桑树半乳糖激酶基因的克隆及序列特征与诱导表达分析

从已构建的桑树幼叶cDNA文库得到一条编码桑树半乳糖激酶(galactokinase)的基因序列片段,通过RT-PCR和RACE获得该基因的完整序列,命名为M-GALK(GenBank登录号:JQ041908)。该基因全长1 400 bp,存在53 bp的5’端非翻译序列(5’-UTR)和51 bp的3’端非翻译序列(3’-UTR),其ORF长1 296 bp,编码431个氨基酸,预测蛋白质分子质量为47.07kD,等电点为6.34。同源性分析表明,M-GALK与葡萄和蓖麻等物种的GALK序列之间具有很高的保守性。基于桑树和其它物种GALK序列的系统进化分析表明,桑树与葡萄、蓖麻、杨毛果的亲缘关系较近。半定量RT-PCR检测M-GALK在桑树不同部位的表达存在一定的差异性,在幼芽、幼嫩叶和幼花中的表达量较高,在根和成熟桑椹中的表达量较低。在低温、盐分、干旱胁迫下和脱落酸(ABA)诱导处理后,桑树幼叶中M-GALK的表达量均发生明显变化:低温胁迫下,M-GALK的表达量在一开始有所减少,但是随着温度逐渐降低,表达量明显增加;干旱胁迫下,M-GALK的表达量逐渐增加,在9 h达到最高后又逐渐恢复到正常水平;盐分胁迫下,M-GALK的表达量先降低后又逐渐增加并保持基本不变,在8 d后又逐渐恢复到正常水平;ABA诱导下,M-GALK的表达量逐渐增加,在24 h达到最高之后又逐渐恢复到正常水平。推测M-GALK可能与桑树的抗逆性有关。     

桑树转录因子CBF1基因的克隆及序列特征与低温应激表达

CBF(C-repeat binding factor)是一类与植物抗逆应答相关的转录因子。利用RT-PCR和RACE技术克隆桑树CBF1基因的全长cDNA序列,命名为MCBF1(GenBank登录号:JX186750)。该基因序列全长1 134 bp,包括693 bp的开放阅读框,87bp的5'端非翻译区和354 bp的3'端非翻译区;预测其编码的氨基酸序列具有保守的AP2结构域,且该结构域的两端拥有CBF家族特有的短多肽序列PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR,与其它植物CBF1的序列相似性较高;基于CBF1序列的系统进化树显示桑树与柑橘(Citrus jambhiri)、垂枝桦(Betula pendula)和切花月季(Rosa hybrid cultivar)的亲缘关系较近。将构建的pET28a-MCBF1原核表达载体转化大肠杆菌BL21后,诱导表达的MCBF1重组蛋白分子质量大小与预测值一致。半定量RT-PCR分析MCBF1基因在未经过低温处理的对照桑苗幼叶中无表达,而在低温处理后的桑苗幼叶中有表达,其中低温处理4 d后的表达量最高。克隆的MCBF1基因编码蛋白质具有典型的CBF家族结构域,并具有低温诱导表达的特点,推测其在桑树对低温的耐受性中发挥作用。     

桑树钙调素蛋白基因MCaM-3的克隆及序列分析与诱导表达

钙调素蛋白(calmodulin CaM)作为真核生物细胞内的多功能Ca2+结合蛋白,在调节植物的生长发育、环境适应性和抗逆性方面具有重要作用。利用桑树表达序列标签(expressed sequence tags,ESTs)克隆了一个编码桑树CaM基因的全长cDNA序列,命名为MCaM-3(GenBank登录号:GQ303247)。序列分析表明,MCaM-3全长951bp,存在143 bp的5′端非翻译序列(5′-UTR)和358 bp的3′端非翻译序列(3′-UTR),其开放读码框(ORF)长450bp,编码149个氨基酸,预测蛋白质分子质量为16.85 kD,等电点为3.95。用在线软件SMART分析显示,MCaM-3蛋白含有4个Ca2+结合基序(EFh)结构域,可以结合Ca2+。同源分析表明,CaM基因在桑树与拟南芥、杨树、大豆、小麦、水稻、玉米各物种间具有很高的保守性。基于桑树和其它19个物种CaM基因的系统进化分析表明,桑树与蓖麻、烟草、大黄、樱桃的亲缘关系较近。半定量RT-PCR检测表明,与正常生长环境相比,MCaM-3基因mRNA的转录水平在低温、干旱、盐胁迫条件下均显著提高,初步推测MCaM-3基因与桑树的抗逆性有一定关联。     

桑树橡胶延伸因子基因的克隆与表达分析

桑树乳汁在桑树的生长和防御过程中起重要作用,乳汁中的糖苷酶抑制剂还是治疗糖尿病的有效成分。通过桑树cDNA文库中的序列比对,发现一段与乳汁合成相关的基因片段,采用RACE方法获得该基因的全长序列,基因cDNA全长1 145 bp,编码区759 bp,编码252个氨基酸残基,将该基因命名为桑树橡胶延伸因子基因(GenBank登录号:GQ466080)。为探究该基因的功能,通过RT-PCR的方法分析该基因在桑树不同组织器官的表达,结果表明该基因在桑树幼叶中的表达量最高,其次是茎和芽,在根中的表达量最低。对桑树叶片进行细胞分裂素处理,发现细胞分裂素处理后该基因表达量有减少的趋势,在细胞分裂素处理的叶片中,正在伸展的幼叶中该基因的表达量要高于刚出现的幼叶和成熟叶。与桑树中已知的其它功能基因相比,桑树橡胶延伸因子在桑树正常生长中的表达量远高于桑树Na+/H+逆向转运蛋白基因MaNHX和桑树抗冻蛋白基因WAP27的表达量。从以上结果初步推测桑树橡胶延伸因子基因在桑树的生长发育中起重要作用。     

野桑蚕羧酸酯酶基因(BmmCarE-2)的克隆及表达分析

羧酸酯酶参与昆虫对有机磷和氨基甲酸酯等杀虫剂抗性的产生。通过反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)方法克隆了一个野桑蚕羧酸酯酶全长基因(BmmCarE-2)。序列分析表明该基因包含1个1 623 bp的开放读码框,有57 bp的cDNA5′端非翻译区序列(5′UTR)和79 bp的cDNA3′端非翻译区序列(3′UTR),编码540个氨基酸,GenBank登录号为EU328351。序列比对分析表明BmmCarE-2与家蚕羧酸酯酶基因BmCarE-2(GenBank登录号:DQ311250)的氨基酸序列相似性最高,达98.9%。利用半定量RT-PCR进行组织表达分析表明,BmmCarE-2在野桑蚕幼虫的头部和脂肪体表达量较高,在丝腺和中肠稍低,而在血液中的表达量最低。     

桑树光合系统Ⅰ psaE基因的克隆及表达分析

利用桑树(MorusL.)表达序列标签(EST),采用RT-PCR方法克隆了桑树光合系统Ⅰ(PSⅠ)psaE基因的全长cDNA序列,命名为MpsaE(GenBank登录号:GU645972)。序列分析表明,该基因序列全长705bp,存在97bp的5′端非翻译区和170bp的3′端非翻译区,其开放阅读框(ORF)长438bp,编码含有146个氨基酸的蛋白,预测蛋白分子质量为15.38kD,等电点为8.08。同源性分析表明,MpsaE编码蛋白与柑桔(Citrus sinensis)、毛果杨甙(Populus trichocarpa)和欧美杨(Populus eu-ramericana)psaE基因编码的蛋白具有较高的同源性,相似性达到98%。基于MpsaE与其它18个物种的psaE基因编码氨基酸序列构建的系统进化树显示,桑树与柑桔、蓖麻(Ricinus)、毛果杨甙和欧美杨的亲缘关系较近。半定量RT-PCR分析表明,MpsaE基因mRNA在桑树不同组织及部位的转录水平有明显差异:在叶片中的转录水平较高,其中幼叶(刚展开的第1片叶)和中部叶片(8-10位叶)的转录水平最高,其次为上部叶片(2-3位叶)、顶芽和下部叶片;在根部的转录水平最低。初步推测MpsaE基因是桑树PSⅠ参与某些光合生理反应的一个亚基。     

野桑蚕肌球蛋白轻链2基因(MLC2)的克隆和序列分析

利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了野桑蚕间接飞行肌(in-direct flight muscle,IFM)的肌球蛋白轻链2(myosin light chain2,MLC2)基因(GenBank登录号:EU332913),其cDNA序列全长979 bp,包括63 bp的5′端非翻译区序列(5′-UTR)、603 bp的开放读码框(ORF)、终止密码子TAA和310bp的3′端非翻译区序列(3′-UTR)。克隆该基因的内含子序列并分析基因结构表明,该基因包括3个外显子和2个内含子,编码201个氨基酸,预测蛋白质分子质量约22.0 kD,等电点4.67。用在线软件SMART分析显示,野桑蚕MLC2蛋白有2个Ca2+结合基序(EFh)结构域,可以结合Ca2+,属于肌钙蛋白C超家族成员,并且含有保守的可以磷酸化的氨基酸残基,有可能具有磷酸化过程,参与肌动球蛋白ATPase活性的调节。     

内蒙古绒山羊 CDK2 基因的克隆与序列分析

采用同源序列克隆技术结合RT-PCR和RACE技术,首次从内蒙古绒山羊睾丸组织中克隆出羊CDK2基因的全长cDNA序列（GenBank登录号为EF035041）。结果显示：羊CDK2基因的cDNA序列长为1355bp,5′端非翻译区为174bp,3′端非翻译区为266bp,开放阅读框为894bp,编码298个氨基酸。与牛CDK2基因cDNA序列同源性为98％,氨基酸序列完全一致;和其他哺乳动物CDK2基因的cDNA序列同源性也达92％以上;氨基酸序列同源性为93％以上。说明CDK2在结构和功能上有很高的保守性。     

柳蚕丝素重链基因(Fib-H)cDNA 5'端片段的克隆与表达分析

柳蚕(Actias selene Hübner)是鳞翅目大蚕蛾科的一种珍稀野生绢丝昆虫.利用RT-PCR方法克隆了柳蚕丝素重链基因(Fib-H)cDNA 5'端的一个片段,该片段序列长819 bp, 编码273个氨基酸,含有4个保守多聚丙氨酸结构域.序列比对分析表明,该片段序列与樟蚕(Saturnia japonica)、天蚕(Antheraea yamamai)、柞蚕(Antheraea pernyi)、印度柞蚕(Antheraea mylitta)和家蚕(Bombyx mori) 的Fib-H基因cDNA 5'端同源序列的相似性分别为72.5%、65.8%、65.1%、65.1%、47.1%.半定量PCR分析显示柳蚕Fib-H基因cDNA 5'端片段序列在5龄幼虫第1-12天的表达量呈现逐渐上升的趋势.     

北川白山羊FABP3基因cDNA的克隆及表达研究

脂肪酸结合蛋白(Fatty aicd Binding Protein 3,FABP3)是细胞内脂类伴侣。本研究采用RT-PCR和RACE技术,分离并克隆山羊FABP3基因的cDNA序列,结合实时定量分析山羊FABP3在10个不同组织和5个不同泌乳时期的相对表达。结果表明:FABP3基因的m RNA序列全长为714 bp,包括5'非翻译区64 bp,CDS区402 bp和3'非翻译区248 bp,共计翻译为133个氨基酸,山羊FABP3与Gen Bank中牛(Bos taurus)、小鼠(Mus musculus)和人(Homo sapiens)的核苷酸同源性较高,分别为96%、89%、87%;蛋白质结构分析显示,FABP3蛋白分子量为14.76 ku,等电点为6.11,不具有信号肽序列,没有跨膜结构;组织表达分析表明,FABP3基因在山羊的心脏组织中表达量最高,小肠次之,表达量最少的为肌肉组织;山羊5个不同泌乳时期乳腺组织FABP3的表达量分析表明,泌乳盛期的表达量最高,约为干奶期的130倍。     

家蚕真核翻译起始因子3f基因结构与表达研究

在对家蚕5龄丝腺cDNA文库测序的过程中,发现一个编码家蚕翻译起始因子基因(eIF3f)的EST序列。利用电子克隆、3′RACE(3′rapid amplification of cDNA ends)方法克隆了家蚕eIF3f基因cDNA序列全长,命名为eIF3f(GenBank登录号为DQ868530)。家蚕eIF3f基因cDNA全长为1 009 bp,由870 bp的开放阅读框序列(openreading frame,ORF)、55 bp的5′端非翻译区序列(5′-UTR)和65 bp的3′端非编码区序列(3′-UTR)组成,编码289个氨基酸。氨基酸序列比较分析显示,家蚕eIF3f与其他物种的eIF3f都具有翻译起始功能所必需的JAB_MPN结构域。家蚕eIF3f基因组结构分析:该基因由5个外显子和4个内含子组成;5′调控序列存在E74A、DFD、DRI等多个潜在的转录因子结合位点,但没有TATA盒启动子序列。家蚕eIF3f基因的表达在不同组织和不同发育时期存在差异,eIF3f是一种负调控翻译起始因子。研究结果有助于进一步研究真核翻译起始因子的相关基因调控规律。     

NaCl胁迫下拟南芥Na+/H+逆向转运蛋白基因(AtNHX1)的克隆及序列分析

以NaCl胁迫处理的拟南芥幼苗叶片为材料,用TRIzol一步法RNA提取试剂盒抽提总RNA,通过RT-PCR方法和DNA序列测定,证实获得了拟南芥Na /H 逆向转运蛋白基因(AtNHX1)的cDNA克隆.该cDNA全长1 617 bp,包括538个氨基酸编码区和1个终止密码,具有多个物种Na /H 逆向转运蛋白基因的高度保守序列氨氯砒嗪脒(amiloride)的结合位点(LFFIYLLPPI).序列同源性分析结果显示,该cDNA片段与原序列的同源性高达99.75%,与同科芸薹属油菜的同源性为89.00%,但与不同科植物的同源性较低,仅为60%～70%,表明该基因在进化上存在多样性,但它们都具有氨氯砒嗪脒结合位点,对Na 具有高度专一性,对植物的耐盐性起着重要作用.     

家蚕Bmtdh基因的克隆与序列分析

克隆了家蚕苏氨酸脱氢酶基因(Bmtdh),其cDNA长1 310 bp(No.ABA43639.1),包括227 bp 5′-UTR和1 026 bp的完整开放读码框(ORF)。Bmtdh在家蚕基因组上以单拷贝形式存在,编码342个氨基酸,其Ile29-Val322区域是一个完整的表面异构酶功能域。表达谱分析与EST数据的分析表明,Bmtdh在丝腺和卵巢中的转录水平高于其它组织,并且Bmtdh在家蚕4龄眠期、5龄早期的转录水平也很高,而在卵期(G2胚胎)和1龄早期没有检测到其转录表达,表明Bmtdh基因可能参与了蚕丝蛋白的合成过程。     

具有还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶功能的家蚕l(3)neo18基因的克隆与表达特征

果蝇l(3)neo18基因可以通过P转座子诱发致死突变,编码的蛋白质具有还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)脱氢酶(ND)的功能。利用生物信息学、cDNA末端快速扩增(RACE)和反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)等方法,克隆了家蚕l(3)neo18同源基因,分析了基因结构与表达谱。Bm-l(3)neo18基因(EU826676)的cDNA全长为868 bp,由573 bp的完整开放读码框(ORF)序列、25 bp的5′端非翻译区序列(5′-UTR)和251 bp的3′端非编码区序列(3′-UTR)组成,编码蛋白质为190个氨基酸残基,分子质量22.7 kD,pI 9.60。Bm-l(3)neo18基因由3个外显子和2个内含子组成,定位于家蚕第3染色体,位于nscaf2930的1 203.8-1 205.6 knt。Bm-l(3)neo18蛋白质在1-185氨基酸残基位置为ND的SGDH亚基保守区,在61-83氨基酸残基位置具有一个保守的跨膜区域。采用Clustal W进行多序列比对发现,Bm-l(3)neo18与埃及伊蚊等昆虫ND具有50%以上的蛋白质同源性,ND的保守区域高度一致,NJ法分子进化分析也显示Bm-l(3)neo18与昆虫ND进化上同源。该基因除在家蚕卵期的表达量较低外,在幼虫、蛹和蛾期均有较高表达,且存在组织差异性。     

结缕草肌动蛋白基因全长cDNA的克隆及序列分析

根据植物肌动蛋白(Actin)基因编码区的保守序列设计引物,提取结缕草叶片的总RNA,进行RT-PCR。并采用RACE技术扩增出1560bp的Actin基因全长cDNA序列。序列分析表明,该基因的开放阅读框(ORF)为1134bp,编码377个氨基酸,5′非编码区117bp,3′非编码区309bp。所得序列与GenBank中收录的其他植物肌动蛋白核苷酸序列的一致性均在85%以上,氨基酸序列的一致性高达97%以上。将其命名为ZjACT,GenBank登录号为GU290545。根据高等植物肌动蛋白相似性构建的系统进化树显示,结缕草肌动蛋白与大麦和圆锥小麦肌动蛋白之间的亲缘关系最为密切,在进化中分化时间最为接近。进一步分离克隆了结缕草Actin基因的基因组DNA序列(登录号GU290546),它由4个外显子和3个内含子组成。本研究有助于揭示植物Actin基因家族的进化历史,为研究植物Actin基因家族功能和进化上的多样性奠定理论基础,同时也为开展草坪草和牧草Actin基因的功能分析和利用研究提供参考。     

ACC氧化酶基因在桑树水分和盐胁迫条件下的表达研究

为从分子水平上理解桑树在逆境胁迫中的应答机制,研究利用简并引物和RACE方法克隆了桑树氨基环丙烷羧酸(ACC)氧化酶基因部分序列,并初步分析了该基因在水分胁迫和盐胁迫下的表达模式。结果表明:克隆得到的桑树ACC氧化酶基因编码区与其它植物ACC氧化酶基因的同源性很高,与蔷薇科李属植物相似性高达85%~86%;该基因在水分胁迫下表达量增加,但个体之间表达量有差异,推测可能与个体抗旱性差异有关;在盐胁迫下,ACC氧化酶表达量变化不明显,同一桑树幼苗不同叶位之间有差异,推测是盐害引起组织死亡导致表达量发生变化,而非盐胁迫直接诱导,个体之间耐盐性的差异以及不同发育阶段的叶片对盐害的敏感程度不同,表达量变化也不同。     

斜纹夜蛾乙酰胆碱酯酶基因cDNA片段的克隆和序列分析

斜纹夜蛾(Spodoptera litura)是桑树的主要害虫之一。昆虫体内的乙酰胆碱酯酶(AChE,EC3.1.1.7)是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标。通过设计简并引物,利用RT-PCR技术克隆了斜纹夜蛾的乙酰胆碱酯酶基因cDNA片段(GenBank登录号:FJ959384)。序列分析结果表明,该cDNA片段全长1 191 bp,编码397个氨基酸,包含了乙酰胆碱酯酶基因的特征位点区域。基于乙酰胆碱酯酶氨基酸同源序列的进化分析表明,斜纹夜蛾与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)的亲缘关系最近,与棉蚜(Aphis gossypii)的亲缘关系最远。该基因cDNA片段的克隆有助于对斜纹夜蛾乙酰胆碱酯酶结构、功能及抗药性的分子机制研究。