[桂花树价格]桂花β-甘露聚糖酶基因家族的生物信息学分析

　　[目的]鉴定桂花基因组中β-甘露聚糖酶（MAN）的基因，并分析其进化机制和表达模式。[方法]利用拟南芥MAN蛋白的序列在桂花基因组数据库和NCBI非冗余蛋白质数据库中搜索桂花属的所有成员。用植物的基因组复制数据库检索桂花MAN基因片段的复制; 2.0服务器分析该结构基因的外显子/内含子中，使用的最大似然MEGA7软件的方法来构建系统发生树时，芯片的数据来分析所述基因的表达模式在多种组织和器官。[结果]桂花基因组含有6个MAN基因，分布在5条染色体上。有Osmanthus MAN基因来自片段复制或串联重复事件。统发育分析将植物MAN蛋白分成三个亚家族（I-III），表明它们的序列分化。花MAN基因的结构较为保守，蛋白质均含有甘露聚糖酶的中心基序。MAN基因樨表达的本不同的模式：一些基因在显影叶片中高表达，在其它减数分裂流苏，而其他基因在胚芽鞘，初生根，则授粉前的耳朵和水印。展种子的表达水平较高。

　　一步研究天竺葵基因的基因功能奠定了基础。物细胞壁由多糖和蛋白质组成，例如纤维素，半纤维素和果胶。胞壁降解在种子萌发，叶片形成，花发育，果实成熟和其他生长过程以及环境反应中起重要作用[1]。露聚糖是通过β-1，4-糖苷键结合甘露糖形成的线性多糖。果在主链中甘露糖残基的一部分被替换为葡萄糖或半乳糖残基结合到半乳糖，isomannane形式，包括葡甘露聚糖，半乳葡甘露半乳甘露聚糖和[2]的甘露聚糖和异甘露聚糖是植物半纤维素的第二重要成分[3-4]。些物质的分解主要是β-甘露聚糖酶（Endo-β-甘露聚糖酶，MAN）。MAN在细菌，真菌和植物中合成。据活性碳水化合物酶（CAZY）数据库的分类，MAN属于糖基水解酶超家族的5和26家族，在植物中合成的人属于5族[ 5]。于MAN具有巨大的工业，桂花树价格食品和药品应用价值，其微生物来源资源丰富，活性强，易于提取，因此研究主要集中在微生物生产酶和基因工程的转型[6]。物报道相对较少。

　　
　　一个男人基因LeMAN1植物，从番茄种子分离，主要表现在出苗后种子的胚乳，这可能是打破了半乳甘露聚糖提供幼苗生长的营养素胚乳的细胞壁[7]。后，在番茄中分离出4种MAN，LeMAN2，LeMAN3，LeMAN4和LeMAN5 [8-9]基因。中，LeMAN2和3也主要以发芽种子表达; Mann4主要在番茄中表达，参与果实成熟，而LeMAN5主要在花药和花粉中表达，参与花药和花粉的发育[9-10]。南芥和水稻的基因组中包含基因MAN 8和9，分别命名为AtMAN1到AtMAN7和AtMANP和OsMAN1到OsMAN8和OsMANP。11]其中，拟南芥AtMAN3和4主要表达于荚，AtMAN2，5，在根中6和7，茎，叶，荚和种子，以及AtMAN1在各种组织和器官中表达。AtMANP已被确认为假基因[12]。AtMAN5，6和7基因敲除突变体的种子萌发率明显较慢[12]。因水稻OsMAN1，2，4，6和根中表达8，茎，叶和种子，以及OsMAN3 OsMANP在种子特异性表达，而OsMAN5和7不表达在所有组织和器官[11]]。外，杨树基因组包含8个MAN基因[11]。中PtMAN4，6和8在分化PtMAN5木质部，韧皮部和叶片中表达木质部组织特异表达，PtMAN7主要表达于嫩叶和叶尖，而在上述组织中未检测到其他基因。[13] PtMAN6的过表达导致杨树细胞壁的松弛和继发性异位细胞壁增厚的抑制，而其表达的下调促进继发细胞壁增厚。[13]。一步的分析表明，PtMAN6降解产生的寡糖作为重要的信号分子。花是中国最大的粮食作物。管MAN基因已被报道在番茄，水稻，拟南芥和杨树等植物中，是重要的桂花的成员和功能，一种文化仍然未知。者通过生物信息学方法系统地鉴定了桂花基因组中的MAN基因，并分析了其进化机制和表达模式，为该基因的功能研究奠定了基础。花的人。BLASTP比对在8种MAN蛋白质的氨基酸序列拟南芥进行与遗传和基因组数据桂花（MaizeGDB，HTTPS的数据库查询序列：//www.maizegdb .org /）和NCBI非冗余蛋白质数据库。到，获取候选序列并将阈值设置为E≤10-10。选序列在Pfam数据库（http://pfam.xfam.org/）进口，以检查家庭糖基水解酶5的结构域（登录号：PF00150），如果目前，它被认为属于MAN家族。除不完整序列和冗余序列，并下载剩余序列的座位号，基因组位置等。电点和蛋白质的分子量分别使用的protParam工具（https://web.expasy.org/protparam/）和蛋白质的亚细胞定位在进行计算来自TargetP的帮助（http://www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）。测使用MapChart软件绘制染色体分布图。过搜索植物基因组复制数据库（PGDD，http：//chibba.agtec.uga.edu/duplication/index/）搜索了桂花MAN基因的片段复制事件。迹）。用GSDS 2.0服务器（http://gsds.cbi.pku.edu.cn/）分析了桂花MAN基因的外显子/内含子结构。ClustalW工具用于执行多个蛋白质序列比对，以及MEGA7软件基于JTT模型构建系统发育树的最大似然法[14]。于部分删除，该站点的覆盖阈值定义为95％。Bootstrap重采样执行了100次。序EVEN（http://memesuite.org/tools/meme）用于与所述工具InterProScan的（HTTP预测MAN蛋白樨的保守模式：//www.ebi。ac.uk/interpro/search/sequencesearch）原因。序列进一步注释。

　　植物表达数据库（PLEXDB，http：//www.plexdb）下载由Nimblegen桂花的整个基因组平台产生的桂花B73的基因表达数据。.org /）使用Cluster 3.0软件从植物表达数据库中提取桂花MAN基因的表达。全结合方法执行平均表达值的分层分组并绘制基因表达的热图。用拟南芥MAN蛋白的序列搜索MaizeGDB和NCBI非冗余蛋白质数据库，鉴定了桂花基因组中的6个MAN基因。据染色体上基因的位置，该系统在ZmMAN6被命名为ZmMAN1（表1）。有桂花MAN基因都有EST记录介质，表明它们都是表达的基因。花MAN蛋白的长度为314至470aa，等电点为5.4至10.8，蛋白质分子量为291.3至52465.3Da（表1）。白质亚细胞定位的预测表明，大部分桂花芒果蛋白是一种分泌蛋白，与其他植物MAN蛋白的定位相容[11，13]。花的MAN基因分布在五条染色体上，3号染色体含有两个基因，剩下的染色体含有一个基因（图1）。因复制分析表明没有基因来源于片段复制事件。外，桂花的MAN基因远离染色体，并非源自串联重复事件。录方向分析表明两个基因（ZmMAN2和3）通过倒位转录，其余基因转录为阳性（图1）。了研究植物MAN蛋白的历史和进化机制，构建了番茄，拟南芥，杨树，水稻和桂花MAN蛋白的36个序列。
　　统发育树。果表明，植物MAN蛋白可分为三个亚家族（I-III，图2），表明家族蛋白的序列和功能可能已经分化;每个亚家族含有简单序列和双子叶序列，表明在单子叶植物和双子叶植物分化之前已建立了该家族的基本特征。系统发育树的末端发现了两对番茄旁系同源物，拟南芥，桂花树价格杨树和水稻，表明该家族在这些物种中扩大了物种特异性。花MAN蛋白分布在所有三个亚科中，但未发现雄蕊。有番茄MAN蛋白都位于亚家族I中。
　　过比较桂花MAN基因的cDNA序列与基因组序列来确定该基因的外显子/内含子结构。了ZmMAN3和4基因含有4个外显子外，其余基因含有5个（图3）。ZmMAN6含有较大的内含子。含子相分析表明亚家族II基因具有相同的内含子相，而亚家族剩余基因的内含子序列不是保守的。
　　保守蛋白质序列的分析鉴定了桂花MAN蛋白中保守的8个基序（图4）。中，ZmMAN4不包含模式6和8，ZmMAN5不包含模式6，ZmMAN6不包含模式8，其余蛋白质包含8个基序。后通过搜索InterPro数据库分析模式序列。果表明，原因1，2，4，5和7是甘露聚糖酶活性的中心的理由，图案3属于未命名蛋白家族（接入号码：PTHR31451）和原因图6和8是糖基水解酶。庭的共同动机。了研究桂花MAN基因的功能，利用芯片数据详细分析了该基因在20个组织中的表达谱，表明该基因的表达。
　　花已经显着分化（图5）。中，ZmMAN1在发育叶片中的表达较高，而在茎和授粉24天后胚乳中的表达较低; ZmMAN4和5分别在胚芽鞘减数分裂流苏ZmMAN2更高，是在初生根，预授粉和授粉4天之后的种子的种子中的表达高，但在较低的授粉24天后发芽种子，发育叶片，花药和胚乳;幼苗叶片中的ZmMAN3，细丝，ZmMAN6表达在授粉后4天和12天的种子中较高，而ZmMAN6在授粉前9叶期的叶片中表达，发芽和授粉24天后，胚乳中的穗，细丝和授粉4天均较高。达量很低。当注意的是，基于基因表达模式分组的结果不对应于由亚家族的系统发生树的划分，表示氨基酸序列的相似性没有充分反映的相似性基因表达模型。露聚糖是重要的半纤维素多糖，其形成植物的细胞壁。MAN水解甘露聚糖以使细胞壁松弛，并在植物分生组织生长，果实成熟，程序性细胞死亡和种子萌发中起重要作用[5]。
　　这项研究中，生物信息学方法用于鉴定桂花基因组中的六个MAN基因，分布在五个染色体上。些基因的外显子/内含子结构相对保守，编码的蛋白质均含有甘露聚糖酶的中心基序，但基因表达模式经历了显着的分化。些结果为进一步对桂花MAN基因进行功能研究奠定了基础。因复制是植物基因家族进化的重要推动力。因复制可以通过片段复制，串联复制和逆转录[15]产生。花的基因组包含6个MAN基因。因复制分析表明，没有桂花MAN基因来源于片段复制或串联重复事件，这可能是复制后基因丢失所致。一方面，由于桂花基因组的注释不够完善，一些基因可能没有注释。近的研究表明，短柄草属的禾本科也包含6个MAN基因，并且没有基因来自复制事件[16]。拟南芥，水稻和杨树的MAN基因的外显子/内含子结构的分析表明，大多数基因包含五个外显子，这表明结构是MAN植物基因的典型结构，这可以来自共同的祖先基因[11]。外，尽管植物MAN基因的内含子位置相对保守，但相同内含子的大小在不同基因之间差异很大。这项研究中，桂花的大部分MAN基因含有5个外显子。显子的大小相对保守，但一些基因的内含子大小的变化很重要（图3），这与对其他植物进行的研究一致。白质模式分析表明，桂花MAN蛋白含有甘露聚糖酶催化的中心基序，表明它们都可以是活性甘露聚糖酶。露聚糖存在于各种植物组织中，例如拟南芥中的整株植物，但在花，豆荚和茎中更丰富[17]。
　　在植物的细胞壁函数用作支撑结合到纤维素上一方面与非淀粉的碳水化合物的存储在胚乳细胞壁和液泡的种子和其他营养组织[2]。是催化甘露聚糖骨架水解的关键酶[3]。因表达模式分析表明，水稻，拟南芥和杨树中的MAN基因表达已经显着分化。些基因在各种组织和器官中组成型表达，并且一些基因在豆荚，种子或木质木质部中特异性表达。些结果表明植物的MAN基因可以在不同的生物过程中发挥作用[11]。这项研究中，它也差异表达基因桂花MAN：一些基因在发育的叶，有的在减数分裂流苏，人在胚芽鞘，主根，水平高表达在授粉前，耳朵种子，细丝和发育的表达较高，表明桂花MAN基因可能在不同组织中甘露聚糖细胞壁的降解中起作用。
　　外，系统发育分析将植物MAN蛋白分为三个不同的亚家族，表明它们的序列已经分化，这表明不同的亚家族蛋白可以分解不同类型的甘露聚糖。过突变体和过表达的进一步分析将有助于阐明桂花MAN基因的生理功能。
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