卷丹侧生器官边界域基因LlLBD18的克隆和功能分析

以卷丹(Lilium lancifolium)为试材,克隆了1个LBD转录因子基因,命名为LlLBD18(GenBank序列号ON455210)。其开放阅读框为684 bp,编码227个氨基酸,含有1个典型的LOB结构域。进化树分析发现LlLBD18与姜(Zingiber officinale)ZoLBD18的亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示LlLBD18定位于细胞质和细胞核。荧光定量PCR分析表明,LlLBD18在卷丹初生珠芽中表达量最高,其次是根中,在叶片中最低。在珠芽形成过程中,LlLBD18的整体表达情况为先上升后下降再上升,且在珠芽原基启动前期(离体诱导4 d)最高。功能研究发现,在卷丹中过表达LlLBD18可以促进珠芽形成,而沉默LlLBD18后的珠芽形成受到显著抑制,表明LlLBD18在卷丹珠芽形成中起正向调节作用。     

香蕉茉莉酸合成关键酶基因MaOPR 的克隆和表达分析

 从‘巴西’香蕉（Musa acuminata L. AAA group‘Brazilian’）根的cDNA 文库中获得了一段 12–氧–植物二烯酸还原酶OPR（12-oxo-phytodienoic acid reductase）基因的片段,RACE 扩增获得全长, 命名为MaOPR。该基因全长1 512 bp,存在一个完整的开放阅读框1 287 bp,编码429 个氨基酸。生物 信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,等电点为8.11,具有一个活性位点,一个基质结合位点,一个黄素 单核苷酸结合位点。序列预测分析该蛋白亚细胞定位为细胞质,其不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。通 过和已知植物的12–氧–植物二烯酸还原酶基因相比,同源性达到66%以上。其中与苜蓿、谷子、粳稻、 紫云英的OPR 编码的氨基酸序列的同源性均为71%。器官特异性分析表明,MaOPR 在香蕉的根、茎、 叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎和果实中表达量较高。通过对其在ABA 抑制剂、乙烯、枯萎病 胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应以上3 种胁迫。     

紫山药花青素调控基因DaF3H的克隆及表达分析

 以富含花青素的紫山药‘蓣引紫006’为材料,克隆得到花青素生物合成途径中关键酶基因DaF3H（KF561995）,其序列全长为1 325 bp,最大开放阅读框为1 089 bp,编码362个氨基酸。DaF3H蛋白属于水溶性的胞质不稳定蛋白,无跨膜区和信号肽结构,为α–酮戊二酸和二价铁离子依赖型的加氧酶家族[2OG-Fe（Ⅱ）Oxygenase superfamily]。氨基酸序列与胡桃（ACR47976）、琴叶拟南芥（CAC26921）相似性最高,达到80%。DaF3H在山药幼叶中表达量最高,在成熟叶片和茎中几乎不表达。茎叶和块茎中花青素积累量增速与DaF3H表达密切相关。运用接头PCR法对DaF3H的启动子序列进行了克隆,元件预测显示该序列中存在GT-1光调控元件以及生长素、金属离子、MYB-bZIP-MYC等元件的结合位点,叶片遮光处理试验表明,DaF3H受光调节。     

龙眼胚性愈伤组织Remorin家族成员的克隆及其在体胚发生过程中的表达分析

以龙眼松散形胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR结合RACE法克隆Remorin家族5个成员的cDNA全长,DlRemorin1全长2 127 bp,编码572个氨基酸;DlRemorin2全长1 829 bp,编码444个氨基酸;DlRemorin3全长1 937 bp,编码541个氨基酸;DlRemorin4全长1 743 bp,编码466个氨基酸;DlRemorin5全长1 043 bp,编码181个氨基酸。DlRemorin1 ~ 5 DNA序列长度分别为：4 054、3 097、3 505、4 690和1 935 bp,所有内含子剪切位点均符合真核生物“GT-AG”规则。所有成员均是不稳定亲水性蛋白,都不具有信号肽,只有DlRemorin1具有跨膜结构,都具有Remorin家族保守结构域,与其它植物的Remorin具有较高的同源性。系统进化树分析结果表明,DlRemorin5为经典的Remorin蛋白,DlRemorin1与DlRemorin2属于长链Remorin。qRT-PCR结果显示,随着龙眼体胚的发育,DlRemorin1的表达量呈类“N”状趋势,在心形胚时期和子叶形胚时期较高;DlRemorin2在心形胚和子叶形胚时期迅速下降;DlRemorin3在发育中后期迅速升高,并在子叶形胚时期最高;DlRemorin4在球形胚和鱼雷形胚时期最低,而DlRemorin5在不完全胚性紧实结构时期最低。说明DlRemorin1 ~ 5在龙眼体胚发生过程的转录水平具有一定的组织特异性和时序性。psRNA Target预测显示DlRemorin还可能受到miRNA家族的调控。     

石蒜黄烷酮3–羟化酶基因LrF3H 的克隆及表达分析

 采用RT-PCR 和RACE 技术相结合的方法,从石蒜花瓣中克隆到1 个黄烷酮3–羟化酶（F3H） 基因的cDNA 全长序列,全长1 293 bp,包含1 098 bp 的完整开放阅读框,编码365 个氨基酸;氨基酸序 列比对显示该序列编码的氨基酸与水仙的F3H 具有高达91%的同源性,将其命名为LrF3H。二级结构预 测表明,随机卷曲是LrF3H 蛋白最大量的结构元件,而α–螺旋和延伸链散布于整个蛋白中。保守结构 域预测表明该基因编码的蛋白具有典型的F3H 蛋白功能结构域,其保守结构域中含有铁离子及2–O–酮 戊二酸结合位点,属于2OG-FeⅡ_Oxy 双加氧酶超家族。实时荧光定量PCR 分析表明,LrF3H 在整个花 发育过程中均表达,而且从初蕾期到盛开期随着花瓣着色加深表达量逐渐增加,盛开期表达量最高,之 后随着花朵萎蔫表达量下降;在不同器官中,LrF3H 的表达量在花瓣和花葶中最高,而在根、鳞茎和叶 片中都很低,推测该基因在石蒜花色形成过程中起着关键作用。     

巴戟天MoDXS基因及其启动子的克隆与分析

从药用植物巴戟天根部组织中克隆了3个1–脱氧–D–木酮糖5–磷酸合成酶基因MoDXS1、MoDXS2-1和MoDXS2-2,其全长cDNA分别为2676、2667和2610 bp,编码区序列长度为2154、2121和2190 bp,编码717、706和729个氨基酸。BlastP序列比对分析表明MoDXS蛋白与其他植物的DXS蛋白高度同源;系统进化发育树分析显示,MoDXS蛋白与中粒咖啡和小粒咖啡DXS蛋白亲缘关系最近。MoDXS1、MoDXS2-1和MoDXS2-2蛋白被分别归为clade 1、clade 3和clade 2。MoDXS1在巴戟天根中表达量最高;MoDXS2-1在巴戟天根、茎、叶中的相对表达量差异显著,叶中最高;MoDXS2-2在根中表达量最高,而在茎和叶中最低。MoDXS1、MoDXS2-1和MoDXS2-2基因的5′端上游启动子序列长度分别为2538、732和1744 bp。亚细胞定位预测3个MoDXS均在叶绿体上。     

狗蔷薇细胞分裂素氧化酶基因RcCKX5的克隆及表达分析

利用RACE 技术从狗蔷薇（Rosa canina）类根体中克隆得到1 个细胞分裂素氧化酶基因cDNA全长,命名为RcCKX5。序列分析表明,RcCKX5 cDNA 全长1 815 bp,5′ UTR 104 bp,ORF 1 626 bp,3′ UTR85 bp,编码541 个氨基酸,具有CKX 家族典型的FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）结合域和CK（细胞分裂素）结合域。氨基酸序列多重比对和系统进化树分析显示RcCKX5 与可可TcCKX5 亲缘关系最近,与拟南芥AtCKX5、乌拉尔图小麦TuCKX5 同源性较高。荧光定量PCR 分析表明,狗蔷薇RcCKX5 在其根、茎、叶、花、果实中均有表达,根中相对表达量最高,花和果实中相对表达量较高。在狗蔷薇类根体形成发育过程中RcCKX5 的相对表达量不断升高,21 d 时达到最高,随后稍有下降,表明其可能参与了类根体的形成。6-BA 处理结果表明RcCKX5 能够快速响应6-BA 的诱导,表达量显著上调,2.5 mg · L-1 6-BA处理120 h 时,RcCKX5 的相对表达量达到最高峰。     

低温胁迫下龙眼碳酸酐酶基因（CA）的克隆与表达分析

 应用蛋白质组学研究低温胁迫下龙眼叶片蛋白质组变化时发现碳酸酐酶（CA）蛋白下调表达。利用RT-PCR方法克隆CA基因的全长cDNA,GenBank登录号JN033201,长度为1 119 bp,包括1个966 bp的开放阅读框,编码321 bp的氨基酸序列,同源性分析表明,12个不同植物同源性为81% ~ 88%。龙眼CA基因具有典型的CA结构域,并且非常保守。实时荧光定量分析结果表明,CA在龙眼根、茎、叶中都有表达,为组成型表达,在叶中的表达量最高,茎和根中的表达量最少。CA基因在低温胁迫下随着低温胁迫时间的延长而发生变化。将CA在大肠杆菌中表达,获得1个约40.5 kD的外源蛋白。推测CA表达与低温胁迫有关。     

茶树CsSPMS基因全长cDNA克隆和时空表达分析

为探究精胺合成酶（spermine synthase,SPMS）与茶树（Camellia sinensis）耐寒性的关系,以茶树品种‘迎霜’为试验材料,利用简并引物PCR扩增技术结合5′/3′RACE方法,获得与低温胁迫相关的CsSPMS片段cDNA全长序列（GenBank登录号为KJ580429）。该序列全长1 374 bp,包含1 113 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码371个氨基酸,预测分子量41.28 kD;构建亚细胞定位载体pJIT166-GFP/SPMS,亚细胞定位结果显示CsSPMS定位在细胞核上。荧光定量PCR分析表明CsSPMS在根、茎、叶、芽、花和果中都有表达,在根、茎中表达量较高;低温胁迫处理下不同组织CsSPMS的表达量,在叶片中2 h达到峰值,而在根中12 h达到高峰;在低温条件下4个茶树品种的耐寒性与CsSPMS表达量密切相关。     

唐菖蒲质膜水孔蛋白基因GhPIP1;1 的克隆及表达分析

 采用RT-PCR和RACE技术从唐菖蒲（Gladiolus hybridus‘Eerde’）花瓣中克隆得到1个质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）类的水孔蛋白基因,命名为GhPIP1;1。该基因cDNA 全长1 130 bp,包含867 bp完整开放阅读框（ORF）,编码288个氨基酸。克隆和分析相应的gDNA序列（2 098 bp）表明,其包含由4个外显子和3个内含子组成的编码区序列。氨基酸序列分析表明GhPIP1;1具有水孔蛋白家族高度保守的2个NPA（Asn-Pro-Ala）基序。同源性分析显示GhPIP1;1氨基酸序列与同科的荷兰鸢尾（Iris hollandica）PIP1氨基酸序列的同源性达94%。半定量RT-PCR分析表明,GhPIP1;1在唐菖蒲花瓣、雄蕊、雌蕊、茎、苞片和叶片等均有表达,但表达量以花瓣中最高,叶片中最低;GhPIP1;1在花蕾至花朵盛开期间的表达水平较高且变化不明显,但在花朵盛开后的萎蔫过程中表达水平明显降低。     

桃成花基因PpLFY的克隆与表达及多克隆抗体制备

 以‘八月脆’桃成花诱导期腋芽为试材,克隆得到一个FLORICAULA/LEAFY同源基因,命名为PpLEAFY（PpLFY）,GenBank登录号为EF175869,该基因cDNA全长1 314 bp,ORF为1 248 bp,编码一个含416个氨基酸残基的蛋白,与其他物种中的LEAFY蛋白的同源性较高,为（74.22%~84.69%）。时期及组织特异性表达分析表明,PpLFY主要在叶片、花瓣及成花诱导期及花芽形态分化初期中表达。构建了pGEX-4T-1/PpLFY原核表达系统,获得了可溶性融合蛋白rPpLFY,分子量约为36 kD。利用该蛋白免疫新西兰大白兔,获得了抗rPpLFY的多克隆抗体,ELISA效价为1:10 000。     

番荔枝开花调控转录因子基因AsLEAFY的克隆与表达分析

利用同源克隆和RACE-PCR获得番荔枝LEAFY基因的全长cDNA序列,命名为AsLEAFY,Gen Bank登录号为KP866145。序列分析表明,克隆获得的番荔枝AsLEAFY基因长为1 236 bp,编码411个氨基酸,该氨基酸序列含有5′-N端脯氨酸富集区和中央酸性区,具有LEAFY(FLO)家族的典型结构特征。同源分析表明,该氨基酸序列与多种木本植物LEAFY类蛋白的同源性较高。进化树分析表明AsLEAFY与木本植物的亲缘关系高于草本植物。实时定量PCR结果表明,AsLEAFY在番荔枝花发育的整个过程中都有表达,在初期的花芽中表达量最高,在不同组织器官中表达量存在差异,在枝条去叶后的腋芽中的表达量最高。推测该基因在番荔枝花器官形成初期发挥重要作用。     

欧李番茄红素β–环化酶基因ChLCYb的分离与功能鉴定

利用RACE技术和RT-PCR相结合,从欧李[Cerasus humilis(Bge)Sok]果实中克隆获得长度为1798 bp的番茄红素β–环化酶(lycopeneβ-cyclase)基因ChLCYb的cDNA全长序列,开放读码框为1515 bp,编码503个氨基酸。序列分析发现,ChLCYb具有植物LCYb保守区(Plant LCYb conserved region)、FAD/NAD(P)结合区(Dinucleotide-binding signature)、"Cyclase motif 1"、"Cyclase motif 2"和"lycopeneβ-cyclase motif"等典型结构特征,在N–端存在1~84个氨基酸残基组成的转运肽信号序列,在85~106、209~227、373~391和460~480氨基酸区域包含4个跨膜结构域。荧光定量PCR结果表明,ChLCYb在叶中表达量最高,其次是幼果,在根中最低;在欧李果实发育过程中,果皮中ChLCYb表达量高于果肉,果皮中ChLCYb表达量先升高,在花后90 d左右表达量最高,然后呈缓慢下降趋势,而果肉中ChLCYb表达量相对平稳。ChLCYb表达模式与果皮和果肉中β–胡萝卜素含量的积累呈显著正相关(r=0.824和r=0.712,P0.05)。利用大肠杆菌工程菌体系诱导表达了ChLCYb蛋白,并证实其可催化工程菌株中番茄红素向β–胡萝卜素转化,其转化效率达71.22%。在番茄中超量表达ChLCYb促进果实中番茄红素向β–胡萝卜素的转化和积累,转基因株系L-11号果实中的β–胡萝卜素含量高达692.18μg·g~(-1) DW,是非转基因对照的4.42倍。     

苹果属观赏海棠McANS基因克隆与不同叶色品种间表达差异分析

以苹果属观赏海棠品种‘王族’叶片总RNA为模板,通过RT-PCR与RACE扩增,获得一个1 350 bp的花色素花青苷元合成酶（anthocyanidin synthase,ANS）基因的cDNA序列,其基因编码区共1 074 bp,编码357个氨基酸,命名为McANS（登录号FJ817488）。基因组序列全长1 268 bp,有1个内含子,内含子的剪切位点均符合真核生物“GT-AG”规则。使用实时荧光定量PCR和紫外可见光分光光度计法,对3种不同叶色的观赏海棠品种‘火焰’（叶片绿色）、‘绚丽’（新叶红色）和‘王族’（叶片紫色）幼叶和功能叶中的McANS表达量、花青苷和类黄酮含量进行测定分析,结果表明：McANS在3个品种的幼叶和功能叶中均有表达,在幼叶中表达量显著高于功能叶,在‘绚丽’中表达量相差达到23.82倍。花青苷含量的变化与McANS相对表达量变化趋势具有一致性,而类黄酮含量的变化与McANS相对表达量无明显相关。说明McANS在苹果属观赏海棠叶片花青苷代谢及色泽形成过程中具有重要作用。     

百子莲开花相关基因ApFT的克隆及表达分析

采用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends,RACE）方法得到了百子莲（Agapanthus praecox ssp. orientalis）FT基因cDNA全长序列,命名为ApFT,GenBank登录号为KC951108。序列分析表明,百子莲ApFT基因cDNA全长815 bp,其中开放阅读框534 bp,编码177个氨基酸,5′非编码区（5′UTR）和3′非编码区（3′UTR）分别为89 bp和192 bp。ApFT编码的蛋白有一个单一而非常保守的PEBP（Phosphatidylethanolamine-binding protein,PEBP磷酸乙醇胺结合蛋白）结构域,与玉米（MFT2）、拟南芥（AtFT）和温州蜜柑（CuMFT1）等植物的FT蛋白有较高的相似性,同源性均在50%以上。系统进化树分析表明,百子莲ApFT与玉米（MFT2）聚类关系最近。实时荧光定量qRT-PCR结果显示,整个花芽分化过程中ApFT在叶片中表达量高,茎尖中表达量低。随着花芽分化的进程,在叶片中ApFT表达量逐渐降低,而茎尖中ApFT的表达量在诱导期均高于营养期和花芽分化期,推测该基因可能在调节百子莲花芽分化过程中发挥重要作用。     

三七RNase-like 基因的克隆及表达分析

 采用同源序列克隆法,结合RACE 技术,从三七[Panax notoginseng（Burk.）F.H]根茎总RNA 中克隆次生代谢相关差异表达RNase-like 贮藏蛋白的编码序列,并进一步以DNA 为模板扩增全长基因, 获得一条开放阅读框为717 bp 的cDNA 序列,命名为PMP（GenBank,KC751542),相应基因全长1 074 bp。序列及其进化分析表明,该基因包含3 个外显子和2 个内含子,编码238 个氨基酸,相应蛋白质的 分子量为27.47 kD,含有核苷酸结合的保守区域,属于RNase-T2 超家族成员。三七PMP 蛋白与人参 RNase-like 贮藏蛋白高度同源,序列相似性达95%。实时荧光定量PCR 研究表明,三七PMP 基因在其根、 茎、叶、花等器官中均有表达,且3 年生根中表达量最高,暗示该基因可能参与三七皂苷次生代谢调控 及其品质形成。     

牡丹查耳酮合酶基因Ps-CHS1的克隆及其组织特异性表达

以牡丹（Paeonia suffruticosa）品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹查耳酮合酶（chalcone synthase,CHS）基因cDNA全长,命名为Ps-CHS1,GenBank登录号为GQ483511。序列分析结果表明,Ps-CHS1全长1 475 bp,包含82 bp的5′非编码区、208 bp的3′非编码区和一个长度为1 185 bp编码394个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白具有CHS家族保守存在的所有功能活性位点和特征多肽序列。序列比对和系统进化分析表明,Ps-CHS1与杨柳科、锦葵科、蔷薇科等植物的CHS亲缘关系较近,相似性达90%以上。相对荧光定量PCR分析表明,Ps-CHS1在花瓣中的表达量最高,其次是萼片,再次是叶片和雄蕊,在心皮中表达量最低。