蒺藜苜蓿MtMYB16基因克隆、表达及转录自激活分析

植物中MYB转录因子数量众多,功能多样,在植物生长发育、逆境响应等多方面发挥着重要作用。为研究MYB转录因子在蒺藜苜蓿中的功能,本研究采用PCR技术从蒺藜苜蓿中克隆MtMYB16基因,该基因开放阅读框1074 bp,共编码357个氨基酸。进化树分析结果显示,MtMYB16蛋白与白花草木樨中MYB蛋白同源性最高。亚细胞定位结果显示,MtMYB16蛋白定位在细胞核中。酵母自激活检测结果显示,MtMYB16蛋白具有自激活活性,自激活结构域位于C端。表达分析结果显示,MtMYB16在蒺藜苜蓿根、茎、叶、花、果实中均有表达,在根中表达水平最高;IAA、MeJA能够降低MtMYB16表达水平;盐胁迫和干旱胁迫下,MtMYB16表达量在1.0 h时迅速增加,说明MtMYB16可能具有响应盐及干旱胁迫的功能。     

蒺藜苜蓿MtUFO基因克隆及自激活检测

以蒺藜苜蓿品种R108为材料,采用RT-PCR技术成功克隆了蒺藜苜蓿MtUFO基因,其开放阅读框共1128bp。生物信息学分析显示,MtUFO基因编码375个氨基酸,蒺藜苜蓿UFO蛋白与鹰嘴豆的亲缘关系最为接近。双杂交诱饵表达载体pGBKT7-MtUFO构建成功,并在酵母细胞中正常表达,表达产物对报告基因无自激活作用。     

蒺藜苜蓿MtDWF1基因克隆、亚细胞定位及表达特征分析

Delta24-甾醇还原酶(Delta24-sterol reductase, DWF1)是油菜素内酯(Brassinosteroide, BR)合成途径中的关键酶，在植物生长发育中起着关键性的作用。为了研究DWF1基因在蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)中的功能，本试验从蒺藜苜蓿R108中克隆MtDWF1基因全长序列，该基因开放阅读框(ORF)1 704 bp,编码567个氨基酸，分子量65.911 kD,理论等电点为8.53。亚细胞定位显示，该蛋白定位于细胞质内。进化分析表明，蒺藜苜蓿MtDWF1蛋白与鹰嘴豆(Cicer arietinum)、红三叶(Trifolium pratense)及豌豆(Pisum sativum)亲缘关系较为接近。MtDWF1基因在蒺藜苜蓿根、茎、叶中均有表达，在茎和叶中的表达水平较高。外源激素脱落酸(Abscisic acid, ABA)能够明显提高MtDWF1表达，水杨酸(Salicylic acid, SA)能够显著降低MtDWF1表达水平。同时，经油菜素内酯诱导后，MtDWF1表达水平整体呈现增加趋势。本研究为进一步探索MtDWF...     

蒺藜苜蓿MtNSN1的克隆与功能分析

核干因子(NS)是一类广泛存在于动物细胞核中的GTP结合蛋白,主要参与胚的形成和细胞增殖,对维持细胞周期具有重要作用。本研究旨在初探蒺藜苜蓿MtNSN1的表达模式及其对生长发育的调控功能。克隆获得蒺藜苜蓿MtNSN1基因cDNA全长2193bp,其中开放阅读框为1800bp,编码599个氨基酸,蛋白分子量133.7kDa。进化树分析显示MtNSN1与大豆NSN1的氨基酸同源性为66.67%。组织器官表达分析表明,MtNSN1在蒺藜苜蓿花中表达量最高,根次之,叶中表达量最低。RNA原位杂交的结果显示该基因主要在蒺藜苜蓿生长发育活跃的茎尖分生组织及其周围的幼嫩叶中表达。MtNSN1转化野生型拟南芥得到超表达植株,通过统计分析表明超表达植株的主根长度和叶片数量都明显优于野生型。在超表达植株中5个细胞周期标记基因的表达水平均比野生型拟南芥显著上调;利用DNA化学诱变剂博来霉素对植株进行处理,发现超表达植株的根系受抑制程度小于野生型。以上结果表明,MtNSN1与蒺藜苜蓿茎尖分生组织的维持及地上、地下器官的发育有关,同时异源表达MtNSN1在转录水平上影响拟南芥细胞周期的表达。     

紫花苜蓿MsNAP基因克隆及烟草转化

NAP转录因子是植物体内特有的转录因子,在调控植物生长发育、衰老速度以及响应生物、非生物胁迫等方面有重要作用。采用RT-PCR方法克隆紫花苜蓿NAP转录因子基因,将其命名为MsNAP(GenBank登录号:KM211498.1),MsNAP编码区长822bp,编码274个氨基酸。生物信息学分析显示:其与其他物种NAP蛋白具有较高的同源性,与蒺藜苜蓿同源性最高。荧光定量技术分析结果显示:MsNAP基因在花中表达量最高,衰老叶片中的表达水平远远高于未衰老叶片。利用DNA重组技术将MsNAP基因完整编码区连接至植物表达载体pBI121,成功构建植物表达载体pBI-MsNAP,通过农杆菌介导方法转化烟草,PCR和RT-PCR检测结果显示,成功获得了转MsNAP基因的转基因烟草,初步证明在转基因烟草中外源基因MsNAP能够转录表达,为研究MsNAP基因功能奠定了基础。     

紫花苜蓿atpA基因的克隆及表达模式分析

叶绿体atpA基因位于ATP合酶的CF₁上，编码α亚基，是光合作用不可缺少的关键基因。本研究利用RT-PCR技术，从‘新疆大叶’苜蓿（Medicago sativa L.‘Xinjiang Daye’）中克隆出atpA基因，并进行生物信息学分析，采用实时荧光定量PCR技术进行基因表达模式检测。结果显示，MsatpA基因编码510个氨基酸，相对分子质量为55.71 KD，等电点为5.22。MsAtpA蛋白含有多个磷酸化位点且无跨膜结构和信号肽，二级结构中α-螺旋占比最高；亚细胞定位预测该基因编码的蛋白位于叶绿体中，与同为豆科苜蓿属的黄花苜蓿（Medicago falcata）、蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）的AtpA氨基酸序列同源性较高。表达模式检测结果显示，MsatpA基因在叶中的表达量最高，根中最少；结荚期的基因表达量显著高于其他发育时期；MsatpA基因响应低温、高温、盐和渗透胁迫应答，且呈现出不同的表达特点。研究结果为紫花苜蓿atpA基因功能研究奠定基础。     

蒺藜苜蓿全基因组中U-box基因家族的筛选与特征分析

植物基因组中广泛存在U-box基因,其编码蛋白大部分作为泛素系统中决定底物特异性识别的E₃泛素连接酶,广泛地调控植物生长生殖发育以及响应逆境胁迫等过程。本文利用蒺藜苜蓿基因组数据库,通过生物信息学手段,鉴定蒺藜苜蓿U-box家族基因;采用MEGA6软件进行系统进化树分析;通过GSDS在线工具和Mapinspect软件进行基因结构及染色体定位分析;利用已有的蒺藜苜蓿芯片数据进行组织表达和胁迫响应表达分析。结果表明,蒺藜苜蓿基因组中含有41个U-box基因,不均匀地分布于蒺藜苜蓿的8条染色体上。根据结构域组成和系统进化分析将这些U-box蛋白分成6类。基因表达模式分析发现,该家族成员的表达具有一定的组织特异性,并能响应盐、干旱和氮素胁迫。这些研究结果为蒺藜苜蓿U-box基因家族的功能分析奠定了基础。     

紫花苜蓿MADS-box基因NMH7的亚细胞定位与表达分析

通过构建NMH7基因与绿色荧光蛋白基因融合的植物表达载体GFP- NMH7研究紫花苜蓿基因编码蛋白的亚细胞定位.用基因枪轰击洋葱表皮细胞的方法进行瞬时表达,结果表明:NMH7基因编码蛋白定位于细胞核;半定量RT- PCR分析紫化苜蓿NMH7基因的组织表达特性,结果表明:其在根、花蕾、花、荚果中都有表达,在花中表达量高于其他组织;NMH7基因的表达不受赤霉素诱导,脱落酸和茉莉酸甲酯能抑制其表达.     

蒺藜苜蓿E3泛素连接酶U-box基因克隆及表达分析

泛素化在植物生长和发育过程中起重要作用,E3泛素连接酶负责对靶蛋白特异性识别,其中U-box结构的E3泛素连接酶具有调控植物生长发育和免疫反应等功能,并在抗逆性方面发挥作用。目前,关于蒺藜苜蓿U-box家族基因的研究尚未见报道。本研究从蒺藜苜蓿中克隆得到U-box(MtPUB4)基因,该基因cDNA全长2448bp,编码815个氨基酸,包括1个U-box结构(C-X2-H-X7-C-X7-C-X2-C-H-X2-H)和5个ARM结构域,属于U-box/ARM类型E3泛素连接酶。构建原核表达载体pET-MtPUB4,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)表明在大肠杆菌中表达了MtPUB4蛋白。荧光定量PCR分析表明MtPUB4基因在蒺藜苜蓿花中的表达量最高,在根中表达量最低。MtPUB4基因受到NaCl、聚乙二醇、脱落酸诱导,随着诱导时间增加,表达量呈现出增长趋势。这些结果表明,MtPUB4基因在蒺藜苜蓿生长发育和抗逆性中可能起到重要调节作用,但在低温胁迫中表达量稍微下降,变化不明显。本研究成功构建了pBI121-MtPUB4植物表达载体,为进一步转化拟南芥突变体Atpub4奠定了基础。     

蒺藜苜蓿LEA基因家族全基因组分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)是一类在种子胚胎发育后期特异表达并受发育阶段及脱水信号调节的脱水保护蛋白,在响应植物干旱、低温、高盐等逆境胁迫中具有重要功能。本研究利用生物信息学手段,在全基因组水平对蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)LEA基因家族进行分析,并对其进化、基因结构、进化压力、染色体定位及基因表达模式进行了系统分析。本研究共筛选出23个蒺藜苜蓿LEA家族基因,可分为8个亚家族。基因定位结果表明,23个蒺藜苜蓿LEA基因分布于除6号染色体外的其他7条染色体上,但分布不均匀;家族成员外显子数目都不超过两个,结构简单。不同组织表达谱分析结果显示,LEA家族基因具有不同的组织表达模式,并受干旱逆境胁迫调控。本研究结果可为蒺藜苜蓿LEA基因家族的功能分析奠定基础。     

蒺藜苜蓿cation/H+ exchanger基因家族鉴定及表达特征分析

CPA（cation proton antiporter）超家族通过转运质子和一价金属离子调节细胞内离子和pH稳定。阳离子质子转运体（cation/H⁺ exchanger,CHX）基因家族属于CPA2（cation proton antiporter 2）超家族,其N端有一个Na⁺/H⁺ exchanger结构域,对植物维持细胞离子平衡、花器官发育起着至关重要的作用。通过生物信息学手段,系统地分析了蒺藜苜蓿CHX家族基因,通过全基因组筛选共鉴定出47个MtCHXs;染色体定位分析表明蒺藜苜蓿CHX基因分布在8条不同的染色体上;同源性分析显示蒺藜苜蓿和拟南芥亲缘关系近,而与水稻亲缘关系远;进一步进化关系分析将47个MtCHXs基因分为5组,并且各组内成员在基因结构和基序上比较保守;顺式作用元件分析发现MtCHXs基因启动子包含大量光响应元件、激素响应元件以及干旱、低温、创伤响应元件;表达特性分析发现MtCHXs在生殖器官中高表达,并且响应干旱、低温等非生物胁迫。     

MADS-box基因家族在蒺藜苜蓿的全基因组分析

MADS-box基因家族是植物体内的重要转录因子,它们广泛地调控着植物生长、发育和生殖等过程。本研究以蒺藜苜蓿基因组数据为材料,采用结构域搜索方法,鉴定了138个MADS-box基因。通过序列比对系统进化分析,将它们分成两大类:Ⅰ型(92个)和Ⅱ型(46个)。同时,通过染色体定位分析发现,134个MADS-box基因定位在染色体上,还有4个MADS-box基因定位在尚未完成最终拼接的超长片段上。蒺藜苜蓿的MADS-box基因家族成员之间存在大量的基因重复,特别是Ⅰ型MADS-box基因,通过基因复制,MADS-box基因家族在染色体上形成多个密集的MADS-box基因簇。对蒺藜苜蓿的RNA-seq表达谱数据分析,发现MADS-box基因在心皮组织、花器官等组织中表达量较高,这表明蒺藜苜蓿的MADS-box基因家族广泛地参与苜蓿组织分化、发育以及生殖等过程的调控,这将为进一步揭示MADS-box类转录因子在蒺藜苜蓿中作用机制提供了重要的参考。     

紫花苜蓿MsHB1基因的克隆及表达分析

HD-Zip(Homologous structural Domain-leucine Zip,同源结构域-亮氨酸拉链)蛋白是植物特有的转录因子，其中HB1属于HD-ZIP I亚族。通过调节植物体内的内源激素含量变化，HB1转录因子可以提高植物对干旱、高盐等不利环境的抵抗能力。本文为探究紫花苜蓿HB1基因的生物学功能，采用RT-PCR技术成功克隆了MsHB1基因。其编码区长867 bp,编码288个氨基酸。氨基酸序列分析结果表明，HB1蛋白为不稳定蛋白。系统发育树分析表明HB1蛋白与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)同源蛋白的亲缘关系接近。构建MsHB1的原核表达载体，在大肠杆菌BL21中成功诱导紫花苜蓿MsHB1蛋白表达，Western Blot也证实MsHB1蛋白表达成功。表达分析显示：MsHB1基因在紫花苜蓿根、茎、叶中均有表达，在不同发育阶段中，幼嫩的叶片中表达最高。MsHB1在NaCl和ABA处理时的基因表达水平升高，推测MsHB1可能在紫花苜蓿高盐等胁迫应答方面发挥着重要的作用。     

日本结缕草ZjADH基因的克隆及表达分析

采用RACE技术从日本结缕草中克隆出1个乙醇脱氢酶基因,命名为ZjADH(GenBank登录号为KT596065)。ZjADH与甘蔗、美洲蒺藜草和沟叶结缕草等ADH基因同源性均在90%以上,进化分析表明其与沟叶结缕草亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示,ZjADH定位于细胞质。实时荧光定量分析结果表明,ZjADH在日本结缕草根中表达量最高,ZjADH可响应ABA、MeJA和SA的诱导,在低温、干旱和高盐胁迫中发挥重要作用。     

蒺藜苜蓿MtCYP450基因的克隆及功能分析

分析了豆科模式植物蒺藜苜蓿中MtCYP450的表达特性和对胁迫处理的反应。该基因编码508个氨基酸,蛋白分子量为58.31kDa,等电点为6.85。序列比对发现MtCYP450与狭叶羽扇豆和大豆中的2个CYP450家族94亚家族蛋白同源性较高,因此,MtCYP450属于细胞色素P450的CYP94亚家族。荧光定量PCR结果显示MtCYP450在叶中表达最高,茎中次之,根中最少。在胁迫处理(200mM NaCl、5%PEG、100μM ABA和100μM MeJA)8~12h后,叶片中MtCYP450基因表达量显著上升,表明该基因受逆境和生长调节剂诱导表达。T2代超表达MtCYP450基因拟南芥在PEG和MeJA处理后MtCYP450表达量均上升;对异源超表达拟南芥的生长情况分析显示转基因拟南芥在NaCl(125mM)处理后根长是野生型的1.63倍,表明MtCYP450基因增强了拟南芥根系的抗盐性。因此,MtCYP450基因可能对植物抵抗非生物胁迫具有重要作用。     

紫花苜蓿MsUGT87A1基因克隆及其对非生物胁迫的响应分析

尿苷二磷酸(Uridine diphosphate, UDP)糖基转移酶(UDP-glycosyltransferase, UGT)催化植物体内黄酮等次生代谢产物的糖基化反应，在植物抵御逆境胁迫过程中具有重要作用。本研究从紫花苜蓿(Medicago sativa)中克隆UGT家族基因MsUGT87A1,利用生物信息学方法对其蛋白质理化性质、二级结构和亚细胞定位等进行分析，并通过荧光定量PCR分析MsUGT87A1基因的组织表达特异性及对不同非生物胁迫的响应情况。结果表明，MsUGT87A1基因全长1 353 bp,编码450个氨基酸，蛋白质相对分子量为50.98 kDa,理论等电点(pI)为5.78,属于亲水性蛋白，主要定位于细胞质中。系统进化树结果表明紫花苜蓿MsUGT87A1与蒺藜苜蓿、红三叶等豆科植物的UGT87A1同源性较高。MsUGT87A1基因在紫花苜蓿根中表达量最高，对干旱、盐和ABA处理均有响应，初步确定MsUGT87A1基因参与紫花苜蓿应对干旱及盐胁迫响应。该研究为进一步探究MsUGT87A1基因功能奠定基础，为紫花苜蓿抗逆性遗传改良提供理论依据。     

豫西脂尾羊INSIG1基因克隆、序列分析及组织表达

胰岛素诱导基因1(INSIG1)是脂质合成与分解的重要调控基因,为了研究豫西脂尾羊INSIG1基因序列特征及其组织表达规律,试验采用Trizol法提取组织样RNA,RT-PCR扩增后克隆得到INSIG1基因序列并进行分析;采用实时荧光定量PCR法检测INSIG1 mRNA表达情况,并对结果进行比较分析。试验成功克隆了豫西脂尾羊INSIG1基因,其编码区长831 bp,编码276个氨基酸;基因的同源性分析表明,豫西脂尾羊INSIG1基因编码区与绵羊(XM_015095466.2)的亲缘关系相似性达99.64%,编码氨基酸序列的相似性达99.28%;蛋白理化性质分析表明,其分子质量为29.58 ku,理论等电点(pI)为9.07,属于稳定的碱性疏水性蛋白;跨膜结构、信号肽和亚细胞定位分析表明,该蛋白包含5个跨膜结构,没有信号肽,主要分布在细胞质;蛋白质三级结构预测发现,INSIG1蛋白结构含有6个α-螺旋和部分无规则卷曲;实时荧光定量PCR结果表明,INSIG1基因在肝脏中表达量最高,其次为肺脏、小肠和尾脂,肌肉中表达量最低。本研究完善了豫西脂尾羊的数据库,为INSIG1基因的功能及其在肉羊脂肪沉积过程中的作用机制提供了依据。     

猪精子发生候选基因PYGO2的分离、表达和亚细胞定位研究

旨在分离猪PYGO2编码区序列，获悉该基因mRNA组织表达模式、蛋白质结构特征、细胞中的分布和定位，并构建蛋白相互作用网络。本研究首先利用RT-PCR从成年版纳微型猪近交系（BMI）睾丸组织中克隆PYGO2编码区序列；利用生物信息学解析其基因结构并对蛋白质进行多种功能分析，比较多个哺乳动物PYGO2的氨基酸序列同源性，构建系统进化树和蛋白质相互作用网络；然后利用qPCR技术检测PYGO2在15个组织中的mRNA表达情况；最后通过构建pEGFP-C1-PYGO2融合表达载体，转染猪睾丸细胞（ST），确定PYGO2的亚细胞定位。结果表明，PYGO2基因CDS长1 221 bp，编码406个氨基酸（基因和氨基酸号分别为KY644518和AVB77243.1），定位在猪4号染色体；PYGO2蛋白二级结构以无规则卷曲为主，N端和C端均疏水；氨基酸序列同源比对分析表明，猪PYGO2与其他哺乳动物的相似度均大于97%，在进化上高度保守；蛋白互作网络分析显示，猪PYGO2与9个蛋白可能存在相互作用，其中与BCL9蛋白作用最为紧密；qPCR表达分析表明，猪PYGO2在被检的15个组织中均有不同程度表达，在生殖腺中表达相对较高；ST细胞中的亚细胞定位结果表明，PYGO2 mRNA主要分布在细胞核。本研究获得了PYGO2基因的编码序列，蛋白质结构和定位，蛋白质相互作用网络，mRNA多组织表达特征，可为进一步解析该基因在猪精子生成中的分子机制提供参考。