地熊蜂非视觉相关beta-arrestin基因的克隆与表达谱分析

[目的]克隆鉴定地熊蜂非视觉相关beta-arrestin基因并分析其在蜂王不同发育时期及特定组织中的表达差异,以期为该基因的功能研究奠定基础。[方法]利用PCR扩增和基因克隆技术获得地熊蜂非视觉相关beta arrestin基因的cDNA全长序列;利用生物信息学技术对该基因编码的氨基酸序列进行比对和进化树分析;运用Real-time PCR技术分析该基因在地熊蜂蜂王出房前1天、出房第1天、交配后5天、越冬3个月、越冬5个月、产卵第1天和饲养3个月后的脑、卵巢、中肠和脂肪体表达情况。[结果]beta-arrestin基因CDS序列长1 248bp,编码的蛋白大小为415aa。该蛋白氨基酸序列中第27～182个氨基酸残基为Arrestin-N superfamily的保守结构域;第201～354个氨基酸残基为Arrestin-Csuperfamily的保守结构域。相似性分析表明,地熊蜂beta-arrestin基因氨基酸序列与NCBI中收录的地熊蜂转录组数据的氨基酸序列一致性高达97%。Real-time PCR结果表明,beta-arrestin基因在地熊蜂所有检测的发育阶段及特定组织均有所表达,但表达量差异很大(P0.05)。其中在头部和中肠表达量较高的时期是越冬3个月蜂王,在卵巢和脂肪体表达量较高的时期是出房第1天蜂王。[结论]本研究克隆了地熊蜂beta-arrestin基因的CDS序列,确定了beta-arrestin基因CDS序列编码的氨基酸序列,分析了该基因的序列特征和表达谱,推测其与蜂王越冬期间生理代谢过程和蜂王性成熟阶段激素分泌活动有关。     

光滑鳖甲Anatolica polita 抗冻蛋白基因的发育阶段性表达以及低温对其表达的影响

[目的]光滑鳖甲是广泛分布于新疆荒漠地区的一种拟步甲科(Tenebrionidae)昆虫,它能够通过抗冻蛋白的表达从而在长时间低温和剧烈的温度变化等环境条件下生存.研究光滑鳖甲抗冻蛋白基因(Apafp)在不同发育阶段表达差异和冷胁迫对其表达的影响.[方法]通过实时定量PCR方法对Apafp752和Apafp914两种抗冻蛋白基因的mRNA水平变化规律进行了研究.[结果]随着幼虫龄期的增大,Apafps mRNA水平逐渐增加,至8～9龄幼虫阶段达到最高约为小龄幼虫的7～8倍,蛹期时则显著降低.血淋巴液的渗透浓度值也呈现相同趋势.[结论]发育阶段的变化是对光滑鳖甲抗冻蛋白基因表达的重要调节因素.在低温胁迫下4～6龄幼虫afps的表达显著提高,说明冷胁迫能促进幼虫afps的累积.结合Apafps基因表达和低温存活率可以推测光滑鳖甲大龄幼虫可能是一种过冬虫态.     

凡纳滨对虾HSP10基因序列与低温表达分析

[目的]克隆分析凡纳滨对虾HSP10基因,为研究其在寒冷耐受过程中发挥调控功能提供参考依据.[方法]搜索EST库获得凡纳滨对虾HSP10基因序列,再通过RACE-PCR扩增获得凡纳滨对虾HSP10基因cDNA全长序列,对其进行生物信息学分析,并通过荧光定量PCR分析HSP10基因的组织表达及低温胁迫下表达量的变化.[结果]凡纳滨对虾HSP1基因cDNA全长720 bp,包含306 bp的开放阅读框,编码102个氨基酸.以各物种的HSP10蛋白序列构建系统进化树,能较好反映各物种间的进化关系.荧光定量PCR分析结果显示,凡纳滨对虾HSP10mRNA在各组织中呈遍在表达,其中以肌肉中的表达量最高.低温表达谱分析结果显示,凡纳滨对虾HSP10mRNA在低温处理凡纳滨对虾的各组织中均呈下调表达,当处理温度降至13℃,其在肝胰腺中表达量降至最低.[结论]凡纳滨对虾HSP10在结构和进化上较保守,其mRNA表达量在低温胁迫下呈下降趋势,可能在寒冷耐受过程中发挥负调控作用.     

紫苏PfPDAT1基因序列及表达特性分析

[目的]发掘脂肪酸代谢关键酶基因,了解其编码蛋白的理化性质,探究该基因在紫苏不同组织中及不同逆境胁迫下的表达特性,为紫苏分子育种提供基因元件。[方法]利用生物信息学技术对转录组测序数据库中获得的紫苏PfPDAT1基因序列进行了分析,并采用qRT-PCR技术研究了不同逆境胁迫下该基因的表达特性。[结果]PfPDAT1基因cDNA全长序列为2 097 bp,包含1 554 bp的开放阅读框,编码517个氨基酸残基,通过预测将PfPDAT1基因编码蛋白定位于细胞质;多序列比对分析显示,PfPDAT1基因编码蛋白与芝麻和油橄榄具有较高的同源性,序列相似性分别为89%和83%;实时荧光定量PCR分析结果表明,PfPDAT1基因在‘晋苏1号’不同组织中均有表达,且在种子中表达量最高;PfPDAT1基因在NaCl、PEG6000和低温胁迫诱导时,其相对表达量有显著差异,且均在胁迫6 h时表达量达到最高。[结论]PfPDAT1基因在紫苏生长发育及抵御逆境胁迫过程中起重要作用。     

不结球白菜醛酮还原酶BcAKR4C9基因的克隆及表达分析

[目的]本文旨在探究醛酮还原酶AKR4C亚家族BcAKR4C9基因在不同激素处理及逆境胁迫中的表达模式,从而分析BcAKR4C9基因在不结球白菜作物中的生长代谢和逆境胁迫中可能发挥的作用。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,克隆了BcAKR4C9基因的全长,应用生物信息学分析了其氨基酸序列,并通过实时荧光定量PCR技术分析BcAKR4C9基因在不同组织,高温、低温、NaCl胁迫、伤害胁迫,以及水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸等处理下的基因表达变化。[结果]序列分析表明,BcAKR4C9基因包含1个长度为948 bp的开放式阅读框(ORF),编码315个氨基酸。氨基酸序列多重比对和进化树分析表明,BcAKR4C9与其他植物AKR4C9基因同源性较高,具有高度保守性。荧光定量PCR分析表明,BcAKR4C9在叶片中的表达量高于根中,高温和低温处理下表达上调,且具有相似的表达模式。在0~20 g·L~(-1) NaCl质量浓度范围内基因相对表达量随NaCl质量浓度的升高而升高,伤害处理后能够迅速产生应激响应,并能够被水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达。[结论]不结球白菜BcAKR4C9基因能够被不同激素诱导表达,并且参与到多种逆境胁迫响应。     

油菜BnICE1的克隆及表达分析

【目的】从超强抗寒油菜品种陇油6号中克隆抗寒转录因子BnICE1,并对其进行序列特征分析,研究BnICE1在低温胁迫下表达水平的变化,探讨BnICE1对油菜耐低温胁迫能力的影响。【方法】利用RACE技术获得油菜BnICE1全长的cDNA序列。对该序列进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR研究BnICE1低温及不同组织表达量。【结果】cDNA片段全长1 737 bp,包含1 500 bp完整的开放阅读框,该基因编码499个氨基酸残基,分子量53.2 kD,等电点5.0。序列比对表明,该蛋白C端含有一个典型的bHLH结构域,与其它植物的ICE1蛋白具有较高的同源性,因此命名为BnICE1（GenBank登录号为JF268687）。进化树分析表明,BnlCE1同羊草和白菜亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果表明,该基因在油菜茎、叶和下胚轴均有表达,下胚轴中表达量最高,同时该基因的表达受低温胁迫诱导。【结论】从油菜中克隆了抗寒基因BnICE1,实时荧光定量PCR分析表明其在油菜适应低温胁迫的过程中发挥作用。     

低温胁迫对甘薯s-腺苷甲硫氨酸合成酶mRNA表达水平的影响

[目的]为研究s-腺苷甲硫氨酸合成酶基因在冷胁迫条件下的表达情况。[方法]分别提取4℃胁迫处理0、12、24、48和72 h后的甘薯叶、茎和块根组织总RNA,通过反转录和实时定量PCR技术分析了该基因的mRNA表达情况。[结果]叶、茎和块根组织中该基因表达量都明显升高,分别于胁迫后24、72和72 h达到表达高峰,其中块根组织表达量增加量最大。[结论]低温胁迫能够促进相关基因的mRNA表达水平升高。     

甘蔗ABA生物合成关键酶SoNCED基因克隆及表达分析

[目的]克隆甘蔗体内9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因,分析其基本生物学信息及在逆境胁迫下的表达分析,为进一步探讨SoNCED基因在甘蔗脱落酸(ABA)生物合成途径中的作用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖21号为材料,待蔗苗长至5~6片叶时分别进行干旱、低温、高盐和氧化胁迫处理,利用反转录PCR(RT-PCR)和cDNA未端快速扩增(RACE-PCR)克隆SoNCED基因,应用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,构建原核表达载体并进行目的蛋白的诱导表达,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析SoNCED基因在受到不同逆境胁迫时的表达情况.[结果]克隆获得的SoNCED基因(GenBank登录号JQ314108),cDNA全长为2521 bp,包含1个1827 bp的开放阅读框(ORF),编码608个氨基酸.多重序列比对及系统发育进化树分析结果表明,SoNCED基因编码的氨基酸序列与其他植物有一定的相似性,尤其与禾本科C4植物高粱和玉米的同源性最高,均达96%.成功构建SoNCED基因的原核表达载体pET-SoNCED,且通过IPTG诱导时可得到约66.0 kD的蛋白,确定该蛋白为SoNCE基因的表达蛋白.qRT-PCR结果分析表明,SoNCED基因在干旱、低温、高盐和氧化胁迫下均能诱导表达,其中氧化胁迫下其表达量在6h时达峰值,其他胁迫方式下其表达量在12h时达峰值.[结论]成功克隆获得甘蔗SoNCED基因,并从不同逆境下的表达情况推测该基因在甘蔗体内参与了干旱、低温、高盐和氧化等非生物胁迫的调控过程.     

龙眼咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（DLCCoAOMT）基因的克隆和表达分析

【目的】克隆龙眼咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(DLCCoAOMT)基因,分析其序列特征和在低温胁迫下不同组织中的表达情况并进行原核表达研究。【方法】采用RT-PCR 和RACE 技术从龙眼叶片中克隆DLCCoAOMT基因,用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,利用荧光定量PCR 研究DLCCoAOMT 基因在不同组织中的表达。【结果】克隆得到DLCCoAOMT 基因,GenBank 登录号为JN093023。该cDNA 全长993 bp,具有1 个744 bp 的完整开放阅读框（ORF）,编码247 个氨基酸。序列分析表明,DLCCoAOMT 编码的氨基酸序列与其它植物的 CCoAOMT 蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,龙眼 DLCCoAOMT 与桦木属的CCoAOMT 蛋白亲缘关系较近。利用荧光定量技术进行组织表达模式分析发现,DLCCoAOMT 基因在根、茎、叶中均有表达。总体上表达量在根和茎中较多,叶中较少,随着低温胁迫时间延长,DLCCoAOMT 基因在各组织的表达量也发生变化。原核表达结果表明,DLCCoAOMT 基因在大肠杆菌中获得表达。【结论】从龙眼中克隆到咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因,该基因可能参与调控低温胁迫。     

芹菜肉桂酰辅酶A还原酶基因的克隆与表达分析

[目的]肉桂酰辅酶A还原酶CCR(cinnamoyl-Co A reductase)在植物木质素代谢中起重要的作用,能够将羟基肉桂酸还原生成肉桂醛。本文目的是研究不同芹菜中肉桂酰辅酶A还原酶基因AgCCR在芹菜中组织表达和非生物胁迫过程中的响应情况。[方法]以2个芹菜品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’为材料,分别克隆出编码肉桂酰辅酶A还原酶的基因AgCCR。利用荧光定量PCR分析不同芹菜组织和2种芹菜在高温、低温、干旱和盐胁迫下AgCCR的表达情况。[结果]序列分析表明,‘六合黄心芹’和‘文图拉’中AgCCR基因均含有1个长度为1 014 bp的开放阅读框,编码337个氨基酸,二者的核苷酸位点有3个位点的差异,编码的氨基酸有1个位点的差异。对2个芹菜中的AgCCR基因进行多重比对并绘制进化树,发现其编码的氨基酸序列与其他15种植物的CCR蛋白同源性较高,氨基酸高度保守。荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,芹菜AgCCR基因在‘六合黄心芹’和‘文图拉’叶中的表达水平较高,AgCCR基因在高温和低温下表达上调,在干旱处理下表达下调。[结论]芹菜AgCCR基因对多种非生物胁迫均有响应。特别是低温下该基因响应明显,表明AgCCR基因或许与芹菜抗寒机制相关。