转录因子基因TaWRKY72b-1的克隆，表达及在烟草中表达对植株磷效率的影响

在富集低磷胁迫特异表达基因的小麦根系cDNA差减杂交文库中，鉴定了1个与拟南芥WRKY75同源的小麦WRKY型转录因子基因表达序列标签(EST)。依据该EST序列高度同源的小麦WRKY72b序列，克隆了对应基因TaWRKY72b-1。TaWRKY72b-1与WRKY72b在cDNA序列上有2个碱基的差异，但编码氨基酸没有改变。TaWRKY72b-1开放阅读框为621 bp，编码206个氨基酸残基，氨基酸组成上含有保守的WRKY基序和C2H2基序。系统进化分析表明，TaWRKY72b-1与小麦WRKY72a和大麦WRKY12可能来自相同的祖先。与对照供磷水平(2 mmol L^-1 P)相比，低磷处理使根叶中TaWRKY72b-1的转录本数量均明显增多。表明TaWRKY72b-1对低磷胁迫逆境产生了明显的应答作用。TaWRKY72b-1在烟草中表达表明，低磷胁迫条件下，高表达TaWRKY72b-1的烟草植株干重、单株磷累积量和磷利用效率均较对照明显增加。因此，TaWRKY72b-1基因在改善低磷胁迫下作物的磷效率中可能具有较重要的应用价值。     

小麦白粉病菌诱导的TaWRKY34基因的鉴定与分析

WRKY转录因子在植物抗病防卫反应中发挥重要作用。利用cDNA宏阵列(macroarray)和RT-PCR相结合的方法,从小麦全长cDNA文库的WRKY转录因子中筛选出一个应答小麦白粉病菌胁迫的TaWRKY34转录因子,该基因编码464个氨基酸。染色体定位分析表明,该转录因子位于小麦第一同源群染色体的短臂上,并且只在细胞核中表达。其蛋白序列与拟南芥、大麦和葡萄抗病相关WRKY转录因子的亲缘关系较近,与其中的3个WRKY基因具有相似的表达模式。TaWRKY34在Pm16/北京8377抗白粉病近等基因系中,对小麦白粉病菌、水杨酸和茉莉酸诱导的表达模式存在差异。TaWRKY34可能与小麦对白粉菌的抗性有关。     

六倍体小麦TaWRKY90的克隆和功能分析

WRKY转录因子家族在长期的进化过程中,由低等到高等植物中发展和扩增。在植物应对干旱,低温和盐害等渗透非生物胁迫的响应中占据重要角色。本研究立足六倍体小麦基因组数据库,筛选获得一条新的WRKY转录因子Traes_3B_41047D5E6(TaWRKY90),进一步克隆该转录因子全长序列,并通过荧光定量分析,构建进化树等相关方法验证了所筛选转录因子在植物对渗透胁迫相应中发挥作用。研究分析表明,所克隆TaWRKY90具有1个WRKY结构域,属于WRKY家族第ⅡC亚族;其在不同时间的PEG-6000、低温、H_2O_2、ABA处理下,在小麦幼苗的根、叶片组织中均表现出不同程度的上调表达,且与MDA、CAT、SOD、POD四种酶的活性表达具有较高的相关性,表明TaWRKY90在小麦抗渗透胁迫的响应过程中发挥重要作用。     

小麦TaWRKY44基因的克隆、表达分析及功能鉴定

WRKY是植物特有的转录因子基因, 在植物对外界胁迫响应及生长发育的过程中发挥重要作用。本研究克隆了一个新的小麦WRKY转录因子基因TaWRKY44, 获得其全长cDNA, 其中开放阅读框长度为897 bp, 编码298个氨基酸。半定量RT-PCR的结果表明, TaWRKY44在叶片中表达水平较高, 并且受干旱和低温胁迫诱导表达。转基因功能分析结果表明, TaWRKY44的拟南芥超表达株系叶片变小, 叶柄缩短, 并且叶片细胞也明显小于野生型。另外, 转基因系对ABA、干旱和盐等胁迫处理的敏感性也高于野生型, 说明该基因可能作为一个转录抑制子参与逆境胁迫信号转导过程。     

普通小麦春化处理过程中wcor14a基因的表达分析

为进一步完善普通小麦春化特性理论基础,从不同春化特性小麦品种RNA-Seq结果中筛选得到一个春化诱导上调表达的EST序列Unigene3230,经NCBI比对与小麦wcor14a基因序列一致。为进一步明确该基因在春化过程中的功能,利用荧光定量PCR分析了wcor14a基因在非生物胁迫下的表达特性,结果显示,wcor14a基因能够响应低温、ABA、干旱等非生物胁迫。对wcor14a基因在不同春化发育特性小麦品种中的表达分析表明,该基因在不同发育特性小麦品种中的表达总体表现为春性半冬性冬性强冬性,而且表达时间表现为冬性和强冬性早于春性和半冬性。     

3种小麦作物二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的生物信息学分析

为了研究彩色小麦色素合成中相关酶的性质及其基因,对已在NCBI上注册的普通小麦、蓝粒小麦、天蓝偃麦草的二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)核酸和氨基酸序列进行分析。通过生物信息学软件研究3种作物二氢黄酮醇4-还原酶的酶学特性,对其组成成分、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、分子进化、蛋白质二级结构和结构域进行预测和推断。结果表明,3种作物二氢黄酮醇4-还原酶基因长度均约为1.0 kb,编码354个氨基酸,三者氨基酸同源性很高。在蛋白质的其他预测中,发现三者均为酸性稳定亲水性蛋白,没有信号肽和跨膜结构域。二级结构以α-螺旋和自由卷曲为主,在进化树中可以看出蓝粒小麦与普通小麦亲缘关系较近。通过分析发现,小麦类作物二氢黄酮醇4-还原酶有着相同的特性,进化比较保守。为进一步研究其他特殊的小麦类作物相关酶及其基因提供理论依据。     

小麦耐盐相关基因TaSTK的克隆

利用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49中扩增获得小麦丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Triticum aestivum serine-threonine protein kinase）基因TaSTK的全长cDNA序列,含1 958 bp,其中开放阅读框1 431 bp,编码476个氨基酸。其编码区基因组DNA全长为4 095 bp,含5个外显子。该基因的全长cDNA序列及基因组序列均已提交GenBank数据库（登录号：DQ103756和DQ341377）。经过NCBI比对发现该基因的氨基酸序列与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶、蛋白激酶都具有较高的同源性。Northern杂交检测表明,TaSTK在小麦中属于盐诱导增强型基因,并且在耐盐材料RH8706-49中诱导增强程度高于敏盐材料H8706-34。TaSTK的杂交信号非常弱,表明TaSTK在小麦幼苗的叶片组织中属于低表达的基因类型。     

小麦作物查尔酮合成酶（CHS）及其基因生物信息学分析

对已在NCBI上注册的普通小麦、蓝粒小麦、天蓝偃麦草查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)核酸和氨基酸序列进行分析。利用生物信息学软件研究3种作物查尔酮合成酶的酶学特性,对其组成成分、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构、分子进化、蛋白质二级结构和结构域进行预测和推断。3种作物查尔酮合成酶基因长度均约为1.2 kb,编码394个氨基酸,三者氨基酸同源性很高,在蛋白质的其他预测中,发现三者均为不稳定蛋白,疏水性较强,二级结构以α-螺旋为主,但其他结构中有所差异,在进化树中可以看出蓝粒小麦与长穗偃麦草亲缘关系较近。通过分析发现,小麦类作物查尔酮合成酶有着与其他植物中该酶相同的特性,为进一步研究其他特殊的小麦类作物相关酶及其基因提供理论依据。     

小麦背景下冰草6P染色体特异EST标记的开发

小麦-冰草[Agropyron cristatum (L. ) Gaertn.] 6P附加系普冰4844-12具有多粒等可用于小麦改良的优异基因。为高效率检测由小麦-冰草6P附加系衍生的易位系和渐渗系,以普冰4844-12及其亲本普通小麦Fukuhokomugi和冰草Z559 (2n=4x=28, PPPP)为材料,通过对冰草转录组测序获得的EST序列设计的P基因组EST分子标记引物,筛选在普通小麦背景下的6P染色体特异分子标记。结果从1 453对P基因组EST引物中筛选出130对小麦-冰草6P附加系特异标记引物。进而将这些特异标记与NCBI nr蛋白质数据库及小麦EST序列进行了比对,发现4条冰草EST序列的功能注释与抗病、抗逆相关;36条冰草EST与已经定位的小麦EST具有较高的相似性,其中33条(91.67%)位于小麦第6部分同源群染色体。为了进一步验证这些标记的特异性,分别对其中4个具有功能注释的EST标记在中国春等7个普通小麦背景下和随机选择的5个标记在小麦-冰草6P易位系背景下进行了检测,结果证明其确实可用于检测6P染色体。这些冰草6P染色体特异标记的开发为大规模地鉴定小麦-冰草衍生后代中P染色质成分奠定了基础。     

小偃麦异附加系TaTGA4转录因子基因的克隆与生物信息学分析

本研究利用Genefishing技术,从经过白粉病菌E09诱导处理12 h的高抗白粉病菌小偃麦(小麦-中间偃麦草异附加系)种质SN6306的c DNA中获得上调表达差异片段,经克隆测序,获得一个375 bp的序列。在NCBI数据库和小麦全长数据库Tri FLDB中进行相似性比对,预测其为TGA4转录因子的一段序列。设计序列的特异引物,经PCR扩增,从SN6306中克隆到小麦Ta TGA4基因的c DNA全长序列,并对该基因及其所编码的氨基酸序列进行了生物信息学分析。结果表明,Ta TGA4基因序列的开放阅读框长度为1 221 bp,编码含406个氨基酸残基的蛋白。BLASTP相似性比对分析显示,Ta TGA4含有b_ZIP1超家族与DOG1超家族两个保守结构域,且该蛋白与小麦的近缘物种节节麦中的同源蛋白一致性达到92%,与乌拉尔图小麦中的同源蛋白一致性达到90%。从多序列联配及系统进化树分析中可以推断出Ta TGA4属于TGA4转录因子类。本研究可为Ta TGA4基因在小麦抗白粉病中的功能研究打下基础。     

利用Gateway克隆技术大规模克隆拟南芥转录因子

随着越来越多基因组全序列的测定完成,基因组的研究进入了功能研究阶段。功能基因组的研究需要把大量基因连入不同载体,传统的酶切连接构建载体的方法不能满足这种大规模克隆的需要。Gateway技术是一种高效的大规模克隆系统,而且对载体和宿主没有依赖性。本文利用Gateway大规模克隆技术将16个拟南芥转录因子的ORF克隆入植物表达载pPTV和酵母表达载体pYTV中,酵母融合表达实验和Westem-blot检测证明了该克隆途径的可行性,并且得到的His-Tag融合蛋白,为拟南芥转录因子的大规模蛋白质组学研究奠定了良好的基础,同时基因序列的聚类分析为将来进一步的功能研究提供了有利信息。     

基因克隆策略在抗稻瘟病基因分离中的应用

稻瘟病是限制水稻生产的主要病害之一,不断分离克隆抗性基因并通过现代生物技术培育抗病水稻新品种是防治该病最经济有效的途径。介绍了当前4种主要的基因克隆即转座子标签法、图位克隆法、电子克隆法和电子图位克隆法的原理和操作流程,并概述了已克隆的19个稻瘟病抗性基因的克隆途径,分别举例介绍了抗稻瘟病基因图位克隆策略、电子图位克隆策略和转座子标签法克隆策略的主要流程。结合研究实践,提出稻瘟病基因的克隆要在不断通过对抗病基因结构和功能深入了解的基础上,灵活选择不同基因分离策略,发挥多种克隆策略的长处。     

RGA法克隆候选抗病基因的研究进展

RGA法是克隆植物抗病基因的一条新途径,也是近年来分子生物学领域的一个研究热点并受到植物病理学家广泛地关注。其作用原理是根据已克隆植物抗病基因的保守结构域设计简并引物,扩增获得RGAs,然后分析RGAs与抗病基因的关系,确定候选抗病基因并从而获得新的抗病基因。研究还发现,已克隆的RGAs与R基因紧密连锁。最近获得的RGAs主要是根据。NBS-LRR和STK两种保守结构域而得到的。前者在植物基因组中广泛存在,而后者在植物信号传导中具有重要作用。为此,本文主要对上述两种保守结构域的结构特点和所获得的RGAs特点以及RGA法的应用前景进行了综述,以期让人们对RGA法有更进一步的认识。     

片球菌素基因的克隆及表达

从乳酸片球菌中提取质粒DNA作为模板,根据GeneBank公布的细菌素结构基因,设计一对特异性引物,进行PCR扩增片段,将该片段定向克隆到pTA2载体,测序,与发表的基因序列比较,同源性为100%,然后克隆到表达载体Pet-28a,转化到Escherichia coli DH5α,经过卡那霉素平皿筛选,质粒酶切,PCR两步验证,获得阳性重组质粒,并转化表达宿主菌E.coli BL21(DE3)感受态细胞,以异丙基硫代-βD-半乳糖苷(IPTG)诱导表达,Tricine-SDS-PAGE电泳,显示在4 600 Da处出现条带,与已报道的细菌素分子量大小符合.表达产物对单核细胞增多症李氏杆菌有抗菌作用.     

水蛭素的全基因合成及克隆

报道了水蛭素全基因的合成及克隆。根据已知水蛭素氨基酸序列及酵母菌体内蛋白质表达特性,设计了水蛭素的全基因序列,采用化学合成及酶学相结合的方法,合成了该基因片段,并逐段克隆至载体ｐＢＳ上,得到全长水蛭素基因。序列测定表明,克隆后ＤＮＡ顺序同原设计序列。     

金丝桃素合成酶基因的克隆及其表达

自然条件下金丝桃素在植物中的含量较低且不稳定，提取工艺受其他物质的影响较大，在一定程度上限制了金丝桃紊在医药、食品等领域的应用。为了研究金丝桃紊合成途径并实现其体外转化，以贯叶连翘愈伤组织总RNA为模板，经RT-PCR扩增得到了编码金丝桃素合成酶的全长eDNA，即Hyp基因。将该基因克隆到原核表达载体pET30a中，成功构建金丝桃索合成酶表达载体pET30a-Hyp，并转化到大肠杆菌BL21（DE3）中。含有重组质粒的克隆在IPTG诱导下，表达出金丝桃素合成酶融合蛋白，利用Ni柱纯化菌体裂解上清中表达的融合蛋白，对纯化产物进行SDS-PAGE分析，结果Hyp基因得到了高效表达，大小约为20kD。     

作物数量性状(QTL)克隆研究进展

此文首先简述了数量性状基因（QTL）克隆研究方法,然后较全面的总结了作物QTL克隆的研究进展,最后讨论了QTL调控的分子机理。对37个已成功克隆的QTL进行汇总分析表明：控制作物数量性状的有转录因子、蛋白激酶、细胞分裂素氧化酶类等基因;其中12个已成功克隆的QTL编码转录因子,说明转录调控因子是新的植株形态进化和变异的重要原因。随着测序技术的发展,海量的基因组数据将为QTL的遗传定位和分子剖析提供更多便利,越来越多的QTL将会被克隆出来。     

棉花基因克隆研究进展

棉花的基因克隆主要集中在纤维品质、抗逆、棉酚相关基因、叶绿体基因、调控元件和发育相关酶蛋白等六个方面。在纤维品质方面,我国已克隆了β-微管蛋白基因、E6基因、GhbZ-IP、GhIAA16和40个棉纤维特异表达基因,同时还得到一批性质不清楚的cDNA克隆。国外已分离出Fbl2A、Rac13、.Rac9、MYB基因和20余个纤维发育相关基因。在抗逆性方面已得到了LRR-RC基因、14-3-3蛋白和PR蛋白基因等以及一些cDNA克隆。     

哺乳动物异种克隆的研究进展

（河南省农科院生物技术研究所,郑州,450002）     

小鼠催乳素释放肽的初步克隆

为克隆并分析小鼠催乳素释放肽基因,从小鼠下丘脑提取总RNA,进行RT-PCR,PCR产物与pMD-19T连接后转化E.coli DH5α,检测阳性克隆并测序。测序结果表明,所得序列与大鼠催乳素释放肽编码区序列的相似指数为86.3%。克隆所得序列为小鼠催乳素释放肽的基因片段。