摘  要：小桐子是一种十分有潜力的能源经济植物。小桐子JcDHN基因所编码的两种脱水素所控制的生理作用将会被证实并且在小桐子的生理过程中被表达。JcDHN-2基因片段的长度是855bp，并且包含一个441bp的可读框，推测中的JcDHN-2类蛋白有156个氨基酸，这些氨基酸残基构成了一个17.1-kDa的多肽链，其等电点PI为7.09。JcDHN-2基因主要在小桐子受到外界环境刺激胁迫起作用，比如当小桐子种子在干燥脱水，低温等不良环境中。对JcDHN-2基因保存区段的分析表明，JcDHN-2基因有一个糖苷键水解酶GH20超级家族。

关键字：小桐子；脱水素；JcDHN基因家族；生物信息学

Bioinformatic Analysis of the JcDHN-2 gene in Jatropha curcas

Abstract：Jatropha curcas is a potential economic crop. Two full length cDNAs of JcDHN-1 and JcDHN-2 encoding two dehydrins from Jatropha curcas seeds were identified and characterized. JcDHN-2 is 855 bp long and contains an open reading frame of 441 bp.  The deduced JcDHN-2 protein has 156 a.a. residues that form a 17.1 kDa polypeptide with a predicted pI of 7.09. These results indicate that both JcDHNs have the potential to play a role in cell protection during dehydration occurring naturally during Jatropha orthodox seed development. Expression of the DHN has been associated with the protection of various types of plant cells from osmotic stresses, such as those caused by desiccation, salts, and low temperatures. Analysis of the conserved domain revealed that JcDHN-2 has glycoside hydrolase GH20 super family activity.

Key Words：Jatropha curcas; Dehydrin ;JcDHN gene family; Bioinformatics

目    录

摘  要 1

引言 1

1、小桐子的简介 2

2、研究概况 2

3、研究的目的与意义 3

4、结果与分析 3

4.1小桐子JcDHN-2类蛋白序列挖掘 3

4.2小桐子及其他物种JcDHN-2基因家族成员及相关信息 5

4.3小桐子JcDHN-2基因核酸序列组分分析 6

4.4  小桐子JcDHN-2类蛋白序列的同源性比对 7

4.5 小桐子JcDHN-2基因的系统发育分析 9

4.6 小桐子JcDHN-2基因结构识别（ORF识别及其可靠性验证） 10

4.7 小桐子JcDHN-2类蛋白二级结构预测同源性分析 12

4.8 小桐子JcDHN-2类蛋白的跨膜区分析 15

4.9 小桐子脱水素JcDHN-2类蛋白质的疏水性分析 15

5、讨论与展望 16

参考文献 18

致谢 19

小桐子JcDHN-2基因生物信息学分析

引言

小桐子可全株开发,其果实、枝、叶均能利用。小桐子种子含油率高，经过加工可制成生物柴油。小桐子种子、树皮、叶、根和乳汁中含有多种成分的生物药源，可提取制作生物医药和生物农药[1]。小桐子种子加工后的油饼蛋白质含量较高，脱毒后可制作生物饲料，未脱毒的可制作优质的有机生物肥。

1、小桐子的简介

小桐子为喜光阳性植物，根系粗壮发达，具有很强的耐干旱耐瘠薄能力，对土壤条件要求不严，生长迅速，抗病虫害，适宜中国北纬31度以南（即秦岭淮河以南地区）种植[1]。

小桐子生长迅速，生命力强，在部分地方可以形成连片的森林群落。它不但人工造林容易，天然更新能力强，还耐火烧，可以在干旱、贫瘠、退化的土壤上生长．适宜在热带、亚热带以及雨量稀少、条件恶劣的干热河谷地区种植。麻疯树同时还有较高经济价值，是世界公认的生物能源树[2]。

2、研究概况

相对于国外，国内对小桐子的研究也是刚刚起步，有必要将小桐子的分子生物学研究提到日程上来加以深入研究并应用于小桐子生产[3]。国内外研究小桐子的方向主要是小桐子杂种优势利用、小桐子毒蛋白、组织培养技术及矮化性状等方面。

JcDHN-2基因主要在小桐子受到外界环境刺激胁迫起作用，比如当小桐子种子在干燥脱水，低温等不良环境中[4]。脱水蛋白（DHN)也具有清除自由基并且和金属离子结合的能力。这两个功能可能是有用的，以避免再进一步的脱水或长时间种子储存期间的活性氧化物的积累，而这些活性氧化物对小桐子种子的生理生化反应产生非常不利的影响。这种参与可以和JcDHN-2基因的表达模式相协调。在70~100天的脱水过程中JcDHN-2基因的表达会急剧频繁增加[5]。这一结果也支持这个观点，即在小桐子种子发育的晚期阶段和种子在脱水期间所产生的保护蛋白在保护细胞免受脱水的有害作用中发挥了重要的作用[5]。在小桐子种子发育后期，抗氧化酶的少量参与和脱水蛋白基因的表达模式表明，脱水蛋白对于小桐子种子发育过程中抗寒抗旱具有重要的生理作用。定时定量的对JcDHN-1基因和JcDHN-2基因在种子发育时的表达进行PCR分析表明，在种子发育过程中，JcDHN-1基因和JcDHN-2基因在他们的转录水平和自然失水过程中会有越来越多基因表达[5]。脱水蛋白的表达和各种类型的植物细胞的渗透胁迫相关，比如在干燥失水，高盐浓度，和低温造成的渗透胁迫[6]。这些结论都表明，DHN基因的高度表达和引起植物细胞渗透胁迫的保护机制会存在的某种联系已经慢慢出现在相关文献中了。比如，被实验设计的拟南芥会过度表达一个脱水素融合蛋白，而这种蛋白可以提高拟南芥在低温的生存能力。在种子快成熟的时期，种子内水分含量减少，而在此期间，DHN基因被明显地表达出来。转基因烟草中的脱水素蛋白的表达已经被证明可以增加耐低温的特性，并且增加种子在处于低水分含量所产生的对于渗透胁迫的抵抗能力[7]。