转化酶基因同源,不同组织间LcSAI表达水平为雄花根嫩茎种子嫩叶雌花果皮老叶,果实不同发育阶段LcSAI表达具有特异性。该研究为深入研究LcSAI果实酸性转化酶基因调控蔗糖代谢途径机理提供数据依据。     

双峰驼凝乳酶原基因的生物信息学分析

通过生物信息学的方法对双峰驼凝乳酶原基因及相应的氨基酸序列的同源性、理化性质、保守结构域、亚细胞定位、信号肽、跨膜结构域、亲水性/疏水性、二级结构进行预测分析.结果表明,双峰驼凝乳酶原基因开放阅读框全长1 146 bp,编码381个氨基酸,属于胃蛋白酶A超家族,预测定位于内质网（膜）的稳定亲水性蛋白,具有一个16个氨基酸的信号肽,其不含跨膜结构域.无规卷曲是其二级结构中最大量的结构元件,α螺旋和延抻链分散于整个蛋白质中,活性位点的分析表明,编码蛋白有6类活性位点.分析双峰驼凝乳酶原基因及其编码蛋白质的特征,能够为深入开展双峰驼凝乳酶的表达和凝乳特性研究提供理论依据.     

苦荞突变体库构建与突变体中芦丁合成相关基因表达分析

苦荞是重要的小杂粮作物之一,营养物质丰富,是天然芦丁的重要来源。突破苦荞育种难题,创制苦荞新种质是目前研究的重要方面。本试验利用甲基磺酸乙酯(EMS)构建了黑丰1号苦荞突变体库,明确了当EMS浓度为1.2%时,诱变效果较好。通过对M1突变株表型观察统计,共获得叶色、叶型、株型、粒型变异单株102株,突变率为3.85%;高效液相色谱技术(HPLC)测定1000株M3材料,获得高芦丁含量突变株系2个和低芦丁突变体株系5个;qRT-PCR对芦丁含量突变体株系中芦丁代谢关键酶基因(CHS、F3H、4CL、FLS、UFGT)进行表达量分析,发现不同株系中上述基因的表达量与芦丁含量相关性不明显,但个别基因如FtFLS基因表达量在高芦丁含量突变体中达到对照的4.55倍。通过突变体的筛选丰富了苦荞基因资源,创新了苦荞新种质,也为苦荞芦丁代谢的分子基础研究提供了材料保证与技术支持。     

荞麦属种间13S球蛋白基因序列比较研究

荞麦13S球蛋白是荞麦种子中的一类主要贮藏蛋白。本研究选用荞麦属植物甜荞栽培种及其野生类型、苦荞栽培种及其野生类型、毛野荞、左贡野荞、细柄野荞和硬枝万年荞6个种共44份材料,进行PCR特异性扩增、测序得到荞麦13S球蛋白基因的保守片段序列。对序列进行差异分析,结果发现44份供试材料13S球蛋白基因片段的285个排列位点中不变位点为24个,多态性位点S为261个(含简约信息位点数198个和单型可变位点63个),序列总突变位点Eta为503个。野生甜荞种内13S球蛋白基因序列差异明显高于栽培甜荞,但野生苦荞种内13S球蛋白基因序列差异仅稍高于栽培苦荞。推测其一方面可能与繁殖方式有关,另一方面可能与荞麦驯化过程中通常只有少数野生型群体被驯化有关。系统聚类分析发现栽培甜荞与野甜荞亲缘关系近,与左贡野荞亲缘关系次之;栽培苦荞与野苦荞亲缘关系近,与毛野荞亲缘关系次之;细柄野荞和硬枝万年荞的13S蛋白基因片段序列差异较小,说明其亲缘关系较近。上述结果为荞麦属种间遗传多样性与进化关系研究提供了理论依据。     

二倍体和四倍体栽培苦荞的细胞学比较研究

观察和统计了二倍体和四倍体苦荞 (Fagopyrum tataricum)花粉母细胞减数分裂过程 TI、T 时期的异常程度及花粉粒败育性等多个指标 ,并比较分析了二倍体和四倍体苦荞在这些指标上的差异显著性。结果显示 :四倍体苦荞的异常 TI细胞频率、异常 T 细胞频率、TI细胞平均微核数、T 细胞平均微核数及花粉败育率均显著高于二倍体苦荞 ,这表明四倍体苦荞的遗传稳定性和花粉可育性都比二倍体苦荞差。     

甜荞花青素合成相关基因FeR2R3-MYB的克隆与表达分析

MYB 是一类常见的转录因子,广泛参与植物花青素生物合成的调控。为探究 MYB转录因子在甜荞花青素生物合成中的调控作用,该研究从红花甜荞和白花甜荞转录组学数据中筛选并克隆出一个和花青素生物合成相关的MYB基因,将其命名为 FeR2R3-MYB,GenBank 登录号为 MT151381.1,并对该序列进行生物信息学分析,以及利用 qRT-PCR 分析FeR2R3-MYB基因在白花甜荞和红花甜荞中的表达特征。结果表明:(1)FeR2R3-MYB基因全长 831 bp,编码 276 个氨基酸,蛋白的相对分子质量为 30.95 kD,理论等电点(pI)为 8.73,蛋白的不稳定指数为 69.64,属于不稳定蛋白,总疏水值为-0.679,整条肽链呈现亲水特性。(2)FeR2R3-MYB 具有典型的 R2R3-MYB 结构域,属于 R2R3-MYB 亚家族。(3)FeR2R3-MYB 与同属蓼科的苦荞和虎杖亲缘关系比较近。(4)FeR2R3-MYB 的启动子序列共含有 9 个光照响应元件、17 个转录因子结合位点、4 个非生物响应元件和 2 个激素响应元件。(5)亚细胞定位发现 FeR2R3-MYB 只在细胞核中表达。(6)FeR2R3-MYB 基因的表达量在叶片和花序中红花甜荞均高于白花甜荞,推测 FeR2R3-MYB 基因可以正向调节甜荞花青素生物合成。综上所述,该研究结果为进一步深化 FeR2R3-MYB 基因在甜荞花青素生物合成途径中的功能及表达调控方面的研究提供了基础。     

苦荞全基因组11S种子储藏蛋白基因的鉴定及表达分析

以苦荞（Fagopyrum tataricum（L.）Gaertn）全基因组数据为平台,采用生物信息学方法,挖掘出9个11S种子储藏蛋白基因,并对其定位、蛋白结构、系统发育及表达模式进行了分析。结果表明,苦荞9个11S种子储藏蛋白基因编码的蛋白长度为189~914 aa,等电点位于5.18~9.82之间,分子量为21.27~103.33 kD;定位分析结果显示,这些成员位于苦荞基因组的6条连锁群上（Megascaffold2/5以及scaffold77/344/395/861）;序列比对分析发现,除了1个11S种子储藏蛋白sample1_00009513-RA具有1个cupin保守结构域外,其余8个都含有2个cupin结构域,并且在cupin保守结构域中,苦荞和拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.）Heynh）共有14个保守的氨基酸残基;蛋白结构预测表明,苦荞11S种子储藏蛋白的结构具有2种类型;苦荞与其它6个物种[拟南芥、花生（Arachis hypogaea Linn.）、大豆（Glycine max（Linn.）Merr.）、杏仁（Armeniaca vulgaris Lam.）、胡桃（Juglans regia L.）和芝麻（Sesamum indicum Linn.）]11S种子储藏蛋白以及苦荞过敏蛋白（TBb和TBt）系统发育分析结果表明,这些蛋白可以分为3类,共具有4对旁系同源蛋白和3对直系同源蛋白;与已报道的苦荞过敏性储藏蛋白以及其它5个物种（花生、大豆、杏仁、胡桃和芝麻）的11S过敏蛋白比较发现,5个11S种子储藏蛋白（sample1_00013128-RA、sample1_00013130-RA、sample1_00021677-RA、sample1_00021668-RA和sample1_00021674-RA）与苦荞2个过敏蛋白的同源性较高,同时它们与胡桃11S过敏蛋白的同源性最高,但尚需进一步实验来确定这5个成员是否为食物过敏原;RNA-Seq转录组数据显示,4个基因（sample1_00018411-RA、sample1_00026786-RA、sample1_00021674-RA、sample1_00022718-RA）在2种荞麦属植物的灌浆期种子中表达水平较高,且在‘大苦1号’中的表达水平要高于‘大甜1号’。     

苦荞和甜荞查尔酮合成酶基因的克隆及序列比较

以苦荞品种‘西农9920’和甜荞品种‘西农9976’为材料,根据其它植物查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因DNA序列的保守区域设计的一对简并引物,进行PCR扩增,从2种荞麦基因组中克隆出了长度均为860 bp的CHS基因片段,对其进行回收、克隆,挑选阳性克隆测序;序列分析表明这2个片段含有CHS基因的N端和C端的结构域,分别为苦荞和甜荞的CHS基因片段,命名为FtCHS和FeCHS。对获得的2种荞麦CHS基因的DNA序列进行比较分析,发现两者间存在多达43处单碱基多态性,这些单碱基多态性可能是苦荞和甜荞种子中类黄酮含量差异的重要原因之一。苦荞和甜荞CHS与其它植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为蓼科的掌叶大黄和石竹科的满天星的同源性较近。     

中国荞麦栽培品种的核型比较分析

通过对我国栽培的10个甜荞（Fagopyrun esculentum)品种和7个苦荞（F.tatricum)品种根尖染色体数目观察和核型比较分析,结果表明：甜荞和苦荞染色体数目都是由16条染色体构成的,2n=2x=16。甜荞有2对随体,而苦荞有1对随体,它们的核型公式分别为12m 4m(SAT)、12m 2sm 2sm(SAT);种内各品种在染色体相对长度、染色体长度比、随体染色体数目和形态等方面差异较小,但在种间的差异明显。     

Mycorrhizal status and diversity of fungal endophytes in roots of common buckwheat (Fagopyrum esculentum) and tartary buckwheat (F. tataricum)

To determine the mycorrhizal status and to identify the fungi colonising the roots of the plants, common buckwheat (Fagopyrum esculentum) and tartary buckwheat (F. tataricum) were inoculated with an indigenous fungal mixture from a buckwheat field. Root colonisation was characterised by the hyphae and distinct microsclerotia of dark septate endophytes, with occasional arbuscules and vesicles of arbuscular mycorrhizal fungi. Sequences of arbuscular mycorrhizal fungi colonising tartary buckwheat clustered close to the Glomus species group A. Sequences with similarity to the Ceratobasidium/Rhizoctonia complex, a putative dark septate endophyte fungus, were amplified from the roots of both common and tartary buckwheat. To the best of our knowledge, this is the first report of arbuscular mycorrhizal colonisation in tartary buckwheat and the first molecular characterisation of these fungi that can colonise both of these economically important plant species.     

苦荞查尔酮合酶基因FtCHS1启动子的克隆及分析

采用染色体步移技术,从苦荞（Fagopyrum tataricum Gaertn.）中克隆获得FtCHS1基因5'端侧翼序列,共1038 bp,将其命名为P_FtCHS1。生物信息学分析表明,P_FtCHS1中A/T碱基含量为63.5%,含有4个可能的转录起始位点,分别位于起始密码子上游-684~-734、-692~-742、-920~-970、-929~-979 bp处,该序列包含TATA-Box和CAAT-Box等启动子核心元件以及与光、低温和激素应答等相关的功能元件。本研究进一步构建了P_FtCHS1-pBI101植物表达载体,并瞬时转化拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）叶片,结果显示该序列可驱动GUS报告基因的表达。低温（4℃）和光照（UV-B）处理苦荞幼芽后,采用荧光定量PCR技术分析FtCHS1基因的表达量,结果表明P_FtCHS1可响应低温和紫外环境胁迫,从而引起FtCHS1基因表达量发生变化。