甘蓝中硫氧还蛋白编码基因THL1的分子特性及表达研究

采用PCR和RT2PCR技术, 以‘E1’甘蓝基因组DNA和柱头cDNA为模板对THL1基因进行扩增克隆, 得到的片段长度分别为732 bp和455 bp。序列分析表明, 克隆的DNA和cDNA序列与甘蓝‘西园四号’THL1的DNA和cDNA同源性分别为97.9%和98.3%, 两条序列内含子的大小不同; 同时, 前者第2内含子不符合典型的GT2AG规则: 即第2个内含子3′端碱基为AT。将THL1基因cDNA序列定向克隆到原核表达载体pET-43.1a ( + ) , 构建融合表达质粒pET43.1a ( + ) -THL1, 在大肠杆菌BL21中表达出分子量为74kD的融合蛋白, 经胰岛素检测, THL1有氧化还原活性, 表明THL1在大肠杆菌中得到了正确表达。     

苹果铁结合蛋白基因的克隆及表达特性

 根据已报道的植物铁结合蛋白基因( ferritin) 的保守区域设计引物, 用RT2PCR 的方法从‘嘎拉’苹果叶片中获得铁结合蛋白基因的全长序列。该基因cDNA共有1 043个碱基, 其中编码区834bp, 编码277个氨基酸残基的蛋白质, 终止密码子后有209 bp左右的3’端尾随序列区。Southern杂交结果显示ferritin基因在‘嘎拉’苹果基因组中至少有7个拷贝存在。0.5 mmol·L ^{- 1}的柠檬酸铁处理‘嘎拉’苹果试管苗不同时间后的定量RT-PCR分析表明, ‘嘎拉’苹果的铁结合蛋白基因随着诱导时间的延长表达量增加, 说明该基因可能在转录水平上受铁诱导表达。     

甜樱桃MADS box基因的克隆与表达分析

 以甜樱桃‘拉宾斯’（Prunus avium L.‘Lapins’）为试材,采用RT-PCR结合RACE技术,克隆获得1个与花发育相关的MADS box基因,命名为PaMADS3,其在GenBank中的登录号为HQ229605。PaMADS3基因全长1 095 bp,包含1个723 bp的开放阅读框,推断其编码240个氨基酸。序列分析表明：PaMADS3蛋白与拟南芥中的SEP蛋白高度同源。组织特异性表达显示PaMADS3基因在花瓣、雄蕊、心皮中表达。实时定量RT-PCR分析表明,花芽露绿期的离体枝条经过15和25 ℃处理后,其雌蕊中PaMADS3基因在25 ℃的表达量高于在15 ℃的表达量。     

白菜春化相关基因BcFLC的克隆及表达研究

运用同源基因克隆法从‘上海青’白菜（Brassica campestris ssp. chinensis var. ommunis ‘Shanghai Qing’）和‘四九’菜薹（var. parachinensis‘Sijiu’）叶片中分离到FLC的同源基因BcFLC的编码序列、启动子以及内含子1序列;序列比对发现,二者编码的核苷酸序列几乎完全一致,而且启动子及内含子1序列也无实质性差异;对‘上海青’进行人工低温春化处理,BcFLC1基因在‘上海青’茎尖的表达随着低温处理时间的延长逐渐减弱,低温处理20 d时BcFLC1基因的表达已经非常弱,低温处理30 d时,表达已检测不到,花芽分化石蜡切片也表明,低温处理20 d,茎尖已开始向生殖状态过渡。BcFLC2基因在‘四九’菜薹未现蕾之前的叶片中有强表达,而现蕾之后叶片中则检测不到。     

苹果细胞分裂素响应因子基因MdCRF4的分离与功能鉴定

以‘嘎拉’苹果(Malus × domestica‘Royal Gala’)为研究材料,利用同源克隆和PCR技术,分离了苹果细胞分裂素响应因子(cytokinin response factor)基因MdCRF4。该基因开放阅读框(ORF)为1077 bp,编码含有358个氨基酸的蛋白。保守结构域和系统进化树分析显示,MdCRF4蛋白包含一个保守的CRF结构域和一个保守的AP2/ERF结构域,与梨PbCRF4同源性最高。基因表达分析显示,该基因主要在苹果根和叶中表达并且响应细胞分裂素。EMSA试验显示MdCRF4原核表达蛋白能够绑定DRE(ACCGAC)序列。在‘王林’苹果愈伤组织中超表达MdCRF4,其花青苷积累显著增加,表明MdCRF4在调控花青苷积累中发挥重要作用。     

甜樱桃B类MADS—box基因的分离与序列分析

为研究MADS—box基因在甜樱桃花发育中的作用，以甜樱桃品种拉宾斯为试材，根据多种植物MADS—box基因保守序列设计引物，采用RT—PCR和RACE方法克隆基因cDNA全长，并用半定量PCR法研究基因在不同组织中的表达。克隆得到1个基因全长962bp，命名为PoMADS2（GenBank登录号：HQ229606），...     

苹果愈伤组织超表达MdNAC029促进花青苷积累

以‘光辉’海棠(Malus spectabilis‘Guanghui’)与‘王林’苹果(Malus×domestica‘Orin’)杂交后代中分离出来的红肉苹果果实为试验材料,克隆得到1个NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子基因,命名为MdNAC029。该基因开放阅读框(ORF)为843 bp,编码含有280个氨基酸的蛋白。保守结构域分析显示,MdNAC029蛋白在N端包含1个保守的NAC结构域。基因表达分析显示该基因在红肉苹果果实中表达量较非红肉果实高。在‘王林’苹果愈伤组织中超表达MdNAC029,其花青苷积累显著增加,表明MdNAC029在调控花青苷积累过程中发挥重要作用。对MdMYB1启动子序列进行分析,发现其序列包含1个MdNAC029转录因子的结合位点。同时,烟草瞬时表达试验显示,MdNAC029能够激活MdMYB1基因的表达。由此推测,MdNAC029可能通过直接促进MdMYB1基因的表达,正向调节花青苷的积累。     

苹果MxIrt1基因的克隆与原核表达

根据植物IRT(Iron Regulated Transporter)家族的功能保守区设计引物,通过RACE法从缺铁胁迫处理的小金海棠根系cDNA文库中克隆得到了Fe²⁺转运蛋白基因cDNA全长,将其命名为MxIrt1(Malus xiaojinensis Iron regulated transporter 1)。将MxIrt1 cDNA片段与pET30a构建原核表达载体pEIrt,转化大肠杆菌BL21。SDS-PAGE电泳检测结果表明,以30℃、0.5mmol·L^-1 IPTG诱导该基因表达效果最好,诱导产物为一个40kD的蛋白。为进一步纯化和鉴定目的蛋白提供了试验基础。     

甜樱桃成花相关MADS-box基因的克隆及表达分析

【目的】克隆甜樱桃中可能参与成花途径的MADS基因,分析其基本信息,研究其在不同组织中的表达情况。【方法】以甜樱桃‘萨米特’(‘Summit’)为试材,结合桃基因组分析,克隆得到14个可能参与成花的MADS基因,分别命名为PaSOC1、PaAG、PaAP1、PaAP1-2、PaAP3、PaPI、PaSVP、PaAGL24、PaSEP1、PaSEP2、PaSEP3、PaSEP4、PaSEP5、PaFLC,通过DNAMAN、SMART、protein BLAST和MEGA5等软件分析14个甜樱桃的MADS基因结构、氨基酸结构域及其进化关系,RT-PCR检测其在樱桃根、叶芽、叶、花芽、花、韧皮部中的表达模式。【结果】14个甜樱桃MADS成员大小为612~765 bp,均含有典型的MADS结构域和K-box结构域,含有6~8个内含子。分属7个亚组,PaSEP1、PaSEP2、PaSEP3、PaSEP4、PaSEP5属于SEP亚组,PaAP1、PaAP1-2属于AP1亚组,PaAG属于AG亚组,PaSOC1属于SOC1亚组,PaAP3和PaPI属于AP3/PI亚组,PaSVP属于SVP亚组,PaAGL24属于AGL24亚组,PaFLC并未聚到FLC亚组中。RT-PCR分析显示,14个MADS基因在花芽或花中均有不同程度的表达,此外,除PaAP3、PaSEP1、PaSEP4及PaSEP5之外,其他几个基因在韧皮部中也有不同程度的表达。【结论】获得的甜樱桃MADS-box基因结构高度保守,参与调控成花及花发育过程。     

大蒜MADS-box基因AsPI的克隆及表达分析

B类MADS-box基因在调控显花植物的花瓣和雄蕊发育过程中发挥关键作用。为初步了解大蒜花发育的分子机制,以‘阿城紫皮’大蒜(Allium sativum)的花蕾为试材克隆了AsPI(Gen Bank登录号为KY272748)。AsPI的cDNA长939 bp,开放阅读框为615 bp,编码204个氨基酸。推导的氨基酸序列显示,AsPI编码的蛋白质包含高度保守的MADS结构域(1~57氨基酸)和保守的K结构(76~140氨基酸),AsPI蛋白具有PI亚家族特有的序列特征:MADS区特征丝氨酸残基、K区高度保守序列KHExL以及C–末端的PI基序。序列比对、功能域分析及系统发育分析结果表明,AsPI属于单子叶植物B功能基因PI亚家族。半定量和实时RT-PCR检测AsPI在大蒜不同组织器官中的表达模式,结果表明,在花蕾中高丰度表达,在花茎中表达量中等,在根、假茎、嫩叶、保护叶等营养器官中表达量极低甚至不表达。     

一个中国水仙MADS-box基因的克隆与分析

 采用RT-PCR技术从中国水仙（Narcissus tazetta var.chinensis）幼嫩花蕾中分离到一个新的水仙花发育相关MADS-box基因,命名为NTMADS1（GenBank登记号：EF421828）。该基因长879 bp,编码区共编码230个氨基酸,具有典型的植物MADS-box基因结构,由MADS区、I区、K区和C末端组成。序列分析结果表明,NTMADS1编码的蛋白与其它植物的MADS-box蛋白有着较高的一致性,其中与扫状天门冬（Asparagus virgatus）的AVAG1的一致性高达89％。系统进化树分析表明NTMADS1属于AG亚族。     

毛白杨PtMADS4基因的克隆及序列分析

MADS-box转录因子家族在植物体的发育过程中具有重要的作用.以毛白杨易县雌株休眠花芽总RNA为模板,用PCR扩增的方法获得了1个新的毛白杨的MADS-box基因,命名为PtMADS4.该基因全长1041 bp,编码245个氨基酸,具有典型的MADS-box结构域和完整的K区.系统进化树分析表明PtMADS4与SEP1,SEP2同源性高达78%.     

辣椒花器官发育MADS-box基因的克隆与表达分析

采用RACE技术从辣椒（Capsicum annuum L.）花药中获得了一个控制辣椒花器官发育的MADS-box基因,命名为PPI（GenBank登录号：GU812276）。该基因全长952 bp,编码215个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域,与番茄花器官发育MADS-box基因TPI高度同源,同源性达88%。系统进化树分析表明,PPI基因属于花器官发育B类基因。RT-PCR表达分析表明,该基因在辣椒花瓣中的表达高于在花药、萼片以及子房等花器官中的表达,在营养器官叶片中没有表达。     

薄壳山核桃MADS-box基因CiMADS9的克隆与功能分析

以薄壳山核桃（Carya illinoinensis）‘马罕’雄花为材料,利用获得的MADS-box基因保守片段设计特异引物,通过RACE技术克隆MADS-box家族基因的cDNA序列,命名为CiMADS9。该基因长为1 077 bp,开放阅读框（ORF）768 bp,编码255个氨基酸残基。生物信息学分析表明该基因具有典型的MADS-box结构域和半保守的K区,是MIKC型MADS-box基因。聚类分析分析表明该基因属于AGL15亚家族。实时荧光定量PCR结果表明,CiMADS9在生殖器官（雄花、雌花、幼果）中的表达量高于营养器官（叶、枝条）中的,并且在雄花中的表达量最大。将目的基因通过农杆菌介导法转化拟南芥,获得了转基因植株。与对照相比,转基因拟南芥中过量表达该基因使植株开花延期,基生叶增加。     

Cloning and characterization of 5 MADS-box cDNAs isolated from citrus fruit tissue

We isolated and characterized 5 MADS-box cDNA clones of CitMADS1, CitMADS3, CitMADS5, CitMADS6 and CitMADS8 from fruit tissues of Satsuma mandarin (Citrus unshiu Marc.). Sequence analysis revealed that they have high sequence identities with known MADS-box genes and that their predicted proteins possess the general structural features of the M domain and the K domain. In a phylogenetic tree with 24 known Arabidopsis MADS-box genes, 5 Citrus MADS-box genes were classified into 4 clades of the MADS-box gene with independent gene functions. Their broad expression profiles in the Citrus life cycle suggested that they play roles in flower and fruit development. Most of them, except CitMADS1 and CitMADS3, are expressed in seedlings before the phase transition from vegetative to reproductive growth. CitMADS1 and CitMADS3 are not expressed in vegetative organs and could serve as a molecular marker for reproductive development.     

牡丹开花调控转录因子基因PrSOC1的克隆与表达分析

以紫斑牡丹（Paeonia rockii）花芽为试验材料,采用RT-PCR的方法克隆得到1个牡丹开花调控的重要转录因子SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1（SOC1）基因的同源基因PrSOC1,其cDNA开放阅读框长度为678 bp,3′非编码区为421 bp,编码225个氨基酸,GenBank登录号为KJ427808。序列比对和结构域分析表明,此蛋白包含典型的MADS-box和K-box结构域,C末端还含有一个保守性很高的基序-SOC1 MOTIF,与葡萄中的SOC1蛋白最为相似。系统进化树分析表明,PrSOC1与葡萄VvSOC1的亲缘关系最近,属于MADS基因家族中的SOC1/TM3亚家族。半定量RT-PCR表明,PrSOC1基因在紫斑牡丹花芽中的表达量最高,根、茎、叶片中次之,种子中最少。在不同品种牡丹的花芽中,PrSOC1和其光周期途径上游的CO家族基因PsCOL4的表达量没有显著的品种间差异,推测PrSOC1具有很高的保守性,可能是参与牡丹成花的重要基因。利用原核表达系统成功表达了PrSOC1蛋白,并构建了PrSOC1的植物超表达载体,为进一步研究PrSOC1的功能奠定了基础。     

葡萄MADS-box家族基因保守片段的克隆与序列分析

MADS-box转录因子在多种植物的发育过程特别是花器官和果实发育过程中发挥重要的作用。为了从葡萄中克隆出新的MADS-box基因,研究在葡萄花及果实发育中的作用,根据多种植物MADS-box基因保守区序列,设计简并引物,应用RT-PCR技术从红富士葡萄花序中分离出34条MADS-box基因cDNA片段。序列分析表明,这些片段长度在138～152bp之间,包含基因起始密码子。推导的氨基酸序列与已登录的欧洲葡萄及其它物种的MADS-box基因同源性超过83%。用推导的氨基酸序列与已知的欧洲葡萄和拟南芥MADS-box家族基因进行系统发育分析,可将这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,证明葡萄中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

荔枝APETALA1（AP1）同源基因cDNA全长克隆及其表达研究

 应用RT-PCR方法克隆得到荔枝AP1同源基因cDNA全长,命名为LcAP1（基因登录号：JN214349）。LcAP1基因开放阅读框738 bp,编码245个氨基酸,推测蛋白质分子量为28.39 kD,等电点为9.69。序列分析显示,LcAP1基因编码的蛋白在1 ~ 61氨基酸含有1个MADS盒结构域,在89 ~ 179氨基酸有1个K盒结构域。蛋白质二级结构预测表明,LcAP1基因编码的蛋白有3个α螺旋,2个β折叠区,8个β转角。同源分析表明,LcAP1基因在不同植物中的一致性为72% ~ 82%。半定量RT-PCR分析表明,在‘三月红’荔枝花芽分化期,LcAP1基因在成熟叶、幼叶、老茎、嫩茎、花芽和花梗中均表达,在花芽中表达最多。     

蝴蝶兰PhSVP的克隆及其在花发育过程中的表达分析

从蝴蝶兰杂交品种‘大辣椒’中克隆到SVP同源MADS-box基因PhSVP，使用RACE方法获得PhSVP全长，其开放阅读框为687 bp，编码228个氨基酸。蛋白序列多重比对表明PhSVP蛋白包含一个高度保守的MEF2-like MADS结构域和一个中度保守的K-box结构域，且与兰科的SVP/AGL24同源蛋白相似度高，进化树分析也表明PhSVP蛋白与其他兰科植物的SVP/AGL24同源蛋白亲缘关系最近。PhSVP的空间表达模式表明其在营养器官表达量高，在萼片、侧瓣和唇瓣等生殖器官表达量低。进一步对PhSVP在成花转换和花发育过程中花序顶端的表达进行分析，表明PhSVP的转录水平在营养分生组织向花序分生组织过渡的过程中无显著变化，仅在花序分生组织阶段有少量上升，但在花发育早期花分生组织阶段中的表达水平显著升高，而在花发育后期的萼片原基、花瓣原基和合蕊柱原基阶段持续下降。此外还发现A类基因PhAP1在花发育过程中的花序顶端的表达模式与PhSVP相似，而B类基因PhPI和C类基因PhAG在花瓣原基和合蕊柱原基阶段的表达量最高。检测了PhSVP在抽葶期、花蕾期和盛花期的根、叶和花葶中的转录水平，结果表明PhSVP在花蕾期的根中的表达量稍高于其他时期，在不同阶段的叶中的表达水平无显著差异，而在抽葶期花葶中的表达量显著高于花蕾期和盛花期。试验结果暗示蝴蝶兰PhSVP可能起到调控花分生组织状态的维持、避免花器官原基过早分化的作用。     

‘南通小方柿’乙醇脱氢酶基因DkADH1的克隆及表达分析

以‘南通小方柿’果实为材料,采用同源克隆的方法,获得了柿乙醇脱氢酶基因DkADH1,其全长为1 377 bp,开放阅读框为1 137个核苷酸,编码379个氨基酸,具有ADH基因典型的结构域和功能域,与番茄、苹果等双子叶植物亲缘性较近。以‘南通小方柿’不同组织为材料,采用qRT-PCR方法对DkADH1及单宁生物合成途径中的相关基因的表达进行分析,同时测定了不同时期果实的单宁含量,结果表明在果实发育过程中,可溶性单宁含量逐渐降低,而不溶性单宁含量不断升高;DkADH1基因在茎、叶、花、果实等器官中均有表达,在果皮中表达量最高。随着果实的成熟,DkADH1表达量总体呈上升趋势。柿果实中单宁合成途径中的相关基因DkF3′5′H和DkMYB4随着乙醇处理果实时间的延长表达量呈下降趋势,推测‘南通小方柿’DkADH1能够抑制单宁合成相关基因的表达,从而降低果实可溶性单宁含量。