不同色彩矮牵牛dfr基因的克隆与生物信息学分析
·研究报告·生物技术通报BIOTECHNOLOGYBULLETIN2013年第9期矮牵牛Petuniahybrid又名碧冬茄、番薯花、收稿日期2013-03-25基金项目中国科学院新疆理化技术研究所博士启动资金项目中国科学院“西部之光”项目Y12S221401转基因特色专用棉新品种培育2011ZX08005-005项目新疆兵团博士资金项目2012BB007作者简介朱奇朗硕士研究生E-mailxiaoboli@ms.xjb.ac.cn通讯作者**波博士副研究员研究方向分子生物学E-mailxiaoboli@ms.xjb.ac.cn
不同色彩矮牵牛DFR基因的克隆与生物信息学分析朱奇朗1李晓波1肖向文1李雪源2黄先忠3郑巨云2艾先涛21.中国科学院新疆理化技术研究所干旱区植物资源化学重点实验室乌鲁木齐8300112.新疆农业科学院经济作物研究所乌鲁木齐8300913.石河子大学生命科学学院农业生物技术重点实验室石河子832003摘要二氢黄酮醇4-还原酶基因DFR是花色素合成途径中的一个关键基因。以新疆种植的白、红和蓝色矮牵牛为试验材料通过同源克隆的方法从花中克隆到3个完整的DFR基因的全长编码序列CDS与已知的矮牵牛DFR基因GenBank登录号X15537序列的相似性分别为97.79%、96.59%和97.99%分别命名为PhDFR1PhDFR2和PhDFR33个基因编码380个氨基酸同已知矮牵牛DFR基因编码的蛋白GenBank登录号CAA33544的同源性分别是95.53%、94.21%和95.79%生物信息学分析表明3个蛋白均具有NADB-Rossmann家族中高度保守的NADPH结合位点、底物特异性结合位点。3个矮牵牛品种DFR都不具有信号肽为亲水蛋白定位于细胞质的可能性最高均具有两个跨膜结构α-螺旋和β-折叠是3个DFR的主要二级结构元件并且形成了β-α-β-α-β的Rossmann折叠整本上呈对称分布。利用同源建模分析3个DFR蛋白与已知葡萄的DFR晶体结构有很高的相似性。系统进化树分析表明PhDFR1、PhDFR2、PhDFR3与已知矮牵牛DFR蛋白亲缘关系最近。关键词矮牵牛二氢黄酮醇4-还原酶同源克隆生物信息学分析CloningandBioinformaticalAnalysisofDihydroflavonol4-reductaseGeneDFRfromPetuniahybridawithDifferentColorZhuQilang1LiXiaobo1XiaoXiangwen1LiXueyuan2HuangXianzhong3ZhengJuyun2AiXiantao21.KeyLaboratoryofChemistryofPlantResourcesinAridRegionsXinjiangTechnicalInstituteofPhysicsandChemistryChineseAcademyofSciencesUrumqi8300112.EconomicCropResearchInstituteXinjiangAcademyofAgriculturalSciencesUrumqi8300913.KeyLaboratoryofAgrobiotechnologyCollegeofLifeSciencesShiheziUniversityShihezi832003Abstract:Inthisstudy,throughhomologousgenecloningtechnology,threecompleteCDSsencodingdihydroflavonol4-reductaseDFR,akeyenzymeinthepathwayofanthocyaninbiosynthesis,wereclonedfromthecorollawithwhite,redandbluecolorofpetuniahybridplantedinXinjiangrespectively,andnamedPhDFR1,PhDFR2andPhDFR3.HomologyalignmentindicatedthatthenucleotidesimilarityofthethreeDFRsis97.79%、96.59%and97.99%withanotherDFRAgenefromPetuniahybridaGenBankaccessnumberX15537.AlltheseDFRCDSsencodedapolypeptidecomposedof380aminoacidresidues.TheaminoacidresiduessimilarityofthethreeDFRsis95.53%、94.21%and95.79%withDFRAproteinGenBankaccessnumberCAA33544.DFRsofthethreePetuniahybridastrainswithdifferentflowercolorcontainahighlyconservedNADPH-bindingsiteandsubstratespecificitysitewhichbelongtoNADB-Rossmannsuperfamily.Theyarestableproteinswithoutsignalpeptideandarehydrophilicproteinsprobablylocatedincytoplasm.Allofthemhavetwotransmembranedomains.α-helixandβ-sheetareprimarysecondarystructuralcomponentsofDFR.Theβ-α-β-α-βstructuresformingRossmannfoldingaresymmetricallydistributedonthewhole.ThephylogenyeticanalysisofDFRproteinsfromdifferentspeciesrevealedthatthreeDFRshavecloserrelationshipwiththeDFRfromDianthuscaryophyllusthanfromtheotherplantspecies.Keywords:PetuniahybridaDihydroflavonol4-reductaseHomologousgenecloningBioinformaticalanalysis洋牡丹为茄科碧冬茄属植物。自1803年Jusseau
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