DNA shuffling是蛋白质定向进化的一种常用策略,其优点是可以快速积累多突变效果,但同时由于突变数较多,其中真正发挥作用的突变及其结构基础往往不清楚。β-葡萄糖苷酶是纤维素高效降解的限速酶,良好的热稳定性是影响其实际催化效率的...DNA shuffling是蛋白质定向进化的一种常用策略,其优点是可以快速积累多突变效果,但同时由于突变数较多,其中真正发挥作用的突变及其结构基础往往不清楚。β-葡萄糖苷酶是纤维素高效降解的限速酶,良好的热稳定性是影响其实际催化效率的关键因素。该研究以DNA shuffling策略产生的热稳定性β-葡萄糖苷酶突变体Bgl3-6511(含60个突变,T_(50)值比野生型提高4.6℃)为研究对象,通过序列比对、定点突变和热稳定性测定,对其中的有益突变进行鉴定。结果显示,6个单点突变Y50F、R52H、R56K、V65I、T67A和P143A分别将该酶的T_(50)值提高2.9、4.2、1.5、2.8、3.2、1.2℃。同时,鉴定到5个有害突变将该酶的T_(50)值降低1.0~3.4℃。将获得单点有益突变进行组合,获得T_(50)值提高13.4℃的M6(Y50F/R52H/R56K/V65I/T67A/P143A),说明DNA shuffling策略积累的有害突变确实损害了性能优化。结构分析和分子动力学模拟显示,有益突变主要是通过增强分子内氢键、π-π键和稳定二级结构发挥作用。该研究对Bgl3-6511中的单点有益突变进行鉴定,对其结构基础进行了分析,并获得了热稳定性更加优良的突变酶,相关信息可为其他酶的分子改造提供有益借鉴。展开更多
光合作用是小麦产量形成中最重要的生理过程之一。叶色突变体直接或者间接影响叶绿体发育、叶绿素合成或代谢过程,进而导致叶片光合效率的变化。本研究以小麦品系1A520诱变得到的叶色突变体lc1(Leaf color mutation,lc1)为试验材料,进...光合作用是小麦产量形成中最重要的生理过程之一。叶色突变体直接或者间接影响叶绿体发育、叶绿素合成或代谢过程,进而导致叶片光合效率的变化。本研究以小麦品系1A520诱变得到的叶色突变体lc1(Leaf color mutation,lc1)为试验材料,进行了叶色观察、农艺性状调查、叶绿素含量测定、叶绿体超微结构观察、温度敏感性测试及遗传特性分析。结果表明:与野生型相比,突变体lc1在两叶一心期时出现叶片白化,随发育进程逐渐恢复成绿白相间的条纹状;至旗叶、倒二叶及穗子刚抽出时均呈现黄色,叶片完全展开后逐渐恢复为淡绿色。lc1在苗期时的叶绿素含量极显著低于野生型,且叶绿体缺乏板层结构。农艺性状调查发现,lc1的株高、单株有效穗数、粒长、粒宽和千粒重等极显著低于野生型,旗叶长度和穗粒数则极显著高于野生型。温敏试验表明lc1在10℃时叶绿素含量最低,为低温敏感类型。遗传分析和55K芯片分型表明,lc1的叶色表型由一对隐性核基因控制,且很可能位于7D染色体长臂。上述试验结果为lc1基因的定位和克隆奠定了基础。展开更多
为解析卷叶木薯叶片异常发育的分子调控机制及代谢通路,以正常卷叶木薯叶片(JY)、突变株展叶叶片(ZY)和突变株卷叶叶片(BJ)为试验材料,基于转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。DESeq差异分析结果显示,ZY vs BJ、JY vs ZY、JY v...为解析卷叶木薯叶片异常发育的分子调控机制及代谢通路,以正常卷叶木薯叶片(JY)、突变株展叶叶片(ZY)和突变株卷叶叶片(BJ)为试验材料,基于转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。DESeq差异分析结果显示,ZY vs BJ、JY vs ZY、JY vs BJ分别有327(255个上调,72个下调)、1085(337个上调,748个下调)、689(381个上调,308个下调)个DEGs,有19个DEGs是3个比较组共同表达的。GO功能分析显示,DEGs在刺激反应、膜的组成部分、跨膜转运蛋白活性等途径差异显著。KEGG富集分析显示,DEGs在苯丙素的生物合成、植物激素信号转导、内质网中的蛋白加工等通路较为活跃。进一步对变异展叶与同株的卷叶和其他植株正常卷叶的DEGs分析发现集中富集到苯丙素的生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导,这可能是展叶突变体形成的关键因子。展叶与卷叶差异基因的主要KEGG代谢通路有9条,重要差异基因有9个。对不同类型叶片显微分析发现突变后的展叶木薯上表皮细胞层数增加、海绵组织结构变得疏松、维管束细胞减少。研究结果为进一步理解木薯叶片异常发育的分子机制提供了理论指导,为木薯遗传改良、种质创新挖掘提供基因资源和改良策略。展开更多
文摘光合作用是小麦产量形成中最重要的生理过程之一。叶色突变体直接或者间接影响叶绿体发育、叶绿素合成或代谢过程,进而导致叶片光合效率的变化。本研究以小麦品系1A520诱变得到的叶色突变体lc1(Leaf color mutation,lc1)为试验材料,进行了叶色观察、农艺性状调查、叶绿素含量测定、叶绿体超微结构观察、温度敏感性测试及遗传特性分析。结果表明:与野生型相比,突变体lc1在两叶一心期时出现叶片白化,随发育进程逐渐恢复成绿白相间的条纹状;至旗叶、倒二叶及穗子刚抽出时均呈现黄色,叶片完全展开后逐渐恢复为淡绿色。lc1在苗期时的叶绿素含量极显著低于野生型,且叶绿体缺乏板层结构。农艺性状调查发现,lc1的株高、单株有效穗数、粒长、粒宽和千粒重等极显著低于野生型,旗叶长度和穗粒数则极显著高于野生型。温敏试验表明lc1在10℃时叶绿素含量最低,为低温敏感类型。遗传分析和55K芯片分型表明,lc1的叶色表型由一对隐性核基因控制,且很可能位于7D染色体长臂。上述试验结果为lc1基因的定位和克隆奠定了基础。
文摘为解析卷叶木薯叶片异常发育的分子调控机制及代谢通路,以正常卷叶木薯叶片(JY)、突变株展叶叶片(ZY)和突变株卷叶叶片(BJ)为试验材料,基于转录组测序(RNA-seq)数据进行生物信息学分析。DESeq差异分析结果显示,ZY vs BJ、JY vs ZY、JY vs BJ分别有327(255个上调,72个下调)、1085(337个上调,748个下调)、689(381个上调,308个下调)个DEGs,有19个DEGs是3个比较组共同表达的。GO功能分析显示,DEGs在刺激反应、膜的组成部分、跨膜转运蛋白活性等途径差异显著。KEGG富集分析显示,DEGs在苯丙素的生物合成、植物激素信号转导、内质网中的蛋白加工等通路较为活跃。进一步对变异展叶与同株的卷叶和其他植株正常卷叶的DEGs分析发现集中富集到苯丙素的生物合成途径、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导,这可能是展叶突变体形成的关键因子。展叶与卷叶差异基因的主要KEGG代谢通路有9条,重要差异基因有9个。对不同类型叶片显微分析发现突变后的展叶木薯上表皮细胞层数增加、海绵组织结构变得疏松、维管束细胞减少。研究结果为进一步理解木薯叶片异常发育的分子机制提供了理论指导,为木薯遗传改良、种质创新挖掘提供基因资源和改良策略。
