龙眼GH3家族成员的全基因组鉴定及表达分析

为探究龙眼GH3基因家族结构特征及表达模式,基于龙眼基因组及转录组数据库对DlGH3基因家族进行鉴定.共鉴定出10个DlGH3家族成员,分为3个亚家族(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),均含有GH3保守结构域.启动子序列预测显示,DlGH3含多个与激素响应、光响应、胁迫响应及生长发育相关的顺式作用元件.转录组数据和qRT-PCR的表达谱分析显示,DlGH3在体胚发生早期的表达模式存在差异,DlGH3.5在胚性愈伤组织中的表达量极高,DlGH3.3和DlGH3.6在花、花芽和根中特异性表达;DlGH3不同成员在蓝光、白光和黑暗处理下的表达趋势存在差异.此外,在外源IAA、2,4-D、MeJA、GA3、ABA和SA处理下,DlGH3成员的表达均被不同程度诱导.因此,DlGH3在进化中具有较高的保守性,可能参与调控龙眼体胚发生、外源激素响应、龙眼开花和根的生长等发育过程.

烟草糖苷水解酶GH3基因家族鉴定与表达分析

糖苷水解酶GH3基因家族在植物的糖代谢和生长发育中起着重要作用,而烟草GH3基因家族目前尚未见相关鉴定和分析研究报道。本研究采用生物信息学方法在烟草基因组中鉴定GH3家族基因,并对其在不同组织中及逆境条件下的表达模式进行了分析。结果表明,在普通烟草K326的基因组中共鉴定出35个GH3基因,其中23个被定位在14条染色体上,存在6对共线性基因;GH3家族蛋白均为热稳定性蛋白,其基因上游启动子区均包含多个激素和胁迫响应元件。转录组数据表明,GH3家族基因大多数在烟苗茎尖高表达,少部分在根和茎中高表达,表达量受光照时间影响;烟苗受到干旱胁迫后GH3家族成员都有不同程度的响应。挑选4个NtGH3基因进行qRT-PCR分析,结果表明,NtGH3-5、NtGH3-19、NtGH3-22、NtGH3-26可能参与响应低温以及ABA处理。这可为深入了解烟草GH3基因家族及其功能提供依据。

普通丝瓜GH3基因家族全基因组鉴定及表达分析

以普通丝瓜[Luffa cylindrica(L.)Roem.]为试验材料,基于其全基因组,对生长素酰胺合成酶基因(gretchen hagen 3,GH3)家族成员进行鉴定和生物信息学分析,并分析其在普通丝瓜长果品种、短果品种中的表达情况。结果表明,普通丝瓜全基因组中共存在14个GH3基因家族成员,暂命名为LcGH3.1~LcGH3.14,蛋白序列长度为515~843aa,相对分子量在58.366~96.406 ku之间,LcGH3.8、LcGH3.14为碱性蛋白,其他LcGH3蛋白均为酸性蛋白。LcGH3.1为稳定蛋白,其他LcGH3均为不稳定蛋白。14个LcGH3蛋白均是亲水蛋白,其中LcGH3蛋白主要含有10个基序(Motif),14个LcGH3蛋白均含有Motif 1、Motif 4、Motif5、Motif6、Motif7和Motif 9保守基序。系统进化树分析结果表明,14个LcGH3蛋白聚类在GroupⅡ、GroupⅢ2类。在普通丝瓜长果品种、短果品种商品果中,共有6个GH3基因家族成员存在差异表达,其中LcGH3.1、LcGH3.2、LcGH3.5在短果品种中的相对表达量高于长果品种,LcGH3.8、LcGH3.12、LcGH3.13在短果品种中的相对表达量低于长果品种。推测LcGH3基因家族与普通丝瓜果实发育相关,且与果长密切相关。

大豆GH3家族三个成员对20种农药的转录响应

植物GH3基因家族具有生长素(IAA)等植物激素的氨基酸化合成酶活性,参与调节IAA等的动态平衡,在植物生长发育和抗逆性方面具有重要作用。为了明确大豆GH3基因家族成员对主要农药的响应特点,用qRT-PCR分析了20种不同作用机制的农药对该家族XM003518758、XM003521754和XM003543231在60 min内的诱导特点。结果表明,XM003518758基因的表达受草甘膦、氰戊菊酯轻微抑制,受2甲4氯等其余18种农药诱导上调但不超过2.5倍。所有测试的20种农药均不抑制XM003521754基因的表达,而最大诱导表达量达10倍以上。2甲4氯、乙草胺、百草枯、氰戊菊酯和戊唑醇对XM003543231诱导表达超过50倍,而其余15种测试农药对XM003543231的表达无抑制效应。而大豆XM003521754基因只受2甲4氯、二氯喹啉酸和多菌灵的显著诱导上调。

植物GH3基因家族的生物信息学分析

植物生长素在植物的生长发育过程中至关重要,GH3基因家族是植物生长素早期应答的成员。本研究采用比较基因组学的方法,利用已经分离的拟南芥GH3(Gretchen Hagen3)蛋白为检索序列,在全基因组水平上搜索拟南芥、水稻、葡萄、白杨和苜蓿的GH3基因的同源序列。最终确定了59个GH3候选基因,其中拟南芥19个,水稻14个,葡萄9个,白杨14个,苜蓿3个。对同源序列作进一步的多序列联配、MEME、ESTs和系统发生表达分析,结果表明:GH3基因家族的基本特征在单双子叶植物分离之前就已经形成;GH3结构域在蛋白质间较保守,可以分为3个亚家族,其中个别蛋白发生了基序丢失;59个同源蛋白中的40个成员找到了ESTs的证据,且表达部位多样,不同成员之间的表达部位存在差异。该研究结果将为植物的GH3基因家族的研究提供参考。

植物GH3基因家族的功能研究概况

植物GH3基因是一种典型的植物生长素原初反应基因,此类基因与植物的生长发育密切相关。GH3基因在植物生长素信号途径、光信号途径以及植物的防卫反应中起着重要作用。植物GH3蛋白具有植物生长素氨基酸化合成酶活性,这有助于维持植物生长素的动态平衡。该文介绍拟南芥等植物中GH3基因的生物学功能研究概况和最新进展,为植物GH3基因家族的进一步研究提供参考。

大白菜GH3基因家族全基因组鉴定及表达分析

生长素酰胺合成酶(GH3)基因家族是生长素早期应答基因家族之一,在植物生长素信号转导过程中发挥重要作用。基于大白菜全基因组数据对大白菜GH3家族进行全基因组鉴定及生物信息学分析,结果表明,在大白菜基因组中共鉴定到45个包含GH3结构域的BrGH3家族成员;BrGH3家族成员编码氨基酸数在286~826之间,分子量介于32.06~90.77 KD之间;系统进化分析将BrGH3家族分为4类;基因结构分析发现该家族成员外显子数为2~10个;蛋白保守基序(motif)分析表明,除了BrGH3.2和BrGH3.18外,BrGH3家族成员都含有10个Motif;41个BrGH3成员在10条染色体上均有分布,4个基因未定位到染色体上;共线性分析发现29个基因参与片段复制事件,存在5个串联重复;启动子顺式作用元件分析表明,BrGH3成员含有大量光、激素、逆境和生长发育等响应元件。基于大白菜结球野生型和不结球平塌突变体结球前期叶片不同部位转录组数据,分析BrGH3差异表达,结果表明,其中BrGH3.28和BrGH3.41基因在大白菜突变体叶片不同部位的FPKM值均高于野生型,为野生型的1.22~4.83倍,且BrGH3基因家族在LF亚基因组中优势表达,初步推测BrGH3基因家族成员参与调控大白菜叶球发育。本研究为进一步研究BrGH3基因家族的功能和大白菜叶球发育机理提供参考。

茶树GH3基因家族的鉴定及表达分析

Gretchen hagen 3(GH3)属于植物生长素早期响应基因,通过调控生长素的稳态对植物的生长发育起着重要作用。然而,关于茶树GH3基因家族的研究尚缺乏系统报道。本文通过生物信息学的方法,在茶树全基因组数据中鉴定获得20个茶树GH3家族基因(CsGH3),并对其蛋白的理化性质、基因结构、保守基序等进行分析。理化性质分析结果表明,CsGH3基因家族编码的氨基酸分子量为27.5~87.1 kD,理论等电点为4.80~8.49,蛋白质不稳定性指数为32.40~49.58;基因结构分析结果表明,除CsGH3.16没有内含子外,其他CsGH3s都具有2~6个内含子;保守结构域分析结果显示,CsGH3家族主要含有10个Motif,编码的蛋白序列均含有Motif 1、Motif 2、Motif 4和Motif 6保守基序;系统进化树分析结果显示,茶树GH3基因家族可以分为两个亚家族,每个亚族所含基因数分别为11个和9个;启动子元件分析结果显示,GH3基因的启动子元件类型主要有激素响应元件、光响应元件、胁迫响应元件以及生长发育相关元件四大类;对茶树GH3基因在8个组织中的表达分析结果显示,20个基因在不同组织中的表达量呈现较大差异,表明这些基因可能在茶树不同的发育阶段起到重要作用。本文为进一步解析单个CsGH3基因的生物学功能提供参考。

在堆肥过程中添加外源菌剂对GH3真菌家族β-葡萄糖苷水解酶微生物群落的影响

添加外源菌剂能够有效加快牛粪堆肥中纤维素的降解。在牛粪堆肥过程中添加外源菌剂,与同一条件下的自然堆肥做对比,研究菌剂对堆肥中GH3真菌家族β-葡萄糖苷水解酶菌群的影响。结果表明,菌剂组堆肥能更快地进入高温期且持续20 d高温(自然堆肥为14 d),β-葡萄糖苷水解酶活性高于自然堆肥组。此外,菌剂组GH3家族微生物多样性要略低于自然堆肥组。设计用于扩增配糖水解酶3家族(GH3)标记基因的通用简并引物,利用PCR-DGGE方法,并且将检测结果测序来研究两种堆肥处理中GH家族菌群变化情况。根据16S rRNA基因序列构建系统发育树,共检测出7条不同时期的优势菌条带。通过BLAST对比测序,可知在堆肥不同时期中GH3家族优势菌种分别为木霉属和曲霉属。

来源于生孢噬纤维菌的新型β-葡萄糖苷酶SmBgl3A的性质研究

通过表达水平分析比较,从生孢噬纤维菌Sporocytophaga sp.CX11基因组中筛选出在菌株降解纤维二糖过程中起关键作用的β-葡萄糖苷酶基因Sm Bgl3A。该基因含有2283 bp碱基对,编码760个氨基酸,其编码蛋白质与来源于Bacteroides ovatus的β-葡萄糖苷酶Bo GH3B同源性为46.76%。将该基因在大肠杆菌中进行异源表达,粗酶液经Ni-NTA亲和层析一步纯化得到电泳级纯度的酶蛋白Sm Bgl3A,重组蛋白质相对分子质量与理论值(8.12×10^(4))一致。酶学性质表征结果表明,Sm Bgl3A最适温度和p H分别为35℃和6.5;p H在5.0~7.0、温度在40℃以下时,稳定性较好,同时有着较好的Na Cl耐受性。Sm Bgl3A的最适底物为p NPG,以p NPG为底物时的比活力高达14.74 U/mg;K_(m)值为10.88 mmol/L,k_(cat)值为46.72 s^(-1)。Sm Bgl3A作为一种新型的、酶学性质优良的β-葡萄糖苷酶,进一步扩展了β-葡萄糖苷酶的种类,为该酶在纤维素降解、食品工业等领域的应用奠定基础。

芸豆GH3基因家族鉴定及进化与表达分析

【目的】探究芸豆中PvGH3家族成员的特征及在非生物胁迫响应中的作用,为深入研究其基因功能提供参考依据,也为芸豆抗逆新品种的选育提供新的基因资源。【方法】通过生物信息学的方法对芸豆GH3基因家族进行全基因组鉴定,用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测PvGH3基因在不同逆境胁迫下的表达。【结果】在芸豆中鉴定出19个PvGH3基因,其中17个基因不均匀分布于8条染色体上,其余2个基因定位于scafford上无法精确定位;可分为3个亚族,各亚族间的成员有相似的基因结构和保守基序;各成员间存在3个旁系同源基因对,与拟南芥GH3间有15个直系同源基因对;含有光、激素、胁迫及生长发育相关顺式元件;19个PvGH3在响应干旱(6%PEG)、盐(100 mmol/L NaCl溶液)和低温(4℃)逆境胁迫应答方面均上调表达。【结论】在芸豆中鉴定出19个PvGH3基因,通过qRT-PCR证明这19个PvGH3基因能不同程度地响应非生物胁迫,可为PvGH3的抗逆功能分析提供理论依据。

凤梨草莓和森林草莓GH3基因家族的鉴定与表达分析

Gretchen Hagen 3 (GH3)基因家族是一类生长素早期响应基因,在植物的生长发育及抗逆响应中发挥重要作用。本研究从凤梨草莓(Fragaria×ananassa)和森林草莓(F. vesca)基因组中分别鉴定出24个FaGH3基因和9个FvGH3基因。FaGH3基因分布于20条染色体上;FvGH3基因分布于6条染色体上。FaGH3基因大小差异较FvGH3大,但其二级结构相似。FaGH3主要分布于细胞质和细胞核, FvGH3主要分布于细胞质、细胞核和叶绿体。除了FaGH3.22为碱性蛋白,其余凤梨草莓和森林草莓GH3蛋白均为酸性亲水性蛋白。系统进化分析发现24个FaGH3和9个FvGH3可以分为3个亚家族,其中FvGH3.4和FvGH3.6为森林草莓中唯一的共线性基因,而凤梨草莓中存在大量片段重复和个别串联重复;凤梨草莓和森林草莓GH3基因成员之间主要存在正选择效应且无显著的密码子偏好性。顺式作用元件分析发现凤梨草莓和森林草莓GH3基因主要包含光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件及生长发育相关元件。qRTPCR结果分析表明, FaGH3和FvGH3基因在干旱胁迫下主要进行上调表达,在盐胁迫下主要进行下调表达,而在IAA处理下既存在上调表达,也存在下调表达。综上所述,凤梨草莓GH3基因家族的基因大小差异较森林草莓的大,其保守性相对较弱;FaGH3基因和FvGH3基因对PEG、NaCl和IAA处理均存在不同程度地响应。

棘孢木霉糖苷水解酶3基因家族的生物信息学及表达模式分析

【背景】糖苷水解酶(glycoside hydrolase,GH)3基因家族成员主要编码胞外β-葡萄糖苷酶,是纤维素降解中的关键酶。【目的】鉴定棘孢木霉GH3基因家族成员,探究其在纤维素降解过程中转录水平的表达模式。【方法】通过生物信息学方法对棘孢木霉GH3基因家族成员进行鉴定,对其基因结构、系统进化、蛋白理化性质、亚细胞定位及蛋白质三级结构进行分析,并采用荧光定量PCR技术对纤维素诱导下转录水平的表达模式进行综合分析。【结果】棘孢木霉基因组共鉴定到16个GH3基因家族成员,含有1-8个外显子,编码蛋白质长度为533-934个氨基酸,分子量为57.82-101.91 kDa,大多数为胞外蛋白。系统发育表明,该基因家族成员可分为4组,与里氏木霉的相似性较高。基因表达模式分析表明,纤维素诱导下,16个GH3基因均有表达,但不同成员在转录水平的表达存在差异。其中,1个基因呈组成型表达,2个基因表达下调,13个基因表达上调。棘孢木霉的胞外β-葡萄糖苷酶活力在纤维素诱导下明显提升,与GH3基因家族成员在转录水平的整体表达模式相一致。【结论】棘孢木霉基因组共包含16个GH3基因家族成员,而且多为亲水性稳定蛋白质,有良好的商业开发潜力;绝大部分GH3基因家族成员的转录量在纤维素诱导下呈上调,与胞外β-葡萄糖苷酶活性变化相一致,说明其在纤维素降解中发挥重要作用,这为天然木质纤维原料的资源化利用和纤维素降解工程菌的构建提供了重要的理论依据。

嗜热古菌Infirmifilum uzonense来源的双功能高温β-葡萄糖苷酶IuBgl3的原核表达及酶学性质分析

葡萄糖苷酶在食品、医药、生物质转化等领域具有重要的应用价值,因此发掘适应性强、性质优良的β-葡萄糖苷酶是国内外研究热点。本研究从嗜热古菌Infirmifilum uzonense中成功克隆出一个GH3家族的β-葡萄糖苷酶基因,命名为Iubgl3。基因序列分析显示Iubgl3全长为2109 bp,编码702个氨基酸,理论分子量为77.0 kDa。将该基因在大肠杆菌中进行克隆表达并对纯化后的IuBgl3进行酶学性质研究。结果显示,重组酶IuBgl3最适pH 5.0,最适温度85℃。该酶具有良好的热稳定性,80℃处理2 h后仍能保持85%以上的酶活力。其具有优良的pH稳定性,在pH 4.0-11.0范围内处理1 h,仍维持85%以上的酶活力。通过底物特异性测定发现,该酶对对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷(p-nitrophenyl β-D-glucoside,p NPG)和对硝基苯-β-D-吡喃木糖苷(p-nitrophenyl β-D-xylopyranoside,p NPX)均有很高的水解能力,是典型的双功能酶。以p NPG为底物时的动力学参数K_(m)和V_(max)分别为0.38 mmol和248.55μmol/(mg·min),催化效率k_(cat)/K_(m)=6149.20 s^(-1)mmol^(-1)。大多数金属离子对IuBgl3的酶活力没有显著影响,SDS可导致酶完全失活,而EDTA却能提高30%的酶活力。本研究丰富了高温古菌GH3家族的β-葡萄糖苷酶基因,获得了一个稳定性优良的高温酸性双功能酶,具有良好的工业应用前景。