紫花苜蓿FBA基因家族成员的鉴定与分析

果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是糖酵解、糖异生和卡尔文循环中的关键酶,在调控植物生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法在全基因组水平对紫花苜蓿FBA基因家族进行了鉴定,并对其理化性质、系统进化关系、染色体定位、基因结构特征、启动子顺式作用元件和基因表达模式进行了分析。研究结果表明,紫花苜蓿中有11个MsFBA基因,分布于1、4、5、7、8号染色体和contig633end上。理化性质分析结果表明,MsFBAs编码111~437个氨基酸,预测都为亲水性蛋白。系统进化关系分析表明,MsFBA家族蛋白被分为2个亚家族,MsFBA蛋白在不同物种间保守性较高。紫花苜蓿与拟南芥和蒺藜苜蓿FBAs之间的共线性分析结果显示,紫花苜蓿与蒺藜苜蓿之间的同源性更高。启动子顺式作用元件预测结果表明,MsFBAs启动子区域存在很多植物激素响应元件和非生物胁迫响应元件。对MsFBA基因在不同组织和非生物胁迫下的表达模式分析表明,MsFBAs在地上组织中的表达量明显高于地下组织,具有组织表达特异性;MsFBA基因的表达受低温、脱落酸、干旱、盐胁迫的诱导,说明MsFBAs在调控非生物胁迫方面具有重要作用。本研究可为进一步研究紫花苜蓿FBA基因的功能提供理论支撑。

A型产气荚膜梭菌Fba重组干酪乳杆菌的构建与表达

为了构建重组乳酸菌,以A型产气荚膜梭菌全基因组DNA为模板,利用PCR技术扩增出Fba基因并将其连接到大肠杆菌表达载体pET-28a上,鉴定正确后,用1.0 mmol·L-1 IPTG诱导表达,最佳诱导表达时间为5 h。表达的目的蛋白纯化后与弗氏佐剂乳化制备抗血清,Western blot分析表明,目的蛋白能与制备的抗血清特异结合,具有很好的反应原性。将正确的Fba基因与pLA乳酸菌载体构建成重组质粒并电转至干酪乳杆菌中,Western blot结果显示,重组的干酪乳杆菌表达的蛋白与抗血清具有良好的反应原性。间接免疫荧光、流式细胞仪检测结果表明,目的蛋白能够展示表达到菌体表面。

油菜FBA基因克隆、表达分析及其与抗旱性的关系

为了解果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(fructose-1,6-bisphosphate aldolase,FBA)在油菜抗旱中的作用,揭示油菜干旱胁迫下FBA基因表达量、光合指标、产量等之间的关系,为油菜等作物抗旱性鉴定和抗旱性改良提供依据。以抗旱性强的甘蓝型油菜94005为材料,在初花期进行干旱胁迫处理,以正常浇水作为对照;测定叶片光合参数和FBA酶活性,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析FBA基因的表达量;采用RACE方法对FBA基因进行全长克隆,并对测序结果进行生物信息学分析;复水后生长至成熟期测定产量,分析产量、光合指标、FBA基因表达量等之间的关系。结果表明,随着干旱的加剧,油菜叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、产量均下降,FBA活性和FBA基因的表达量上升。在轻度、中度和重度干旱胁迫下,油菜叶片胞间CO2浓度(Ci)显著下降,水分利用率(WUE)上升;极度胁迫下,Ci上升,WUE下降;油菜产量、净光合速率与FBA活性和FBA表达量呈显著负相关。FBA基因全长序列1440bp,ORF(开放阅读框)位于60—1172区域,编码370个氨基酸;蛋白分子量为38.51 KDa,等电点6.92;同源性对比显示,甘蓝型油菜FBA基因与拟南芥FBA基因的一致性在87%以上。二级结构预测结果表明FBA蛋白由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链以及β-转角组成,4种二级结构元件所占比例分别为43.85%、31.28%、17.60%、7.26%。因此,干旱胁迫下油菜的净光合速率下降、产量降低,随着胁迫的加剧,降低幅度增大。FBA基因与干旱胁迫密切相关,干旱胁迫下,FBA基因主要通过抑制光合、降低蒸腾、促进糖酵解和有氧呼吸等途径来提高植物对干旱胁迫的适应性。

玉米FBA基因家族成员鉴定及表达分析

为了解玉米ZmFBAs家族成员的基本信息,以8个拟南芥AtFBAs家族成员蛋白序列为基础,通过本地Blastp对玉米全基因组进行同源序列比对,并对获得的ZmFBAs进行系统的生物信息学和表达谱分析。结果表明,鉴定到7个玉米ZmFBAs基因家族成员,含TIMsuperfamily和PLN02425两种典型保守结构域。根据进化关系和保守结构域,ZmFBAs可分为两个亚家族,分别对应亚细胞定位预测的质体和胞质,ZmFBAs启动子区富含光响应、激素响应、逆境响应等顺式作用元件。玉米ZmFBAs分布在5条染色体上,其中两对基因发生了片段复制事件。ZmF-BAs在不同组织中呈现多种表达模式,具有组织表达特异性,ZmFBA4、ZmFBA6和ZmFBA7在所有组织中均表达,ZmFBA3为不表达基因。ZmFBAs在响应生物和非生物胁迫时呈现出不同的表达模式。

大肠杆菌酶基因缺失菌株碳中心代谢系统的代谢通量分析

大肠杆菌(E.coli)因其遗传信息简单且容易培养而被广泛用作各种生物化学、生物技术研究的模式微生物.为了认识重要模式生物大肠杆菌的代谢系统中各种酶的作用,以软件分析的模式,对已经构建好的小型大肠杆菌代谢系统在cobra中进行代谢通量平衡分析FBA(Flux-Balance Analysis)和代谢通量变化性分析FVA(Flux Variability Analysis),分别单独敲除代谢系统中的25个酶基因,分析敲除各个酶基因后的FBA和FVA的计算结果,通过作图显示出在大肠杆菌代谢系统中不同酶基因被敲除后每个反应的两项结果变化和不同酶基因被敲除后全部反应的两项结果的变化,以此来推测大肠杆菌代谢系统中各种酶所起的作用.

甘薯果糖-1,6-二磷酸醛缩酶5基因(IbFBA5)的克隆与生物信息学分析

本研究利用甘薯徐薯18和徐781转录组测序结果,筛选到一条与淀粉合成相关的差异表达Unigene,编号为T1-30656。以徐781为材料,克隆该片段,并对其进行重测序和生物信息学分析。结果表明,该片段为果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因的c DNA序列,该基因包含3个外显子和2个内含子,亚细胞定位在细胞质当中,将其命名为Ib FBA5。该c DNA长为1 341 bp,含1 074 bp的开放阅读框,编码357个氨基酸。其序列与番茄、油菜、粳稻和拟南芥等相似性在77%~79%之间。