植物LPATs基因研究进展

植物溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT)是三酰甘油(triglycerides,TAG)生物合成的重要限速酶,在脂质合成、种子发育及生物膜合成等方面具有重要的作用。目前,LPAT基因已在多种植物中被克隆,其编码的蛋白根据亚细胞定位大致可分为质体和微体两大类。文章综述了近年来国内外植物LPAT基因,包括拟南芥LPAT基因的染色体定位和基因结构,植物LPAT酶的底物选择性、表达调节及其生理功能,并对其在TAG生物合成的研究进行分析和展望。

续随子溶血磷脂酸酰基转移酶基因家族的鉴定与表达分析

该研究利用组学方法从续随子(Euphorbia lathyris)基因组数据库中鉴定出续随子溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT)家族基因,并对其基因结构、蛋白理化性质、进化关系进行生物信息学分析,利用qRT-PCR等技术对该基因家族的时空表达特性进行分析,以探讨ElLPAT家族基因在调控种子脂肪酸生物合成中的作用。结果表明:(1)从续随子基因组共检测出5个LPAT家族基因,分别命名为ElLPAT1~5;ElLPAT1~5基因编码氨基酸长度介于237~388 aa之间,理论等电点在6.23~9.56之间。(2)系统进化分析显示,5个ElLPATs蛋白分别属于3个亚类,其中ElLPAT1属于1型LPAT,ElLPAT2和ElLPAT3属于2/3型LPAT,ElLPAT4和ElLPAT5属于4/5型LPAT。(3)实时荧光定量qRT-PCR结果显示,5个ElLPATs基因在续随子不同组织中均有表达,ElLPAT1和ElLPAT4在各组织中表达量较低;ElLPAT2在各组织中表达量较高,且在种子中表达量最高。研究推测,ElLPAT2在续随子种子油脂合成代谢过程中可能发挥重要作用。

日本雷电定位系统现状及相关研究进展述评

为了解国外电力公司的雷电定位系统建设与技术研发情况,结合近年来日本雷电定位系统的发展动态,对日本雷电定位系统的技术更新、主要雷电定位方法、雷电流观测等方面的最新研究进展进行了总结与分析。主要内容有:(1)总结了雷电定位与防护(lightning location protection,LLP)系统、雷电定位和跟踪(lightning position and tracking system,LPATS)与SAFIR系统(system de surveillance et d’alerte foudre par interferometrie radioelectrique)的定位原理及技术发展,及其在日本各大电力公司与一般商用服务中的应用现状及探测站分布情况;并对3种雷电定位系统或雷电信息采集系统特性进行了对比分析。(2)调查分析了日本电力中央研究所关于Tokyo Skytree的雷击电流观测、雷击电磁波观测等方面的最新研究进展。由调研结果可知:雷击电流、电磁波以及上行先导的联合试验观测体系可以获取大量雷电活动规律与特征参数,非常有助于揭示雷电发展过程中的基本物理现象,探索并完善上行先导的机理与模型等;随着观测设备及技术的提高,可以获取更准确的数据、更精细的雷电发展过程参数,非常有助于进一步提高雷电定位系统的性能与定位精度,有效促进电网主动防雷技术的发展。

棉花溶血磷酸酯酰转移酶(LPAT)家族基因的发掘和表达分析

棉花油脂合成相关代谢在控制油分形成、纤维发育等进程中起着重要作用。溶血磷脂酰基转移酶(LPAT)是植物油脂代谢过程中的一个关键酶。本研究利用雷蒙德氏棉全基因组数据库,通过生物信息学技术,鉴定并获得8个棉花LPAT家族基因的全序列和染色体定位等信息。通过序列比对进行系统进化和分类分析,明确这8个家族基因分布在6条染色体上,分为4亚类,其中第I类和第III类中各含2个基因、第II类1个、第IV类3个。组织表达分析表明这8个基因在棉花营养和生殖阶段均表现表达多样性。LPAT6和LPAT8在17 d胚珠中表达水平很高,推测在油脂合成代谢调控中起重要作用。8个LPAT基因均在纤维中优势表达,其中LPAT2、LPAT3和LPAT4表达水平更高,推测LPAT家族基因的表达参与棉纤维发育进程。

甘蓝型油菜LPAT4基因的克隆与表达

植物溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophospholipid acid actyltransferase,LPAT)是三酰甘油生物合成过程中的一个关键酶,在脂质的合成、种子的发育以及生物膜的流动性等方面有重要作用。本研究采用同源克隆的方法,获得LPAT4基因的2条全长CDS,长度分别为1143 bp和1140 bp。生物信息学分析表明,它们均具有LPLAT_LCLAT1样结构域,同属于LPLAT超基因家族,并分别被命名为BnLPAT4-1和BnLPAT4-2。时空表达分析表明,它们均为组成型表达基因,其中BnPAT4-1在叶中的表达量最高,而BnLPAT4-2在胚中的表达量最高。逆境分析表明,BnLPAT4-1和BnLPAT4-2在NaCl、PEG-4000、水渍、6BA和ABA的胁迫下呈现出不同的表达模式。极差分析显示,ABA对BnLPAT4-1的表达影响较大,而BnLPAT4-2的表达对PEG-4000更敏感。本试验为进一步研究油菜BnLPAT4基因功能奠定了基础。

甘蓝型油菜LPAT4基因克隆及其生物信息学分析

为进一步研究油菜LPAT4基因,通过检索与拟南芥LPAT4序列相似度较高的油菜EST序列,拼接后与白菜和甘蓝的LPAT4序列进行同源比对,设计一对引物,从甘蓝型油菜湘油15中扩增全长LPAT4 CDs序列。共获得2条CDs序列,它们的长度分别为1 143,1 140 bp,分别命名为BnLPAT4-1和BnLPAT4-2。BnLPAT4-1编码380个氨基酸,所得蛋白质的相对分子质量和等电点分别为43.29 kDa和8.74;BnLPAT4-2编码379个氨基酸,所得蛋白质的相对分子质量和等电点分别为43.16 kDa和8.93。他们均具有LPLAT_LCLAT1样结构域,同属于LPLAT超基因家族。比较所用油菜序列SNP分析显示,LPAT4共存在41个多态性位点,其中单变异位点7个,简约信息位点34个。这41个多态性位点中,引起同义变异的位点为23个,引起取代变异的位点18个,共导致16个氨基酸发生改变。分析表明,BnLPAT4-1和BnLPAT4-2为甘蓝型油菜湘油15号LPAT4基因的2个拷贝,从序列组成、理化性质、保守结构域以及同源建模4个方面来看,它们均具备LPLAT超基因家族的特征,为该基因家族的2个成员。

三个花生溶血磷脂酸酰基转移酶基因的克隆与序列分析

溶血磷脂酸酰基转移酶在植物油脂合成途径中具有重要的作用。本研究通过构建花生种子全长cDNA文库,结合大规模EST测序和RACE克隆等方法,从花生中克隆得到了三个LPAT基因,分别命名为AhLPAT2,AhLPAT4和AhLPAT5。其中AhLPAT2全长为1626bp,ORF为1164bp,理论分子量为43.2kD,理论等电点为9.42;AhLPAT4全长为1618bp,ORF为1152bp,理论分子量为43.9kD,理论等电点为9.23;AhLPAT5全长为1911bp,ORF为1137bp,理论分子量为43.7kD,理论等电点为8.99。它们推导的氨基酸序列与拟南芥的同源性依次为78%,65%和65%;与大豆的同源性分别是82%,80%和82%。将这三个基因在GenBank上注册,注册号分别为JN032677,KC160499,KC160500。

甘蓝型油菜LPAT5基因克隆与表达分析

克隆并对溶血磷脂酸酰基转移酶时空表达和逆境表达进行分析,旨在为进一步研究其生物学功能奠定基础。结合同源克隆与半定量RT-PCR的方法,克隆得到甘蓝型油菜湘油15 LPAT5的1条全长1 041 bp的CDs序列,并命名为BnLPAT5。序列分析表明,它具有LPLAT_LCLAT1样结构域,属于LPLAT超基因家族。时空表达分析表明,BnLPAT5在根中的表达量最高,是茎和胚的2倍。逆境分析表明,BnLPAT5在NaCl、PEG4000、水渍、6BA和ABA的胁迫下呈现2种不同的表达模式,他们均对BnLPAT5基因的表达具有抑制作用。在NaCl、PEG4000及水渍处理下,BnLPAT5呈"骤降缓升"的表达模式,处理3 h时,达到最低表达量。对于6BA和ABA的处理,BnLPAT5却呈现"缓降缓升"的表达模式,处理12 h时,表达量最低。极差分析显示,高盐、干旱、水渍、6BA和ABA对BnLPA5基因的表达影响程度相当,相对而言,高盐对其表达的影响较大。试验首次从甘蓝型油菜中克隆得到LPAT5的1个拷贝,并分析了其时空表达和逆境表达,认为所得基因为普遍表达基因,并对干旱比较敏感。

紫苏油脂合成相关基因家族鉴定及表达分析

该研究从转录组数据库中筛选鉴定紫苏溶血磷脂酸酰基转移酶(LPAT)家族基因,采用生物信息学方法分析了该家族基因的序列特征及蛋白结构,利用qRT-PCR技术对该基因时空表达特性进行了研究,为进一步了解紫苏油脂合成机制提供理论依据。结果表明:(1)从紫苏转录组数据库中共检测出11个LPAT家族基因,分别命名为PfLPAT1、PfLPAT2-1、PfLPAT2-2、PfLPAT2-3、PfLPAT2-4、PfLPAT4-1、PfLPAT4-2、PfLPAT5-1、PfLPAT5-2、PfLPAT5-3和PfLPAT5-4;PfLPATs编码氨基酸长度介于250~384 aa之间,理论等电点在7.6~9.6之间。(2)基因序列比对结果表明,11个PfLPATs蛋白分别属于3个亚类,其中1型LPAT包含1个基因,2/3型LPAT包含4个,4/5型LPAT包含6个。(3)实时荧光定量PCR结果显示,11个LPAT家族基因在‘晋紫苏1号’不同组织中均有表达,其中LPAT2-1、LPAT2-2和LPAT2-3在种子中表达量较高,推测其在紫苏种子油脂合成代谢过程中发挥重要作用。该结果为后续紫苏LPAT家族基因的功能研究提供了重要的基因信息。

甘蓝型油菜BnaLPAT2基因克隆与生物信息学分析及载体构建

为进一步研究甘蓝型油菜BnaLPAT2基因,通过TAIR网站查找拟南芥AtLPAT2 (AT3G57650),在Brassica Database数据库检索到4条甘蓝型油菜LPAT2序列,据此设计引物,通过RT-PCR合成c DNA,得到4条CDS序列,其大小依次为1 173 bp、1 167 bp、1 173 bp、1 155 bp,分别命名为BnaLPAT2-1～BnaLPAT2-4。4个BnaLPAT2蛋白通过生物信息学预测分析显示:BnaLPAT2编码的氨基酸在384～390之间,理论分子量介于43 226.59～43 730.17 Da之间。甘蓝型油菜LPAT2蛋白的二级结构和跨膜区大致相同,均由LPLAT superfamily、PlsC superfamily、Acyltransf_C superfamily结构域组成,且具有较近的亲缘关系。从基因结构发现:4个BnaLPAT2均含有相同的外显子和内含子数,分别位于C08、A09、A07和A04染色体上。分析表明,克隆获得的4个甘蓝型油菜BnaLPAT2为该基因家族成员。为进一步研究甘蓝型油菜LPAT2基因的功能,我们通过双酶切技术,构建pBI121-LPAT2-napin载体,并转化根癌农杆菌GV3101。