利用生物信息学对植物抗菌肽的预测与分析
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nese） . ［40］侯小改，王 娟，贾 甜，等 . 牡丹 SCoT 分子标记正交优化及引物 筛选［J］. 华北农学报，2011，26 （ 5） ： 92 － 96. Hou Xiao gai，Wang Juan，Jia Tian，et al. Orthogonal optimization of SCoT － PCＲ system and primer screening of tree peony ［J］. Acta Agriculturae Boreali － sinica，2011，26（ 5） ： 92 － 96 （ in Chinese） . ［41］李莹莹，郑成淑 . 利用 CDDP 标记的菏泽牡丹品种资源的遗传多 样性［J］. 中国农业科学，2013，46（ 13） ： 2739 － 2750. Li Ying ying，Zheng Cheng shu. Genetic diversity of tree peony cultivar resources in Heze revealed by CDDP marker［J］. Scientia Agricultura Sinica，2013，46（ 13） ： 2739 － 2750 （ in Chinese） . ［42］李莹莹 . 牡丹 CDDP 分子标记引物筛选及多态性分析［J］. 核农 学报，2013，27（ 8） ： 1099 － 1015. Li Ying ying. Screening of CDDP molecular marker primers for tree peony and analysis of its polymorphism ［J］. Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2013，27（ 8） ： 1099 － 1105 （ in Chinese） . ［43］李嘉珏，张西方，赵孝庆 . 中国牡丹［M］. 北京： 中国大百科全书 出版社，2011： 46 － 50. Li Jiao jue，Zhang Xi fang，Zhao Xiao qing. Tree peony of China［M］. Beijing： Encyclopedia of China Publishing House，2011 （ in Chinese） . ［44］Zhang G Q，Qi J M，Zhang X C，et al. A genetic linkage map of Kenaf （ Hibiscus cannabinus L. ） based on SＲAP，ISSＲ and ＲAPD markers ［J］. Agricultural Sciences in China，2011，10 （ 9） ： 1346 － 1353. ［45］张 超，高 树 林，杜 丹 妮，等 . 牡 丹 WD40 类 转 录 因 子 基 因 PsWD40 － 1 和 PsWD40 － 2 的分离与序列分析［J］. 生物技术通 报， 2014，（ 2） ： 85 － 90. Zhang Chao，Gao Shulin，Du Danni，et al. Isolation and sequence analysis of the Paeonia suffruticosa WD40 transcription factor genes PsWD40 － 1 and PsWD40 － 2 ［J］. Biotechnology Bulletin，2014，（ 2 ） ： 85 － 90 （ in Chinese） .
要组成成 分。抗 菌 肽 来 源 于 植 物、哺 乳 动 物、昆 虫、水 生 动 物［1 － 2］、原生动物［3］、细菌［4］ 等多种生物。目前，已报道超过
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生物技术
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2 000种抗菌肽［5］，主要作用是增加宿主防御入侵病原微生物 的能力［6］，并且在 高 等 生 物 中 起 着 免 疫 调 节 剂 的 作 用。 最 早 发现的抗菌肽是在 20 世纪 70 年代，瑞典科学家 Boman HG 等 发现将大肠杆菌注射入天蚕蛹中，诱导血淋巴产生抗菌肽，当 时称作天蚕素［7］，此发现为抗菌肽的研究做 出 了 巨 大 贡 献。 植物不具备哺乳 动 物 那 样 的 特 异 性 免 疫 系 统 ，但 却 具 备 非 特 异的天然防御体系，在植物抵抗外界侵害时起到了重要作用。 植物抗菌肽是一类由植物自身产生并能抵抗外来侵害的小分 子多肽［8］，已报道 的 植 物 抗 菌 肽 有 硫 堇、植 物 防 卫 素、脂 转 移 蛋白、几丁质结合蛋白四类抗菌肽，现阶段得到公认的作用机 制包括 4 种模型： 桶 － 板模型、毯式模型、环孔模型和凝聚模 型，大部分抗 菌 肽 是 通 过 破 坏 细 胞 膜 来 实 现 其 抗 菌 活 性 的。 植物抗菌肽广泛 存 在 于 被 子 植 物 门 和 裸 子 植 物 门 中 ，植 物 抗 菌肽的作用部位氨基酸的长度一般不超过 30aa，在溶液中体 现双亲性，并且 有 较 好 的 热 稳 定 性。运 用 生 物 信 息 学 方 法 预 测植物类抗菌肽主要有甘氨酸类抗菌肽、植物防御素、豌豆球 蛋白、橡胶蛋白、环杆菌素、环状抗菌肽、抗真菌蛋白等。
利用生物信息学对植物抗菌肽的预测与分析
周晓馥，苗璐，高峰，王晶，杨伟新，徐洪伟
（ 吉林省植物资源科学与绿色生产重点实验室，吉林 四平 136000） 摘要： 植物抗菌肽是植物自身合成的用于抵御外来侵害的一类小分子多肽，对多种微生物和真菌都有抑制或杀伤作用。现 阶段发现的植物类抗菌肽主要有甘氨酸类抗菌肽、植物防御素、豌豆球蛋白、橡胶蛋白、环杆菌素、环状抗菌肽、抗真菌蛋白等。 该文运用生物信息学方法，对植物抗菌肽的分类、平均疏水性、跨膜区域、信号肽、亚细胞定位等方面进行预测及分析。 关键词： 植物抗菌肽； 生物信息学； 分类； 预测
a variety of micro － organisms and fungi. The plant antimicrobial peptides found at present are mainly glycine antimicrobial peptide，plant
defensins，pea globulins，rubber proteins，ring bacillin，cyclic peptides，antifungal proteins. This paper has predicted and analyzed the
中图分类号： Q74 文献标识码： A doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 311X． 2014． 03． 0072
Bioinformatics Forecast and Analysis of Plant Antimicrobial Peptides
ZHOU Xiao － fu，MIAO Lu，GAO Feng，WANG Jing，YANG Wei － xin，XU Hong － wei
2014 年 24（ 3）
生物技术
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［32］Han X Y，Wang L S，Liu Z A，et al. Characterization of sequence － related amplified polymorphism markers analysis of tree peony bud sports ［J］. Scientia Horticulturae，2008，115： 261 － 267. ［33］Zhang J J，Shu Q Y，Liu Z A，et al. Two EST － derived marker systems for cultivar identification in tree peony［J］. Plant Cell Ｒep，2012，31 （ 2） ： 299 － 310. ［34］张艳丽，王雁，李正红，等 . 基于牡丹 EST 信息的滇牡丹 SSＲ 标 记开发［J］. 林业科学研究，2011，24 （ 2） ： 171 － 175. Zhang Yan li，Wang Yan，Li Zheng hong，et al. SSＲs marking of Paeonia delavayi based on peony EST Data［J］. Forest Ｒesearch，2011，24 （ 2） ： 171 － 175. ［35］侯小改，王 娟，郭 大 龙，等 . 牡 丹 EST 资 源 的 SSＲ 信 息 分 析 ［J］. 湖南农业大学学报： 自然科学版，2011，37 （ 2） ： 172 － 176. Hou Xiao gai，Wang Juan，Guo Da long，et al. Analysis of SSＲ motifs in tree peony（ Paeonia suffruticosa Andrews. ） EST sequences［J］. Journal of Hunan Agricultural University （ Natural Sciences） ，2011，37 （ 2） ： 172 － 176（ in Chinese） . ［36］Hou X G，Guo D L，Wang J. Development and characterization of EST － SSＲ markers in Paeonia suffruticosa （ Paeoniaceae） ［J］. American Journal of Botany，2011，98 （ 11） ： e303 － e305. ［37］Collard B C Y，Mackill D J. Conserved DNA － derived polymorphism （ CDDP） ： a simple and novel method for generating DNA markers in plants ［J］. Plant Mol Biol Ｒep，2009，27： 558 － 562. ［38］Collard B C Y，Mackill D J. Start codon targeted （ SCoT） polymorphism： a simple，novel DNA marker technique for generating gene － targeted markers in plants［J］. Plant Mol Biol Ｒep，2009，27： 86 － 93. ［39］李莹莹 . 保守 DNA 衍生多态性 CDDP 分子 标 记 技 术及其应用 ［J］. 生物技术，2013，23（ 4） ： 78 － 83. LI Ying － ying. Conserved DNA － derived polymorphism marker technique and its application ［J］. Biotechnology，2013，23 （ 4 ） ： 78 － 83 （ in Chi-
（ Key Laboratory for Plant Ｒesource Science and Green Production of Jilin Province，Siping 136000，China）
Abstract： Plant antimicrobial peptides are a class of small peptides and synthesized in the plant itself，which could fight against invaders，
Key words： Antimicrobial peptides of plants； Bioinformatics； Classification； Prediction
抗菌肽（ antimicrobial peptides—AMPs） 是在组织和细胞内 产生的一类小分子多肽，广泛存在于生物体内，是生物体的重
classification，the average hydrophobic，the transmembrane region，the signal peptide，the subcellular localization and other aspects of
plant antimicrobial peptides by bioinformatics methods.
nese） . ［40］侯小改，王 娟，贾 甜，等 . 牡丹 SCoT 分子标记正交优化及引物 筛选［J］. 华北农学报，2011，26 （ 5） ： 92 － 96. Hou Xiao gai，Wang Juan，Jia Tian，et al. Orthogonal optimization of SCoT － PCＲ system and primer screening of tree peony ［J］. Acta Agriculturae Boreali － sinica，2011，26（ 5） ： 92 － 96 （ in Chinese） . ［41］李莹莹，郑成淑 . 利用 CDDP 标记的菏泽牡丹品种资源的遗传多 样性［J］. 中国农业科学，2013，46（ 13） ： 2739 － 2750. Li Ying ying，Zheng Cheng shu. Genetic diversity of tree peony cultivar resources in Heze revealed by CDDP marker［J］. Scientia Agricultura Sinica，2013，46（ 13） ： 2739 － 2750 （ in Chinese） . ［42］李莹莹 . 牡丹 CDDP 分子标记引物筛选及多态性分析［J］. 核农 学报，2013，27（ 8） ： 1099 － 1015. Li Ying ying. Screening of CDDP molecular marker primers for tree peony and analysis of its polymorphism ［J］. Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2013，27（ 8） ： 1099 － 1105 （ in Chinese） . ［43］李嘉珏，张西方，赵孝庆 . 中国牡丹［M］. 北京： 中国大百科全书 出版社，2011： 46 － 50. Li Jiao jue，Zhang Xi fang，Zhao Xiao qing. Tree peony of China［M］. Beijing： Encyclopedia of China Publishing House，2011 （ in Chinese） . ［44］Zhang G Q，Qi J M，Zhang X C，et al. A genetic linkage map of Kenaf （ Hibiscus cannabinus L. ） based on SＲAP，ISSＲ and ＲAPD markers ［J］. Agricultural Sciences in China，2011，10 （ 9） ： 1346 － 1353. ［45］张 超，高 树 林，杜 丹 妮，等 . 牡 丹 WD40 类 转 录 因 子 基 因 PsWD40 － 1 和 PsWD40 － 2 的分离与序列分析［J］. 生物技术通 报， 2014，（ 2） ： 85 － 90. Zhang Chao，Gao Shulin，Du Danni，et al. Isolation and sequence analysis of the Paeonia suffruticosa WD40 transcription factor genes PsWD40 － 1 and PsWD40 － 2 ［J］. Biotechnology Bulletin，2014，（ 2 ） ： 85 － 90 （ in Chinese） .
要组成成 分。抗 菌 肽 来 源 于 植 物、哺 乳 动 物、昆 虫、水 生 动 物［1 － 2］、原生动物［3］、细菌［4］ 等多种生物。目前，已报道超过
92
生物技术
2014 年 24（ 3）
2 000种抗菌肽［5］，主要作用是增加宿主防御入侵病原微生物 的能力［6］，并且在 高 等 生 物 中 起 着 免 疫 调 节 剂 的 作 用。 最 早 发现的抗菌肽是在 20 世纪 70 年代，瑞典科学家 Boman HG 等 发现将大肠杆菌注射入天蚕蛹中，诱导血淋巴产生抗菌肽，当 时称作天蚕素［7］，此发现为抗菌肽的研究做 出 了 巨 大 贡 献。 植物不具备哺乳 动 物 那 样 的 特 异 性 免 疫 系 统 ，但 却 具 备 非 特 异的天然防御体系，在植物抵抗外界侵害时起到了重要作用。 植物抗菌肽是一类由植物自身产生并能抵抗外来侵害的小分 子多肽［8］，已报道 的 植 物 抗 菌 肽 有 硫 堇、植 物 防 卫 素、脂 转 移 蛋白、几丁质结合蛋白四类抗菌肽，现阶段得到公认的作用机 制包括 4 种模型： 桶 － 板模型、毯式模型、环孔模型和凝聚模 型，大部分抗 菌 肽 是 通 过 破 坏 细 胞 膜 来 实 现 其 抗 菌 活 性 的。 植物抗菌肽广泛 存 在 于 被 子 植 物 门 和 裸 子 植 物 门 中 ，植 物 抗 菌肽的作用部位氨基酸的长度一般不超过 30aa，在溶液中体 现双亲性，并且 有 较 好 的 热 稳 定 性。运 用 生 物 信 息 学 方 法 预 测植物类抗菌肽主要有甘氨酸类抗菌肽、植物防御素、豌豆球 蛋白、橡胶蛋白、环杆菌素、环状抗菌肽、抗真菌蛋白等。
利用生物信息学对植物抗菌肽的预测与分析
周晓馥，苗璐，高峰，王晶，杨伟新，徐洪伟
（ 吉林省植物资源科学与绿色生产重点实验室，吉林 四平 136000） 摘要： 植物抗菌肽是植物自身合成的用于抵御外来侵害的一类小分子多肽，对多种微生物和真菌都有抑制或杀伤作用。现 阶段发现的植物类抗菌肽主要有甘氨酸类抗菌肽、植物防御素、豌豆球蛋白、橡胶蛋白、环杆菌素、环状抗菌肽、抗真菌蛋白等。 该文运用生物信息学方法，对植物抗菌肽的分类、平均疏水性、跨膜区域、信号肽、亚细胞定位等方面进行预测及分析。 关键词： 植物抗菌肽； 生物信息学； 分类； 预测
a variety of micro － organisms and fungi. The plant antimicrobial peptides found at present are mainly glycine antimicrobial peptide，plant
defensins，pea globulins，rubber proteins，ring bacillin，cyclic peptides，antifungal proteins. This paper has predicted and analyzed the
中图分类号： Q74 文献标识码： A doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 311X． 2014． 03． 0072
Bioinformatics Forecast and Analysis of Plant Antimicrobial Peptides
ZHOU Xiao － fu，MIAO Lu，GAO Feng，WANG Jing，YANG Wei － xin，XU Hong － wei
2014 年 24（ 3）
生物技术
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［32］Han X Y，Wang L S，Liu Z A，et al. Characterization of sequence － related amplified polymorphism markers analysis of tree peony bud sports ［J］. Scientia Horticulturae，2008，115： 261 － 267. ［33］Zhang J J，Shu Q Y，Liu Z A，et al. Two EST － derived marker systems for cultivar identification in tree peony［J］. Plant Cell Ｒep，2012，31 （ 2） ： 299 － 310. ［34］张艳丽，王雁，李正红，等 . 基于牡丹 EST 信息的滇牡丹 SSＲ 标 记开发［J］. 林业科学研究，2011，24 （ 2） ： 171 － 175. Zhang Yan li，Wang Yan，Li Zheng hong，et al. SSＲs marking of Paeonia delavayi based on peony EST Data［J］. Forest Ｒesearch，2011，24 （ 2） ： 171 － 175. ［35］侯小改，王 娟，郭 大 龙，等 . 牡 丹 EST 资 源 的 SSＲ 信 息 分 析 ［J］. 湖南农业大学学报： 自然科学版，2011，37 （ 2） ： 172 － 176. Hou Xiao gai，Wang Juan，Guo Da long，et al. Analysis of SSＲ motifs in tree peony（ Paeonia suffruticosa Andrews. ） EST sequences［J］. Journal of Hunan Agricultural University （ Natural Sciences） ，2011，37 （ 2） ： 172 － 176（ in Chinese） . ［36］Hou X G，Guo D L，Wang J. Development and characterization of EST － SSＲ markers in Paeonia suffruticosa （ Paeoniaceae） ［J］. American Journal of Botany，2011，98 （ 11） ： e303 － e305. ［37］Collard B C Y，Mackill D J. Conserved DNA － derived polymorphism （ CDDP） ： a simple and novel method for generating DNA markers in plants ［J］. Plant Mol Biol Ｒep，2009，27： 558 － 562. ［38］Collard B C Y，Mackill D J. Start codon targeted （ SCoT） polymorphism： a simple，novel DNA marker technique for generating gene － targeted markers in plants［J］. Plant Mol Biol Ｒep，2009，27： 86 － 93. ［39］李莹莹 . 保守 DNA 衍生多态性 CDDP 分子 标 记 技 术及其应用 ［J］. 生物技术，2013，23（ 4） ： 78 － 83. LI Ying － ying. Conserved DNA － derived polymorphism marker technique and its application ［J］. Biotechnology，2013，23 （ 4 ） ： 78 － 83 （ in Chi-
（ Key Laboratory for Plant Ｒesource Science and Green Production of Jilin Province，Siping 136000，China）
Abstract： Plant antimicrobial peptides are a class of small peptides and synthesized in the plant itself，which could fight against invaders，
Key words： Antimicrobial peptides of plants； Bioinformatics； Classification； Prediction
抗菌肽（ antimicrobial peptides—AMPs） 是在组织和细胞内 产生的一类小分子多肽，广泛存在于生物体内，是生物体的重
classification，the average hydrophobic，the transmembrane region，the signal peptide，the subcellular localization and other aspects of
plant antimicrobial peptides by bioinformatics methods.