亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        巴西橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族成員的鑒定和表達(dá)分析

        2016-05-30 10:31:26肖小虎隋金蕾戚繼艷方永軍王闖唐朝榮
        熱帶作物學(xué)報 2016年12期
        關(guān)鍵詞:表達(dá)分析

        肖小虎 隋金蕾 戚繼艷 方永軍 王闖 唐朝榮

        摘 要 膜聯(lián)蛋白是一個多基因家族,在植物逆境脅迫應(yīng)答和生長發(fā)育等方面起重要作用。本研究以已發(fā)表的膜聯(lián)蛋白氨基酸序列為探針,對橡膠樹和其他5種植物的轉(zhuǎn)錄組和基因組進(jìn)行搜索,鑒定得到14個橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族成員,命名為AnnHb1-AnnHb14。基因結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn),14個家族成員的內(nèi)含子數(shù)目為3~6個,結(jié)構(gòu)域的數(shù)目為2~4個。在進(jìn)化上,橡膠樹、木薯和蓖麻共3種大戟科植物的膜聯(lián)蛋白具有較近的親緣關(guān)系。表達(dá)方面,AnnHb1在各組織中普遍表達(dá),而AnnHb6和AnnHb7主要在膠乳中表達(dá),AnnHb10、AnnHb8和AnnHb13分別在樹葉、樹皮和雄花中特異表達(dá),其他成員在各組織中低豐度表達(dá)或不表達(dá);部分家族成員的表達(dá)還與葉片發(fā)育、乙烯利刺激、真菌侵染和低溫脅迫等具有一定相關(guān)性。

        關(guān)鍵詞 巴西橡膠樹;膜聯(lián)蛋白;基因家族;結(jié)構(gòu)和進(jìn)化;表達(dá)分析

        中圖分類號 S794.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

        膜聯(lián)蛋白(Annexins)是一類Ca2+及磷脂結(jié)合型蛋白,廣泛存在于真核生物中,在進(jìn)化上是相對保守的多基因家族。早期對膜聯(lián)蛋白的研究主要是針對動物,研究發(fā)現(xiàn)膜聯(lián)蛋白參與調(diào)節(jié)動物細(xì)胞的多種生理生化過程[1-2]。1989年Boustead等[3]首次報道在高等植物中發(fā)現(xiàn)了膜聯(lián)蛋白,隨后有關(guān)學(xué)者陸續(xù)從玉米、豌豆、棉花等多種植物中得到了膜聯(lián)蛋白[4-6]。2000年Hofmann等[7]利用X-射線衍射晶體學(xué)及多種生物物理學(xué)方法首次闡明了辣椒的Annexin三維結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn),植物膜聯(lián)蛋白參與植物分泌作用、胞吐作用和低溫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種生物學(xué)功能[4,5,8]。近年來,隨著植物基因組測序的進(jìn)行,相關(guān)學(xué)者從多種植物中鑒定出膜聯(lián)蛋白基因家族成員,并對家族成員的表達(dá)進(jìn)行了分析,如擬南芥、番茄、水稻等[9-11]。但是關(guān)于膜聯(lián)蛋白在橡膠樹、木薯等大戟科植物中的研究卻未見報道。本研究以已發(fā)表的膜聯(lián)蛋白氨基酸序列為探針,對橡膠樹、木薯、蓖麻、擬南芥、楊樹和水稻等6種植物的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行全面搜索,鑒定得到65個膜聯(lián)蛋白基因家族成員,其中包括14個橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因;并利用相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)對這些家族成員的基因結(jié)構(gòu)、進(jìn)化和表達(dá)水平進(jìn)行了系統(tǒng)分析。研究結(jié)果將有助于深入了解橡膠樹膜聯(lián)蛋白的生物學(xué)功能。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        本實驗室Solexa測序所用的巴西橡膠樹(Hevea brasiliensis)為熱研7-33-97,根取自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所種質(zhì)資源圃華玉偉老師贈送的熱研7-33-9組培苗,其他組織(包括膠乳、樹皮、樹葉、種子、雌花和雄花)均取自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗場三隊的正常割膠橡膠樹(開割2年以上);不同發(fā)育時期的橡膠樹葉片取自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠所種質(zhì)資源圃一年生的熱研7-33-97嫁接苗;乙烯利處理的材料主要取自海南省儋州市中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗場三隊熱研7-33-9正常開割樹(3天一刀,不涂乙烯利刺激),用1.5%乙烯利在不同時間處理橡膠樹,相應(yīng)4個處理時間點為0 h、3 h 、12 h和24 h ,具體實驗步驟參照肖小虎[12]的方法進(jìn)行。

        網(wǎng)上測序數(shù)據(jù)來自NCBI SRA數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra),包括不同組織(PRJNA201084)、真菌侵染(Corynespora cassiicola tolerance,PRJNA179126)、高低溫干旱脅迫(PRJNA182078)和乙烯利處理(PRJNA182079)等數(shù)據(jù),詳細(xì)信息參見數(shù)據(jù)庫中實驗說明。

        1.2 方法

        1.2.1 基因家族成員的鑒定與序列分析 為了全面鑒定橡膠樹、擬南芥、楊樹、水稻、木薯和蓖麻的膜聯(lián)蛋白基因家族成員,筆者從NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)和Phytozome(https://phytozome.jgi.doe.gov/pz/portal.html)數(shù)據(jù)庫下載了6種植物的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù);以已發(fā)表的膜聯(lián)蛋白序列為探針,對6種植物的基因組和轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行搜索,得到候選膜聯(lián)蛋白基因家族成員;利用InterProScan(http://www.ebi.ac.uk/Tools/pfa/iprscan/)對候選基因的結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分析;再利用EMBOSS數(shù)據(jù)庫的在線軟件Pepstats(http://www.ebi.ac.uk/Tools/seqstats/emboss_pepstats/)對基因的等電點和分子量進(jìn)行批量分析。

        1.2.2 基因結(jié)構(gòu)與進(jìn)化分析 利用在線軟件GSDS2.0(http://gsds.cbi.pku.edu.cn/)對橡膠樹和其他5種植物膜聯(lián)蛋白基因家族成員的外顯子/內(nèi)含子組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。利用MEGA 6.0軟件構(gòu)建橡膠樹和其他5種植物膜聯(lián)蛋白氨基酸序列的系統(tǒng)發(fā)育樹,采用Neighbor-Joining方法分析分子系統(tǒng)學(xué),進(jìn)行1 000次bootstrap統(tǒng)計學(xué)檢驗。

        1.2.3 基因的表達(dá)模式分析 利用本實驗室和NCBI的solexa轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族成員的表達(dá)模式進(jìn)行分析[13]:首先,將NCBI的SRA數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sra/)中橡膠樹相關(guān)的solexa轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)下載到本地服務(wù)器,去除低質(zhì)量序列,利用程序RSEM進(jìn)行表達(dá)分析[14]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 膜聯(lián)蛋白基因家族成員的鑒定與序列分析

        本研究利用tblastn搜索各植物轉(zhuǎn)錄組和基因組數(shù)據(jù),共鑒定得到了65個膜聯(lián)蛋白(表1),其中橡膠樹14個,命名為AnnHb1~AnnHb14。通過序列分析發(fā)現(xiàn),橡膠樹膜聯(lián)蛋白含234~342個氨基酸,分子量為27~39 ku,等電點在6.3~9.6,內(nèi)含子數(shù)目為3~6個。氨基酸多序列比對發(fā)現(xiàn),橡膠樹膜聯(lián)蛋白含有多個保守結(jié)構(gòu)域(圖1)。

        2.2 基因結(jié)構(gòu)和進(jìn)化分析

        對橡膠樹和其他5種植物annexin基因的外顯子/內(nèi)含子的組織結(jié)構(gòu)以及進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行了分析(圖2)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),同一進(jìn)化分支上的家族成員在內(nèi)含子數(shù)目和相對位置上以及結(jié)構(gòu)域的相對位置上具有一定的相似性,如AnnMe9、AnnHb5、AnnRc7、AnnHb1、AnnMe6和AnnPt3聚在同一個分支,都含有5個內(nèi)含子,其內(nèi)含子和結(jié)構(gòu)域的相對位置都非常一致; 也有一些分支存在較大差異,如AnnOs1和AnnOs6聚在同一個分支,其中AnnOs1僅有2個內(nèi)含子,而AnnOs6含有5個內(nèi)含子。在進(jìn)化上,橡膠樹annexin基因主要和木薯、蓖麻annexin基因聚在一起,這與此3種大戟科植物具有較近的親緣關(guān)系的結(jié)論一致。

        2.3 橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族成員的表達(dá)分析

        本實驗室Solexa轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,AnnHb1在所檢測的組織中都普遍表達(dá),在葉片發(fā)育過程中呈下調(diào)表達(dá),而在乙烯利處理后的不同時間點呈上調(diào)表達(dá);AnnHb10主要在葉片中表達(dá),并且在葉片穩(wěn)定期的表達(dá)要高于其他時期;AnnHb6和AnnHb7主要在膠乳中高豐度表達(dá),并且AnnHb7在乙烯利處理后有一定的下調(diào)表達(dá)趨勢;AnnHb8和AnnHb13分別在樹皮和雄花中表達(dá);其他家族成員,如AnnHb2、AnnHb3、AnnHb4、AnnHb9、AnnHb11、AnnHb12和AnnHb14在各組織中的表達(dá)豐度都很低或不表達(dá)(圖3)。

        轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析結(jié)果(圖4)表明,AnnHb1在所分析的各組織中普遍表達(dá),這和本實驗室轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析結(jié)果一致,在真菌C. cassiicola侵染的葉片中AnnHb1上調(diào)表達(dá)。AnnHb8、AnnHb10、AnnHb6和AnnHb7分別在樹皮、樹葉和膠乳中高豐度表達(dá),其中AnnHb10在C. cassiicola侵染后下調(diào)表達(dá),AnnHb7在乙烯利處理后下調(diào)表達(dá)。另外,AnnHb2在低溫脅迫下呈下調(diào)表達(dá),其它基因在所檢測樣品中低豐度表達(dá)或不表達(dá)。

        從以上2部分實驗數(shù)據(jù)的結(jié)果來看,橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族成員的表達(dá)分為3種類型:第一種類型為普遍表達(dá),如AnnHb1在各組織中均有表達(dá),并且表達(dá)豐度也較高;第二種類型為組織特異性表達(dá),如AnnHb8、AnnHb10、AnnHb6和AnnHb7分別在樹皮、樹葉和膠乳中特異表達(dá);第三種類型為低豐度表達(dá)或不表達(dá),如AnnHb4、AnnHb9、AnnHb11、AnnHb12等。從分析結(jié)果可以看出,橡膠樹膜聯(lián)蛋白的表達(dá)與橡膠樹的生長發(fā)育以及逆境脅迫應(yīng)答都有一定的相關(guān)性。另外,通過對2部分實驗的結(jié)果進(jìn)行比較可以看出,2部分實驗結(jié)果非常一致,這也說明本研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

        3 討論與結(jié)論

        早期對膜聯(lián)蛋白的研究主要集中于動物細(xì)胞,研究發(fā)現(xiàn)膜聯(lián)蛋白對動物的分泌過程有一定的調(diào)節(jié)作用[1]。因而對植物膜聯(lián)蛋白的研究早期也集中在分泌型細(xì)胞,隨著功能研究的進(jìn)行,結(jié)果發(fā)現(xiàn)膜聯(lián)蛋白在植物生長發(fā)育調(diào)控和環(huán)境適應(yīng)方面扮演重要角色。在擬南芥中,膜聯(lián)蛋白基因家族成員有8個(AnnAt1~AnnAt8),研究發(fā)現(xiàn)這些成員在多種脅迫處理下表現(xiàn)出不同的表達(dá)模式,大部分基因受鹽、干旱、脫落酸(ABA)以及高低溫脅迫的誘導(dǎo)[15]。Breton等[16]在耐寒型小麥中發(fā)現(xiàn)2種可響應(yīng)低溫脅迫且不依賴于Ca2+的膜聯(lián)蛋白基因。白楊葉片受低溫脅迫可誘導(dǎo)膜聯(lián)蛋白基因的上調(diào)表達(dá)[16-17]。利用本實驗室和NCBI已有Solexa數(shù)據(jù),筆者對14個橡膠樹膜聯(lián)蛋白的表達(dá)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)AnnHb1在各組織中普遍表達(dá),推測該基因在進(jìn)化上功能相對比較保守;AnnHb8、AnnHb10、AnnHb6和AnnHb7呈組織特異性表達(dá),推測這些基因在進(jìn)化過程中發(fā)生變異,在特異組織發(fā)揮功能。AnnHb7在乙烯利處理后下調(diào)表達(dá),AnnHb1在真菌C. Cassiicola侵染的葉片中上調(diào)表達(dá),而AnnHb10在C. Cassiicola侵染后下調(diào)表達(dá),AnnHb2在低溫脅迫下呈下調(diào)表達(dá)。從分析結(jié)果可以看出,橡膠樹膜聯(lián)蛋白的表達(dá)與橡膠樹的生長發(fā)育以及逆境脅迫應(yīng)答都有一定的相關(guān)性,這與已有研究中所述膜聯(lián)蛋白的功能一致。本研究首次利用Solexa高通量數(shù)據(jù)對橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族的表達(dá)進(jìn)行分析,本實驗室和NCBI數(shù)據(jù)的一致性證明了本研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外,本實驗室的高通量數(shù)據(jù)已成功應(yīng)用于橡膠樹基因組數(shù)據(jù)分析以及橡膠樹蔗糖合成酶基因家族相關(guān)分析,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nature Plants[18]和 Febs Journal[13],這進(jìn)一步證實了本研究數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性。隨著高通量測序技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)上可利用的高通量數(shù)據(jù)越來越豐富,利用這些數(shù)據(jù)對全基因家族成員進(jìn)行系統(tǒng)的分析,將為后續(xù)基因功能研究打下基礎(chǔ)。本研究首次鑒定了14個橡膠樹膜聯(lián)蛋白基因家族成員,并對其基因結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)進(jìn)化和表達(dá)模式進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,研究結(jié)果將有助于深入了解膜聯(lián)蛋白在橡膠樹生長發(fā)育和逆境脅迫應(yīng)答過程中所起的作用,為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] Raynal P, Pollard H B. Annexins: the problem of assessing the biological role for a gene family of multifunctional calcium-and phospholipid-binding proteins[J]. Biochimica et Biophysica Acta(BBA)-Reviews on Biomembranes, 1994, 1197(1): 63-93.

        [2] Gruenberg J, Emans N. Annexins in membrane traffic[J]. Trends in Cell Biology, 1993, 3(7): 224-227.

        [3] Boustead C M, Smallwood M, Small H, et al. Identification of calcium-dependent phospholipid-binding proteins in higher plant cells[J]. Febs Letters, 1989, 244(2): 456-460.

        [4] Clark G B, Dauwalder M, Roux S J. Immunolocalization of an annexin-like protein in corn.[J]. Advances in Space Research the Official Journal of the Committee on Space Research, 1994, 14(8): 341-346.

        [5] Clark G B, Dauwalder M, Roux S J. Purification and immunolocalization of an annexin-like protein in pea seedlings[J]. Planta, 1992, 187(1):1-9.

        [6] Andrawis A, Solomon M, Delmer D P. Cotton fiber annexins: a potential role in the regulation of callose synthase.[J]. Plant Journal for Cell & Molecular Biology, 1993, 3(6): 763-772.

        [7] Hofmann A, Proust J, Dorowski A, et al. Annexin 24 from Capsicum annuum-X-ray structure and biochemical characterization[J]. Journal of Biological Chemistry, 2000, 275(11): 8 072-8 082.

        [8] Breton G, Vazquez-Tello A, Danyluk J, et al. Two novel intrinsic annexins accumulate in wheat membranes in response to low temperature.[J]. Plant & Cell Physiology, 2000, 41(2): 177-184.

        [9] Cantero A, Barthakur S, Bushart T J, et al. Expression profiling of the Arabidopsis annexin gene family during germination, de-etiolation andabiotic stress[J]. Plant Physiology & Biochemistry, 2006, 44(1): 13-24.

        [10] Lu Y, Bo O, Zhang J, et al. Genomic organization, phylogenetic comparison and expression profiles of annexin gene family in tomato(Solanum lycopersicum)[J]. Gene, 2012, 499(1): 14-24.

        [11] Jami S K, Clark G B, Ayele B T, et al. Identification and characterization of annexin gene family in rice[J]. Plant Cell Reports, 2011, 31(5): 813-825.

        [12] 肖小虎. 巴西橡膠樹蔗糖代謝相關(guān)基因家族的克隆、結(jié)構(gòu)進(jìn)化和表達(dá)分析[D]. ??冢?海南大學(xué), 2013.

        [13] Xiao X H , Tang C R, Fang Y J, et al. Structure and expression profile of the sucrose synthase gene family in the rubber tree: indicative of roles in stress response and sucrose utilization in the laticifers[J]. Febs Journal, 2014, 281(1): 291-305.

        [14] Li B, Dewey C N. RSEM: accurate transcript quantification from RNA-Seq data with or without a reference genome[J]. BMC Bioinformatics, 2011, 12(1): 93-99.

        [15] Cantero A, Barthakur S, Bushart T J, et al. Expression profiling ofthe Arabidopsis annexin gene family during germination, de-etiolation andabiotic stress[J]. Plant Physiology & Biochemistry, 2006, 44(1): 13-24.

        [16] Breton G, Vazquez-Tello A, Danyluk J, et al. Two novel intrinsic annexins accumulate in wheat membranes in response to low temperature[J]. Plant & Cell Physiology, 2000, 41(2):177-184.

        [17] Renaut J, Hausman J F, Wisniewski M E. Proteomics and low-temperature studies: bridging the gap between gene expression and metabolism[J]. Physiologia Plantarum, 2006, 126(1): 97-109.

        [18] Tang C, Meng Y, Fang Y, et al. The rubber tree genome reveals new insights into rubber production and species adaptation[J]. Nature Plants, 2016, 2(6): 1-10.

        猜你喜歡
        表達(dá)分析
        巴西橡膠樹CCaMK基因家族成員的鑒定和表達(dá)分析
        太子參玉米黃質(zhì)環(huán)氧化酶基因的克隆與表達(dá)分析
        木薯PHOR1基因的序列分析及其乙烯和茉莉酸甲酯誘導(dǎo)表達(dá)特性
        雷公藤貝殼杉烯酸氧化酶基因的全長cDNA克隆與表達(dá)分析
        紅花生育酚環(huán)化酶基因的克隆及表達(dá)分析
        三色堇DFR基因的克隆及表達(dá)分析
        香蕉抗壞血酸過氧化物酶基因的克隆及表達(dá)分析
        膠孢炭疽菌漆酶基因Lac2的序列特征與表達(dá)分析
        玉米紋枯病病菌y—谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶基因克隆與表達(dá)分析
        信號分子與葉銹菌誘導(dǎo)下小麥病程相關(guān)蛋白1基因的表達(dá)分析
        欧美性猛交xxxx乱大交3| 成人国产av精品麻豆网址| 被灌醉的日本人妻中文字幕| 黑人大群体交免费视频| 亚洲av无码专区在线播放 | 亚洲综合色自拍一区| 中文字幕乱码亚洲无线精品一区| 一区二区三区国产视频在线观看| 日韩国产精品一区二区三区 | 亚洲自偷自拍另类第一页| 日本黑人乱偷人妻在线播放| 国产精品日本一区二区在线播放| 国产精品免费看久久久8| 欧美伊人亚洲伊人色综| 亚洲日本在线中文字幕| 久久精品熟女亚洲av香蕉| 成人国产一区二区三区| 国产精品无码av天天爽 | 久久精品国产亚洲AV古装片| 国产精品中文字幕日韩精品| 亚洲黄色天堂网站在线观看禁18 | 国产做a爱片久久毛片a片 | 日本岛国一区二区三区四区| 久久99精品久久久久久琪琪| 污污内射在线观看一区二区少妇| 2021年最新久久久视精品爱| 粉嫩的18在线观看极品精品| 麻豆视频在线播放观看| 国产日产欧产精品精品| 亚洲AV综合久久九九| 一本大道综合久久丝袜精品| 男奸女永久免费视频网站| 日本少妇高潮喷水xxxxxxx| 国产精品久久久久国产a级| 国产一区二区三区杨幂| 少妇又骚又多水的视频| 奇米影视7777久久精品| 国产精品区一区第一页| 青青青草国产熟女大香蕉| 沐浴偷拍一区二区视频| 玩弄白嫩少妇xxxxx性|