芒SWN1基因的同源克隆及生物信息学分析

植物次生壁生物合成的转录调控网络是由一系列次生壁NAC开关转录因子介导的。在该网络中,顶层主开关SWNs(secondary wall NACs)转录因子与二级主开关MYBs转录因子共同激活下游转录因子和次生壁生物合成基因的表达,并且在进化上具有保守性。为探究芒次生壁合成调控网络,本研究利用水稻次生壁合成调控基因OsSWN1(SECONDARYWALL NAC DOMAINPROTEIN 1 from Oryza sativa)通过同源克隆法扩增得到了芒MsSWN1基因的cDNA序列。序列分析显示MsSWN1基因编码区长1215 bp,编码404个氨基酸。所编码的蛋白质相对分子量为43181.39 kD,预测其等电点(pI)为6.57,属于亲水蛋白,具有保守的NAC结构域。通过二级结构和三级结构预测分析表明,α-螺旋及不规则卷曲是其蛋白质结构中的主要结构组成元件。序列分析和系统进化树分析显示,芒MsSWN1基因编码的蛋白与甘蔗和高粱亲缘关系最为接近,并且该基因在其他禾本科植物中也具有很高的保守性,推测芒MsSWN1基因可能也具有调控次生壁生物合成的功能。本研究旨在为进一步挖掘和验证芒MsSWN1基因功能提供依据,为未来构建芒次生壁合成调控网络和更高效生产生物燃料提供有益信息。

南荻纤维素合成酶CesA基因的生物信息学分析

于PacBio SMRT单分子实时测序技术进行3代转录组测序,辅以2代测序,构建出一个完整的,准确的南荻Unigene库。通过与近源物种比对后,拼接出南荻(Miscanthus lutarioriparius)纤维素合成酶基因(cellulose synthase gene)CesA4、CesA7和CesA9的序列,并将其命名为MlCesA4、MlCesA7、MlCesA9。使用生物信息学分析软件构建出蛋白质系统进化树,对氨基酸翻译后修饰的磷酸化位点进行预测和分析,对蛋白质的保守结构域进行预测和分析。结果显示,MlCesA4、MlCesA7和MlCesA9基因序列长度分别为2980、3310、3208 bp与高粱和玉米的亲缘关系最近;南荻纤维素合成酶(MlCesA)MlCesA4和MlCesA9有43个磷酸化位点,MlCesA7有48个磷酸化位点;Ml CesA4是不稳定蛋白,具有6个跨膜结构域,其中4个在膜外,3个在膜内,MlCesA7和MlCesA9是稳定蛋白质,具有8个跨膜结构域,其中5个在膜外,4个在膜内。三者都是亲水性蛋白,二级结构均以α-螺旋和无规则卷曲为主。