植物防御素的生物信息學(xué)分析及葡萄防御素基因的克隆.pdf_第1頁(yè)
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1、本文利用公共數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù),采取生物信息學(xué)的理論和方法,對(duì)植物防御素基因進(jìn)行預(yù)測(cè)和序列分析。同時(shí),著重對(duì)葡萄中預(yù)測(cè)出的防御素基因進(jìn)行多方面的的研究并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基因克隆,為其后續(xù)的功能研究和大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),也為利用生物信息學(xué)方法深入研究其他基因家族提供新的思路。本文主要的研究結(jié)果如下: (1)用已知的9種植物防御素基因作對(duì)照,根據(jù)DFCI數(shù)據(jù)庫(kù)中28種植物的相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行同源性比對(duì)和開(kāi)放閱讀框分析,在24種植物中預(yù)測(cè)出

2、115種新的植物防御素基因。對(duì)這些防御素基因進(jìn)行信號(hào)肽的預(yù)測(cè)、氨基酸序列比對(duì)和運(yùn)用NJ算法繪制進(jìn)化樹(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)所預(yù)測(cè)出的防御素基因大多具備信號(hào)肽序列,全部具備與植物防御素相同的保守序列,并按同源性可以被分成兩個(gè)大類,這表明:它們與已知的植物防御素具有很高的同源性,具備植物防御素的基本特征。 (2)對(duì)預(yù)測(cè)出的葡萄4種植物防御素基因運(yùn)用生物信息學(xué)的方法和工具對(duì)其核酸和氨基酸序列進(jìn)行進(jìn)一步分析,對(duì)它們的組成成分、翻譯后修飾、信號(hào)肽、疏

3、水性/親水性、跨膜結(jié)構(gòu)域、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和功能結(jié)構(gòu)域的預(yù)測(cè)和推斷表明:3種葡萄防御素是具有信號(hào)肽的分泌型蛋白,1種為不具信號(hào)肽的蛋白:α-螺旋和不規(guī)則的卷曲是葡萄防御素整體結(jié)構(gòu)中的主要構(gòu)成元件,β-轉(zhuǎn)角和延伸鏈散布于整個(gè)蛋白質(zhì)中;都具備一個(gè)γ-硫堇結(jié)構(gòu)域。 (3)將4種葡萄防御素與確定的擬南芥防御素進(jìn)行進(jìn)化分析,發(fā)現(xiàn)所有4種葡萄防御素都與擬南芥防御素2家族相近;分析4種植物防御素的基因組信息,發(fā)現(xiàn)3種含信號(hào)肽的防御素各具備一

4、個(gè)內(nèi)含子,且與擬南芥防御素2家族同源性較低。同時(shí)在NCBI上的電子表達(dá)譜分析,認(rèn)為它們可能在多種葡萄器官中表達(dá)。 (4)用PlantCARE分析比較2種葡萄防御素的啟動(dòng)子,發(fā)現(xiàn)它們都具有啟動(dòng)子的基本元件TATA-box、CAAT-box,均含有真菌誘導(dǎo)元件Box-W1及與防御和脅迫相關(guān)的作用元件TC-rich repeats,而其中一個(gè)葡萄防御素還包含與水楊酸相關(guān)的作用元件TGA-element,與脫落酸相關(guān)的作用元件ABRE,

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