菊叶香藜转录组数据库中FPPS基因的挖掘与生物信息学分析

为深入了解菊叶香藜法尼基焦磷酸合酶基因,该研究对菊叶香藜转录组数据库进行挖掘,获取了两条FPPS基因序列(DsFPPS1和DsFPPS2),并对DsFPPS1和DsFPPS2编码蛋白的理化性质、结构、功能、系统进化进行了分析。结果表明:DsFPPS1和DsFPPS2基因分别包含1029bp和969bp的开放阅读框,分别编码342个(DsFPPS1)和322个(DsFPPS2)氨基酸。DsFPPS1和DsFPPS2位于线粒体内,未发现信号肽和跨膜结构,DsFPPS1为稳定蛋白,DsFPPS2为不稳定蛋白。氨基酸序列比对发现DsFPPS1和DsFPPS2序列相似性为60.53%,均含有5个保守结构域和2个天冬氨酸富集区域。DsFPPS1和DsFPPS2二级结构主要由α-螺旋构成,三级结构为由8个α-螺旋形成的α-螺旋束,但DsFPPS2的三级结构中缺少一个α-螺旋A。系统进化树中DsFPPS1与藜科植物聚为一枝,与藜科植物遗传距离较近,而DsFPPS2单独聚为一枝。通过对菊叶香藜转录组数据库中FPPS基因的挖掘与生物信息学分析,为菊叶香藜FPPS的功能研究及其倍半萜类化合物的生物合成研究奠定了一定的理论基础。

菊叶香藜转录组单核苷酸多态性(SNP)信息挖掘及功能注释分析

【目的】挖掘菊叶香藜转录组数据中的SNP信息,对具有SNP位点的unigene(SNP-unigene)进行功能注释分析,为菊叶香藜SNP分子标记的开发提供理论依据。【方法】利用Samtools和VarScan v.2.2.7软件寻找候选的SNP位点,并对SNP-unigene进行GO注释、COG注释和KEGG注释。【结果】在菊叶香藜花和叶转录组中,分别鉴定出了889个和673个SNP位点,转换分别占63.0%和62.7%,颠换分别占37.0%和37.3%,转换和颠换的比值分别为1.70和1.68,非编码区分别占21.15%和21.10%,编码区分别占67.27%和67.46%。菊叶香藜所有SNP位点分布于643条SNP-unigene上,功能注释结果显示,总共有343条SNP-unigene具有GO注释,370条SNP-unigene具有COG注释,232条SNP-unigene具有KEGG注释,这些SNP-unigene涉及较多的功能主要与代谢、核糖体、次生代谢产物的生物合成相关。【结论】本研究通过大规模地筛选菊叶香藜中的候选SNP位点,可以为研究菊叶香藜基因分型、构建遗传图谱等方面奠定基础,对于开发利用菊叶香藜植物资源具有重要的价值。

基于网络药理学探讨菊叶香藜精油药理活性及作用机制

目的基于网络药理学探讨菊叶香藜精油的药理活性及作用机制。方法通过文献调研获取精油的化学成分组成,然后采用BATMAN-TCM获取靶点蛋白并进行疾病富集分析,通过Cytoscape构建靶点蛋白的PPI网络图,利用DAVID对靶点蛋白进行GO功能和KEGG通路富集分析。结果 39种化学成分得到了126个对应的潜在作用靶点。生物功能分析显示,与分子功能、生物过程、细胞组分相关的GO条目分别为35、69、8个;KEGG通路共25条,其中较显著的有刺激神经组织的配体-受体交互作用、钙信号通路、cGMP-PKG信号通路;总共富集到59类TTD疾病类型,主要与心血管疾病、疼痛、神经精神疾病相关,并构建"化学成分-靶点-疾病"网络。结论菊叶香藜精油可能具有治疗心血管疾病、疼痛、神经精神类疾病的功效,与KCNQ1、GUCY1B3、KCND3、DLG4、ESR1有关。本研究为阐明菊叶香藜精油的药理活性及其作用机制研究提供了可靠的科学依据。

菊叶香藜精油合成关键HMGR基因的生物信息学分析

采用生物信息学的方法分析菊叶香藜3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(Ds HMGR)基因所编码蛋白质的理化性质、信号肽、跨膜结构域、亚细胞定位、保守结构域、二级结构、三级结构,并进行多条氨基酸序列比对和系统进化树构建。结果表明,Ds HMGR基因包含一段1 725 bp的开放阅读框,编码574个氨基酸,非极性氨基酸为主要氨基酸,等电点为7.46,为不稳定蛋白质,编码蛋白质中不含有信号肽,在N端具有2个疏水区域,含有2个跨膜结构域,Ds HMGR蛋白定位到内质网上,在C端和连接区具有较高保守性,在N端保守性较低,含有HMGR蛋白特有的4个保守活性位点,二级结构主要为α-螺旋,三级结构预测显示Ds HMGR蛋白具有N、L和S 3个催化活性中心结构域。HMGR蛋白进化分析中,菊叶香藜与藜科植物聚为一支,遗传距离较近。

基于生物信息学探讨植物拟南芥的UV-B辐射保护机制

UV-B照射对植物的分子和细胞造成损害,为了适应生存植物也进化出一套UV-B保护机制.为了更好地了解植物的UV-B保护机制,本研究采用生物信息学的方法对公共数据库中UV-B响应相关的基因进行深入挖掘.采用GEO2R挖掘GEO数据库中的表达芯片数据(GSE3533和GSE22951),获取差异表达基因,然后采用Venny 2.1.0、DAVID、STRING、Cytoscape 3.6.1等工具对差异表达基因进行深入分析.通过对GSE3533和GSE22951的差异表达基因做交集,共鉴定到251个上调DEGs和246个下调DEGs.功能富集分析结果显示,上调的DEGs共注释到58个GO条目和5条KEGG通路中,下调的DEGs共注释到46个GO条目和3条KEGG通路中.上调的DEGs主要与karrikin反应、UV-B反应、热反应、UDP-糖基转移酶活性和类黄酮生物合成等功能相关,下调的DEGs则主要与戊糖和葡萄糖醛酸互变异构、脂肪酸延长等功能相关.PPI网络分析总共鉴定3个与UV-B相关的核心基因,其中AT5G25930、F3H在UV-B处理组中表达升高,AT3G49670在UV-B处理组中表达降低.结果表明,通过对UV-B表达芯片及其DEGs进行深入分析得到3个关键基因,为揭示植物的对UV-B辐射保护机制提供了未来的研究方向.

基于ITS2序列对藏药材植物的分子鉴定

目的选用ITS2序列作为条形码来鉴定44种藏药材植物。方法用高盐低pH法提取藏药材植物的基因组DNA,通过PCR扩增藏药材植物的ITS2序列,共得到ITS2序列145条,分属于24科,39属,44种。在GenBank数据库中通过序列比对选取了部分藏药材的同源序列。将ITS2序列在Bioedit软件中进行序列比对,在MEGA软件中计算双参数(K2P)种内和种间遗传距离,并基于邻接法构建系统进化树来分析物种的系统发育关系。结果 ITS2区域有显著的种内、种间差异,基于ITS2区域的系统进化分析与形态学结果一致,并可以反映物种之间的亲缘关系。此外,藏药材的ITS2序列二级结构各有不同,为物种鉴定提供了另一种方法。结论 ITS2序列是藏药材植物鉴定和系统发育研究的非常有效的单条形码,为藏药材植物资源的利用和保护提供了科学依据。