兜兰查尔酮合成酶基因的克隆与表达分析

以同色兜兰为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花中获得一个兜兰查尔酮合酶基因（chalcone synthase,CHS）的cDNA全长,命名为PcCHS,GenBank登录号JQ030889。序列分析表明,PcCHS全长1 424 bp,包含106 bp的5′非编码区、133 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,PcCHS具有CHS家族保守的功能活性位点和特征多肽序列。序列比对表明,PcCHS与兰科植物的蝴蝶兰、文心兰和石斛兰等的CHS蛋     

割手密过氧化物酶基因（SsPOD-1）cDNA克隆与功能分析

割手密（Saccharum spontaneum）属于甘蔗属细茎野生种,具有较强的抗逆性,是甘蔗育种的优良材料。过氧化物酶（POD）是活性氧系统（ROS）中的一个关键酶,是植物应对干旱胁迫的关键调控酶之一。利用同源克隆的方法,以割手密为材料,成功克隆2个POD等位基因序列（SsPOD-1a和SsPOD-1b,GenBank登录号为KJ002565和KJ002566）。经测序鉴定,这2个基因长度均为1 083 bp,其中包括27 bp的5′非编码区、60 bp的3′非编码区及一个996 bp的开放阅读框,共编码331个氨基酸,这2个等位基因的序列相似性为98.8％。蛋白质保守结构域分析结果表明,此2个基因均具有POD基因典型保守结构域,属于依赖于亚铁血红素Ⅲ型POD亚类。原核表达结果表明,这2个基因编码区能正常表达出目的蛋白,说明得到的这2个基因为功能基因,而不是假基因。POD基因分子系统分生分析结果表明,割手密POD基因与高粱、玉米、水稻等禾本科植物亲缘关系较近,与一些双子叶植物及裸子植物也有一定的亲缘关系,这也证实了POD基因起源较为古老且存在高度保守区。     

玳玳花瓣脂氢过氧化物裂解酶基因cDNA的克隆及原核表达

以玳玳花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术,克隆了玳玳HPL基因cDNA全长,全长为1 776 bp,其中包含52 bp的5′非编码区,224 bp的3′非编码区,1 500 bp的编码区(编码499个氨基酸,分子量为55.7 ku)。将该HPL基因cDNA编码区的核苷酸序列及所推导的氨基酸序列与其他植物的HPL基因cDNA序列进行比较,推断玳玳花瓣HPL属于13-HPL类。通过PCR扩增得到了玳玳HPL基因组全长。测序结果显示玳玳HPL基因中包含1个长2 374 bp的内含子。将分离出来的玳玳HPL基因cDNA的编码区序列插入pET-15b载体上构建原核表达载体,在细菌BL21细胞中进行原核表达。结果表明:该编码区片段可在原核细胞中大量表达,其表达产物分子量大小约为55 ku,与13-HPL蛋白的分子量55.7 ku相符。本研究为下一步利用HPL基因cDNA进行遗传转化研究奠定基础,将为花卉香味的遗传改良提供一条新途径。     

洋常春藤甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶基因 HhMVD 的克隆与表达 分析

甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶（Mevalonate diphosphate decarboxylase,MVD）是三萜皂苷生物合成途径中的关键酶, 为研究其在洋常春藤中的基因功能,通过 RT-PCR 和 RACE 技术从洋常春藤叶片中克隆获得 HhMVD 基因的 cDNA 全 长序列,并通过 RT-qPCR 技术分析其表达规律。结果表明：RACE 克隆获得的 HhMVD 基因 cDNA 序列全长 1 799 bp, 包含一个完整开放阅读框（ORF）1 263 bp、5′非编码区（5′UTR）192 bp、3′非编码区（3′UTR）344 bp;该基因编码 420 个氨基酸,分子质量 46.6 ku,理论等电点为 6.57,不含跨膜区,属于非分泌型蛋白;HhMVD 蛋白具有 GHMP 激 酶 N 端结构域,属于甲羟戊酸激酶系列,与刺五加、人参、三七等同科植物亲缘关系较近。RT-qPCR 结果表明,洋常 春藤中 HhMVD 基因的时空表达相对稳定,但与常春藤皂苷含量差异变化之间存在一定的负相关性。洋常春藤 HhMVD 基因的成功克隆及表达分析研究,为深入探讨其基因功能、阐明其在常春藤皂苷生物合成途径中的作用提供理论依据。     

完全重瓣型山茶花品种‘红十八学士’CjHTM6基因cDNA的克隆与分析

为研究山茶重瓣性状形成分子机理,采用RACE技术从完全重瓣型山茶花品种‘红十八学士’中克隆TM6基因全长cDNA,再利用生物信息学和Real-time PCR技术对其进行分析。结果表明:该基因cDNA全长729 bp,命名为CjHTM6,有一个完整的开放阅读框(627 bp),编码208个氨基酸,蛋白质分子量24.31 ku,理论等电点为9.53,不稳定系数达44.07;编码蛋白为MADS-box蛋白,其预测的二级结构和三级结构主要以α-螺旋为主,其次为无规卷曲,延伸链所占比重最小;与单瓣花型短柄山茶至少有4个氨基酸差异。定量分析结果表明,CjHTM6基因在花中各部均有表达,其中在花心的花瓣中表达量最高,而在苞片中表达量最低。初步表明,CjHTM6基因在山茶重瓣花形成中起重要作用。     

海南龙血树查尔酮合酶基因(DcCHS)的克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE技术对海南龙血树查尔酮合酶基因进行克隆,得到1条1 456 bp的cDNA序列,命名为DcCHS。DcCHS含有1 173 bp的阅读框架、99 bp的5′非编码区和184 bp的3′非编码区,编码390个氨基酸。DcCHS与其他植物的CHS氨基酸序列同源性高达84%以上,具有高度保守的CHS_like结构域、活性位点以及信号序列。推测DcCHS的分子量为42.7 ku,等电点pI为6.14,稳定性极差,具有15个磷酸化位点,无跨膜结构,无信号肽,亚细胞定位在细胞质的可能性较大,并预测了蛋白质的二级、三级结构。组织特异性分析结果表明,DcCHS在花中的表达远远高于根、茎、叶和果实。     

番木瓜酪氨酸氨基转移酶基因CpTAT的分离与分析

番木瓜酪氨酸氨基转移酶(Tyrosine aminotransferase,TAT)是维生素E合成途径中的一个关键酶。在已有番木瓜果实成熟差异基因片段序列的基础上,采用RACE技术克隆了TAT基因的全长c DNA序列,命名为Cp TAT。该基因全长包含5′非编码区98 bp,3′非编码区232 bp,开放性阅读框1 266 bp,编码421个氨基酸。序列分析表明,该基因为谷草转氨酶超家族成员,催化活性位点为第253位的赖氨酸,编码蛋白与毛果杨、野草莓、桃、拟南芥和水稻的TAT蛋白同源性分别为83.69%、81.09%、80.76%、78.87%、54.67%。荧光定量分析表明,Cp TAT基因在根中的表达量最高,在茎和果实中的表达较低,在叶中的表达量最低。与对照相比,外源乙烯处理能诱导番木瓜果实中Cp TAT基因表达量升高,而1-MCP处理则抑制了该基因表达,在果实衰老期表达量升高,该基因可能在番木瓜果实成熟衰老中起作用。     

三倍体茶树‘西莲1号’叶绿体基因组特征及系统发育分析

三倍体茶树品种‘西莲1号’是桑植白茶产业发展的主推品种，与湖南现有茶树品种相比具有很强的特异性。为揭示‘西莲1号’的分类和演化地位，项目采用叶绿体（Chloroplast,cp）全基因组测序技术进行了‘西莲1号’全基因组测序，并对其所有的SSR标记进行了开发与筛选。结果表明：（1）‘西莲1号’叶绿体基因组全长为157 038 bp,GC含量为37.30%，为一个四分体结构，包括1个大的单拷贝（LSC）、一个小的单拷贝（SSC）和一对反向重复序列（IR），长度分别为86 612 bp、18 282 bp和26 072 bp。cpDNA共注释得到132个基因，其中unigenes有114个，包含80个编码基因，30个tRNA基因和4个rRNA基因。（2）共鉴定出245个简单序列重复（SSR），通过筛选有15个SSR具有较高的多态性。获得了cpDNA基因组20个氨基酸的偏好密码子，‘西莲1号’密码子偏好以A/T碱基结尾。（3）基因选择压力分析表明，与茶组其他资源相比，6个基因（accD、ndhC、petB、rpl16、rpoC1、rpoC2）可能处于正选择状态。（4）基于叶绿体基因组序列构建...     

枇杷鲨烯合酶(Squalene synthase)基因的克隆及序列分析

鲨烯合酶(SQS)是枇杷三萜酸生物合成过程中的关键酶。以枇杷(Eriobotrya japonica L.)悬浮培养细胞为材料,采用RT-PCR和RACE方法分离得到枇杷鲨烯合酶Ej-SQS(Squalene synthase)基因的cDNA全长序列(GenBank,JQ294055),共1 775 bp,包含了5′非编码区为97 bp,开放阅读框为1 239 bp,3′非编码区为439 bp。该cDNA的开放阅读框推定的氨基酸序列(含412个氨基酸)与其它植物SQS具有79%~94%同源性,包含Trans_IPPS_HH保守结构域,可能属于Isoprenoid Biosynthesis enzymes,Class 1家族。为今后利用基因工程调控枇杷细胞悬浮培养物以提取目标产物奠定基础。     

基于全基因组重测序技术分析甜菜InDel标记

为了给甜菜种质资源的基因定位及分子标记辅助育种提供数据支撑,对‘MA3001’、‘KWS1231’、‘ZT000589’、‘ZT000549’、‘ZT000286’五个甜菜品种进行了InDel标记的全基因组重测序,将其分别与参考基因组比对,经处理后得到42.84 GB的无重复有效数据。从5个甜菜品种中平均发现了314 134.8个InDel位点,其中插入、缺失位点平均分别为158 921.4、155 212.4个;InDel位点分布在基因间区的数量最多,约占全部位点的55%,在基因区内大部分分布在内含子中;不同甜菜品种全基因组中InDel位点的长度分布趋势基本一致;InDel位点数量随着InDel长度的增加而减少(基因区除外),基因间区内大部分InDel位点的长度为1 bp,约占40%,基因区内大部分InDel位点的长度为3bp或其整数倍。在蛋白质编码区平均发现了4 782个InDel位点,这些InDel位点几乎都会引起编码蛋白质的显著变化;约有1 500个InDel位点导致了删除或插入,约有600～800个InDel位点导致了碱基移位,低于100个InDel位点导致了终止密码子的产生和缺失。基因间区以及内含子区域中大于3 bp的InDel位点适合进行InDel引物开发,这些InDel位点的开发将为进行遗传效应分析并鉴定甜菜种质资源提供重要基础。     

‘六月早’蜜柚叶绿体基因组及其特征分析

‘六月早’蜜柚（Citrus maxima ‘Liuyuezao’）为国内重要的柚品种琯溪蜜柚早熟芽变品种。以‘六月早’蜜柚为材料,利用二代测序进行全基因组重测序,从中组装获取叶绿体基因组并对其进行注释。结果表明：组装获得的‘六月早’蜜柚的叶绿体基因组全长160 186 bp,四分体结构由大单拷贝区（large single copy, LSC）、小单拷贝区（small single copy, SSC）和反向重复区（inverted repeat, IR）组成,3个分区的长度分别为87 939、18 395、26 926 bp。注释得到133个基因,其中包含89个编码基因,37个tRNA和8个rRNA。共识别到31个短串联重复序列,101个SSR位点。将已公开发表的29个芸香科叶绿体基因组使用最大似然法进行系统发育关系的构建,结果表明,‘六月早’蜜柚与甜橙（C. sinensis）、柠檬（C. limon）和C. platymamma的亲缘关系较近。     

白菜型油菜八氢番茄红素脱氢酶基因PDS3的克隆与序列分析

利用电子克隆技术,从数据库中找到与拟南芥高度同源的油菜EST序列,继而通过RT-PCR和RACE等方法,成功克隆了白菜型油菜八氢番茄红素脱氢酶（类胡萝卜素合成途径中的一个关键限速酶）基因PDS3的cDNA,命名为BrPDS3（GenBank 登记号GQ200741）。cDNA序列全长1940bp,其中包含114bp的5’前导序列和134bp的3’不翻译序列,编码区长度为1 692bp,编码63kD的蛋白。序列分析表明,BrPDS3蛋白与其他植物的PDS蛋白具有较高相似性;在系统进化树中,BrPDS3与甘蓝亲缘关系最近。根据全长cDNA序列设计引物,从白菜型油菜青油13号DNA中克隆得到BrPDS3基因的全长DNA,长度为3 911bp,ORF（开放阅读框）1 692bp,含有15个外显子和14个内含子。     

巴西橡胶树HbEBP1生物学特性、原核表达及氨肽酶活性分析

从巴西橡胶树中筛选到了Hb EBP1基因,该基因序列长度为1 462 bp,其中5′端非编码区长度为141 bp,3′端非编码区长度为133 bp,其c DNA序列具有完整的阅读框,编码395个氨基酸,推导的Hb EBP1分子量为43.596 ku,等电点位为6.45。生物信息学分析结果表明巴西橡胶树Hb EBP1具有3个保守结构域:增值相关蛋白2G4(PA2G4-like)、氨肽酶M24(APP_Met AP)、甲硫氨酸氨肽酶(MAP)结构域。对原核表达的Hb EBP1蛋白进行氨肽酶活性测定,发现体外表达的Hb EBP1蛋白没有Map活性。这些结果表明,橡胶树Hb EBP1基因并不存在氨肽酶活性。     

茶树cpDNA测序及基于cpDNA序列的山茶属植物亲缘关系研究

叶绿体基因组在物种鉴定、系统进化分析及亲缘关系研究等领域应用前景广阔。本文应用Illumina高通量测序技术对龙井43（Camellia sinensis cv. Longjing 43）的叶绿体全基因组进行测序;利用叶绿体trnL-trnF序列研究茶树及其近缘植物的亲缘关系。结果表明,龙井43叶绿体基因组全长为157 096 bp,反向互补重复区（Inverted repeat, IR）为26 080 bp,小单拷贝区（Small single copy region, SSC）、大单拷贝区（Large single copy region, LSC）分别为18 283 bp、86 653 bp。共注释叶绿体基因133个,其中蛋白编码基因86个,rRNA基因8个,tRNA基因39个。对所选植物的trnL-trnF序列进行比对,序列长度变异范围为481~501 bp,序列最长为岔河大茶,最短为金花茶,基于此序列构建亲缘关系树,山茶属茶组植物聚成一个组。研究结果对茶树优良品种培育及山茶属植物亲缘关系的研究具有重要价值。     

大豆天冬氨酸途径关键酶基因GmASADH的克隆与分析

本研究基于电子克隆获得的大豆GmASADH 基因cDNA序列,根据其编码区设计特异引物,以大豆品种小鹦哥豆总RNA为模板,通过RT-PCR 获得了约1130bp的cDNA片段,T/A 克隆后进行序列测定。测序结果显示,GmASADH基因家族有两个成员,命名为GmASADH1（FJ581425）和GmASADH2（HM015631）。GmASADH1编码区长度为1134bp,编码378个氨基酸,由7个外显子和6个内含子构成,定位于Gm08染色体。GmASADH2编码区长度为1131bp,编码377个氨基酸,由7个外显子和6个内含子构成,定位于Gm05染色体。两个基因在氨基酸水平上的相似性达到了96.02%,在二级及三级结构上均有不同程度的差异。ASADH蛋白含有NADB_Rossmann superfamily和Semialdhyde_dhC superfamily结构域。     

甘蔗TB1基因的克隆与生物信息学分析

以负调控禾本科植物分蘖的关键基因TB1为研究对象,根据水稻、玉米、高粱TB1同源基因保守序列设计引物,使用RT-PCR方法和RACE技术从甘蔗茎尖处克隆到该基因的同源基因ScTB1。ScTB1 cDNA全长1 668 bp,包含274 bp的5′ UTR,1 149 bp的CDS和245 bp的3′ UTR。生物信息学分析表明该基因可编码382个氨基酸残基,编码产物含有保守的SP区、TCP区和R区,属于TCP家族转录因子。其分子量为40.7 ku,理论等电点为8.55,蛋白亚细胞定位预测其主要定位于细胞质。系统进化分析表明ScTB1属于CYC/TB1亚族蛋白,与高粱TB1和玉米TB1聚为一个亚类。根据序列的保守性和预测结果可推测ScTB1很可能也参与了甘蔗分蘖性状的调控。     

秋石斛‘三亚阳光’Actin 的克隆与表达模式分析

本研究克隆了秋石斛‘三亚阳光’（Dendrobium ‘Sonia Hiasakul’）肌动蛋白基因（DenActin）cDNA 全长序列, 并进行了 DenActin 进化地位和表达模式的分析。通过克隆获得的 DenActin cDNA 序列的全长为 1 596 bp,其中开放阅 读框为 1 134 bp,编码 377 个氨基酸,同时通过 gDNA 克隆获得了 DenActin 3′端的一段包含一个内含子的 403 bp 的片 段。序列同源性分析发现该基因序列与 GenBank 中注册的其他植物 Actin 核苷酸序列的同源性均在 85%以上,氨基酸 序列的同源性高达 97%以上。通过最大似然法构建其系统进化树,分析发现 DenActin 与黄石斛 Actin 的亲缘关系最为 密切,并与其他兰科植物归为一大类。半定量 PCR 分析表明,DenActin 在幼苗叶片和中苗茎尖、根、叶片以及成熟植 株的茎、根、叶片、花柄、1 mm 花苞、3 mm 花苞、5 mm 花苞、9 mm 花苞中均稳定表达。秋石斛 DenActin 的克隆和 表达模式分析为秋石斛功能基因的表达分析提供了候选的内参基因,而 3′端包含内含子的 gDNA 片段的克隆为避免实 时定量分析中的 gDNA 污染提供了引物设计的便利。     

低温引起月季花朵过度重瓣化关键基因的表达及分析

低温引起切花月季花朵过度重瓣化导致畸形在生产上亟需解决。以‘芬得拉’(Rosa hybrida‘Vendela’)为试材,以RT-PCR研究与月季花器官发育密切相关基因Rh AP1,Rh AP2,Rh AP3,Rh TM6,Rh PI,Rh AG,Rh SHP,Rh WUS在不同温度不同花芽分化时期表达量。发现过度重瓣化形成关键时期,只有Rh AG表达水平相对较高,且低温下表达水平明显低于常温,相比其它基因变化最明显。本课题组推测Rh AG在低温导致的过度重瓣化中可能起着主要调控作用。为深入研究,以RT-PCR结合RACE克隆到Rh AG全长。其全长4 942 bp,包含7个内含子、8个外显子,开放阅读框747 bp,编码248个氨基酸,N端含保守MADS-box、K-box结构域,属MADS-box家族。洋葱表皮亚细胞定位发现其位于细胞核内,属核蛋白。上述结果对明确低温导致月季花朵过度重瓣化分子机制提供了理论依据。     

小麦AQPs蛋白TaPIP1基因cDNA克隆及其表达分析

为探索小麦水通道蛋白在氮素处理过程中的生物学功能,以0.1%尿素处理6.0 h的周麦19幼根为材料,利用RTPCR方法克隆了小麦PIPs类型的水通道蛋白基因TaPIP1,并分析了该基因的组织表达特性及其在尿素处理过程中的表达特征。TaPIP1全长1 062 bp,包括61 bp的5′非翻译区,128 bp的 3′非翻译区和一个长度为873 bp、编码290个氨基酸的开放阅读框。序列分析表明,TaPIP1基因与已知小麦（GQ452384和AAM00368）、大麦（BAA23746,CAA54233和BAA23745）、水稻（BAA24016）和玉米（AAK26754 ,ACG39699,ACG37183,CAA57955和AAK26756）等单子叶植物来源的同类基因同源性较高,相似性为85.9%～99.3%。半定量RTPCR表达谱分析显示,TaPIP1在抽穗期小麦的根、茎和旗叶中均能表达。氮素处理下该基因表达分析结果显示,TaPIP1在萌发期小麦根系中的表达受尿素的诱导。     

夜来香SAMT基因的分离与原核表达

为探究夜来香（Cestrum nocturnum）花香基因SAMT在花香代谢中的调控作用,以花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合,克隆夜来香SAMT基因的全长cDNA。结果表明：该cDNA的序列长度为1 493 bp,编码365个氨基酸,其中包含1 098 bp ORF、130 bp 5′UTR和265 bp 3′UTR,将其命名为CnSAMT;生物信息学分析结果表明：该基因所编码的氨基酸序列与烟草、番茄的同源性分别为98％和98％,属于甲基转移酶-7家族;原核表达结果表明：CnSAMT的蛋白表达产物约为42 ku,与软件预测的结果大致相同。采用染色体步移技术,克隆夜来香CnSAMT的5′端调控序列,结果表明：该序列长度为993 bp,且该序列除了含有TATA-box、CAAT-box等启动子核心元件外,还含有光、生长素、脱落酸、热胁迫、缺氧胁迫等外界环境条件响应的顺式作用元件。