油茶丙二酰单酰CoA:ACP转酰基酶基因的克隆与原核表达

【目的】油茶种仁含油率较低且易遭逆性环境等的影响,这些都严重影响和制约了油茶产业的快速发展。丙二酰单酰Co A:ACP转酰酶是脂肪酸合成酶(FASⅡ)复合体的组成酶之一,在脂肪酸合成中起着装载作用,它的酶促反应产物丙二酰单酰ACP是脂肪酸合成关键组成部分。开展该基因的功能研究,能为油茶的分子遗传育种奠定基础。【方法】以油茶品种‘华硕’种子为材料,借助其种子转录组和表达谱数据库,通过RACE技术,克隆丙二酰单酰Co A:ACP转酰酶基因并对该基因进行生物信息学分析。利用常规的酶切连接技术构建基因的原核表达载体,并利用α酮戊二酸脱氢酶(KDH)偶联系统测定表达产物的酶活性。【结果】丙二酰单酰Co A:ACP转酰酶基因的全长c DNA 1 867 bp,含有1 131 bp的开放读码框,编码376个氨基酸,具有58个氨基酸长度的叶绿体转运肽,该基因被命名为Co MCAT(Gen Bank登录号KJ910337)。在malonyl-Co A结合位点和ACP结合位点上分别存在高度保守的基序"GQGXQ"和"GXSXG"。原核表达载体p ET30a-Co MCAT在BL21(DE3)细胞中被成功地诱导表达,目的重组蛋白分子量约为40 k Da。酶活性分析表明,重组蛋白Co MCAT的最佳催化温度为30℃,最佳p H为7.0,比酶活性约为2.384 U·μg-1。【结论】以本实验室构建的油茶转录组数据库为基础,首次克隆获得油茶MCAT基因的全长c DNA序列,构建其原核表达载体在宿主细胞BL21(DE3)中成功诱导表达目的蛋白,并对重组蛋白进行初步的酶活性分析。研究结果为今后进一步深入开展和揭示油茶MCAT基因在油脂合成的代谢过程中的作用奠定基础。     

磷脂酰肌醇合成酶PIS基因植物表达载体的构建

磷脂酰肌醇(PI)是真核细胞中主要的磷脂组分,磷脂酰肌醇合成酶(PIS)是磷脂酰肌醇合成途径中的关键酶,它的功能是催化myo-肌醇和CDP-DG反应产生磷脂酰肌醇。将玉米PIS基因与载体pCAMBIA2300-35s连接,得到植物表达载体pCAMBIA2300-35s-PIS,该载体带有CaMV35s启动子、PIS基因、终止序列及一个CaMV35s启动子启动的NPTⅡ抗性筛选基因。将构建好的PIS植物表达载体转入农杆菌中,用于将来国槐等木本植物的转化。     

美国白蛾核型多角体病毒ORF72原核表达载体的构建、表达及纯化

[目的]根据Ikdea对Hycu NPV全基因组序列的分析,筛选出功能还未被研究的、保守性高的ORF72基因。[方法]将ORF72基因构建到原核表达载体p GEX-4T-1上,对其进行诱导表达,优化表达的条件,并通过GST亲和层析色谱柱纯化融合蛋白。[结果]重组质粒p GEX-4T-1-ORF72的酶切检测以及测序结果均正确,证明重组质粒载体构建成功。通过SDS-PAGE凝胶电泳显示,ORF72蛋白能够与p GEX-4T-1载体上的GST标签蛋白进行融合表达,诱导表达后的融合蛋白大小约为38. 2 k Da。优化后的表达条件为:异丙基硫代β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导浓度为1. 0 mmol·L-1,最佳诱导温度为25℃,最佳诱导时间为4 h,并且该蛋白在大肠杆菌BL21和Rosetta表达菌株中均能很好的表达,但在Rosetta菌株中表达量更高。[结论]成功构建了p GEX-4T-1-ORF72原核表达载体,确定出ORF72融合蛋白最佳诱导表达条件,诱导表达并纯化出ORF72融合蛋白,为进一步研究其生物功能奠定基础。     

白蜡虫ws基因RNAi载体构建及原核表达dsRNA

[目的]构建白蜡虫(Ericerus pela)蜡酯合酶(wax synthase,WS)基因干扰载体并建立其体外dsRNA(doublestranded RNA,dsRNA)原核表达体系,低成本大量制备白蜡虫ws基因的dsRNA。[方法]克隆白蜡虫蜡酯合酶基因ws片段,连入L4440载体,将重组质粒转入大肠杆菌HT115感受态细胞,经IPTG诱导获得与目的片段相对应的dsRNA。[结果]白蜡虫ws基因RNA干扰(RNA interference,RNAi)载体成功构建,重组质粒转入HT115感受态细胞经IPTG诱导后菌体成功表达dsRNA,dsRNA的平均获得量1 705 ng·m L~(-1)。[结论]该研究通过原核表达白蜡虫ws基因的dsRNA,为后续利用RNAi实验研究白蜡虫ws基因功能及作用机理奠定基础。     

尾叶桉GLU4肉桂酰-辅酶A还原酶基因克隆及原核表达

肉桂酰-辅酶A还原酶(Cinnamoyl Co-A Reductase,CCR)是木质素合成中的关键酶,根据植物中CCR保守序列设计引物,以尾叶桉GLU4嫩茎为材料克隆到其CCR基因,命名为Eu CCR。该基因g DNA长2 918bp,c DNA长1 045 bp,CDS区编码336个氨基酸。EuCCR核酸序列与Gen Bank已登录的桉属植物CCR基因同源性达到96%以上,与伞房属、杯果木属植物CCR的同源性达85%以上,其编码的氨基酸序列经比对发现具有完整FR_SDR_e结构域及NADP结合位点和底物结合位点,与可可树等植物中CCR基因编码序列同源性也在84%以上,确定为CCR基因。对EuCCR蛋白序列理化性质及结构进行生物信息学分析,利用MEGA软件对基因序列进行系统进化树分析。采用pQE30/M15系统对EuCCR进行原核表达,重组质粒成功表达分子量约36 kD的目的蛋白。本研究从尾叶桉GLU4中克隆得到EuCCR基因并原核表达,为该基因的酶学分析以及利用该基因转化调控尾叶桉木质素合成奠定基础。     

油桐桐酸合成酶基因克隆和植物表达载体构建

α-桐酸合成酶是控制亚油酸向α-桐酸(18:3Δ9cis,11trans,13trans)转化的关键酶。本研究以发育中的油桐种子为材料,利用改良TRIzoL法提取总RNA,并根据GenBank中已经登录的α-桐酸合成酶基因FADX的序列,设计特异性引物,采用RT-PCR方法,克隆得到FADX基因全长cDNA,长度为1221bp。通过生物信息学分析结果表明,该序列5’端和3’端非编码区序列长度分别为13bp和47bp,含有一个开放阅读框(14～1174bp),编码386个氨基酸,含有典型的脂肪酸脱氢酶结构域。将所得基因经BamHI和SacI酶切后插入表达载体质粒pBI121,构建反义表达载体pBI121fadx。     

毛白杨PtCDD基因5'片段的原核表达及功能分析

根据GenBank中毛白杨钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(PtCDD)基因序列,以毛白杨形成层区域的cDNA为模板,经PCR扩增出该基因上游637 bp的cDNA片段.将该片段与PET-30b( )载体连接,构建杨树PtCDD基因片段原核表达载体并进行表达研究,获得大量的PtCDD-(HIS)6 融合蛋白.并进一步对该蛋白进行纯化和功能检测.结果表明:PtCDD基因片段能够在大肠杆菌体内表达出具有DNase功能的蛋白,克服了因表达全酶可能强烈降解DNA所带来的不能最终获得表达产物的问题,为今后PtCDD蛋白的抗体制备以及进一步研究奠定了基础.     

桑树景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶基因的克隆、原核表达与植物表达载体的构建

景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)是卡尔文循环过程中的关键酶.利用RACE技术得到景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶基因全长cDNA,命名为MSBPase(GenBank登录号;DQ995346).MSBPase全长为1 527 bp,该序列含有1个1 179 bp的完整开放读码框,编码393个氨基酸,蛋白质理论分子质量约为42.6 ku,等电点为5.85,其氨基酸序列与其他植物中已分离的SBPase有很高的同源性.对MSBPase编码的蛋白质(命名为MSBPase)进行结构预测分析表明,该蛋白富含无规卷曲(coil),高达64.29%,其次是α-螺旋(helix),为22.19%,而β-折叠(strand)只有13.52%.将MSBPase编码区插入原核表达载体pET30a( ),并转化到大肠杆菌菌株 BL21中,经过IPTG诱导,MSBPase融合蛋白在BL21菌株中成功表达.将得到的MSBPase编码区插入植物表达载体pBI121中,构建了MSBPase植物表达载体pBI121.SBP.     

β-甘露聚糖酶基因的克隆表达及酶学性质

以能水解魔芋葡甘聚糖的野生筛选菌种枯草杆菌A 33为材料,通过PCR技术从A 33基因组中扩增出β-甘露聚糖酶基因编码序列.经过克隆、测序及BLA ST比对分析,证实该基因编码β-甘露聚糖酶,属于β-甘露聚糖酶家族中的一员,该基因已注册G enBank.将该基因克隆到原核表达载体pRSET-A中并转入大肠杆菌表达系统BL 21(DE 3)pLysS,经过诱导获得了此酶的高效表达.其表达量达到37.78 U/mL,酶学特性分析表明其作用的最适pH为5.0,最适温度为60℃.     

白桦BpGT14基因表达载体及RNA干扰载体的构建

糖基转移酶基因是生物分子糖基化中的关键基因,已有研究表明少数糖基转移酶14(Glycosyltransferase14,GT14)家族基因在植物细胞壁合成及对逆境的响应中发挥重要的生物学功能,然而GT14基因对逆境的响应机制目前仍不清楚。为了研究糖基转移酶基因的生物学功能,本实验室在克隆了白桦Bp GT14基因(JQ409354)编码区序列全长的基础上,利用Bam HⅠ单酶切的方法构建了白桦Bp GT14基因的p BI121植物表达载体,并利用一步PCR之后在同一体系中同时酶切-连接的方法,构建了Bp GT14基因RNA干扰载体,相比于传统的RNA干扰载体构建方法更为高效快捷。测序结果表明,植物表达载体及RNA干扰载体均构建成功。本研究的完成,为Bp GT14基因进一步的遗传转化及转基因植株的获得奠定了基础,同时为今后植物表达载体的构建提供了高效便捷的参考方法。     

杉木施肥引发基因表达响应机制的转录组分析

【目的】从基因表达水平上,研究施肥引起杉木基因表达变化规律,为杉木施肥理论与MAS育种实践,提供科学依据。【方法】以开化1年生的杉木无性系开6扦插苗为研究对象,4种施肥处理,每处理三个重复,采用Illumina HiSeq4000高通量测序技术进行测序,对测序结果进行无参转录组分析。【结果】1)转录组测序共产生clean reads5.0E+07 nt到7.1E+07 nt,总拼接长度724341090 nt,通过Trinity组装,获得了74288个unigenes(基因),然后将组装序列在6个数据库(Nr,Swiss-prot,eggNOG,KEGG,Pfam,GO)进行BLASTX分析,获取功能注释信息;2)韦恩图揭示基因对不同施肥处理的响应是:在-P-N1-VS-WT比较组中,未施肥处理,有4650个特异表达基因,其中包含了若干耐性基因,其它比较组也获得了相应的结果。杉木施肥诱导一些基因的开启和上调,同时也导致一些基因表达的关闭或下调;不同处理间的表达差异基因数在不同施肥组间变化很大,显著差异表达基因从施磷与对照比较组的429个到施磷与施氮比较组的4942;3)差异表达极显著基因的热聚类分析结果,揭示同一比较组,不同处理间基因表达是互补的关系:同一基因要么高表达,要么低表达;4)GO富集与分类显示施肥对杉木影响显著的基因主要定位在叶绿体、细胞骨架、细胞膜、细胞核、细胞质上;5)GO富集分析的结果表明施氮(磷)肥,不仅可以促进氮(磷)的吸收与代谢,而且也能促进磷(氮)的吸收与代谢;6)对施磷肥与氨酰基-tRNA大分子化合物合成的生理生化过程进行了分析。基于以上研究结果:今后可对转录组分析获得的重要基因进行研究,其结果可用于指导杉木施肥和杉木营养遗传育种MAS选择。【结论】RNA-seq高通量测序技术,对于研究非模式植物(包括基因组比较大的针叶树)施肥分子机制,是一种快速而简便的方法。研究结果表明,施肥不仅激活了与N、P的吸收、转运和利用有关的基因表达,还下调了与生长发育和光合作用有关的基因表达。施肥促使杉木的生长发育向着适应环境、竞争资源和生长发育的方向发展。     

南美油藤种子发育过程的代谢组学和转录组学联合分析

【目的】南美油藤种子油中富含不饱和脂肪酸,是一种具有重要经济价值和应用前景的油料植物。目前影响南美油藤种子油脂合成的关键基因、途径及其调控机理尚未清晰。因此,对南美油藤种子的脂质代谢物的动态变化规律及重要脂肪酸代谢相关调控基因的研究,不仅能够为提高其种子油产量和改善油脂品质提供理论基础,也可为其他木本油料植物高效开发利用提供有价值的参考依据。【方法】选用不同生长阶段的南美油藤种子(形成初期、发育初期、中期、后期、成熟期)为研究对象,结合GC-MC代谢组学技术和高通量转录组测序技术,分析种子发育过程中脂质代谢物含量的动态变化规律,并根据种子不同生长阶段的差异表达基因寻找出脂质代谢物生物合成与累积的关联酶基因。【结果】脂质代谢组学分析发现,南美油藤种子中高含量的α-亚麻酸和亚油酸主要在种子成熟阶段合成与累积,是判别南美油藤种子中脂肪酸缓慢累积时期与快速累积阶段的依据。转录组学分析表明,南美油藤种子成熟阶段前后的基因表达存在显著差异。结合代谢组学与转录组学的分析结果显示,与脂肪酸生物合成和累积相关的6个关键酶基因的表达模式与脂肪酸的合成和累积存在显著的相关性,基因家族的不同成员存在生物学功能的差异性和多样性。其中FAD2-3、FAD7、FATA、KAS2、LACS2、LACS8和SAD酶基因表达与脂肪酸总含量及主要脂肪酸含量呈显著正相关,说明7个酶基因表达对南美油藤种子油脂的合成与累积有促进作用;FAD2-2、KCS1、KCS10和LACS1酶基因与脂肪酸总含量及主要脂肪酸含量呈显著负相关,说明4个酶基因的表达对南美油藤种子油脂的合成与累积具有抑制作用。【结论】南美油藤种子成熟前后脂肪酸含量及差异表达基因存在显著差异,可依据种子中α-亚麻酸和亚油酸的含量变化将种子发育过程划分为脂肪酸缓慢累积和快速累积2个时期;南美油藤种子脂肪酸代谢中的6个关键酶基因的表达模式与脂肪酸的合成和累积存在显著的相关性,且同一基因家族的不同成员在脂肪酸的累积过程中可能具有不同的生物学功能。研究结果可为利用分子生物学技术提高南美油藤种子油产量和改变脂肪酸组分提供备选基因和相应的理论基础。     

Prokaryotic expression analysis of an NBS-type PtDRG01 gene isolated from Populus tomentosa Carr.

In order to investigate the protein features of an NBS gene (PtDRG01, EF157840) isolated from Populus tomentosa Carr., the full-length open reading frame was fused into a prokaryotic expression vector pGEX-KG. PCR analysis and double endonuclease digestion showed that the recombinant vector was successfully constructed and transferred into an expression host E. coli strain XA₉₀. It was indicated by SDS-PAGE analysis that IPTG treatment successfully induced the expression of a fusion protein of about 79 kD, which was consistent with the predicted value. In addition, the prokaryotic expression system was also optimized. The result suggests that 1 mmol/L IPTG treatment for 4 h at 37°C was most effective, and the product was predominately soluble and not extra-cellular secreting. Moreover, the fusion protein was purified with an affinity chromatography column using Glutathione Sepharose 4B. This work will lay a foundation for further studies on biological functions of the PtDRG01 gene. __________ Translated from Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2008, 28 (5): 0882–0888 [틫自: 컷놱횲컯톧놨]     

High-level expression of 4-coumarate:coenzyme A ligase gene Pt4CL1 of Populus tomentosa in E. coli

In order to investigate the enzymatic properties of the 4CL1 of Populus tomentosa, the recombinant expression vector pQE31-4CL1 was constructed. The recombinant was identified by three restriction endonucleases, then the vector pQE31-4CL1 was transformed into expression host M15 (pREP4) and induced by isopropyl-α-D-thiogalactoside (IPTG) to express 60 kD fused protein Pt4CL1. The biologically active Pt4CL1, expressed as soluble protein, was achieved with 0.6 mmol·L-1 IPTG induction as the ex-pression temperature declined from 37 to 28°C. The 6×His tag facilitates affinity binding to Ni2 -nitrolotriacetic acid (NTA) and enables one-step purification to acquire the molecular SDS-PAGE electrophoresis purity of the active 4CL1 protein by agarose cou-pled with Ni2 -NTA affinity chromatography. The optimal substrate for Pt4CL1 was 4-coumarate.     

梨果实细胞分裂期内参基因表达稳定性分析

【目的】果实细胞分裂期是果实品质调控的关键时期,qRT-PCR技术在果实品质研究中发挥着重要作用,qRT-PCR技术中内参基因的选择关系到检测结果的准确性。为了筛选出适合分析梨果实细胞分裂期基因表达水平的内参基因。【方法】分别以杜梨、香梨和鸭梨梨花露红期、盛花期的花托和授粉后10、20、30、40 d的梨果肉为研究材料,应用qRT-PCR技术,对TUB2、TUB1、TUB3、Actin1、Actin2、UBI、EF1α和GAPDH这8个内参基因在不同梨品种果实细胞分裂期的表达情况进行了分析,利用geNorm和NormFinder对候选内参基因的稳定性进行了分析评价;以FWL1为目标基因,验证了候选基因在同一花期不同梨品种之间表达的稳定性。【结果】Actin1在花期花托中的表达稳定性最高,TUB2在果期的表达稳定性最高,TUB2在总样本中的表达稳定性最高。以FWL1为目的基因对表达稳定性不同的TUB2、Actin1、Actin2和TUB1这4个候选基因的验证结果表明,以TUB2、Actin1和Actin2为内参基因时,FWL1在同一时期不同梨品种之间的表达模式基本一致,使用TUB1作为内参基因得到的FWL1在杜梨、香梨和鸭梨中的表达模式与应用TUB2作为内参基因时的表达模式完全不一致。【结论】Actin1是研究梨花期花托基因表达分析的首选内参基因;TUB2是研究果期果肉基因表达分析的首选内参基因,也是梨果实细胞分裂期基因表达分析的首选内参基因。     

越南油茶脂肪酸积累及相关基因表达动态分析

越南油茶(Camellia vietnamensis)茶籽油脂肪酸组成差异是影响其营养和医疗保健价值的重要因素,但目前关于其种子油主要脂肪酸含量动态变化及其分子调控机制仍不清楚。本文以16年生越南油茶实生树种子为试验材料,采用索氏提取法提油,采用气相色谱法鉴定脂肪酸种类和测定脂肪酸含量,采用荧光定量PCR法测定4个关键酶基因的相对表达量。结果表明,越南油茶茶籽油中共含有15种脂肪酸,其中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈油酸和二十四碳一烯酸的含量在其动态变化的不同时期间存在显著变化,且油酸和亚油酸、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸等的含量之间分别呈极显著负相关关系;8月5日到9月5日是油酸快速积累期,且油酸的积累随着种子的成熟而增加,亚油酸的积累则与之相反;不同脂肪酸含量与控制其转化的关键酶基因相对表达量动态变化特点基本一致,关键酶基因的相对表达量与硬脂酸(底物)、亚麻酸和花生一烯酸(最终的生成物)等含量之间具有极显著的典型性相关性;△9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因(SAD)相对表达量与硬脂酸含量的偏相关系数显著且呈负相关,硬脂酸含量与脂肪酸脱饱和酶2基因(FAD2)相对表达量、SAD与FAD2和脂肪酸脱饱和酶3基因(FAD3)相对表达量、亚油酸含量与FAD3基因相对表达量等之间的偏相关系数均显著且呈正相关。可见,越南油茶茶籽油存在棕榈酸向硬脂酸、硬脂酸向油酸、油酸向亚油酸和亚油酸向亚麻酸的直接转化过程,选择合适的采果日期是提高茶籽油不饱和脂肪酸比例的有效手段之一,SAD基因表达增强促进硬脂酸向油酸转化,硬脂酸含量对FAD2基因表达、亚油酸含量对FAD3基因表达、SAD基因表达对FAD2和FAD3基因表达等均表现正调控作用。     

Transient gene expression in western white pine using agroinfiltration

A method for transient gene expression was developed for western white pine(WWP, Pinus monticola Dougl. ex D.Don) using reporter gene uid A encoding bglucuronidase(GUS). GUS was transiently expressed in cross sections of primary and secondary needles, cotyledons, and current and second year stems of WWP via vacuum-infiltration with Agrobacterium tumefaciens. Histochemical assays of cross sections of secondary needles showed stronger blue color indicating GUS expression at day 1 and 2 than on other days post agroinfiltration(dpa).GUS activity expressed inside WWP cells was confirmed using light microscopy. In fluorometric assays, GUS expression was high at 1 dpa and lasted until 4 dpa in detached secondary needles, while similarly high expression levels only lasted until 2 dpa in attached secondary needles then dropped significantly. Although the length of GUS-staining zones varied among different WWP organs and between growth and dormant seasons, all tested WWP tissues using the protocol had high levels of transient GUS expression. Thus, heterologous candidate genes or endogenous silencing can be expressed in various WWP tissues or organs using this agroinfiltration approach. The current protocol for efficient transient gene expression willaid functional genomics study of WWP and its pathogens and related conifer species.     

增加林木的纤维素生产和转基因树的生长(英文)

纤维素是植物组成中的重要多聚物。纤维素也是重要的工业原料和可再生的能源物质。利用转基因技术可以降低林木中木质素含量并增加纤维素含量。木质素合成酶基因4-CL是一个重要的和木材再生有关的基因。在我们的研究中,将利用反义表达方法降低木质素含量,增加纤维素含量。研究包括:D4-CL基因的分离;转基因植物的生产;纤维素和木质素含量分析;中试。参69。