马铃薯PAL基因的生物信息学初步分析

PAL是催化直接脱掉L-苯丙氨酸上的氨而生成反式桂皮酸的酶,是一个可把苯丙氨酸用于酚类化合物合成的酶。本文利用电子克隆技术获得一个马铃薯PAL基因的c DNA序列,运用多种生物信息学方法对其进行初步分析。从核酸序列到氨基酸序列,再到蛋白质的高级结构预测,获得了该基因的电子克隆全长。结果表明:该序列全长2529bp,共编码722个氨基酸,有多个限制性酶切位点,有38个磷酸化位点,属于亲水性氨基酸,无信号肽,无膜穿透性,无保守结构域。文末对下一步的实验验证和功能分析进行了展望,为进一步研究该基因在马铃薯特别是在抗病性的功能提供相关依据。

马铃薯StSRP1的克隆、表达及生物信息学分析

胁迫相关基因的表达导致代谢物的积累和生化与生理途径的改变,对于植物适应不利胁迫条件至关重要。通过研究马铃薯StSRP1的结构和在逆境胁迫中的表达情况,为验证马铃薯StSRP1在抵抗生物胁迫过程中的作用奠定了基础。运用电子克隆法获得StSRP1全长序列,利用生物信息学分析StSRP1的核酸序列、氨基酸序列、蛋白质结构和启动子,基于NCBI数据库,选取20条与StSRP1匹配度高的胁迫相关蛋白序列构建了系统进化树,对不同物种间的SRP蛋白进行比对。经ABA、MJ和病菌的诱导,对StSRP1进行qRT-PCR分析。克隆获得StSRP1全长867 bp,可编码288个氨基酸,无信号肽序列,无跨膜区,有34个可能的磷酸化位点,亲水性蛋白,定位于内质网。StSRP1的表达受ABA、MJ和病菌的调控。StSRP1可能参与马铃薯逆境胁迫应答过程。

马铃薯StNF-Y核转录因子基因的克隆和生物信息学分析

为了研究马铃薯StNF-Y基因在非生物逆境中的作用与功能,在马铃薯抗青枯病基因型ED13中克隆了1个新的NF-YC转录因子(StNF-Y),并对其进行生物信息学分析,预测其生物学功能。结果表明,StNF-Y基因的全长cDNA为1132bp,其开放阅读框为693bp,编码230个氨基酸,氨基酸分子式为C1112H1735N317O339S10,等电点为5.37,含有13个磷酸化位点;StNF-Y蛋白分布在胞质中,无信号肽,属于亲水性蛋白,含有高度保守的结构域,属于BUR6superfamily家族;二级结构显示,StNF-Y蛋白主要由45.65%的α-螺旋、5.65%的延伸链、45.22%的无规则卷曲和3.48%的β-转角组成。系统进化分析结果显示,马铃薯StNF-Y序列与番茄、辣椒和烟草NF-YC序列亲缘关系较近。此外,StNF-Y在多种植物胁迫中起作用。因此,推测StNF-Y可能参与马铃薯相关胁迫抗性的调节。研究结果可为以后进一步深入研究马铃薯StNF-Y的功能以及对逆境胁迫的抵抗机制提供理论依据。

马铃薯StPR-STH2基因的克隆、表达及生物信息学分析

致病相关蛋白是由植物病原体和防御相关信号分子诱导的一类蛋白质超家族,其增强植物对生物和非生物胁迫的抗性。为了研究马铃薯StPR-STH2基因在应激胁迫中的作用和功能,利用生物信息学分析、RT-qPCR和荧光原位杂交等方法研究其结构及其在青枯菌诱导下的表达量和组织定位情况。结果表明,StPR-STH2长度为569 bp,编码164个氨基酸,无跨膜区、无信号肽。具有21个磷酸化位点,定位于细胞质中,含有1个Bet_v1-like保守结构域,更接近茄科植物,启动子区含有多种参与植物激素、干旱胁迫和防御应激反应的顺式作用元件。StPR-STH2在青枯菌和植物激素脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MJ)的诱导下会上调表达,定位于茎叶的维管束中,具有一定的组织特异性。因此推断StPR-STH2与青枯菌所引起的植株维管束系统病害有关,可能参与马铃薯抗青枯病的胁迫应答机制。本研究为后续深入研究StPR-STH2蛋白的功能及其在马铃薯抗青枯病中发挥的作用提供理论基础。

马铃薯StZnT11的电子克隆、表达及生物信息学分析

马铃薯锌转运蛋白(Solanum tuberosum zinc transporter 11,StZnT11)对于维持细胞中锌稳态至关重要。通过研究StZnT11在非生物胁迫和生物胁迫下的表达情况,为验证马铃薯StZnT11在青枯菌生物胁迫过程中的作用奠定了基础。从前期工作获得的表达文库中得到EST序列,利用NCBI中的Blast工具,对原始序列进行同源性分析,选择与原始序列的相似度、覆盖度、e期望值最高的一条同源对象序列。通过电子克隆,得到StZnT11基因。采用生物信息学方法对StZnT11基因的基因序列及编码的氨基酸组成、理化性质、分子进化、磷酸化位点、高级结构等多角度进行分析。结果表明,该基因cDNA全长1300bp,编码348个氨基酸,编码蛋白含23个磷酸化位点,有1个信号肽,有9个跨膜区域,是定位在质膜上的疏水性蛋白。通过氨基酸序列比对,StZnT11蛋白与烟草、番茄和辣椒等植物中的锌转运蛋白同源性较高。实时荧光定量聚合酶链反应检测结果表明,StZnT11在不同浓度的外源植物激素脱落酸(ABA)的作用下上调。组织定位检测提示StZnT11主要表达于特定组织(茎维管系统的韧皮部和叶片维管束)。这些结果为进一步进行该基因的实验克隆及功能验证研究提供了理论依据。