芡实颗粒结合淀粉合成酶Ⅰ基因克隆及其生物信息学分析

目的:克隆芡实颗粒结合淀粉合成酶EfGBSSⅠ基因并对其进行生物信息学分析。方法:以芡的成熟种子为材料,采用RT-PCR方法克隆芡实EfGBSSⅠ基因,通过在线软件及工具对其进行生物信息学分析。结果:获得EfGBSSⅠ基因全长1893 bp,编码区全长1587 bp,编码528个氨基酸,不存在跨膜区及信号肽,为稳定的亲水性蛋白。系统进化分析表明,该序列与同科植物睡莲亲缘关系较近,并预测出8类顺式作用元件和28种具偏好性的密码子。结论:克隆得到预期芡实EfGBSSⅠ基因,掌握了EfGBSSⅠ基因编码氨基酸序列及蛋白质结构和功能等生物信息学特征,为深入研究该基因的功能及培育芡实优良品种提供了理论依据。

芡实SBE3基因克隆及其生物信息学分析

芡实的主要组成成分是淀粉,淀粉分支酶SBE3能够调控支链淀粉的合成,为了深入研究芡实SBE3基因的功能与调控机制,本研究克隆出芡实淀粉分支酶SBE3基因并对其进行相关生物信息学分析。通过提取芡实种子总RNA,采用RT-PCR方法克隆芡实SBE3基因,利用软件和在线网站对该基因及其编码氨基酸序列的理化性质、蛋白质结构、系统发育树和启动子等进行生物信息学分析与预测。获得EfSBE3基因全长2830bp,开放阅读框长2736bp,编码911个氨基酸;预测其为亲水性蛋白,无跨膜区,无信号肽。系统进化分析表明该序列与同科植物睡莲亲缘关系最近,启动子分析共预测出10类顺式作用元件。本研究结果可为芡实分子育种提供理论依据。

芡叶类黄酮-3'-羟化酶(F3'H)基因表达分析及功能验证

芡叶中含有丰富的花青素,花青素合成是类黄酮合成路径重要分支之一,其中类黄酮-3'-羟化酶(F3'H)可参与生成花青素合成所需的重要的中间产物。该研究依据芡Euryale ferox叶转录组数据,克隆获得芡叶F3'H的cDNA序列,命名为EfF3'H。通过生物信息学与qRT-PCR技术检测EfF3'H在芡的不同栽培种及不同时期基因表达,进而分析该基因与黄酮类物质合成的相关性,并通过真核表达系统验证了EfF3'H的生物学功能。结果显示,EfF3'H包含长1566 bp开放阅读框,编码521个氨基酸,属亲水性跨膜蛋白,预测定位于细胞质膜,结合保守结构域预测分析,该蛋白属于细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)家族;qRT-PCR结果表明,EfF3'H表达在不同栽培种之间具有显著差异性,且其表达水平与芡叶中的相关类黄酮物质含量呈高度相关性。真核表达研究表明,EfF3'H蛋白具有将山柰酚转化为槲皮素的生物活性。该研究首次克隆了芡中EfF3'H的cDNA序列,并验证了其生物功能,为进一步开发芡叶资源提供科学依据,同时为进一步解析药用植物中黄酮类物质的生物合成途径奠定了基础。