粒用高粱glutelin基因的表达与进化分析

高粱glutelin是一种储藏蛋白,存在于水稻、玉米等禾谷类作物的籽粒中,是不溶于纯水、中性的盐溶液或酒精,但溶于稀碱或稀酸的蛋白质总称。为进一步研究高粱glutelin功能,改善籽粒品质提供基础,通过BLAST Phytozome数据库获得高粱glutelin的DNA和氨基酸序列数据,结合生物信息学方法鉴定到SbGLUA1(So⁃bic.001G143700)、SbGLUA2(Sobic.009G017600)、SbGLUB4(Sobic.009G007100)基因,并对高粱glutelin基因家族信息、基因结构、系统进化树、glutelin不同基因型各组织表达以及glutelin蛋白质理化性质、跨膜、二级结构、三级结构、蛋白互作关系进行分析。结果表明,glutelin蛋白大多不是分泌性蛋白,是亲水蛋白且流动性较差,SbGLUB4的二级结构主要是无规则卷曲和α-螺旋。glutelin蛋白结构域分析结果显示,大多蛋白较为保守;高粱glutelin与小麦谷蛋白同源性较高。SbGLUB4为种子专性表达,且随种子成熟度程度的增加而增加;各基因表达在品种间存在差异,IS22204较Laohanye略高;SbGLUA2在种子、穗等多个器官表达。STRING预测互作蛋白显示,SbGLUB4与多个种子储藏蛋白结构基因及调节基因(如MYB和bHLH)互作,而SbGLUA2与DNA解旋酶、重组酶等互作,推测可能是其功能发生了变化。

高粱的玉米黄质环氧化酶基因SbZEP表达与DNA变异分析

类胡萝卜素是维生素A的前体,是决定高粱籽粒营养品质的关键因素。为改良高粱籽粒营养品质,研究利用生物信息学和分子生物学试验方法对参试高粱类胡萝卜素中叶黄素循环的玉米黄质环氧化酶基因进行表达与DNA变异分析。结果表明,SbZEP为亲水性蛋白,亚细胞定位于内质网和叶绿体上;二级结构则以α-螺旋和无规则卷曲为主,SbZEP蛋白三级结构与预测一致,可信度高达90%;系统进化树分析表明,ZEP蛋白划分为6组,高粱与谷子的ZEP基因同源关系更近,同时在演化上有双子叶与单子叶的演化分隔。顺式作用元件分析表明,SbZEP含有光响应以及防御和应激响应元件,可能参与光反应和防御反应过程。高粱叶片发育过程中SbZEP基因的表达量明显增加;SbZEP在高粱种子、胚珠和茎表达水平较高;DNA重测序数据分析表明,SbZEP存在非同义突变,在不同品系对应不同位点的突变,可能与类胡萝卜素的合成与降解相关。