TcLr24小麦NBS-LRR同源基因的克隆与分析

目前已克隆的小麦抗叶锈病基因多数含有NBS类保守结构域,为克隆高抗叶锈病Lr24基因及其抗病相关基因,根据NBS保守结构域设计引物,对小麦抗叶锈病近等基因系TcLr24cDNA进行扩增,得到534bp的抗病基因同源序列。对该序列进行同源性检索并验证,获得1 408bp的电子延伸序列。以此通过RACE技术分别获取2 797bp和3 466bp的cDNA与gDNA全长产物,其翻译的蛋白质序列含有NBS保守区的P-loop、Kinase 2a、Kinase 3a、HD和LRR保守结构,与大麦等单子叶植物NBS类蛋白序列同源性较高,生物信息学分析表明其为稳定的亲水性蛋白,分子质量104.28ku,理论等电点6.15。半定量RT-PCR表明该片段所在基因序列为组成型表达。     

辣椒抗黄瓜花叶病毒同源序列的克隆与分析

根据已知抗病基因的核苷酸结合位点(NBS)保守结构域设计简并引物,以高抗黄瓜花叶病毒的辣椒Yv2007001为试材,获得10条抗病基因同源序列(RGA).经序列分析,这些RGAs皆具有开放阅读框和NBS保守结构域(P-loop、Kinase-2、Kinase-3a、RNBS-C和GLPL),属于nonTIR-NBS-LRR类抗病基因同源序列.其中RGA46与番茄花叶病毒抗性基因Tm-22的氨基酸同源性为78%,可能与辣椒抗黄瓜花叶病毒(CMV)相关.其它序列与已知抗病基因Prf、RPP13、I2C-1、Mi-1.2、L6、M氨基酸相似性为21%～70%.所得RGA序列的Ka/Ks值为0.011 0～0.305 1,均显著小于1,表明"纯化选择"在辣椒NBS区域进化中起主要作用.     

节瓜抗镰刀菌酸突变体NBS类RGAs序列的分离鉴定

为挖掘和利用节瓜抗病种质资源,根据已克隆植物NBS-LRR(nucleotide binding site and leucine rich repeat)类抗病基因保守区设计简并引物,从节瓜抗镰刀菌酸突变体"LT3"的基因组DNA中扩增得到250 bp目的条带,通过重组克隆及测序获得22条NBS抗病同源序列(命名为JNB1~JNB22)。利用DNAStar软件及NCBI Blastx同源搜索发现,这些抗病同源序列长度为249~250 nt,推导氨基酸序列具有P-loop、Kinase-2a典型NBS类R基因保守结构域,其中21条具连续ORF(open reading frame);核苷酸序列相似性在48.8%~99.2%,氨基酸序列相似性为18.1%~100.0%;氨基酸序列聚类分析分为6个组。Blast结果显示,节瓜RGAs(resistance gene analogs)核苷酸序列与其他植物R基因最高相似性为72%~99%,对应氨基酸序列与其他植物具有36%~100%相似性,多数序列与冬瓜R基因相似性最高;同源进化分析表明,所有节瓜RGAs序列均为non TIR-NBS-LRR类,与氨基酸序列同源比对结果一致。节瓜NBS类抗病同源序列的分离鉴定为进一步克隆功能性抗病基因及分子标记辅助抗病育种提供参考。     

巴西橡胶NBS-LRR抗病基因类似物多样性分析

[目的]克隆巴西橡胶抗病基因同源序列,为巴西橡胶抗病R基因的获取奠定基础.[方法]根据已知抗病基因(Resistance gene,R gene)编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计一对简并引物P1/P2,采集经水杨酸(SA)处理0、12、24、48 h的巴西橡胶叶片,进行cDNA同源序列克隆.[结果]序列分析结果表明,克隆获得的RGAs经系统进化分析分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR两种类型和9个基因家族;多重比较发现,克隆获得的RGAs具有典型的NBS类抗病基因保守结构域,在与已知植物NBS类序列相似性比较中,与I2c-2基因相似性最高,为46.2%,而巴西橡胶NBS类RGAs之间氨基酸相似性为22.1%~100.0%.进一步研究发现,核苷酸非同义替换和同义替换的比率小于1,有低水平的重组,表明点突变逐步积累是导致纯化选择的主要力量.[结论]通过SA诱导作用和NBS类抗病基因结合得到的巴西橡胶NBS类RGAs具有广泛的遗传多样性,并与已知抗病基因氨基酸序列具高度相似性,这些RGAs候补序列可能与某抗病基因有密切联系.     

基于NBS-LRR类R基因保守结构域克隆瓠瓜抗病基因同源序列

【目的】分离鉴定瓠瓜Lagenaria siceraria抗病种质的抗病基因同源序列(Resistance gene analogs,RGAs),为瓠瓜功能性抗病基因的克隆及分子标记辅助育种奠定基础.【方法】根据已知核苷酸结合位点和富亮氨酸重复(Nucleotide binding site and leucine rich repeat,NBS-LRR)类抗病基因保守区设计简并引物,从"大籽瓠"抗性材料基因组DNA中分离抗病基因同源序列,并利用生物信息学软件进行长度变异、保守结构域、同源比对与系统进化分析.【结果和结论】基于同源克隆策略,获得23条瓠瓜NBS抗病同源序列,命名为HNB1~HNB23,Gen Bank登录号为KJ908192~KJ908214.序列分析及同源比对结果表明,这些RGAs长度变异在242~261 nt之间,18条序列具有连续开放阅读框(Open reading frame,ORF),推导氨基酸序列具有P-loop、Kinase-2a典型NBS类R基因保守结构域;核苷酸序列相似性为41.5%~98.8%,氨基酸序列相似性为21.5%~100.0%;利用NCBI Blast同源搜索发现,与其他植物尤其是冬瓜、黄瓜、葫芦及丝瓜的已知R基因具有40%~100%相似性;氨基酸序列聚类分析将其分为5个组;同源进化分析表明,23条瓠瓜RGAs均为non-TIR-NBS-LRR类R基因,与推导氨基酸序列多重比较结果一致.     

甘薯中NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆及序列分析

根据已知的NBS-LRR类抗病基因蛋白质的保守序列设计简并引物,用以扩增甘薯基因组中的抗病基因同源序列,获得一条大小约500 bp的扩增片段,克隆测序后得到20个NBS-LRR类抗病基因同源片段RGAS。其推导的氨基酸序列均具有P-loop、Kinase-2a和Kinase-3a及GLPL区等几个保守区,并且可分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR两个亚类。其中10个TIR亚类RGAS与已克隆的N、L6、M等抗病基因相应区段的氨基酸序列的同源性为21%-44%,而10个non-TIR亚类RGAS与已克隆的Prf、RPM1、RPS2等抗病基因相应区段的氨基酸序列的同源性为15%-46%。这些抗病基因同源片段(RGA)可做为分子标记筛选甘薯的抗病候选基因。     

TcLr35小麦中抗病相关基因S2A2的抗叶锈性分析

NBS-LRR是已克隆植物抗病基因的高度保守氨基酸区域。前期工作中,笔者成功克隆获得了1个通读的NBS类抗病同源基因S2A2的cDNA序列,该序列含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构域,且在小麦叶片中为低丰度组成型表达。进一步根据S2A2基因在TcLr35与Thatcher中扩增获得的基因序列差异位点设计特异性引物,分别以TcLr35、Thatcher为模板进行扩增,筛选出了具有较高稳定性和可重复性的3对引物。利用3个多态性引物对TcLr35、Thatcher及其F2代群体进行扩增和遗传性分析,并用Mapmanager软件计算分子标记与抗叶锈病基因之间的遗传距离,结果发现这3对引物获得的标记与Lr35基因遗传距离较远。利用这3个多态性引物扩增33个不同小麦抗叶锈病近等基因系材料,并回收测序,结果表明该基因序列在不同近等基因系材料中广泛存在。     

巴西橡胶NBS-LRR抗病基因类似物多样性分析

【目的】克隆巴西橡胶抗病基因同源序列,为巴西橡胶抗病R基因的获取奠定基础。【方法】根据已知抗病基因（Resistance gene, R gene）编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计一对简并引物 P1/P2,采集经水杨酸（SA）处理0、12、24、48 h的巴西橡胶叶片,进行cDNA同源序列克隆。【结果】序列分析结果表明,克隆获得的RGAs经系统进化分析分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR 两种类型和9个基因家族;多重比较发现,克隆获得的RGAs具有典型的NBS类抗病基因保守结构域,在与已知植物NBS类序列相似性比较中,与I2c-2基因相似性最高,为46.2%,而巴西橡胶NBS类RGAs之间氨基酸相似性为22.1%~100.0%。进一步研究发现,核苷酸非同义替换和同义替换的比率小于1,有低水平的重组,表明点突变逐步积累是导致纯化选择的主要力量。【结论】通过SA诱导作用和NBS类抗病基因结合得到的巴西橡胶NBS类RGAs具有广泛的遗传多样性,并与已知抗病基因氨基酸序列具高度相似性,这些RGAs候补序列可能与某抗病基因有密切联系。     

巴西橡胶NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

[目的]探讨巴西橡胶NBS类抗病基因同源序列的克隆与序列分析。[方法]以高抗炭疽病的巴西橡胶无性系R042为材料,根据抗病基因Prf、L6、N等的P．100p和GLPL保守结构域设计简并引物,从R042扩增具有抗病基因同源序列的片段,对分离获得的抗病基因同源序列进行Blastn、氨基酸同源性分析、序列比较和系统进化分析。[结果]从巴西橡胶高抗炭疽病无性系R042基因组DNA中分离获得1个NBS类抗病基因同源序列,经Blastn比对后发现,该抗病基因同源序列与毛果杨中的一个CC—NBS—LRR抗病蛋白的mRNA的序列同源性为66％,Blastn的E值为2e-24,推测氨基酸序列与已知抗病基因的相似性在26．9％～43．2％。[结论]序列比对与系统进化分析表明,该抗病基因同源序列具有NBS类抗病基因的所有保守序列,且与Xal的亲缘关系最近。     

巴西橡胶NBS—LRR抗病基因类似物多样性分析

【目的】克隆巴西橡胶抗病基因同源序列,为巴西橡胶抗病R基因的获取奠定基础。【方法】根据已知抗病基因（Resistance gene, R gene）编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计一对简并引物 P1/P2,采集经水杨酸（SA）处理0、12、24、48 h的巴西橡胶叶片,进行cDNA同源序列克隆。【结果】序列分析结果表明,克隆获得的RGAs经系统进化分析分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR 两种类型和9个基因家族;多重比较发现,克隆获得的RGAs具有典型的NBS类抗病基因保守结构域,在与已知植物NBS类序列相似性比较中,与I2c-2基因相似性最高,为46.2%,而巴西橡胶NBS类RGAs之间氨基酸相似性为22.1%～100.0%。进一步研究发现,核苷酸非同义替换和同义替换的比率小于1,有低水平的重组,表明点突变逐步积累是导致纯化选择的主要力量。【结论】通过SA诱导作用和NBS类抗病基因结合得到的巴西橡胶NBS类RGAs具有广泛的遗传多样性,并与已知抗病基因氨基酸序列具高度相似性,这些RGAs候补序列可能与某抗病基因有密切联系。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

【目的】拟利用同源序列法分离小麦抗病基因同源片段。【方法】根据已克隆植物抗病（R）基因NBS-LRR保守区段设计两对引物，采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr35 的RNA进行扩增。【结果】 获得了3个通读的小麦抗病基因NBS-LRR类抗病基因同源片段PS13-1、PS13-2和S2A2，长度分别为239bp、289bp和539bp，编码78、84和177个氨基酸。核苷酸比较分析表明，PS13-1和PS13-2与已克隆小麦抗白粉病基因PM3b同源性为91%；S2A2与大麦一个来源于mRNA的同源片段同源性为91%；经BLASTp比较，3个片段均含有NB-ARC保守结构域，与已知抗病基因I2C-1，L6，RPS2等相应区域相一致，具有抗病基因NBS特征结构域（P环、激酶2a等）。Northern杂交分析表明，3个同源片段在小麦叶片中为低丰度组成型表达。【结论】本研究在TcLr35小麦中成功获得了抗病基因同源序列，为最终克隆小麦抗叶锈病基因奠定了基础。     

小麦抗叶锈病基因Lr24的TRAP分析

 【目的】获得与Lr24基因紧密连锁并可能作为探针的TRAP分子标记。【方法】应用TRAP技术,选用90对引物组合对小麦抗叶锈病基因Lr24、感病亲本Thatcher及其F2代抗感各10株组成的抗、感基因池（Br、Bs）的扩增带型差异进行分析,用筛选获得的多态性引物对TcLr24×Thatcher F2群体进一步筛选,进而用获得的特异引物对45个小麦抗叶锈病近等基因系和30个小麦二倍体材料进行分析。【结果】获得10对能够在TcLr24、Br与Thatcher、Bs间产生多态性的引物,多态性引物检出率为11.11%。其中1对在F2抗感群体中有差异且稳定扩增的TRAP引物ARBI1/RGA-2F,其161bp 扩增产物仅在F2抗病单株中出现,感病单株中缺失。用该引物对45个近等基因系和30个二倍体材料检测发现,近等基因系TcLr19、TcLr29、TcLr38、Lr42和TcLr44中有相同大小片段的扩增产物,30个二倍体材料中未出现相应扩增产物。【结论】本研究获得的一个与Lr24紧密连锁的TRAP标记,该标记可筛选含有Lr24基因的育种后代群体,可作为探针用于文库的筛选。     

叶锈菌与‘TcLr19’小麦互作体系中PR1基因的克隆及分析

利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),从被小麦叶锈菌诱导的抗叶锈病近等基因系材料TcLr19中获得1个病程相关蛋白1(Pathogenesis-related proteins 1,PR1)基因,暂命名为TcLr19PR1。该基因长度为810bp,包含495bp ORF区,编码164个氨基酸,基因产物具有植物防御体系中病程相关蛋白SCP保守结构域,与多个植物病程相关蛋白1基因具有较高同源性。利用半定量分析表明,TcLr19PR1基因受叶锈菌诱导后表达量变化明显,非亲和组合表达高于亲和组合。Southern杂交验证说明TcLr19PR1在小麦基因组中为低拷贝。利用‘中国春’缺体-四体系成功将该基因定位在小麦7D染色体上,为进一步明确叶锈菌与‘TcLr19’小麦互作体系中病程相关蛋白1基因的抗叶锈相关性奠定了基础。     

海南普通野生稻STK类抗病基因 同源序列的分离与分析

根据植物STK 抗病基因的保守区域设计简并引物,以海南普通野生稻基因组DNA 为模板进行PCR 扩增,通过T/A 克隆、测序和序列分析, 共获得5 条具有连续ORF 的STK 抗病基因类似物（RGAs）序列,核苷酸序列间的相似性系数为37.82%耀99.25%,相应氨基酸序列间的相似性系数为31.28%耀98.86%。氨基酸序列结构分析表明,它们都具有STK 保守结构域,与已克隆的STK 类抗病基因有不同程度的相似性,为进一步克隆海南普通野生稻中的STK 类抗病基因提供依据。     

小麦NBS-LRR类抗病基因类似片段分离和定位

【目的】利用同源序列法分离小麦NBS-LRR类抗病基因类似片段,并验证其与小麦抗条锈病基因Yr26之间的关系。【方法】根据已克隆R（抗病）基因的保守结构域（NBS-LRR）设计简并引物,采用巢式PCR（Nested PCR）技术对小麦Yr26近等基因系材料Nan137的基因组DNA进行扩增;同时利用中国春缺失系对获得的抗病基因类似片段进行染色体定位分析,利用Yr26载体品种92R137和感病品种Avcoet S（AvS）创制的F2:3后代群体验证获得的片段与小麦抗条锈病基因Yr26的关系。【结果】通过巢式PCR方法,获得了4个通读的小麦抗病基因NBS-LRR 类抗病基因同源片段R105、R181、R326和R405,长度分别为369、589、528、618 bp;这4个片段均具有典型的NBS-LRR类的保守结构域,其核苷酸相似性为24.35%—38.36%。中国春缺失系定位结果显示片段R405被定位于Yr26所在的小麦缺失系C-1BL-6-0.32区段内,同时通过含196个单株的小群体检测结果表明该片段与Yr26共分离。【结论】从小麦近等基因系材料Nan137中获得了4个RGAs片段,其中片段R405可能是小麦抗条锈病基因Yr26的候选片段,但需进一步验证该候选片段的真实性。     

野生二粒小麦抗病基因同源序列分析

根据已知植物抗病基因编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计了6对特异简并引物,对20份抗小麦白粉病野生二粒小麦的基因组DNA进行抗病基因同源序列克隆,共获得22条抗病基因同源序列(Resistance gene ana-logs,RGAs)。同源性比较发现,这22条RGAs均属于NBS-LRR类抗病基因类似序列,与已知R基因相应区段的氨基酸序列一致性为6.1%~99.6%。同时,利用MEGA 3.1将这22条序列划分为9类。本研究在野生二粒小麦中获得的RGAs既可进一步用于筛选野生二粒小麦的抗病候选基因,同时也可以作为分子标记,用于二粒系小麦遗传图谱的构建。该研究表明R基因同源克隆技术有望成为野生二粒小麦R基因克隆和基因组研究的重要手段。     

小麦类受体蛋白基因TaRLP19 cDNA序列克隆及分析

为筛选小麦叶锈病抗病相关基因,以从小麦近等基因系TcLr19中获得的特异表达的168 bp cDNA-AFLP片段为靶序列,通过cDNA末端快速扩增(RACE)的方法获得2545 bp的cDNA序列,并在接菌的TcLr19叶片中进行RT-PCR验证,测序结果与RACE结果一致.tBLASTn比对发现该序列与预测的二穗短柄草的Receptor-like protein 2-like (LOC100825532)有67％的一致性(Expect=0.0).该基因包含一个2136 bp的开放阅读框,编码711个氨基酸;SMART分析表明其含有6个LRR结构域,属LRR-TM类型,推测其为假定的富含亮氨酸的类受体蛋白基因,暂命名为TaRLP19,GenBank登录号为(JN872563).半定量RT-PCR分析表明,该基因属组成型特异表达类型.为进一步研究叶锈菌与小麦TcLr19非亲和反应中类受体蛋白TaRLP19的功能及其表达调控机制等奠定基础.     

棉花NBS抗病基因的发掘

根据已克隆的R基因的保守序列设计引物,在棉花不同抗性品种中克隆出500 bp左右大小片段,克隆测序并在NCBI上进行Blast分析,发现这些序列除一个序列外均与已经克隆的抗病基因类似物(RGAs)同源,且同源性高达98%以上。将这些从棉花中克隆的RGAs和植物中已克隆的几个典型的R基因序列建立进化树,棉花中的RGAs序列分别聚在3个不同的亚家族,可以通过后续的功能验证来确定这些序列片段的功能。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的克隆与表达分析

为获得小麦抗叶锈病相关基因,以小麦近等基因系TcLr19所构建的非亲和cDNA文库中获得的EST序列(Contig 914)为靶序列,用RT-PCR方法和cDNA末端快速扩增技术,分离克隆到片段为3 042bp的全长cDNA序列。序列分析表明该序列符合典型单子叶植物的CC-NBS-LRR结构模式,命名为TaNLR。该基因包含一个完整的2 739bp的开放阅读框(ORF),具有连续的Poly A尾和典型的加尾信号AATTAA。ProtParam程序预测表明该基因编码912个氨基酸。发育树分析显示该氨基酸序列与大麦的NBS-LRR类抗病基因蛋白同源性最高达89%。荧光定量PCR分析表明,在小麦与叶锈菌互作中,TaNLR基因受叶锈菌诱导下调表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病同源基因,这为明确NBS-LRR在小麦抗叶锈病中的作用奠定了基础。