含CBS结构域的小麦TaCDCP1基因的克隆及其表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术,在本实验室前期构建的非亲和互作的SSH文库基础上,从条锈菌侵染的小麦水原11叶片中首次分离出一个含CBS结构域蛋白的基因,暂命名为TaCDCP1（Triticum aestivum CBS domain containing protein 1）。TaCDCP1包含一个完整的654 bp的开放阅读框,编码217个氨基酸。推测该基因拟编码的蛋白具有2个CBS保守结构域,不含跨膜区且无信号肽,定位在叶绿体基质内;经过同源比对,小麦TaCDCP1氨基酸序列与大麦、水稻和玉米等的同源序列的相似性较高;该基因表达量在小麦叶中显著高于在根和茎中;在小麦与条锈菌的非亲和、亲和组合中,TaCDCP1基因均受到条锈菌诱导,分别在接种后18 h和96 h达到表达高峰,非亲和组合表达量在侵染前期（接种后1848 h）高于亲和组合,而在侵染后期（接种后96120 h）低于亲和组合;外源植物激素脱落酸诱导该基因上调表达,苄基腺嘌呤,乙烯,赤霉素,茉莉酸甲酯和水杨酸处理后其表达量在不同程度上受到抑制;TaCDCP1在低温和干旱条件下表达量上升,在机械伤害和高盐处理下表达量无明显差异。表明TaCDCP1可能通过脱落酸等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应,同时参与低温和干旱环境下的信号转导途径。这些结果对于明确CBS结构域的功能以及CBS结构域蛋白尤其是TaCDCP1在小麦与条锈菌互作中的作用奠定了基础。

位点2蛋白酶的结构域、功能与作用机制研究进展

膜内蛋白酶对跨膜蛋白的不可逆性切割过程在跨膜信号转导途径中起着重要作用。位点2蛋白酶(site-2 proteases,S2P)属于膜内蛋白酶中的金属蛋白酶家族。基于进化树的序列分析,S2P及其同源物可以分为亚组Ⅰ至亚组Ⅳ,亚组Ⅰ包括了绝大多数真核生物和细菌的S2P及其同源物,亚组Ⅲ则为少数原核生物如枯草芽孢杆菌和古细菌如詹氏甲烷球菌的S2P同源物。由于S2P参与的信号转导从细菌到人类均具有保守性,本文以亚组Ⅰ和亚组Ⅲ的S2P为例进行综述,阐明S2P及其同源物对跨膜蛋白的切割过程,并展望尚待研究的方向。

大豆基因组CLC同源基因家族的生物信息学分析

利用NCBI网站、Phytozome数据库和有关生物信息学软件,对大豆基因组CLC（chloride channel）同源基因家族进行系统的预测分析和比较。结果表明：大豆CLC同源基因有8～9个拷贝,分别分布于第1、5、9、11、13、16和19号染色体上,内含子数目为4～23;编码的大豆CLC蛋白氨基酸数量为725～823,整体一致性为63.43%,相对分子质量为（80～91）×103,理论等电点为6.45～8.94,带正或负电荷氨基酸残基比例为7%～10%,均为跨膜蛋白（含9～12个跨膜区）,除Glyma16g06190外均含有2个CBS结构域;具有（Ⅰ）GS/PGIPE、（Ⅱ）GKE/AGPLVH和（Ⅲ）PVGGVLFALEE/G 3个氨基酸残基保守区,其中相应关键氨基酸残基位点决定了它们不同的阴离子（Cl-或NO-3）优先选择属性和蛋白功能（通道或转运蛋白）属性。它们都与拟南芥CLC蛋白亚家族Ⅰ关系较近,其中GmCLC1（Glyma05g14760）、GmsCLC1、Glyma16g06190和Glyma19g25680与AtCLCa、AtCLCb处于同一分支,整体显示序列一致性为87.79%;Glyma09g28620和Glyma16g33351与AtCLCc、NtCLC1同源关系较近,序列一致性为70.99%;Glyma13g23080则与AtCLCg在同一分支,序列一致性为74.21%;而Glyma01g44950和Glyma11g00690则与AtCLCd同源关系最近,序列一致性为90.68%。qRT-PCR分析结果显示,在150mmol·L-1NaCl处理24 h过程中,GmsCLC1基因在栽培大豆N23674品种、野生大豆BB52种群及其后代4076株系中均上调表达,其中在BB52根中上升最显著。结论：大豆多个CLC同源基因在进化过程中发生的功能分化,可能在正常或盐胁迫条件下植株体内阴离子（包括Cl-、NO-3）稳态重建方面发挥不同作用。

绿色杜氏藻异戊烯基焦磷酸异构酶基因(DvIPI)的生物信息学与诱导表达分析

异戊烯基焦磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase,DvIPI)是绿色杜氏藻中类胡萝卜素等萜类物质合成过程中甲羟戊酸途径(mevalonate pathway,MVA)通路上一个重要的限速酶。实验中获得绿色杜氏藻IPI基因的全长序列(Gen Bank序号:KX189195),该基因全长4 641 bp,开放阅读框(ORF)为1 147 bp,编码382个氨基酸,并含有3个CBS结构域。蛋白质预测结果表明,DvIPI分子呈亲水性,不含信号肽,也不存在跨膜区域;同时,DvIPI中α-螺旋所占比例最高,中部呈现不规则的扭曲缠绕,两边各自有一个扭曲的多肽链单独远离中心。系统进化树分析显示,DvIPI与细菌IPI亲缘关系较近,而与被子植物以及其他藻类IPI亲缘关系较远。定量检测结果与RT-PCR结果表明,茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)浓度为50~100μmol/L时,对绿色杜氏藻类中类胡萝卜素含量、叶绿素含量以及绿色杜氏藻IPI基因表达水平的影响最为明显,且三者的变化趋势基本一致,推测Me JA对绿色杜氏藻类中类胡萝卜素、叶绿素的诱导作用可能与绿色杜氏藻类IPI基因有关。