普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定

低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行Glu A3-1、Glu A3-2、Glu A3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。     

‘贵紫麦1号’生长素内输基因GzLAX3-1B的克隆及生物信息学分析

为了研究小麦生长素内输基因LAX3在小麦生长发育中的功能。本研究利用RT-PCR方法从‘贵紫麦1号’中获取GzLAX3-1B基因cDNA序列全长,并对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果显示：Gz LAX3-1B基因开放阅读框(ORF)为1 587 bp,编码528个氨基酸,具有PLN03074特异性位点,属于SLC5-6-like-sbd超家族。其编码的蛋白含有44个磷酸化位点和10个跨膜结构,是一种无信号肽的不稳定疏水性质膜蛋白。系统进化关系结果表明：‘贵紫麦1号’GzLAX3-1B基因与野生二粒小麦、大麦和油棕的亲缘关系最近。本研究结果为进一步开展小麦LAX3的生物学功能研究提供一定的理论基础和依据。     

小麦旗叶宽相关基因TaNAL1-5的克隆与功能分析

叶片是植物进行光合作用的主要器官,与植物形态建成有重要关系。旗叶的大小及其与茎杆的夹角直接影响到小麦植株的受光,从而影响到小麦的产量水平。本研究利用比较基因组学的方法,以水稻重要叶宽基因Os NAL1为参考序列在小麦中克隆其同源基因TaNAL1-5,挖掘其优良等位变异并研究其对旗叶宽等重要农艺性状的影响。结果表明,小麦TaNAL1-5A、TaNAL1-5B和TaNAL1-5D基因均由5个外显子和4个内含子组成,TaNAL1-5A和TaNAL1-5B编码600个氨基酸,TaNAL1-5D编码598个氨基酸,具有典型的半胱氨酸/丝氨酸胰蛋白酶结构域。系统进化树分析发现小麦TaNAL1-5基因与乌拉尔图小麦、粗山羊草、二穗短柄草等单子叶植物亲缘关系较近,而与拟南芥、大豆等双子叶植物亲缘关系较远。在不同小麦品种中,TaNAL1-5B/5D没有检测到序列多态性,而TaNAL1-5A呈现单体型的9个SNP位点和一个19 bp Indel的两种等位变异,并根据19 bp的Indel设计了TaNAL1-5A两种等位变异的功能标记。功能标记扫描发现,TaNAL1-5A与小麦旗叶宽度、千粒重、小穗数呈极显著正相关。此外,基因表达分析显示TaNAL1-5基因在籽粒、根、茎、叶、穗、穗下节等部位均表达,且在开花后25天即灌浆高峰期表达量最高,可能参与了籽粒的形成过程。本研究有助于解析小麦旗叶形成的遗传控制及株型改良。     

基于RNA-seq技术的水杉半胱氨酸合成酶基因的克隆分析

水杉(Metasequoia glyptostroboides)是世界著名的孑遗植物,但对其在分子水平研究的报道极少。为了获得与耐逆境胁迫有关的半胱氨酸合成酶基因,本研究以水杉原生种为实验材料,基于高通量转录组测序(high-throughput mRNA sequencing, RNA-seq)技术从全长转录组文库中克隆了一个半胱氨酸合成酶基因(MeGl-CSase),并对该基因作了进一步的生物信息学分析。结果表明,MeGl-CSase基因的全长cDNA为1 702 bp,编码长度为465个氨基酸的半胱氨酸合成酶蛋白;该蛋白的分子量为49 471.35 Da,总平均吸水值为-0.071,等电点为7.95;含有39个常见功能位点;二级结构包括11个折叠区、21个螺旋区以及一些卷曲区;三级结构预测结果进一步证明MeGl-CSase基因编码的产物是真核生物半胱氨酸合成酶蛋白。本研究结果可为水杉及其它物种的半胱氨酸合成酶蛋白基因的结构和功能研究提供参考。     

棉花C3HC4型RING锌指蛋白基因GhSIZ1克隆及表达分析

植物抗逆分子机制非常复杂,克隆并鉴定新的逆境相关基因,有助于解析植物抗逆机理。C3HC4型锌指蛋白在植物生长发育和抵抗非生物胁迫中发挥重要作用。本研究从陆地棉‘Y1169’中克隆了1个C3HC4型锌指蛋白的基因GhSIZ1 (XM＿041085878.1),并分析GhSIZ1对干旱、盐胁迫和脱落酸的转录响应。序列分析表明该基因cDNA全长3 389 bp,含有1个2 613 bp的开放阅读框,利用生物信息学分析了棉花GhSIZ1基因的理化性质及其结构功能域,结果显示棉花GhSIZ1基因编码870个氨基酸,为亲水性蛋白,预测分子量约为279.39 k D,理论等电点为4.86,脂肪指数为29.06。GhSIZ1中含有1个C3HC4型RING锌指结构域。系统进化树分析表明Gh SIZ1与达尔文棉(Gossypium darwinii) TYG＿87958.1、海岛棉(Gossypium barbadense)KAB＿2050370.1和夏威夷棉(Gossypium tomentosum) TYH＿93561.1等植物的蛋白质相似性较高,与达尔文棉TYG＿87958.1处于同一进化枝上,亲缘...     

小麦转录因子TaMYB5-3B与株高和千粒重相关

MYB转录因子在植物生长发育过程中发挥着重要作用。本研究克隆了小麦3B染色体上的TaMYB5-3B基因,基因组序列全长3005bp,其中编码区上游为2112bp,编码区为893bp,包含2个外显子和1个内含子,编码一个R2R3-MYB蛋白。序列多态性分析表明,在TaMYB5-3B的–2048、–1632、–1178、–1156、–504、–461、–433和61 bp处各有1个SNP位点,分别是G/A转换、G/A转换、G/A转换、T/C转换、C/T转换、A缺失、T缺失和T/A颠换,这8个SNP位点连锁。基于启动子区SNP-1632的变异开发分子标记,检测小麦自然群体的基因型,与表型性状进行关联分析,结果显示TaMYB5-3B与株高、穗下节长和千粒重显著相关。TaMYB5-3B在群体中有2种单倍型Hap-3B-1和Hap-3B-2,其中Hap-3B-2是植株较矮、千粒重较高的优异单倍型。在我国的小麦育种历程中Hap-3B-2受到了正向选择,在育成品种中的频率逐步增加,但仍然有进一步的应用潜力。研究结果为深入探讨小麦株高和产量的形成机制提供参考,也为小麦株型和产量分子育种提供了基因资源与选...     

毛果杨半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3的基因克隆和原核表达分析

为研究毛果杨半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3的酶学特征和生理功能,本实验对PtCP3进行了基因克隆和原核表达分析。从毛果杨(Populus trichocarpa Torr.Gray)中克隆得到半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3,将其克隆至pMD-18T载体。进一步构建原核表达载体pET30a-PtCP3,并在大肠杆菌(Escherichia coli)中成功诱导表达重组蛋白,然后通过包涵体洗涤法对目的蛋白进行纯化。测序结果表明,PtCP3基因CDS序列全长1074 bp,含有木瓜蛋白酶的保守催化位点和组织蛋白酶B的保守结构域。序列分析结果显示,半胱氨酸蛋白酶基因PtCP3编码357个氨基酸,预测N-末端含有长度为27个氨基酸残基的信号肽序列,去除信号肽后蛋白酶大小为36.515 kDa,理论等电点为7.44。SDS-PAGE电泳结果显示,可以检测到大小约为42 kDa的目的条带,并可通过包涵体洗涤法在体外得到了高表达量、单一的重组蛋白PtCP3。     

小麦去甲基化酶基因DME-5B克隆与鉴定

小麦DME蛋白和水稻中ROS1是一同类DNA去甲基化酶，ROS1对水稻糊粉层数有限制作用，DME在小麦中是否有相似功能未见报道。本研究采用同源克隆技术，在小麦中克隆出TraesDME-5B基因，并对其编码蛋白的理化性质及结构特征进行生物学特性分析，为研究去甲基化酶DME对小麦种子发育中糊粉层的影响进行初步探索。结果显示，TraesDME-5B全长5 862 bp，编码1 953个氨基酸，预测DME-5B蛋白为疏水蛋白，该蛋白的二级结构主要含有α-螺旋、无规卷曲等，其中无规则卷曲所占比例为60.73%，是DME-5B二级结构中最主要的构成元件，并且三级结构与二级结构预测结果高度一致。保守结构域分析显示，DME家族在禾本科植物进化过程中含有RRM＿DME、ENDO3c superfamily和Perm-CXXC 3个保守结构域。结果表明，TraesDME-5B是小麦中一类DNA去甲基化酶，能够发挥DNA去甲基化作用。     

疣粒野生稻金属硫蛋白(OMMT-2)基因的获得及序列分析

从疣粒野生稻叶片cDNA文库中分离出1个金属硫蛋白基因的cDNA序列,命名为OMMT-2。该基因全长532bp,其中5’非翻译区为111bp,3’非翻译区171bp,开放阅读框长249bp,编码82个氨基酸,该蛋白的分子量为7775.9,理论等电点为6.49;基因编码的氨基酸含有14个半胱氨酸(Cys),占了总氨基酸的17.07%,且集中分布在肽链的N端和C端,呈CXC和CXXC排列方式。疏水性分析表明,该蛋白在43~56个氨基酸之间有较强的疏水区。通过氨基酸序列分析表明,金属硫蛋白中半胱氨酸的位置和数目有较强的保守性,揭示了半胱氨酸对金属硫蛋白的功能十分重要。     

山西省中部地区主栽小麦品种的分子标记分析

山西省中部地区是山西小麦生产的重要地区,了解该区当前主栽小麦品种的基因组成特点,对于进一步选育新品种具有指导作用。采用SDS-PAGE方法分析了10个小麦品种的高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白组成,并利用5个功能基因标记分析了其矮秆基因、硬度、多酚氧化酶等基因组成。结果表明,供试材料HMW-GS存在4种组合类型,其中晋太9923亚基组合为1,7+8和5+10,评分为10分;根据醇溶蛋白和黑麦专化标记分析说明4个品种含有T1RS·1BL易位;3个品种含Rht2,7个品种含Rht8,1个品种为Rht2+Rht8组合;4个品种扩增出Pinb-D1b位点,5个品种具有Pinb-D1a位点,1个品种为杂合型;利用多酚氧化酶基因标记在10个品种检测出3个不同位点,表明该基因在品种间存在多样性,其中4个品种含有长度为876bp的低活性位点。