金花茶查尔酮异构酶基因全长克隆与表达的初步研究

利用RT-PCR和RACE技术,从我国珍稀濒危植物金花茶花瓣中获得了查尔酮异构酶(Chalcone isomerase,CHI)基因的cDNA全长,命名为Cn-CHI,GenBank登录号HQ269805.1。碱基序列分析表明,Cn-CHI基因全长953 bp,包含56 bp的5’非翻译区、204 bp的3’ 非翻译区和一个长为693 bp编码230个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列比对分析表明,Cn-CHI基因编码蛋白与蔷薇科、杜鹃花科、茄科等植物的CHI蛋白同源性都在75%以上,与山茶科山茶属茶树CHI蛋白同源性高达99%。相对荧光定量PCR分析表明,Cn-CHI基因在金花茶花蕾发育过程中呈现先急剧上升后平缓下降的趋势;在花器官的不同部位中,Cn-CHI基因表达量最高的是雌蕊,其次是雄蕊,在萼片和花瓣中的表达量较低且相差不大。     

中华大节竹K~+通道蛋白β亚基的克隆及序列分析

用RACE法从中华大节竹幼苗中克隆了K+通道蛋白β亚基,命名为KIB1(基因登录号:JX900132)。序列分析表明,该基因全长1 211 bp,开放读码框为987 bp,编码329个氨基酸多肽。经氨基酸同源性和聚类分析证实,KIB1与拟南芥(KAB1)和水稻(KOB1)钾离子通道蛋白的序列同源性较高,其同源性分别为85.06%和82.32%。亚细胞定位结果表明,该蛋白主要存在于线粒体中(86.1%)。     

巨龙竹AINTEGUMENTA基因的克隆研究

为进一步探索臣龙竹速生与巨大的分子机理,研究其AINTEGUMENTA（ANT）基因功能,研究试验以巨龙竹cDNA第一链为模板,用简并引物、基因特异引物以及运用RACE技术首次克隆出巨龙竹ANT基因全长cDNA序列。其序列全长为1914bp,与水稻、玉米、小麦等植物同类基因序列相似性高达85％;并且含有一个837bp的开放阅读框,编码278个与水稻、拟南芥和烟草ANT蛋白氨基酸序列有着较高同源性的巨龙竹ANT前体蛋白氨基酸序列。     

月月桂AACT基因的cDNA全长克隆及生物信息学分析

为了克隆分离月月桂AACT(乙酰辅酶A酰基转移酶)全长基因,并研究其基因特征和蛋白结构,以月月桂花瓣RNA为模板,通过反转录PCR及RACCE技术分离克隆AACT全长。再利用NCBI网站及生物信息学软件对其碱基分布、氨基酸组成、亲疏水性、二级结构、保守区及三级结构进行预测和分析,并对10个物种的AACT氨基酸进行多重比对,对基因进行进化分析。分离克隆出AACT基因的cDNA序列长为1580bp,编码405个氨基酸,该蛋白质相对分子质量为41347.89D,等电点为5.66,其中Ala含量最高为14.53%,平均疏水值为0.215,属Cond-enzymes超家族。氨基酸序列比对中,胡黄连、假马齿苋氨基酸序列同源性最高。OsAACT基因稳定,编码的蛋白为疏水性蛋白,其在进化过程中相对保守。试验获得的基因信息为萜类物质合成途径进一步研究奠定基础。     

马尾松GGPPS基因克隆及序列分析

牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)是萜烯类物质合成的关键酶之一,本研究通过同源序列检索分析设计引物,从马尾松幼苗针叶组织中克隆到其GGPPS基因,命名为Pma GGPPS,该基因c DNA长1 143bp,开放阅读区编码380个氨基酸。Pma GGPPS编码的蛋白质序列分析显示具有Trans IPPS结构域及FARM、SARM两个富含天冬氨酸区域,序列特点与GGPPS蛋白的酶学功能相符。同源性分析结果显示Pma GGPPS核酸序列与其他两种松属植物GGPPS基因同源性达到99%以上,Pma GGPPS编码蛋白与挪威云杉等植物中GGPPS蛋白同源性也在69%以上。对Pma GGPPS编码蛋白进行理化性质及结构的生物信息学分析,结果显示该蛋白为一种无信号肽、无跨膜区的碱性蛋白质,二级结构由16段α-螺旋组成,三级结构同源建模显示与欧薄荷的异聚牻牛儿基焦磷酸合酶大亚基同源性最高。系统进化树分析显示该蛋白与红豆杉、银杏亲缘关系较近。本研究中克隆得到Pma GGPPS基因为深入研究其在松脂合成的影响奠定了基础,同时根据GGPPS基因设计荧光定量引物并优化反应条件,为下一步研究基因表达水平与产脂力关系提供了理论依据和技术参考。     

天女木兰种子天冬氨酸蛋白酶基因的克隆与分析

天冬氨酸蛋白酶在天女木兰种子萌发过程中发挥着重要作用。以天女木兰种子为试验材料,利用同源克隆法RACE技术,从天女木兰种子中克隆得到天冬氨酸蛋白酶基因,全长1 545 bp,可以编码514个氨基酸残基。同源性分析显示,目的序列推导的氨基酸序列与其它植物中已知的天冬氨酸蛋白酶基因的氨基酸序列的同源性都在85%以上;采用生物信息学的方法进行分析,初步预测该基因编码的蛋白属于跨膜的分泌蛋白,大部分区域属于疏水结构;结构域的预测分析显示,此类蛋白包含约100个植物组织蛋白酶所特有的区域,该区域可能在植物液泡中发挥着重要作用。本研究为下一步系统、全面地研究天女木兰种子休眠的分子机理奠定了基础。     

中华大节竹耐盐基因Is SOS1的克隆与序列分析

通过RACE技术,从中华大节竹根中克隆出一个质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因,并命名为Is SOS1(基因登录号:KC113048)。Is SOS1序列分析结果显示,Is SOS1的全长为3 516 bp,其中开放读码框为3 105 bp,编码了1 035个氨基酸多肽。氨基酸同源性和聚类分析证实,Is SOS1氨基酸序列与拟南芥At SOS1和水稻Os SOS1的氨基酸序列同源性较高,分别为50. 3%和76. 63%,但是与液泡型的Na+/H+逆向转运蛋白氨基酸序列同源性较低。     

杜仲IPI基因全长cDNA克隆与生物信息学分析

为解析杜仲异戊烯基焦磷酸异构酶基因序列信息和深入研究基因功能,以杜仲叶片cDNA为模板,采用反转录RCR及RACE技术分离出杜仲IPI基因全长的cDNA克隆。测序及生物信息学分析结果得出基因序列全长1 231 bp,共编码306个氨基酸残基,细胞定位于叶绿体。推导蛋白相对分子质量34.65 kD,理论等电点(pI)5.40,为疏水混合型蛋白质,属Nudix水解酶蛋白家族,基序类型4种,含10个潜在功能位点,三级结构以单体形式存在,主要保守基序位于分子结构中部。系统进化分析推测杜仲IPI蛋白与欧洲榛IPI蛋白亲缘关系最为接近。     

松材线虫果胶酶基因Bxpel1的克隆及其生物信息学分析

以松材线虫Bursaphelenchus xylophilus转录本为模板,通过RT-PCR技术克隆果胶酶Bxpel1基因。结果表明,松材线虫果胶酶Bxpel1基因序列全长为795bp,GC含量为50.44%,编码252个氨基酸。通过Blast比对克隆的Bxpel1基因与已知序列(Gen-Bank ID:AB232908.1)的同源性达到98%。系统进化分析表明,Bxpel1基因编码产物的氨基酸序列与拟松材线虫Bursaphelenchus mucronatus,燕麦真滑刃线虫Aphelenchus avenae的Bxpel1蛋白序列具有高度同源性。Bxpel1基因编码的产物的0～25序列有可能是跨膜结构域,而其他序列均位于膜外,其二级结构主要是以无规则卷曲和β-折叠为主,信号肽的剪切位点位于第17至第18位氨基酸之间,主要在细胞外发挥生物学作用。Bxpel1基因的克隆及其生物信息学分析对进一步研究Bxpel1基因在松材线虫致病过程中的功能具有重要意义。     

紫薇LiUFGT基因的克隆与生物信息学分析

为探究类黄酮葡萄糖基转移酶基因(UFGT)在紫薇花青素生物合成中的分子机制及表达情况,本文以紫薇花瓣为试材,根据紫薇转录组序列设计特异性引物,通过PCR克隆LiUFGT基因开放序列,进行生物信息学分析,再对LiUFGT基因进行荧光定量PCR分析。结果表明：LiUFGT基因的开放阅读框长1 431 bp,编码476个氨基酸,相对分子量为52 465.22 Da,理论等电点为5.66;LiUFGT蛋白为不稳定疏水蛋白,且以α-螺旋和无规则卷曲为主;经过多序列比对发现,LiUFGT蛋白和石榴的相似性最高,为68.70%;系统进化分析表明,LiUFGT蛋白与杨树、石榴、夏栎UFGT蛋白的同源性最高。此外,LiUFGT基因在红色花瓣紫薇中的表达量最高,在白色中最低,说明LiUFGT基因对紫薇花色基因具有直接调控的作用。本研究结果为进一步阐明LiUFGT基因在紫薇花青素合成机制中的调控作用提供了理论基础。     

牡丹PsAP2基因的克隆及表达

以牡丹品种‘赵粉’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得1个牡丹APETALA2基因cDNA全长,命名为PsAP2,GenBank登录号为HM167511。序列分析结果表明:PsAP2全长2138bp,包含47bp的5'非编码区、557bp的3'非编码区和1个长度为1533bp编码510个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示该基因属于AP2家族。序列比对和系统进化分析表明,PsAP2与葡萄的亲缘关系最近,相似性达70%以上。相对荧光定量PCR分析表明,PsAP2在根、茎、叶和四轮花器官中均有表达。花瓣中的表达量最高,叶片中表达量最低。     

山鸡椒1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原异构酶 DXR基因的克隆和SNP分析

在转录组测序结果分析基础上,以山鸡椒cDNA 为模板,克隆得到山鸡椒1-脱氧木酮糖-5-磷酸还原异构酶DXR 基因cDNA 全长,以山鸡椒基因组DNA 为模板,设计引物、扩增拼接后获得山鸡椒DXR 基因全长,命名为LcDXR。序列分析表明,LcDXR cDNA 全长为1 501 bp,5'非编码区长34 bp,3'非编码区长53 bp,开放阅读框长1 413 bp,预测编码含有470个氨基酸残基的蛋白质,等电点为6.62,分子量为51.12 kD。LcDXR 基因全长为12 601 bp,其中外显子12 个,内含子11 个。对来自10个种源的LcDXR 基因编码区单核苷酸变异位点进行分析表明:在cDNA 区间内共发现10 个SNP(single nucleotide polymorphism)位点,其中有4 个单核苷酸变异导致了所编码的氨基酸的改变,为了分析氨基酸突变导致的蛋白质精细结构的变化,利用Swiss-PDB Viewer 模拟4 个突变位点氨基酸残基的替换。其中江西安远(AY)的突变Lys119Thr 引起了氢键的变化,推测可能对酶的活性产生影响。研究结果为深入研究山鸡椒脱氧木酮糖5-磷酸还原异构酶的活性和功能奠定了基础,同时为山鸡椒遗传育种提供理论依据。     

白蜡虫β1-微管蛋白基因cDNA克隆及序列分析

采用RACE和RT-PCR对白蜡虫雌成虫β1-微管蛋白基因进行了克隆,获得的cDNA全长序列为1 492 bp,完整开放阅读框为1 341 bp,编码447个氨基酸残基,包含β微管蛋白的保守区域和GTP结合位点,理论分子量约为50.20 Kda,等电点为4.75。同源性分析表明:所获得的β1-微管蛋白与其它昆虫的β微管蛋白基因在氨基酸水平上是高度同源的,该基因cDNA序列已经递交到Genbank,获得的登录号为JF731244。     

油茶查尔酮合酶和异构酶基因的cDNA克隆

查尔酮合酶和查尔酮异构酶是类黄酮代谢与色素苷代谢的关键酶.以油茶近成熟种子cDNA文库和EST文库为材料,通过分子克隆方法鉴定了1条查尔酮合酶基因全长cDNA和1条查尔酮异构酶全长cDNA.结果表明:油茶查尔酮合酶基因的cDNA含1479 bp,编码412个氨基酸,为目前最长的查尔酮合酶,与其它物种的查尔酮合酶具有极高的相似性,在进化上高度同源;油茶查尔酮异构酶基因的cDNA含899 bp,编码206个氨基酸,与茶的查尔酮异构酶基因高度同源,但与其它物种的相似性较低.     

油桐LEC1基因的cDNA克隆与序列分析

为了解LEC1(Leafy Cotyledon 1)基因对油桐油脂合成过程的调控机理,以油桐种仁转录组数据库中基因的部分c DNA序列为基础,采用RT-PCR技术从油桐种子中克隆LEC1基因的全长c DNA,并对其进行序列分析。油桐LEC1基因全长c DNA为1 152 bp,编码区为729 bp(142~870),编码243个氨基酸,5′端非编码区和3′端非编码区分别为141 bp和263 bp。该基因编码蛋白质的相对分子质量为27 025.4 Da,理论等电点为6.97;蛋白二级结构以不规则卷曲和α螺旋为主,是不具有跨膜结构的膜外蛋白。经对比发现,油桐LEC1具有典型的HAP3结构特点,在不保守的N端和C端中间有1个十分保守的结构域,与拟南芥、玉米、麻风树、黄连木等的LEC1氨基酸序列高度同源。     

桑树查尔酮异构酶基因的克隆与原核表达分析

以果叶兼用新桑品种‘嘉陵30号’的果实为材料,采用同源克隆法和抑制PCR法克隆桑树查尔酮异构酶基因(MaCHI)全序列.该基因的基因组序列全长2 402 bp,包含2 112 bp长的ORF和290 bp长的3'UTR序列,ORF由4个外显子和3个内含子组成,该基因编码219个氨基酸.预测MaCHI编码蛋白质的分子质量为23.8 ku,理论等电点为5.29.采用RT-PCR法分析MaCHI在不同组织中的表达水平,在叶片和果中的表达量较高,在根中表达量较低.构建pET-28a(+)-MaCHI原核表达重组质粒,并在大肠杆菌中诱导表达.     

玫瑰转录因子RrMYB10的克隆及表达分析

R_2R_3-MYB转录因子在植物花青素合成过程中具有重要作用。本研究基于玫瑰转录组数据,克隆了一个玫瑰花青素相关R_2R_3-MYB基因,命名为Rr MYB10并对其进行生物信息学分析,期望通过克隆及分析探究MYB基因与玫瑰花瓣成色的关系,为改良玫瑰花色等奠定良好的基础。以‘紫枝’玫瑰(Rosa rugosa‘Zizhi’)为材料,通过RT-PCR以及RACE技术获得了该基因的c DNA全长。经过生物信息学分析,该基因全长871bp,开放阅读框699bp,编码232个氨基酸,其蛋白的分子式C1230H1904N348O356S6,相对分子质量为27455.13Da,等电点p I为9.01,该蛋白不稳定系数为42.31,属于不稳定蛋白。多重比对及序列分析发现其具MYB的保守域,系统进化树分析表明该基因与同科草莓等亲缘关系最近,与不同科物种亲缘关系远。     

茶树2个MYB转录因子基因的克隆及表达分析

MYB类转录因子是一类包含一段保守的DNA结合结构域的基因家族,广泛地参与植物发育和植物次生代谢的调节。根据前期芯片杂交和文库筛选得到的2个MYB转录因子的部分序列,采用RT-PCR和RACE技术分离得到它们的全长基因:CsMYB1和CsMYB2,在GenBank的登录号分别为HQ660373和HQ660374。序列分析表明:CsMYB1基因全长1132bp,开放阅读框长879bp,编码292个氨基酸,推测的蛋白分子量约为32.9ku,理论等电点为8.13;CsMYB2基因全长1020bp,其中开放阅读框长675bp,编码224个氨基酸,推测的蛋白分子量约为25.4ku,理论等电点为9.05。2个基因编码的蛋白均具有明显的R2R3MYB结构域,且在R3结构域的下游都含有1个相对保守的C1(LIXXGIDPXTHR)基序。同源性分析表明:茶树CsMYB1和CsMYB2编码的氨基酸序列与其他植物的MYB类转录因子具有较高的相似性,其中CsMYB1编码的氨基酸序列与陆地棉MYB1的相似性为57%,CsMYB2编码的氨基酸序列与葡萄MYBC2的相似性为75%。利用荧光定量PCR技术检测2个转录因子基因在遮荫处理条件下的表达规律,及其在茶树不同组织中的表达特性,结果表明:CsMYB1和CsMYB2在不同组织中均有表达,但表达量具有明显区别,其中CsMYB2在叶片中的相对表达量是根中的100多倍;而遮荫处理能明显降低叶片中的花青素含量,并提高CsMYB1的表达,但对转录因子CsMYB2的影响不大。     

毛竹PeAP2基因及其启动子的克隆与表达初步分析

APETALA2(AP2)基因在植物生长发育过程中发挥着重要作用.利用RT-PCR和RACE方法,从毛竹中克隆到1个AP2同源基因的全长cDNA序列,命名为PeAP2.序列分析表明:PeAP2基因全长1 750 bp,其中,5′端非编码区106bp,3′端非编码区174 bp,开放阅读框1 470 bp,编码1个489 aa的蛋白,该蛋白含有2个AP2结构域,属于AP2/EREBP家族的AP2亚家族.PeAP2蛋白与来自其它单子叶植物的AP2蛋白均有着较高同源性,其中,与二穗短柄草的AP2蛋白同源性最高,达74.85％.实时定量PCR分析显示:PeAP2基因在毛竹的根、茎、叶、鞘和节5种器官中均有表达,其中,叶片中的表达丰度最高,鞘中次之,而在根、茎、节中的表达丰度接近,均较低.利用hiTAIL-PCR方法克隆获得了PeAP2上游启动子区序列1 359 bp,分析显示其含有光、激素等多种信号应答相关的作用元件.     

甜橙液泡转化酶基因(CSVI)的分离及全序列分析

根据不同植物液泡转化酶基因序列的保守区设计合成引物，采用滤纸吸附噬菌体PCR法，首次从甜橙基因组文库筛选出含甜橙液泡转化酶基因的阳性X噬菌体，经过大量培养并提取其DNA，限制性内切酶消化后进行DIG southern印迹分析，将阳性条带回收、加工并克隆测序。序列分析表明，该基因全长4722bp，编码588个氨基酸，包括6个外显子和5个内含子。在GenBank进行Blast检索的结果表明，该基因编码的氨基酸序列与马铃薯、番茄和酸樱桃液泡转化酶基因编码的氨基酸序列同源性分别为68％、68％和62％。系统进化关系聚类分析结果表明，该基因属液泡转化酶基因类型。该基因已经在GenBank登录(登录号：AF433643)。该基因的获得为从分子水平研究柑桔果实发育过程中蔗糖积累和分解机制以及通过基因工程改良果实品质奠定了基础。