莲NnOMT和NnNMT基因家族的鉴定与分析

目的:莲苄基异喹啉生物碱(BIAs)的生物合成途径的解析具有重要的理论和经济价值,为了更好地促进莲BIAs生物合成途径的解析,本研究对莲氧甲基转移酶(NnOMT)、莲氮甲基转移酶(NnNMT)基因家族进行鉴定和生物信息学分析。方法:在莲全基因组的基础上,利用UniPort、美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库对莲NnOMT、NnNMT基因家族进行鉴定,分析其理化性质及亚细胞定位。利用TBtools、MEME、MEGA 11.0、FigTree 1.4.4等工具对前期鉴定出的NnOMT、NnNMT基因的系统发育、序列特征、基因结构、功能注释、顺式作用元件等进行分析。结果:共鉴定出61个莲NnOMT、NnNMT基因,编码的氨基酸数目介于168~580 aa,等电点范围为4.76~9.16,相对分子质量为18699.52~64934.53 Da,大部分表现为酸性且多为亲水蛋白,含有10个保守基序;京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析共富集到12个通路,包括新陈代谢、异喹啉生物碱生物合成、苯丙烷的生物合成等;基因本体(GO)富集结果可视化显示,61个莲NnOMT、NnNMT基因共注释到32个类别,其中包括16项分子功能,如谷氨酸合成酶还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)活性、外肽酶活性,以及16项生物过程,如四氯化碳代谢过程、厌氧四氯化碳代谢过程、对外源生物刺激的反应。在莲NnOMT、NnNMT基因的启动子区存在多种顺式作用元件,主要为启动子和增强子区响应元件、光响应和茉莉酸甲酯响应元件。结论:该研究基于莲的基因组数据对61个莲NnOMT、NnNMT基因进行了全面的生物信息学分析,为莲NnOMT、NnNMT基因家族的基因结构和功能研究奠定了基础,并为莲BIAs的生物合成途径解析提供了参考。

二倍体紫苏CYP71基因家族的鉴定和生物信息学分析

目的:CYP71是细胞色素P450中CYP71簇(CYP71clan)中的其中一个家族,在次生代谢产物尤其是萜类化合物的生物合成中起到至关重要的作用。为了更好地了解二倍体紫苏CYP71基因家族的特征并预测其功能,该研究利用生物信息学方法对二倍体紫苏CYP71基因家族进行鉴定和系统性分析。方法:在二倍体紫苏PC99全基因组的基础上,根据CYP71基因家族共有的保守结构域进行筛选,利用美国国家生物技术信息中心(NCBI)、TBtools、MEME、MEGA、Cytoscape等工具对二倍体紫苏CYP71基因家族的序列特征、基因结构、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等进行分析。结果:在二倍体紫苏中共鉴定出68个CYP71基因,不均匀的分布在34条染色体上,属于2个亚家族,编码的氨基酸数目介于481~530,等电点在5.70~9.03,相对分子质量为54 217.07~60 031.79 Da,含有10个保守基序,富集分析和功能注释结果显示共富集到11个通路和114个类别,功能注释主要集中在生物过程中,在CYP71基因的启动子区存在多种顺式作用元件,主要为光响应和茉莉酸甲酯响应元件,蛋白质-蛋白质相互作用分析表明CYP71蛋白具有多种功能比如具有萜烯环化酶活性。结论:该研究为CYP71基因家族的功能研究奠定基础,并为紫苏单萜类化合物的生物合成和定向培育优良品种提供参考。