篦子三尖杉牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因的克隆与序列分析

三尖杉是我国特有植物,主要含有生物碱、黄酮及萜类等生物活性物质。以篦子三尖杉为试验材料,根据同源克隆的方法扩增三尖杉牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(GGPPS)基因,并通过生物信息的方法对该基因进行鉴定和分析。结果表明,篦子三尖杉GGPPS基因全长1 217 bp,含有1个完整的1 182 bp开放阅读框(ORF),编码393个氨基酸的蛋白序列,GGPPS蛋白相对分子量为43.042 ku,理论等电点(p I)为6.57,其二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成;蛋白质同源分析表明,三尖杉GGPPS含有多聚异戊二烯基合成酶家族中保守的5个特征性结构和2个富含天冬氨酸的区域;同源模建分析显示,三尖杉GGPPS具有GGPPS蛋白典型的三维结构,特别与薄荷GGPPS蛋白的三维结构及活性位点极其相似;系统进化分析表明,三尖杉GGPPS蛋白归属植物进化支,且与加拿大红豆杉、曼地亚红豆杉、海南粗榧的GGPPS蛋白归为同一分支。     

基于转录组信息的艾纳香牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(BbGGPS)的克隆及序列分析

采用RT-PCR和RACE(Rapid amplification of c DNA ends)技术,从艾纳香(Blumea balsamifera L·DC)的叶片中克隆到二萜化合物合成的关键酶牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(Bb GGPS)基因。结果显示:Bb GGPS基因的c DNA全长1475 bp,包含开放阅读框(ORF)1002 bp,编码334个氨基酸;亚细胞结构定位于叶绿体,既非膜蛋白也非分泌性蛋白。疏水性分析显示,Bb GGPS是亲水性蛋白。同源性比对结果显示,Bb GGPS蛋白与其他植物中GGPS蛋白具有高度的相似性。系统发育分析表明,所有序列被聚为5大类,Bb GGPS与菊科植物刺菜蓟聚(Cynara cardunculus var)为一类,表明与其亲缘关系最近。     

芥蓝1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因BaDXS1的克隆及原核表达

本研究以芥蓝为实验材料,采用同源克隆的方法分离出BaDXS1基因,其开放阅读框为2 139 bp,编码712个氨基酸。理化性质分析表明,BaDXS1蛋白的分子量为77.21 ku,等电点pI为8.59,不含跨膜区域,位于植物细胞叶绿体内。氨基酸序列比对发现,芥蓝DXS1与甘蓝、拟南芥、烟草、番茄等植物的DXS蛋白序列的一致性达到79%以上;系统进化树分析显示,芥蓝DXS1与甘蓝DXS的亲缘关系最近。构建原核表达载体pEASY-Blunt E1-BaDXS1,并对其进行诱导表达,发现该蛋白在大肠埃希菌体内主要以包涵体的形式存在。     

日本百脉根牻牛儿基牻牛儿基氢化酶的电子克隆及进化分析

根据物种间同源基因相对保守的特点,利用生物信息学的方法,以拟南芥牻牛儿基牻牛儿基氯化酶（GGH）基因cDNA序列为信息探针,搜索GenRank中的HTGs数据库,找到一个与之高度匹配的日本百脉根基因组DNA序列LJT46M09,用GENSCAN软件分析该序列得到一个包含2个外显子和1个内含子的基因。以此基因序列BLAST检索GenBank中的est-others数据库获得了同源的EST片段。进行EST拼接后得到该基因的cDNA序列,GenBank登录号为DQ013361,由1389bp核苷酸组成,具有完整的开放阅读框架（ORF）,推测编码蛋白为462个氨基酸。推导的氨基酸序列与大豆、截形苜蓿、烟草、拟南芥、小麦、水稻的牻牛儿基牻牛儿基氢化酶基因氨基酸序列的一致率分别为91％、89％、84％、81％、73％、74％。访基因与叶绿素等的生物合成有关。     

陆地棉光合系统ⅡPsbR基因的克隆和表达分析

以拟南芥光合系统Ⅱ PsbR蛋白序列为探针,通过电子克隆的方法得到陆地棉光合系统Ⅱ PsbR基因的cDNA序列,进行序列分析,并对其在棉花不同组织中的表达水平进行研究。结果表明:克隆得到1条699bp的棉花PsbR基因cDNA序列,预测其ORF长为420bp,编码139个氨基酸,蛋白分子质量为14.26ku;多序列比对结果显示,棉花PsbR蛋白与牧豆树、马铃薯等具有较高的相似性,与芜菁、菠菜等的相似率较低;在进化关系上,棉花PsbR蛋白与葡萄、蓖麻、杨树等亲缘关系较近,与黄瓜、芜菁、烟草等进化关系较远;定量结果说明,PsbR基因在棉花不同组织中均有表达,但表达水平不同,在叶片中表达量最高。     

甘薯低温胁迫基因IbICE1的克隆及表达分析

克隆甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)低温胁迫基因Ib ICE1,对其进行序列分析及低温胁迫下表达水平分析,探讨Ib ICE1对甘薯耐低温胁迫能力的影响。以辽薯36为试验材料,利用RACE技术克隆甘薯Ib ICE1基因,Ib ICE1基因的c DNA全长2150bp,包含1611bp完整的开放阅读框,该基因编码536个氨基酸残基,分子量58.26 k D,等电点5.72。进化树分析表明,Ib ICE1同玉米和拟南芥ICE1基因亲缘关系较近。Ib ICE1蛋白C端含有一个典型的b HLH结构域,并与其他植物的ICE1蛋白具有较高的同源性。采用RT-PCR研究该基因在低温处理时的表达量及在甘薯不同组织中的表达量,结果表明,该基因的表达受低温胁迫诱导,在甘薯的茎、叶和根均有表达,其中叶中表达量最高,推测Ib ICE1基因在甘薯耐低温胁迫中发挥重要作用。     

荸荠淀粉合成酶AGPase的基因克隆及表达分析

【目的】克隆荸荠ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)小亚基基因EdAPS1的cDNA序列,并分析其序列特征及其在荸荠不同组织和球茎发育过程中的表达情况,为研究荸荠淀粉生物合成机制提供理论依据。【方法】通过RT-PCR技术从荸荠球茎中克隆EdAPS1基因的cDNA序列,采用生物信息学方法对其序列和所编码的蛋白进行预测分析,利用实时荧光定量PCR技术检测EdAPS1基因在荸荠不同组织和球茎发育过程中的表达情况。【结果】克隆获得的EdAPS1基因cDNA序列全长1716 bp,包含1个1521 bp开放阅读框(ORF),编码506个氨基酸。EdAPS1蛋白分子式为C_(2469)H_(3896)N_(672)O_(746)S_(23),相对分子量为55.67 kD,等电点为5.98,具有NTP_transferase和PbH1结构域。同源性和系统进化树分析结果表明,EdAPS1蛋白与不同植物相应蛋白的同源性在68.80%～86.91%,其中与油莎草相应蛋白(ALL29329.1)的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析结果表明,EdAPS1基因在荸荠不同组织中均有表达,其中在球茎的表达量最高,与在其他组织的表达量差异显著(P0.05,下同),尤其在球茎发育后期的表达量更高,且显著高于球茎其他发育时期。【结论】从荸荠中成功克隆了EdAPS1基因,可为后续阐明荸荠淀粉生物合成机制及培育高淀粉荸荠品种提供参考依据。     

马尾松GGPPS基因cDNA序列克隆及正义、反义植物表达载体的构建

以马尾松幼苗针叶组织为材料,依据Genbank中已报道的GGPPS基因CDS区序列设计特异引物,经RT-PCR技术克隆得到GGPPS基因cDNA序列。克隆片段经酶解后分别正向、反向插入植物表达载体p-GFP,构建成GGPPS基因正义、反义植物表达载体。采用冻融法将重组质粒导入农杆菌菌株LBA4404,建立植物表达载体系统,为下一步植物转化研究过表达、抑制表达GGPPS基因对萜烯类物质合成的影响建立研究基础。     

紫苏4-羟苯基丙酮酸双加氧酶基因 片段的克隆及表达分析

为获得紫苏迷迭香酸合成途径旁路中的4-羟苯基丙酮酸双加氧酶（HPPD）基因,采用同源克隆的方法, 根据已报道的其他植物的HPPD 基因序列设计合成简并引物,克隆得到紫苏HPPD 基因片段,命名为PerHPPD-1, 该片段长663 bp,编码221 个氨基酸。通过氨基酸比对分析发现,其氨基酸序列与丹参和彩叶草的HPPD 基因片段 一致性分别为66.36%和77.93%,系统进化树分析又进一步表明该片段与唇形科植物的亲缘关系最近。荧光实时定 量PCR 检测结果显示,PerHPPD-1 基因在紫苏根、茎、叶中均有表达,在叶中表达量最高,其次为茎、根。激素（赤霉 素、茉莉酸甲酯、脱落酸）处理可在一定程度上上调PerHPPD-1 在叶中的表达水平。     

芒果C4H基因的克隆及其表达分析

肉桂酸-4-羟基化酶(C4H)是植物苯丙烷合成途径的关键酶之一,其蛋白质活性和转录丰度直接影响植物中黄酮类化合物和芳香族化合物的生物合成量。根据已经报道的C4H基因的序列设计兼并引物,采用3'RACE、5'RACE方法,克隆得到芒果果实C4H基因的全长cDNA序列为1 680 bp。该基因开放阅读框为1 518 bp,编码505个氨基酸,分子量为58.08 ku。蛋白等电点为9.52,分析发现该基因主要定位在线粒体中。通过软件预测得到3种三级蛋白结构图;通过系统发育分析发现,该基因编码的蛋白与橄榄、可可等植物具有较近的亲缘关系。对不同着色的芒果品种的C4H基因表达进行分析发现,红色的贵妃品种中表达量最高,而绿色的桂七品种中表达量最低。     

紫苏二酰甘油酰基转移酶基因(PfDGAT1)鉴定及表达分析

二酰甘油酰基转移酶(DGAT)是TAG合成过程中的限速酶。以晋紫苏1号为材料,采用电子克隆技术获得DGAT1基因(PfDGAT1,AF298815.1),并对PfDGAT1基因序列进行生物信息学及表达特性分析。结果表明,PfDGAT1基因序列全长为1 964 bp,开放阅读框长度为1 605 bp,共编码534个氨基酸残基;多序列比对和系统进化树分析表明,紫苏Pf DGAT1蛋白与芝麻、油橄榄的DGAT1蛋白的亲缘关系较近,序列同源性分别为89%和83%;利用实时荧光定量PCR技术分析PfDGAT1基因在紫苏不同组织中的表达特性,结果显示,PfDGAT1基因在紫苏不同组织中均有表达,但在种子中表达量最高,且随种子发育表达量呈先升高后降低的变化趋势,在开花后20 d表达量达到最高。     

结球甘蓝CBF家族特征分析及低温诱导基因BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3表达分析

转录因子CBF在植物对低温胁迫的响应和增强植物的抗寒性方面发挥着重要作用。为分析结球甘蓝CBF家族成员的氨基酸序列特征,探究其是否受低温诱导表达,本研究利用结球甘蓝923全基因组数据库对其进行蛋白质理化特征、系统发育关系、编码基因结构以及2℃低温胁迫下编码基因表达水平分析。结果表明,共鉴定到7个BoCBF基因,系统发育分析后分成2个亚组(Ⅰ和Ⅱ)。BoCBF蛋白的氨基酸长度为203～283 aa,全部是亲水性蛋白质。在结球甘蓝02-12中,BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因在叶、花、芽和角果中基本不表达,在愈伤组织、根和茎中表达量较低。转录组测序和实时荧光定量PCR分析发现,在耐寒结球甘蓝923和不耐寒结球甘蓝D9中,BoCBF2b、BoCBF2c基因不受低温诱导表达,BoCBF2a基因低温诱导表达最为迅速,其次是BoCBF1和BoCBF3基因。BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因的相对表达量在低温胁迫3～6 h达到最大值,相对表达量达到最大值后急剧下降,在24 h降至最低。本研究结果为后续开展BoCBF1、BoCBF2a和BoCBF3基因调控结球甘蓝响应低温胁迫...     

花生热激蛋白AhHSP70与热激因子AhHSF基因的克隆及表达分析

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)和热激转录因子(heat shock factors,HSFs)在植物热胁迫信号转导和耐热性的产生过程中发挥了重要作用。本研究从花生转录组文库中筛选到HSP70、HSF的c DNA片段,通过序列比对在花生全基因组序列中获得这两个基因的基因组序列,根据序列信息设计引物,以花生叶片c DNA为模板扩增全长ORF并进行生物信息学分析。结果显示,Ah HSP70基因的ORF全长为1 962 bp,编码653个氨基酸,分子质量为71.45 k D,理论等电点p I为4.93;Ah HSF基因的ORF全长为1 212 bp,编码403个氨基酸,分子质量为46.03 k D,理论等电点p I为4.85。Ah HSP70与Ah HSF均不具有信号肽,为可溶性蛋白,二级结构中有大量无规则卷曲。利用这两个基因的氨基酸序列分别与来源于其他物种HSP70、HSF的氨基酸序列进行同源比对,并构建进化树进行亲缘关系分析,结果表明,Ah HSP70与大豆Gm HSP70亲缘关系较近,与番茄Sl HSP70亲缘关系比较远;Ah HSF与菜豆Pa HSF亲缘关系较近,而与蒺藜苜蓿Mt HSF的亲缘关系较远。利用实时荧光定量PCR对Ah HSP70和Ah HSF在热胁迫情况下的表达进行分析,结果表明这两个基因在42℃高温条件下表达量显著升高,Ah HSP70在高温胁迫3 h后表达明显升高,热处理24 h和48 h后,表达量为对照的50倍和135倍;转录因子Ah HSF在高温胁迫3 h后表达明显升高,高温处理6 h后达到最高,随后下降。本研究初步验证了花生热激蛋白和热激因子基因在花生响应高温胁迫中的作用。     

黄瓜单链DNA结合蛋白基因CsWHY1的克隆及表达分析

[目的]单链DNA结合蛋白Whirly(WHY)是植物体内广泛存在的一类转录因子,在植物叶片衰老等方面具有重要作用。本文旨在克隆黄瓜单链DNA结合蛋白基因CsWHY1,初步分析其表达特征,为黄瓜叶片衰老的功能研究提供参考。[方法]以华北型黄瓜‘9930’‘长春密刺’和‘新泰密刺’为试验材料,克隆CsWHY1的c DNA全长,应用生物信息学方法对该基因进行生物信息学分析,并利用洋葱表皮细胞瞬时表达系统对CsWHY1蛋白进行亚细胞定位,同时通过RT-qPCR技术分析CsWHY1基因在3个黄瓜品种不同组织中的表达模式。[结果]CsWHY1基因包含1个长度为831 bp的开放阅读框(ORF),共编码276个氨基酸,蛋白理论相对分子质量为30.729×10~3,理论等电点(p I)为9.00,属于亲水蛋白。氨基酸序列分析表明,CsWHY1蛋白具有保守的Whirly结构域,在双子叶植物和单子叶植物中高度同源,且与甜瓜亲缘关系最近。亚细胞定位发现CsWHY1蛋白在洋葱表皮的质体上表达。荧光定量PCR分析其表达模式,发现CsWHY1在不同黄瓜品种不同组织中均有表达,叶片中表达量最高,根和茎中表达量较低,其中衰老叶片中的表达量显著高于成熟叶片。[结论]CsWHY1基因的表达具有组织特异性,在衰老叶片高表达,参与了黄瓜叶片衰老进程。     

普通菜豆生长素调节蛋白基因PvARP1的隆及表达分析

生长素调节蛋白(Auxin-regulating protein,ARP)是参与植物生长和发育调控的重要因子,也是植物抗病反应中具有重要作用的蛋白质分子。为了解该蛋白质基因表达特性,利用普通菜豆(Phaseolus vulgaris L.)表达序列标签(EST)克隆了编码普通菜豆ARP蛋白的cDNA序列并进行相关分析。序列分析表明,cDNA片段长2 428 bp,具有1个1 818 bp的开放阅读框,GenBank登录号为MK301448,将其命名为PvARP1。该基因编码605个氨基酸,预测蛋白质分子质量为68.26 ku,编码的蛋白质不含跨膜区、无信号肽。同源分析结果显示,PvARP1基因编码蛋白质与小豆(Vigna angularis)ARP蛋白亲缘关系最近,达到94%。荧光定量PCR分析结果表明,PvARP1基因受镰孢菌菜豆专化型FOP-DM01菌株诱导表达,接种病原菌24 h抗病材料260205根中PvARP1基因的表达量达到最高,提升至其接种0 h表达量的111倍,不同接种时间260205根中PvARP1基因的表达量均高于感病材料BRB130,而且PvARP1基因受吲哚-3-乙酸诱导表达量显著或极显著提高。此外,菜豆花和荚中PvARP1基因表达量明显高于根、茎和叶。PvARP1基因在大肠杆菌中可诱导表达为68 ku的重组蛋白,体外具有酰胺合成酶活性,可能参与调节植物细胞内吲哚-3-乙酸水平。表明PvARP1基因可能通过吲哚-3-乙酸介导的信号途径参与菜豆对FOP-DM01菌株的防御反应,推测菜豆PvARP1基因与镰孢菌枯萎病的抗病性有关。     

青花菜病程相关蛋白基因BoPR1的克隆与表达分析

病程相关蛋白(Pathogenesis-related protein,PR)是参与植物抗病性的重要物质,在诱导系统抗性过程中起着重要作用。本研究以青花菜为材料,在克隆BoPR1基因的基础上,利用荧光定量PCR技术研究它们在根肿菌和核盘菌侵染下的表达模式。序列分析结果表明,BoPR1基因组全长为489bp,无内含子,编码162个氨基酸,具1个信号肽和1个SCP结构域。系统发育分析的结果表明,BoPR1与甘蓝型油菜和白菜的PR1遗传距离最小,亲缘关系最近,在进化树上聚为一组;与醉蝶花PR1遗传距离最大,亲缘关系最远。荧光定量PCR结果显示,BoPR1基因的表达受根肿菌诱导,在接种5d时的表达量最高,为对照的11.84倍;BoPR1基因的表达则不受核盘菌诱导。     

花生AhbHLH63基因的克隆与表达分析

bHLH转录因子在调节植物生长发育中起着重要作用。本研究利用转录组测序结果从栽培种花生丰花1号中克隆得到AhbHLH63基因。序列分析显示,AhbHLH63基因有两个剪接体AhbHLH63-1.1和AhbHLH63-1.2,其ORF分别长1 188 bp和1 152 bp,分别编码395个氨基酸和383个氨基酸组成的蛋白。亲缘关系分析表明,AhbHLH63蛋白含有一个预测的bHLH结构域,与其他植物的bHLH63具有较高的同源性,与苜蓿等的同源蛋白亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析表明,AhbHLH63-1.1和AhbHLH63-1.2表达模式基本一致,均为组成型表达,在花中表达量最高,茎和叶中次之,在根中表达量最低;在花生种子的不同发育时期,发育中期表达量较高。     

2022 年 12 期目录

  目的  端粒基因在植物组织衰老和分化过程中发挥着重要的调控作用。本研究通过对古樟端粒基因CcTBP1和CcPOT1进行克隆与生物信息学分析、亚细胞定位及在古樟及其复幼扦插苗中的表达水平检测，初步揭示端粒基因在古樟复幼扦插不定根发生过程中的功能，为探究古樟复幼的端粒调控机理奠定基础。  方法  本研究以1200年树龄的古樟为研究材料，提取叶片RNA，利用PCR和同源克隆相结合的方法克隆端粒基因CcTBP1和CcPOT1，并对其序列进行生物信息学分析；通过构建过表达载体进行亚细胞定位分析；以及通过实时荧光定量（qRT-PCR）分析CcTBP1和CcPOT1在古樟及其复幼扦插苗不同组织和不定根发生过程中的表达模式。  结果  （1）克隆获得2个端粒基因，分别命名为CcTBP1和CcPOT1。CcTBP1基因编码序列（CDS）长2163 bp，编码720个氨基酸；CcPOT1基因CDS序列长1407 bp，编码468个氨基酸。（2）序列相似性和系统进化树分析结果显示:CcTBP1蛋白与牛樟RWR76720.1序列相似性高达98%，二者亲缘关系最近；CcPOT1蛋白与牛樟RWR96964.1序列相似性高达99%，二者亲缘关系最近。（3）亚细胞定位分析结果显示:CcTBP1蛋白定位在细胞核中，CcPOT1蛋白定位在细胞质和细胞核中。（4）根茎叶qRT-PCR表达分析发现，CcTBP1基因在古樟根中的表达水平最高，CcPOT1基因在复幼扦插苗根中的表达水平最高。不定根发生过程中的表达分析发现:CcTBP1呈下调表达趋势，在古樟不定根中的表达量高于复幼扦插苗；CcPOT1基因呈上调表达趋势，在古樟不定根中的表达量低于复幼扦插苗。  结论  古樟端粒基因CcTBP1和CcPOT1在古樟复幼不定根发生过程中具有重要的调控功能。      

大白菜BrCOX11基因的克隆及表达分析

为了研究大白菜中细胞色素C氧化酶的功能,以雄性不育系及保持系、抗感根肿病DH系为材料,在对大白菜BrCOX11基因克隆的基础上,利用生物学软件对其编码蛋白进行分析和构建进化树。结果显示,大白菜BrCOX11基因编码区大小为861 bp,所编码的氨基酸序列与NCBI收录的COX11氨基酸序列相似性非常高,属于COX家族;分子进化树分析表明,大白菜BrCOX11与芸薹属、拟南芥属及萝卜属亲缘关系最近,而与棉花属、胡萝卜属和黄瓜属等亲缘关系较远;大白菜BrCOX11蛋白是亲水性蛋白。通过分析BrCOX11基因表达发现,BrCOX11基因的表达量和大白菜的生长时期有关系,在果荚中表达量最高;在根肿菌侵染后的根部组织中表达上调,而在根肿菌侵染后的叶片组织中表达下调;在保持系中的表达量明显高于不育系。     

花生GAIP-B基因的生物信息学分析及表达研究

为研究DELLA蛋白在花生生长、育种过程中的功能,利用RT-PCR技术从花生栽培种品系花2014中克隆得到一个花生DELLA蛋白编码基因AhGAIP-B(GenBank登录号:XP_016191184)。序列分析结果表明,AhGAIP-B开放阅读框(ORF)全长1 812 bp,只有一个外显子,可编码603个氨基酸。生物信息学分析发现,AhGAIP-B编码的产物是一类典型DELLA蛋白,其三级结构与拟南芥GAI相似,亲缘关系与大豆GmGAI1最近。进一步qRT-PCR结果显示,AhGAIP-B基因呈组成型表达,其中在茎中表达量最高;同时,本研究还发现,外源GA_3可以诱导AhGAIP-B基因上调表达,其表达量在处理后12 h最高。本结果将为进一步的花生DELLA功能研究提供理论基础。