高粱LKR基因结构及在种子发育中的表达特征分析

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高粱是优质的酿造原料和饲料作物,但高粱籽粒中缺乏赖氨酸,影响了高粱的营养价值,其中,赖氨酸酮戊二酸还原酶/酵母氨酸脱氢酶(LKR/SDH)是赖氨酸降解途径的关键酶。为修饰赖氨酸酮戊二酸还原酶、减少赖氨酸的降解、提高高粱籽粒营养品质的研究提供数据支持,基于高粱基因组数据库,应用生物信息学方法分析了高粱LKR基因的结构、保守结构域等,预测了其蛋白的二级、三级结构、理化性质和系统进化关系,并采用实时荧光定量PCR检测LKR基因在高粱种子不同发育阶段的表达特性。结果表明,高粱LKR基因定位在4号染色体上,有4个保守结构域。预测结果发现,高粱LKR蛋白二级结构主要为α-螺旋,其三级结构为α-β结构类型;该蛋白是亲水的不稳定蛋白,无跨膜结构,并且没有信号肽,属于非分泌蛋白。此外,高粱LKR蛋白有14种蛋白激酶位点,磷酸化的位点主要是丝氨酸Ser(45个)、苏氨酸Thr(37个)、酪氨酸Tyr(12个)。系统进化树分析表明,高粱与玉米的ZmLKR基因相似性达94.33%。通过qRT-PCR分析发现,授粉后20 d的高粱籽粒中LKR基因表达量最高。
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