Page 75 - 《广西植物》2022年第11期

ϟϟ 期 刘营等᧥ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族的鉴定与生物信息学分析 ϟ ऐ ᤃ Ꭾ
ఋዶ᧧኏ 数据库ᖔ甘蔗全基因组和基因注释文件来源 ྉႿᔀᔽ੫ၤᤦᆍʢ ᢼᆍᔽႿᔽႿ੫ɯ构建系统进化树ᖔ其中校验参数
于 ၤᡷᡷᡱ᧥ ᣰ ᣰ औऔऔ঎ ᤟ᔽ஦ᔀ঎ ᔽ᤟᤟ᔽႿᆍᔽ༁঎ ᔀʛࣼ ᣰ ቝᔽႿ੫ ᣰ ʛᆍऔႿ᤟ᆍᑕʛ༁ᣰ ྉᤦᆍᆍᡷ༁ᡷʢᑕᡱɯ设置为 ϟ ԡԡԡ 次ᖔ其余均设置为默认参
୩ᡱᆍႿᡷᑕႿᔀࣼቝᡸ੫ᔀႿᆍቝᔀ ᣰ ྉԻၤᑕႿ੫ ᔀᡷ ᑕ᤟঎ᖔ ԰ԡϟऐɯᤥ 数ଫ 利用在线 ጶ׹ᆍ᤟׹ᔽᔀऔ 软件 ྉ ၤᡷᡷᡱ༁᧥ ᣰ ᣰ ᔀ׹ᆍ᤟੫ᔀႿᔽࣼ༁঎
ϓॹԣ 方法 ᔽႿ஦ᆍ ᣰ ᣰ ᔀ׹ᆍ᤟׹ᔽᔀऔ᥋׹԰ ᣰ ᖛ᤟ᆍ੫ᔽႿ ɯ对进化树进行绘制编辑ᤥ
ϟ঎԰঎ϟ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族的鉴定জ 以拟南芥 ϟ঎԰঎ऐ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因的表达分析জ 利用割手
શ኏ዶᥘ۪ 蛋白序列作为种子序列ᖔ在 ఋାᡷᆍᆍ᤟༁ྉ版本 密的 ኏શዶ᥋༁ᔀी 转录组表达数据进行甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ
号为 ׹ϟ঎ ԡँᎮϟᖔ ऊၤᔀႿ ᔀᡷ ᑕ᤟঎ᖔ ԰ԡ԰ԡ ɯ 进行第一次 基因的表达分析ᤥ 割手密的转录组 ኏શዶ᥋༁ᔀी 表达
ା᤟ᑕ༁ᡷᡱᖔ在 શऊା᧧ 进行第二次 ା᤟ᑕ༁ᡷᡱଫ 结合 ୩ᥘዶ኏ఋ 谱下载自割手密基因组数据库ྉ ᓂᔽ ᔀᡷ ᑕ᤟঎ᖔ ԰ԡ԰ԡɯᤥ
ྉၤᡷᡷᡱ᧥ ᣰ ᣰ ༁ቝᑕʢᡷ঎ ᔀቝᤦ᤟᥋ၤᔀᔽʛᔀ᤟ᤦʢᔀ੫঎ ʛᔀ ᣰ ɯ 对候选基因的 筛选得到 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族成员在不同时期不
氨基 酸 序 列结构域进行鉴定ᖔ 手动剔除不含 同组织中的表达量ྉè۪᣽ᥘ 值ɯᖔ并用 ఋାᡷᆍᆍ᤟༁ 进行
શ኏ዶᥘ۪ 保守结构域的序列ᖔ保留下的即为 甘 蔗 聚类ᖔ绘制热图ᤥ

୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族成员ᤥ
ϟ঎԰঎԰ 编码蛋白理化特性জ 利用 ጶ଴۪ዶ୩ᢃ 在线软件 ԰জ 结果与分析
ྉ ၤᡷᡷᡱ༁᧥ ᣰ ᣰ ࣼ༁঎ ᔀ଴ᡱᑕ༁ᢃ঎ ᆍʢ੫ ᣰ ᡷᆍᆍ᤟༁ᣰ ᡱʢᆍᡷᡱᑕʢᑕቝ঎ ၤᡷቝ᤟ᣰ ɯ 对
୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族编码蛋白的等电点ܦ分子量ܦ序 ԣॹϓ 甘蔗 ટቴዛ᤹ۗ 蛋白的理化特性
列长度ܦ总平均疏水性ܦ不稳定系数和脂溶指数等 从甘蔗割手密基因组中共鉴定到 ԰ँ 个甘蔗
理化性质进行分析预测ଫ利用 ୩ᔽ੫Ⴟᑕ᤟۪ ׹࿗঎ϟྉၤᡷᡷᡱ᧥ ᣰ ᣰ ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族成员ᖔ其一级结构和理化性质如
औऔऔ঎ ዹᤦ༁঎ ʛᡷࣼ঎ ʛҴ ᣰ ༁ᔀʢ׹ᔽዹᔀ༁ᣰ ୩ᔽ੫Ⴟᑕ᤟۪᥋࿗঎ ϟ ᣰ ɯ 和 ऊጶᓂᓂᨃ 表 ϟ 所示ᤥ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族成员的氨基酸
׹԰঎ጢྉၤᡷᡷᡱ᧥ ᣰ ᣰ ዹᔀ᤟᤟ᆍ঎᤟ᔽ஦ᔀ঎Ⴟዹᡷࣼ঎ᔀʛࣼ঎ᡷऔ ᣰ ɯ分别对 ԰ँ 条蛋 总数在 ሕሕ࿗ጲϟ ԰Ꭾ԰ 个之间ᖔ氨基酸长度平均为 ጢᤃሕᖔ

白序列进行信号肽预测和亚细胞定位分析ᤥ 分子量维持在 ጢጢ ԡԡԡ ᧕ᑕ 左右ଫ等电点跨度较大ᖔ在
ϟ঎԰঎ሕ 蛋白二级结构和跨膜结构的分析 জ 利用 ࿗঎ᎮᎮጲँ঎࿗ሕ 之间ଫ家族成员的不稳定系数大部分低

୩ᨃ۪ᥘዶ ྉ ၤᡷᡷᡱ༁᧥ ᣰ ᣰ Ⴟᡱ༁ᑕ᥋ᡱʢᑕᤦᔽ঎ ᔽᤦዹᡱ঎ ஦ʢ ᣰ ዹ੫ᔽ᥋ᤦᔽႿ ᣰ Ⴟᡱ༁ᑕ ᡸ 于 ࿗ԡᠮᖔ只有 Ꭾ 个成员不稳定系数在 ࿗ԡᠮ ጲ ࿗ऐᠮ之
ᑕࣼᡷᆍቝᑕᡷ঎ᡱ᤟ᥳ ᡱᑕ੫ᔀ ᢉ ᣰ શ۪୩ዶ ᣰ Ⴟᡱ༁ᑕ ᡸ ༁ᆍᡱቝᑕ঎ ၤᡷቝ᤟ɯ 分析 间ଫ家族成员平均亲水系数在 ԡ঎ԡϟጢ ጲԡ঎ँ࿗ँ 之间ଫ԰ँ
શ኏ዶᥘ۪ 蛋 白 的二级结构ᖔ 利用 ఋᥘ̀ᥘᥘ ୩ᔀʢ׹ᔀʢ 个甘蔗 ୩ዹશ኏ዶᥘ۪ 蛋白均无信号肽ᖔ亚细胞定位分
׹԰঎ ԡ ྉ ၤᡷᡷᡱ᧥ ᣰ ᣰ औऔऔ঎ ዹᤦ༁঎ ʛᡷࣼ঎ ʛҴ ᣰ ༁ᔀʢ׹ᔽዹᔀ༁ᣰ ఋᥘ̀ᥘᥘ ᣰ ɯ 析表明成员均定位在质膜上ᤥ
分析该蛋白家族的跨膜结构ᤥ ԣॹԣ 蛋白二级结构和跨膜结构分析
ϟ঎԰঎࿗ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因保守基序ܓ结构域及基 甘蔗 શ኏ዶᥘ۪ 蛋白二级结构和跨膜结构分析
因结构的分析জ 首先ᖔ利用 ᥘጶᥘጶྉၤᡷᡷᡱ༁᧥ᣰ ᣰ ቝᔀቝᔀ᥋ 如表 ԰ 所示ᤥ ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族的二级结构主要
༁ࣼᔽᡷᔀ঎ ᆍʢ੫ ᣰ ቝᔀቝᔀ ᣰ ɯ 和 શऊା᧧᥋ऊ᧕᧕ ྉ ၤᡷᡷᡱ༁᧥ᣰ ᣰ औऔऔ঎ 由 ም᥋螺旋ܦ无规则卷曲ܦ延伸链和 Ꮗ᥋转角组成ᖔ其
Ⴟዹᤦᔽ঎Ⴟ᤟ቝ঎Ⴟᔽၤ঎੫ᆍ׹ ᣰ ୩ᡷʢࣼዹᡷࣼʢᔀ ᣰ ዹʛʛ ᣰ औʢᡱ༁ᤦ঎ዹ੫ᔽɯ 检测甘蔗 中 ም᥋螺旋比例最高ᖔ为 ሕᤃ঎Ꭾϟᠮ ጲ ᤃ࿗঎ሕ԰ᠮᖔᏇ᥋转角
୒ዞટቴዛ᤹ۗ 家族基因中所存在相似度较高的基序 所占比例最小ᖔ为 ϟ঎ᤃ԰ᠮ ጲ ጢ঎ԡᤃᠮଫ蛋白家族的二
ྉቝᆍᡷᔽ஦ɯ和保守结构域ྉʛᆍቝᑕᔽႿɯଫ然后ᖔ利用基因组 级结构较为整齐ᖔ 除在 ୩༁ᡱᆍႿ঎ ԡሕ᥈ԡԡ԰࿗ሕϟԡ᥋԰ା 和
注释文件ᖔ获得家族成员内含子及外显子分布情 ୩༁ᡱᆍႿ঎ԡሕ᥈ԡԡ԰࿗ሕϟԡ᥋ϟዶ 中所占比例是无规则卷曲ᢦ

况ଫ最后ᖔ利用 ఋାᡷᆍᆍ᤟༁ 软件对其进行可视化分析ᤥ ም᥋螺旋ᢦ延伸链ᢦᏇ᥋转角外ᖔ其余家族成员均为 ም᥋
ϟ঎԰঎ጢ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因家族顺式作用元件的分 螺旋ᢦ 无规则卷曲 ᢦ 延伸链 ᢦᏇ᥋转角ଫ԰ँ 个甘蔗
析জ 提取 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因上游 ሕ ԡԡԡ ᤦᡱ 序列作为甘 શ኏ዶᥘ۪ 家族成员均有跨膜结构ᖔ其数量为 ᤃጲϟ԰
蔗 ટቴዛ᤹ۗ 基因的启动子ଫ利用 ۪᤟ᑕႿᡷऊዶ኏ጶྉၤᡷᡷᡱ᧥ᣰ ᣰ 个不等ᤥ 这表明甘蔗 શ኏ዶᥘ۪ 蛋白为跨膜蛋白ᖔ可
ᤦᔽᆍᔽႿ஦ᆍʢቝᑕᡷᔽዹ༁঎ ᡱ༁ᤦ঎ ࣼ੫ᔀႿᡷ঎ ᤦᔀ ᣰ औᔀᤦᡷᆍᆍ᤟༁ᣰ ᡱ᤟ᑕႿᡷዹᑕʢᔀ ᣰ 能与其转运重金属离子的功能相适应ᤥ
ၤᡷቝ᤟ᣰ ɯ对启动子区域顺式作用元件进行分析ᤥ ԣॹᇺ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因保守基序ܓ结构域及基因
ϟ঎԰঎ᤃ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因的染色体定位 জ 运用 结构分析
ఋାᡷᆍᆍ᤟༁ 软件ᖔ结合甘蔗基因组注释文件和家族成 对甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 基因的保守基序ܦ结构域及
员 ᧧᧕᤟ᔽ༁ᡷᖔ将结果可视化ᤥ 基因结构分析如图 ϟ 所示ᤥ 通过对保守基序分析
ϟ঎԰঎Ꭾ 甘蔗 ୒ዞટቴዛ᤹ۗ 家族进化树的构建জ 使用本 发现 ቝᆍᡷᔽ஦ ϟ 基序高度保守ᖔ 在割手密 ԰ँ 个
地软件 ᥘጶ᥈ዶᣮ 完成多序列比对并采用邻接法 શዶ኏ዶᥘ۪ 家族成员中均存在ଫ 个别家族成员存在