普通小麦及近缘粗山羊草α-醇溶蛋白基因的克降、定位与进化分析

通过特异PCR引物设计,从普通小麦品种(豫麦34和烟农19)和粗山羊草(T9、T197、T48、T176和T17)中扩增、克隆了7个新的α-醇溶蛋白基因,分别命名为Gli-YM34、Gli-YN19、Gli-T9、Gli-T197、Gli-T48、Gli-T176和Gli-T17,基因序列长度为846~891 bp,编码282~297个氨基酸残基,都具有α-醇溶蛋白的典型结构特点。其中Gli-YM34和Gli-YN19基因推导的醇溶蛋白都含有一个额外的半胱氨酸残基,可能对面筋品质有正向作用。根据α-醇溶蛋白氨基酸序列所具有的4种T细胞抗原表位和多聚谷氨酰胺重复区的平均长度以及中国春缺体四体分析,将来自普通小麦品种的Gli-YM34和Gli-YN19基因定位在6D染色体上的Gli-D2位点,而且Gli-YM34和Gli-YN19与来自粗山羊草的α-醇溶蛋白基因具有很高的序列相似性,进一步证明粗山羊草是普通小麦D基因组的供体。在克隆的4个典型α-醇溶蛋白基因中检测到21个SNP和1个9 bp的缺失。系统进化分析表明,α-醇溶蛋白基因与低分子量谷蛋白亚基基因关系较近,在大约43.69百万年时分化,与ω-醇溶蛋白和HMW-GS基因亲缘关系较远,它们的分化时间大约为79.39百万年。     

小麦新品种“成电麦1号”α-醇溶蛋白基因的分离与序列分析

以染色体工程方法培育小麦新品种“成电麦1号”基因组DNA为模板,用小麦种子醇溶蛋白保守引物进行PCR扩增。扩增产物经克隆测序,获得978-1310 bp的6个序列（CD-1、CD-9、CD-11、CD-12、CD-17和CD-21）,其中3个序列（CD-1、CD-12、CD-17）编码284~301个氨基酸的α-醇溶蛋白基因,所编码的氨基酸序列在多聚谷氨酰胺区和重复区出现较大差异,在编码序列的半胱氨酸的数量和位置上,CD-1和CD-12序列具有特殊性。与乳糜泻（celiac disease）病人毒性抗原相关序列的比对结果表明CD-12不具有Glia-α20表位,而CD-1和CD-17序列只具有Glia-α9,Glia-α20的抗原序列。根据已发表的小麦A、B或D染色体组的α-醇溶蛋白基因的序列建立系统树,发现所克隆的“成电麦1号”α-醇溶蛋白基因序列具有特殊性,说明染色体工程方法培育的小麦新品种具有较大的种子蛋白基因变异,这些基因对小麦品质育种的作用值得进一步研究。     

多年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因的分离与序列分析

以多年生簇毛麦（Dasypyrum breviaristatum）基因组DNA为模板,用小麦种子醇溶蛋白保守引物进行PCR扩增。扩增产物经克隆测序,获得999-1018bp的7个序列（GenBank登录号为EU186102-EU186108）,分别编码283-290个氨基酸。序列比对结果表明,它们具有α-醇溶蛋白基因的保守特征,是α-醇溶蛋白基因家系成员。该7个序列与乳糜泻（celiac disease）病人毒性抗原相关序列的比对结果表明,有5个序列在C末端具有Glia-α-2型抗原序列的特征。根据α-醇溶蛋白基因的编码氨基酸建立系统树,发现来自多年生簇毛麦的α-醇溶蛋白基因序列单独聚为一类,不能与普通小麦A、B或D染色体组的相关序列聚在一起。在序列分析的基础上设计了簇毛麦基因组α-醇溶蛋白基因的特异引物AS-V-gli-F和AS-V-gli-R,通过特异PCR扩增,AS-V-gli-F和AS-V-gli-R仅能对多年生簇毛麦、小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体进行特异性扩增,而不能对小麦和其他小麦族物种进行扩增。因此,AS-V-gli-F和AS-V-gli-R可作为检测多年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因向栽培小麦转移的分子标记。     

小麦TaVIP1家族基因克隆、分子特性及功能分析

植物VIP1蛋白(Vir E2 interacting protein 1)与农杆菌侵染植物后T-DNA在细胞内的转运有关,影响植物转化效率,但还未见有关小麦中VIP1基因研究的报道。本研究利用in silico技术从普通小麦中克隆了TaVIP1家族基因,该家族基因全部由4个外显子构成,编码产物相似性高,与拟南芥AtVIP1蛋白质序列相似性仅为50.7%~51.4%。Southern杂交结果表明,TaVIP1基因在小麦基因组中存在3个拷贝。根据小麦3个TaVIP1基因的差异序列设计特异引物,以四倍体小麦Langdon与中国春D组染色体代换系为材料进行PCR检测,结合生物信息学分析,将小麦3个TaVIP1基因分别定位在4AL、4BS和4DS染色体上。亚细胞定位分析表明,TaVIP1蛋白分布于细胞膜、细胞质和细胞核中。农杆菌转化烟草,过表达TaVIP1基因降低了烟草转化效率。小麦TaVIP1基因编码的氨基酸序列与拟南芥AtVIP1基因及烟草NtVIP1基因编码的氨基酸序列相似性很低,这可能是小麦农杆菌转化效率低的原因之一。     

小麦-冰草异附加系种子醇溶蛋白基因表达的分析

本文通过对两个系列14个小麦-冰草（Triticum aestivum-Agropyron intermedium)异附加系种子醇溶蛋白的SDS电泳分析，探讨了异源的天蓝冰草染色体在小麦基因组背景下的表达及其对小麦基因表达的影响。结果表明，附加不同的冰草染色体能以不同的方式影响小麦种子醇溶蛋白基因的表达。在个别异附加系中，冰草染色体上的醇溶蛋白     

郑丰5号α-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

α-醇溶蛋白是小麦籽粒贮藏蛋白的重要组分，其组成与含量对小麦加工品质具有重要影响。利用PCR从郑丰5号基因组中克隆α-醇溶蛋白基因，并对其序列进行分析。经克隆共获得32个α-醇溶蛋白新基因（ ZF5 A-1～ZF5A-32，GenBank注册序列号为JX828280～JX828311），其中15个为假基因，17个（ZF5A-1～ZF5A-17）具有完整开放阅读框。17个α-醇溶蛋白新基因中，除ZF5A-1、ZF5A-3、ZF5A-6、ZF5A-9、ZF5A-10、ZF5A-11、ZF5A-15编码的蛋白在特征Ⅱ区含有1个额外的半胱氨酸（ C）外，其他10个基因编码的蛋白均具有α-醇溶蛋白的典型结构。根据推断氨基酸序列中4种主要T细胞优势多肽的分布及多聚谷氨酰胺区的长度，推测ZF5A-7和ZF5A-12可能定位于6A染色体，ZF5A-4、ZF5A-13、ZF5A-14和ZF5A-17可能定位于6B染色体，而ZF5A-1～ZF5A-3、ZF5A-5、ZF5A-6、ZF5A-8～ZF5A-11、ZF5A-15和ZF5A-16可能定位于6D染色体。17个新克隆α-醇溶蛋白基因及4个已知α-醇溶蛋白基因编码的蛋白的二级结构预测结果表明：α-螺旋、β-折叠的位置和核心序列是相对保守的，但不同蛋白α-螺旋和β-折叠的数量以及参与形成同一保守区域α-螺旋和β-折叠的氨基酸残基数却并不相同。克隆的17个α-醇溶蛋白基因中，除ZF5A-17编码的蛋白缺少α-螺旋（ H2）、ZF5A-2、ZF5A-8编码的蛋白在特征区Ⅰ均存在1个额外的α-螺旋（ HE1）、GQ891685和ZF5A-15编码的蛋白在多聚谷氨酰胺Ⅱ区存在1个额外的α-螺旋（ HE2）外，5个保守的α-螺旋（ H1～H5）恒定出现在其他基因的2个谷氨酰胺重复区和特征区中；此外，在C-末端特征区大部分基因（61．11％）还形成1个β-折叠结构（ E）。郑丰5号中具有较多额外半胱氨酸、α-螺旋和β-折叠的α-醇溶蛋白基因，可能与其良好的加工品质密切相关。     

多年生簇毛麦a-醇溶蛋白基因的分离与序列分析

以多年生簇毛麦(Dasypyrum breviaristatum)基因组DNA为模板, 用小麦种子醇溶蛋白保守引物进行PCR扩增。扩增产物经克隆测序, 获得999~1 018 bp的7个序列(GenBank登录号为EU186102–EU186108), 分别编码283~290个氨基酸。序列比对结果表明, 它们具有a-醇溶蛋白基因的保守特征, 是a-醇溶蛋白基因家系成员。该7个序列与乳糜泻(celiac disease)病人毒性抗原相关序列的比对结果表明, 有5个序列在C末端具有Glia-a-2型抗原序列的特征。根据a-醇溶蛋白基因的编码氨基酸建立系统树, 发现来自多年生簇毛麦的a-醇溶蛋白基因序列单独聚为一类, 不能与普通小麦A、B或D染色体组的相关序列聚在一起。在序列分析的基础上设计了簇毛麦基因组a-醇溶蛋白基因的特异引物AS-V-gli-F和AS-V-gli-R, 通过特异PCR扩增, AS-V-gli-F和AS-V-gli-R仅能对多年生簇毛麦、小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体进行特异性扩增, 而不能对小麦和其他小麦族物种进行扩增。因此, AS-V-gli-F和AS-V-gli-R可作为检测多年生簇毛麦a-醇溶蛋白基因向栽培小麦转移的分子标记。     

普通小麦及近缘粗山羊草α-醇溶蛋白基因的克隆、定位与进化分析

通过特异PCR引物设计,从普通小麦品种(豫麦34和烟农19)和粗山羊草(T9、T197、T48、T176和T17)中扩增、克隆了7个新的α-醇溶蛋白基因,分别命名为Gli-YM34、Gli-YN19、Gli-T9、Gli-T197、Gli-T48、Gli-T176和Gli-T17,基因序列长度为846～891bp,编码282～297个氨基酸残基,都具有α-醇溶蛋白的典型结构特点。其中Gli-YM34和Gli-YN19基因推导的醇溶蛋白都含有一个额外的半胱氨酸残基,可能对面筋品质有正向作用。根据α-醇溶蛋白氨基酸序列所具有的4种T细胞抗原表位和多聚谷氨酰胺重复区的平均长度以及中国春缺体四体分析,将来自普通小麦品种的Gli-YM34和Gli-YN19基因定位在6D染色体上的Gli-D2位点,而且Gli-YM34和Gli-YN19与来自粗山羊草的α-醇溶蛋白基因具有很高的序列相似性,进一步证明粗山羊草是普通小麦D基因组的供体。在克隆的4个典型α-醇溶蛋白基因中检测到21个SNP和1个9bp的缺失。系统进化分析表明,α-醇溶蛋白基因与低分子量谷蛋白亚基基因关系较近,在大约43.69百万年时分化,与ω-醇溶蛋白和HMW-GS基因亲缘关系较远,它们的分化时间大约为79.39百万年。     

陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770～GQ871777).该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30bp保守胚乳盒模式.进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员.     

小麦胁迫相关基因TaLEAL3的克隆及分子特性分析

第3组LEA蛋白(late embryogenesis abundant protein)介导干旱、高温、高盐等非生物胁迫响应, 关于普通小麦LEA基因的研究鲜有报道。利用噬菌体原位杂交技术, 从小麦苗期干旱胁迫条件构建的cDNA文库中筛选出LEA蛋白基因TaLEAL3, 其全长750 bp, 编码区长501 bp, 编码166个氨基酸, 含有一个明显的核定位信号区。氨基酸同源性分析发现, TaLEAL3属于第3组LEA蛋白, 序列中含有由11个氨基酸组成的3个不完全重复的基序和α-螺旋的LEA结构。电子定位结果显示, TaLEAL3基因位于4BL、4DL和5AL染色体上, 主要在茎中表达, 而在根中几乎无表达。实时荧光定量PCR分析表明, 在干旱、低温和ABA诱导下, TaLEAL3基因表达量明显增加。在该基因上游1.7 kb序列处, 预测具有启动子的核心序列和增强子序列, 及与干旱和低温等多种逆境胁迫相关的调控序列。本研究为深入分析小麦LEA蛋白基因的功能, 初步解析LEA蛋白的作用机制提供了数据。     

燕麦葡聚糖合酶基因AsCSLH的克隆及特征分析

β-葡聚糖是燕麦发挥保健作用的重要功能因子,分离其合成关键基因有助于解析燕麦β-葡聚糖积累的分子机制。以高β-葡聚糖燕麦地方品种夏莜麦为材料, 通过RACE和染色体步移的方法克隆了燕麦β-葡聚糖合酶基因AsCSLH及其基因组序列并分析其序列结构特征,采用半定量RT-PCR方法研究该基因组织表达特性。分离出的燕麦CSLH基因包含6个内含子, 内含子剪接方式均符合GT/AG剪接规则,编码区全长2 277 bp,在序列上与水稻CSLH基因的编码区序列相似性最高并且所预测的编码蛋白含有相关多糖合成酶保守结构域。AsCSLH基因在燕麦各组织中均有表达,在灌浆期籽粒中表达水平最高。推测AsCSLH基因在燕麦籽粒的β-葡聚糖合成中起重要作用。     

巴西橡胶树NAC转录因子HbNAC1基因的克隆及生物信息学分析

为了研究植物特有的NAC(NAM,ATAF1/2和CUC2)转录因子在巴西橡胶树生长发育、胁迫应答和激素调节中的功能,对巴西橡胶树NAC转录因子进行了克隆和分析。根据橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,利用RACE-PCR技术克隆了橡胶树HbNAC1的cDNA序列。生物信息学分析显示HbNAC1基因开放阅读框(ORF)为891 bp,编码了一个296个氨基酸组成的中性不稳定水溶性蛋白,该蛋白的N-端具有保守的NAC结构域,C-端高度变异,具备了NAC转录因子的基本特征。HbNAC1定位在细胞核中,具有3个糖基化位点和21个磷酸化位点,三级结构由3个α-螺旋和9个β-折叠组成。序列比对和系统进化分析显示HbNAC1蛋白属于NAC转录因子家族中的ANAC011亚族,推测其可能作为一种氨基酸合成相关的调节酶参与调控植物的免疫反应。     

陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1 000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770~GQ871777)。该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚基的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30 bp保守胚乳盒模式。进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员。     

小麦细胞分裂素受体基因TaHK1的生物信息学及表达特性分析

细胞分裂素在植物发育和应对盐渍、干旱等非生物胁迫的过程中均扮演着重要的角色。为了研究小麦细胞分裂素受体基因的功能,利用已知的拟南芥细胞分裂素受体基因AHK4(At2g01830)为参考序列,使用同源克隆的方法从小麦基因组中得到同源性最高的基因TRIAE_CS42_4DS_TGACv1_362760_AA1181940(Ensembl Plants),命名为TaHK1。生物信息学分析表明,TaHK1位于小麦4D染色体上,编码的蛋白由996个氨基酸组成,分子质量为109. 70 ku,等电点为5. 71; TaHK1蛋白二级结构由α-螺旋、无规则卷曲、延伸链和β-转角4种构象组成;亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞膜的可能性较大,跨膜结构域预测其具有2个跨膜域;蛋白保守结构域分析发现,TaHK1具有典型的细胞分裂素受体的完整结构域,并且含有87个磷酸化位点。表达谱分析显示,TaHK1在根、茎、叶、雄蕊和小穗等各个组织有广泛表达;此外,TaHK1表达量受低磷胁迫和多种病原菌侵染诱导,而受干旱胁迫抑制,推测其在小麦生长发育、抵御干旱胁迫和病原菌侵染过程中可能发挥重要作用。     

中介蝮蛇毒纤溶酶基因克隆及生物信息学分析

目的：克隆中介蝮蛇(Gloydius intermedius)纤维溶解酶（Fibrinolytic enzyme,FLE）基因,分析其基因序列并对该基因的功能进行分析。材料及方法：从中介蝮蛇毒腺细胞中提取总RNA,通过RT-PCR法扩增纤溶酶基因,与pMD18-T载体连接进行TA克隆,再进行序列的测定并且对该序列进行分析。结果：扩增得到完整开放读码框在内的长为777bp的纤溶酶基因序列。结论：成功克隆了编码中介蝮蛇纤溶酶的基因序列,推导其编码的氨基酸序列。开放读码框编码258个氨基酸,含有大量疏水氨基酸。其中,前1-19位氨基酸编码信号肽;根据同源性推测,以His65、Asp110和Ser204组成纤溶酶的活性中心并高度保守;序列内含12个Cys,两两配对结合成的6个二硫键对纤溶酶的高级构型和稳定性至关重要。成功克隆中介蝮蛇毒纤溶酶基因为进一步研究该基因的遗传特征以及为该酶在原核及真核生物中的表达研究提供依据。     

籼稻低亲和阳离子转运蛋白基因OsLCT2的克隆与生物信息学分析

OsLCT1是目前在水稻中唯一鉴定出来的参与韧皮部镉离子运输的关键转运蛋白,与水稻籽粒镉积累密切相关。本研究根据Gene Bank已发表的小麦Ta LCT1基因序列信息设计引物,利用RT-PCR方法从籼稻93-11和华占中克隆了低亲和阳离子转运蛋白基因(LCT),并命名为OsLCT2。生物信息学分析结果表明,该基因定位在5号染色体上,全长2 699 bp,包含3个外显子和2个内含子,其CDS全长1 437 bp,编码478个氨基酸,包含2个PEST序列和11个跨膜结构域。OsLCT2蛋白二级结构预测显示,α-螺旋占57.11%、β-折叠占7.74%,无规则卷曲占35.15%。序列比对和系统进化树分析结果表明,OsLCT2与小麦的亲缘关系最近达65%,其次为高粱64%,而与水稻OsLCT1的同源性并不高,推测OsLCT2的功能可能与Ta LCT1相类似。     

小麦高亲和性钾转运蛋白基因HKT1启动子克隆及序列分析

根据普通小麦HKT1 cDNA序列(GenBank登录号:U16709)设计基因特异引物,通过筛选矮败中国春BAC文库,获得含有HKT1基因组序列单克隆BAC。根据HKT1 5’-端已知序列设计测序引物,以单克隆BAC质粒为模板进行测序,序列经Sequencer软件拼接,获得了HKT1基因起始密码子上游4 192 bp序列。用Neural Network PromoterPrediction(NNPP)软件分析此序列,预测存在9个转录起始点。PLACE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,抗冻、缺水、脱落酸、抗寒元件CANNTG和CCGAC等,伤害诱导元件TGACY,组织特异表达元件ACTTTA和ATATT等。HKT1启动子克隆表明,设计基因特异引物筛选BAC文库,通过以单克隆BAC质粒为模板直接测序获得基因启动子序列的方法是从普通小麦基因组中克隆基因启动子的一条切实可行的途径。     

小麦TaWRKY71a基因克隆、生物信息学及表达分析

WRKY蛋白是主要存在于植物体内一类转录因子家族,在植物的生长发育和逆境应答中发挥重要作用。为了揭示小麦WRKY基因功能,从普通小麦中克隆出Ta WRKY71a基因后进行氨基酸序列分析,并对Ta WRKY71a基因在不同组织及不同胁迫条件下的表达模式进行分析。结果表明,Ta WRKY71a基因编码一个含有355个氨基酸的蛋白质。氨基酸序列分析显示,Ta WRKY71a蛋白含有1个WRKY结构域及1个C2H2锌指结构。预测分析表明,Ta WRKY71a蛋白定位在细胞核;其二级结构包含28.17%的α-螺旋、16.34%的延伸链、4.79%的β-转角和50.70%的无规则卷曲。不同物种间WRKY蛋白的同源性分析比较表明,Ta WRKY71a与粗山羊草WRKY71、水稻WRKY71、高粱WRKY71和拟南芥WRKY40的氨基酸序列之间具有高度的保守性。q RT-PCR分析表明,Ta WRKY71a在叶、根、茎、花和种子中均有不同程度表达,并受ABA、Na Cl和PEG诱导表达,推测该基因可能参与小麦逆境胁迫应答。研究结果为进一步研究Ta WRKY71a的生物学功能奠定了基础。     

小麦γ-醇溶蛋白TaWG05基因克隆、原核表达及多克隆抗体制备

醇溶蛋白是小麦储藏蛋白的重要组成成分,也是一种主要的食物过敏原,可引发乳糜泻和食物依赖运动激发等多种症状。本研究以郑麦004为材料,克隆得到一个γ-醇溶蛋白Ta WG05基因,该基因编码319个氨基酸,其33~40氨基酸残基位置存在Ig E抗原表位区段,可能与小麦依赖运动激发过敏症有关。制备Ta WG05蛋白的抗体,利用Western Blot技术在不同小麦品种中检测Ta WG05蛋白的表达情况,发现在郑麦366、郑麦9023和新麦26中,Ta WG05蛋白几乎无表达;而在郑麦004、矮抗58、豫麦18和偃展4110中,其表达量较高。所得数据表明该抗体可以有效的识别Ta WG05蛋白在小麦品种中的表达情况,为该蛋白过敏人群提供较好的健康指导,也为相关品种改良提供理论参考和技术支撑。     

苏云金芽孢杆菌肠毒素基因entFM的定位与序列分析

摘要：为确定Bt WB9的entFM基因是位于染色体或位于质粒上,以及明确entFM基因的特性,以entFM基因片段制备探针,通过Southern 杂交,分别对染色体DNA和质粒DNA进行杂交定位。结果表明,Bt WB9的entFM基因位于染色体上;克隆了Bt WB9、1072、TS16及Bc6A1 entFM基因ORF序列,序列分析表明,WB9 entFM基因的ORF序列共有个1281个核苷酸组成,可编码426个氨基酸。将WB9、TS16、1072 和Bc6A1 entFM基因编码的氨基酸序列与Bc Cx5相应氨基酸序列进行比较,结果显示WB9、TS16、1072与Bc Cx5之间有很高的相似性,主要差异在于Bc Cx5的EntFM氨基酸序列在39-42位置多出QTQT（谷氨酰胺-苏氨酸-谷氨酰胺-苏氨酸）四个氨基酸,在96-99位置还有SWDK四个氨基酸的差异。