小麦GAPDH 基因克隆及序列分析

采用Trizol法提取高质量小麦总RNA,并运用RT-PCR方法克隆了小麦GAPDH （甘油醛三磷酸脱氢酶）基因的部分序列(EU022331),长度为604 bp,核苷酸序列比对结果表明,该序列与大麦(M36650)、玉米(AY109397)、番茄(BT012693)GAPDH核苷酸序列的同源性分别为95%、86%和84%。GAPDH基因的克隆为在禾谷类作物研究的应用提供了一个较好的对照基因。     

西南糯玉米地方品种waxy基因序列多态性分析

为了解我国西南地区糯玉米和硬粒玉米waxy基因核苷酸多态性, 对23份中国西南玉米地方品种(16份糯玉米和7份硬粒玉米)、2份美洲糯玉米种质的waxy基因第9外显子至第14外显子之间核苷酸序列进行测定, 将所得序列与GenBank中的16份同源序列(来自小颖大刍草、繁茂大刍草和美洲地方栽培品种)进行序列比对。结果表明, 西南糯玉米、西南硬粒玉米和小颖大刍草分别具有14、19和40个多态性位点, 西南糯玉米waxy位点核苷酸多态性为西南硬粒玉米的30%, 是小颖大刍草的14%, Tajima’D检验仅在糯玉米群体D值显著, HKA检验表明waxy位点未受选择作用; 序列比对发现12份西南糯玉米第10外显子同一位置缺失15个核苷酸, 该位点恰为糖基转移酶结构域的起始位置。可见我国糯玉米通过较为独特的突变机制而形成, 在进化过程中经历了驯化瓶颈, 奠基者效应使西南糯玉米waxy位点核苷酸多态性大大降低, 从近缘物种中引入等位变异是改良玉米淀粉质量和产量的关键。     

谷子3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的克隆与结构分析

3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)在谷子盐旱胁迫早期高频率表达,为研究该基因在胁迫反应及其他代谢中的详细功能,本研究利用RACE技术克隆了谷子的GAPDH基因.该基因cDNA全长1328 bp,包括1008bp的开放阅读框,共编码338个氨基酸,肽段的分子量为35911.03Da,极性氨基酸占29.12%.序列比较分析发现,谷子的GAPDH同玉米的同源序列表现了最高的相似性,同水稻和小麦同源序列的相似性次之,同双子叶植物的同源序列则相差较远.     

生物信息学分析

 不同来源的苏云金芽孢杆菌能产生多种多样的晶体(Cry)蛋白。基于这个特性，人们可以通过基因工程的手段向工程菌中转入编码多种Cry毒素的基因来控制虫害。通过DNA重组技术，从Bt HZM2菌株中克隆出了cry1Ea基因，对其进行了生物信息学分析，同源比对结果表明，cry1Ea8基因的核苷酸序列与已知cry1Ea的同源性为99.77%~99.91%，对应的氨基酸序列同源性为99.49%~99.74%。对cry1Ea8基因的分析还揭示出了cry1Ea8及其编码蛋白的一些生物和理化性质。结构域预测表明，Cry1Ea8由3个结构域组成，其中N-末端螺旋状结构域与膜插入与孔隙形成有关，而第二和第三个结构域与受体的结合有关。该研究为转基因抗虫植物和微生物杀虫工程菌的构建提供了新的基因来源。     

甘蓝MLPK基因的克隆与序列分析

采用PCR、RT-PCR以及其他分子生物学方法，以甘蓝基因组DNA和柱头cDNA为模板对MLPK基因进行扩增克隆，首次得到长度分别为1 615 bp和1 294 bp的基因片段。序列分析表明，甘蓝MLPK与芜菁MLPK的cDNA序列相似性达98%，前者的内含子数为4个，比后者少了3个；同时，在前者内含子中发现了不同于典型的GU-AG规则的新的序列，即第3、4个内含子5′端碱基是TA、CG，3′端碱基为CAGG、GT，推测甘蓝MLPK的mRNA具有独特的剪切机制。这为甘蓝自交不亲和分子机理研究提供了新内容。     

MADS-box基因GmAGL15在大豆种子发育过程中的表达

以同源序列法克隆了大豆MADS-box基因GmAGL15, 序列分析表明, 该基因编码的氨基酸与拟南芥AGL15蛋白的同源性为61%, 其中在MADS区的同源性为84.3%, K区的同源性为63.2%。半定量RT-PCR分析表明, GmAGL15在幼胚中高度表达, 而没有检测到在根、茎、叶和花中的表达。荧光定量RT-PCR分析发现, GmAGL15在大豆种子发育的不同时期均有不同程度的表达, 其中在开花后15 d的幼胚中表达量较高, 而在开花后30 d的幼胚中表达量最高。以上结果显示, 基因GmAGL15对于大豆种子发育的调控可能有重要作用。     

小麦抗条锈病基因YrZH84的RGAP标记及其应用

利用RGAP标记及基于标记基因型和表型选择的分离群体分组分析法,对小麦抗条锈病骨干亲本周8425B和感病品种中国春及其F₂分离群体进行分析,获得了与抗条锈基因YrZH84紧密连锁的RGAP标记Xrga-1,连锁距离为0.8 cM。其RGA片段长度为343 bp,BLAST分析结果表明,该RGA序列与已克隆的大麦抗秆锈病基因Rpg1核苷酸序列同源性为93%,与大麦抗白粉病基因Mla家族的核苷酸序列同源性为92%。用标记Xrga-1对黄淮麦区58个小麦品种(系)进行了检测,结合系谱分析和抗病性鉴定结果,发现周8425B的衍生品种周麦11、周麦17、周麦20、周麦22、矮抗58、04中36、源育3号、05中37、宛抗18、豫展10号携带抗条锈病基因YrZH84。这些研究结果对小麦抗条锈病分子育种和YrZH84基因克隆有重要作用。     

马铃薯SoFtsH基因全长cDNA克隆与在干旱条件下表达研究

FtsH (Filamentation Temperature-Sensitive H)是一种ATP和Zn²⁺依赖型金属蛋白酶，广泛存在于原核生物和真核生物中，在真核生物中是多基因家族。FtsH具有ATP酶活性、蛋白水解活性和分子伴侣活性，参与多种胁迫反应。从抗旱马铃薯（Solanum tuberosum）二倍体品系H145中分离得到cDNA-AFLP差异片段,利用RACE技术克隆了SoFtsH cDNA全长序列, 并对其进行分析。结果表明, 该序列包含完整的开放阅读框，长为723 bp, 编码129个氨基酸。SoFtsH具有2个铁氧化还原蛋白结合位点，并存在信号肽序列、跨膜区域和Zn²⁺结合域。SoFtsH基因序列与GenBank数据库中的其他FtsH基因进行同源序列比对, 并构建系统进化树, 发现该基因与番茄、烟草、拟南芥等高等植物FtsH基因同源性达90%以上。半定量RT-PCR和Northern Blot杂交结果表明SoFtsH基因在干旱胁迫下叶片和根系里的表达量明显增加, 且在抗旱品系H145与干旱敏感品系H214中表达模式不同。说明SoFtsH基因在马铃薯抗旱中起作用。     

Bph15在非洲栽培稻、药用野生稻和宽叶野生稻中的BAC-FISH比较物理定位

用覆盖抗褐飞虱基因Bph15的两个BAC克隆，即20M14 (27 kb)和64O9 (36 kb)作为探针，对非洲栽培稻、药用野生稻和宽叶野生稻体细胞染色体进行荧光原位杂交(FISH)。两个BAC克隆均被定位于非洲栽培稻和药用野生稻第4染色体的短臂上，杂交信号的百分距离分别为37.03±4.11和81.22±3.62，相应的信号检出率为41.18%和38.22%。在宽叶野生稻中，有两对同源染色体同时检出信号，分别定位于染色体的短臂和着丝粒区，信号距着丝粒平均百分距离分别为87.78±5.23和0，信号检出率为52.58%。由此推知，这两个BAC克隆在非洲栽培稻和药用野生稻的第4染色体分布同线且同区，并且在宽叶野生稻的DD基因组也存在Bph15基因的同源序列。在未封阻的情况下，BAC克隆在非洲栽培稻的多条染色体上有杂交信号，表明它和栽培稻C_0t-1 DNA在一定程度上具有同源性。上述结果初步显示Bph15在3个稻种染色体中的相对位置。文章讨论了Bph15在3个种间的关系，为有效分离和利用Bph15基因提供了有益的依据，对不同基因组及二倍体和四倍体中功能基因可能进化机制的分析提供了线索。     

小麦黄花叶病毒罗田分离物28kD蛋白基因的克隆及序列分析

通过RT－PCR，获得了小麦黄花叶病毒罗田分离物28kD蛋白基因的cDNA克隆pUW28-10。序列分析结果表明，小麦黄花叶病毒不同分离物的28kD蛋白基因的核苷酸序列存在一定的差异：湖北罗田和河南潢川分离物在第326，327和336位较四川雅安、江苏扬州及日本分离物缺少3个核苷酸（nt)，前两者核苷酸长度为762nt，后三者为765nt；不同分离物核苷酸序列同源性从92．1％到96．9％，相应的氨基酸序列同源性从89．8％到97．3％。     

小麦贮藏蛋白中高分子量谷蛋白基因的5′上游调控序列克隆

以小麦品种东农7742的基因组DNA为模板,用PCR的方法克隆了小麦贮藏蛋白中高分子量谷蛋白12亚基基因(HMW-GS12)的上游调控序列。序列测定结果表明:所克隆的启动子片段大小为917 bp,该片段的498~922 bp序列与Thomspon报道的同一亚基对应区段序列比较,同源性为97.9%,有9个核苷酸发生了改变。推测的TATA box位于836~841 bp,有3个CAAT-like box,分别是693 bp处的CCAA;730 bp处的CAAAT和808 bp处的CCAT。另外,在684 bp存在E-box(TGCAAAG),还有2个E-like box,分别是608 bp处的TGCAAAC和510 bp处的TGCAAAA。认为该元件可能与转录速率和胚乳特异性的表达调控有关。     

玫瑰黄链霉菌Men-myco-93-63负调控基因nsdAmgh的克隆及序列分析

nsdA (Negative regulator of Streptomyces differentiation)基因是天蓝色链霉菌中发现的与抗生素合成相关的负调控基因.根据天蓝色链霉菌 A3(2)的序列设计引物扩增玫瑰黄链霉菌 Men-myco-93-63 菌株中的该基因,经测序和序列分析表明,由保守序列引物nsdA-2R和nsdA-2L克隆到的Men-myco-93-63 菌株中的该基因 800 bp片段与已知nsdA基因核苷酸保守区域序列同源性达到99%,由全长序列扩增引物nsdA WZ-R和nsdA WZ-L克隆到的该基因包含一个完整的开放阅读框,共编码 369 个氨基酸,与变铅青链霉菌和天蓝色链霉菌A3(2)中的nsdA 基因的核苷酸序列同源性达到100%,氨基酸序列同源性达到99%.该全长基因命名为nsdA_(mgh),其在玫瑰黄链霉菌 Men-myco-93-63 中的发现为阻断该负调控基因以期获得抗生素高产工程菌株提供了重要依据.     

小麦贮藏蛋白中高分子量谷蛋白基因的5''''上游调控序列克隆

以小麦品种东农7742的基因组DNA为模板,用PCR的方法克隆了小麦贮藏蛋白中高分子量谷蛋白12亚基基因(HMW-GS12)的上游调控序列.序列测定结果表明:所克隆的启动子片段大小为917 bp,该片段的498～922 bp序列与Thomspon报道的同一亚基对应区段序列比较,同源性为97.9%,有9个核苷酸发生了改变.推测的TATA box位于836～841bp,有3个CAAT-like box,分别是693bp处的CCAA;730bp处的CAAAT和808 bp处的CCAT.另外,在684bp存在E-box(TGCAAAG),还有2个E-like box,分别是608 bp处的TGCAAAC和510 bp处的TGCAAAA.认为该元件可能与转录速率和胚乳特异性的表达调控有关.     

山东省普通小麦醇溶蛋白Gli-1和Gli-2位点等位基因的遗传变异

采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)，分析了山东省种植面积较大的37个小麦品种醇溶蛋白Gli-1和Gli-2位点等位基因的组成特点。结果表明，山东小麦在醇溶蛋白Gli-1 (Gli-A1、Gli-B1和Gli-D1) 和Gli-2 (Gli-A2、Gli-B2和Gli-D2) 位点存在多样性，共鉴定出58个等位基因，出现频率较高的有6个，分别为Gli-A1a (48.6 %)、Gli-B1l (35.1%)、Gli-D1k (35.1%)、Gli-A2b (35.1％)、Gli-B2g (35.1％)和Gli-D2a (29.7％)，其中Gli-B1l出现频率较高，表明1BL/1RS易位系在山东小麦中存在比较普遍。醇溶蛋白6个主要位点的遗传变异系数较高，平均为0.7930，变幅为0.7297～0.8269，其中Gli-D2位点遗传多样性最高，Gli-A1最低。对具有优质醇溶蛋白等位基因Gli-B1b或Gli-A2b的品种进行了高分子量谷蛋白亚基的组成分析,表明烟农15、烟优361、山农98-1和山农93-52同时含有优质谷蛋白5＋10亚基，在小麦育种中可利用这些优质亚基基因。     

水稻26kDa球蛋白基因启动子克隆及序列分析

以水稻品种日本晴基因组总DNA为模板,采用PCR扩增获得约900bp大小的DNA片段,回收该片段并与pUCm-T载体连接,转化感受态大肠杆菌.进行PCR检测和酶切鉴定,选取阳性克隆进行测序分析.测序结果显示,该片段含904个核苷酸对;采用vector NTI软件将本试验中克隆的序列与Genbank（AY427575）公布的日本晴球蛋白基因启动子序列比对,有9个核苷酸差异,同源性为99%,证实本试验中克隆的DNA序列为水稻球蛋白基因启动子;在重要功能区段上,两者核苷酸序列完全一致.本研究认为造成长期不在一个环境中种植的同一水稻品种球蛋白基因启动子序列差异的原因之一,可能是核苷酸中性突变.水稻球蛋白基因启动子的成功克隆,为今后开展水稻等重要农作物转基因研究奠定基础.     

粉蕉ACC氧化酶cDNA的克隆及其序列分析

本研究根据GeneBank公布的ACC氧化酶(ACO)基因的保守序列设计一对引物,通过RT-PCR方法从成熟粉蕉果实(ABBgroup)中克隆到一条新的香蕉ACO基因全序列。该氧化酶cDNA全长1172bp,基因编码区共957bp,推测其编码318个氨基酸。分析发现,该基因除了与登录号为X95599的香蕉ACO基因核苷酸序列一致性为84%外,与其它基因库上公布的香蕉ACO基因核苷酸序列一致性为94%￣98%,而且,这些香蕉ACO基因核苷酸推导出的氨基酸序列总体一致性为95.81%。聚类分析结果表明,相同基因型的果实克隆出的香蕉ACO氨基酸具有更多的同源性。另外,将该香蕉ACO氨基酸与其它12种重要的果实的ACO氨基酸相比较,其序列一致性也很高。其与芒果一致性高达98%,与菠萝、番木瓜、葡萄、苹果,桃、梨、柑、橙等一致性也在68%￣76%之间。同时发现这13种ACO氨基酸有9个较长的保守结构域。系统树分析结果表明,具有相似的生长环境和相似的生理特性的果实ACO基因具有更多的同源性。     

河北省马铃薯S病毒株系的分子鉴定研究

对张家口分离的马铃薯S病毒(Potato virus S,PVS-Hebei)的CP基因进行了克隆和序列分析。以提纯的马铃薯植物总RNA为模板,应用RT-PCR技术扩增目的基因,PCR扩增产物克隆到质粒pMD18-T上,并进行了序列分析。结果表明,克隆的cDNA片段由885个核苷酸组成,编码294个氨基酸组成的33 kD蛋白,与PVS外壳蛋白的大小一致,与国际基因库登记的几个株系相比,结果表明,PVS-Hebei与它们之间的核苷酸序列同源性为82.4%~95.6%,氨基酸序列的同源性为93.9%~98.0%,进化树分析表明,PVS明显存在2个组(组Ⅰ和组Ⅱ),PVS-Hebei归类为Ⅰ组,与来自组Ⅰ的欧洲普通株系(PVS-Uk)的亲缘性要比来自组Ⅱ北美的Andean株系(PVS-A)株系的亲缘性要近。     

棉花4个GL2同源基因的序列比较及表达分析

拟南芥GLABRA2(AtGL2)在决定拟南芥叶毛和根毛细胞的分化中起重要作用。通过同源序列查询从棉花的EST库中找到4个与AtGL2高度同源的全长编码序列(GhHOX1、GhHOX2、GhHOX3和GhHOX4)。序列分析表明4个棉花HOX基因与AtGL2基因Homeobox结构域相同氨基酸分别达到95%、71%、72%和63%。实时RT-PCR分析结果显示, GhHOX1、GhHOX3和GhHOX4均在伸长期的纤维中优势表达; 而GhHOX3在开花当天野生型胚珠中的表达量明显高于无绒无絮突变体。说明棉花GL2同源基因在棉花纤维的起始和伸长中具有重要的调控作用。     

耐盐小麦中TaSC基因启动子的克隆及调控功能分析

高盐是小麦的主要非生物胁迫因子之一, 发掘小麦耐盐品种中的相关基因, 分析其调控机理, 有助于解析小麦耐盐性机制。本文利用TAIL-PCR和电子克隆的方法, 从耐盐小麦RH8706-49中克隆了耐盐基因TaSC的启动子序列, 命名为ProTaSC。该DNA序列中存在多个顺式作用元件, 包含与非生物胁迫响应有关的ABA响应元件(ABRE)和MYB蛋白结合位点(MBS)各1个。以GUS为报告基因, 对克隆的启动子序列及不同长度的5′端缺失片段的表达活性分析表明, 克隆的全长片段及2个5′端缺失的片段(681 bp和1096 bp)均能启动GUS表达, 而小于等于343 bp的片段不具备启动功能, 说明ProTaSC中从-681位到-343位核苷酸之间的区域为核心启动子区。在ProTaSC:GUS转基因拟南芥的根、叶片、花药、萼片及成熟角果的果荚壳中均检测到GUS蛋白, 而在主茎、花瓣、幼果和种子中没有检测到GUS, 表明ProTaSC是组织表达特异性启动子。对ProTaSC:GUS转基因拟南芥在NaCl (200 mmol L^-1)和ABA (10 μmol L^-1)胁迫处理后的GUS定量分析表明, ProTaSC是受NaCl和ABA显著诱导表达的功能序列。     

小麦AGPase基因LSU Ⅱ的克隆及反义表达与RNAi干扰载体的构建

采用RT-PCR方法从小麦品种豫教2号的发育籽粒中克隆出小麦淀粉合成关键酶-AGPase质体型大亚基(AGPase plastidial large subunit,LSU Ⅱ)cDNA一段特异保守序列,长度为535 bp(GenBank No.EF378944),与DQ409820(小麦)、U66876(大麦)、AK069296(水稻)和DQ406819(玉米)分别有98%,97%,88%,88%的同源性,表明克隆出了小麦LSU Ⅱ基因的部分cDNA序列.以pWM101质粒表达载体为基础,将LSU Ⅱ反向置于pWM101质粒的CaMV35S启动子之后,构建了LSU Ⅱ的反义表达载体pWM101LSU ⅡA;另外,用pFGC5941干扰载体构建了LSU Ⅱ基因的RNAi载体pFGC5941 LSU ⅡSA,这些载体的构建为研究LSU Ⅱ基因的功能打下了基础.