甘蔗富含甘氨酸蛋白基因(Sc-GRP)的克隆及其表达分析

本研究在对甘蔗(Saccharum officinarum)叶片全长cDNA文库测序的基础上,通过EST (expressedsequence tag)序列测定和生物信息学分析,获得了1个编码富含甘氨酸蛋白(glycine-rich protein,GRP)基因的全长cDNA序列,命名为Sc-GRP.生物信息学分析表明,该基因全长518bp,包含一个273bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),5'端非编码区(untranslated region,UTR)长58bp,3’端UTR长187bp,且在3’端UTR中有典型的加尾信号AATAAA和polyA结构.该基因编码长度为90个氨基酸的蛋白,其理论分子量为10.12kD,等电点为5.86.Sc-GRP中甘氨酸含量最高,达到13％,且包含明显的GGX和GX重复结构单元.Sc-GRP没有信号肽和RNA结合位点.定量PCR分析结果表明,该基因在成熟叶片中的表达量远高于其在心叶中的表达量.在甘蔗茎中,随着节间成熟度的增加,其表达量逐渐升高,但在成熟根中几乎没有表达.在铝盐胁迫下,该基因在甘蔗初生根中的表达先是升高,然后随胁迫时间的增加而下降.研究结果提示该基因定位于细胞质,参与细胞的渗透调节,本研究结果为该基因的功能解析及其在甘蔗分子育种上的应用积累了基础资料.     

草莓半胱氨酸蛋白酶基因(FaCP)的克隆及表达分析

半胱氨酸蛋白酶作为一种重要的水解蛋白酶,参与植物的许多生理过程.采用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria×ananassa)中克隆到半胱氨酸蛋白酶基因FaCP (GenBank登录号:JN979371),该基因cDNA全长1 338 bp,包含一个1 062 bp完整的开放阅读框(ORF),编码354氨基酸.生物信息学序列分析表明,FaCP开放阅读框编码的氨基酸序列与其他植物的CP蛋白同源性较高.Real-time PCR分析发现,FaCP基因在草莓果实、叶、根、茎和花萼中都有表达;在果实成熟过程中FaCP表达量逐渐增加,在粉红果最高,红果中略有下降.在草莓叶片中,随着叶片衰老,FaCP基因表达量增加明显.研究结果表明,FaCP可能参与了调控草莓果实的成熟及叶片衰老.     

金龙胆草查尔酮合酶基因(CHS)的克隆及其在花期不同组织的表达量分析

查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)是植物类黄酮化合物合成的第一关键酶。为了获得金龙胆草(Conyza blinii Lévl.)CHS基因,本研究采用快速扩增cDNA末端(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆得到了金龙胆草CHS基因的DNA和cDNA全长序列,并进行生物信息学分析,通过RTPCR检测该基因在花期不同组织部位中的表达情况并检测对应部位的相对花青素含量。结果表明,获得的CHS基因DNA全长2 098 bp,包括2个内含子;cDNA全长为1 692 bp,含有完整开放阅读框(1 197 bp),编码399个氨基酸,包含查尔酮合酶的标志性序列,命名为CbCHS(GenBank登录号:KJ155749)。序列比对结果显示,金龙胆草CbCHS基因与已报道的其它植物的CHS氨基酸序列具有很高相似性(最高为95%)。半定量RT-PCR结果显示,在叶和茎的表达量最高,相对表达量分别达到87.03%和98.33%,表达量之间没有显著差异(P0.05);在根中CbCHS基因表达量最少,相对表达量仅为9.43%,表达量与其余部位具有显著差异(P0.05)。花青素含量也以茎和叶中最高,根中微量,表明CbCHS基因与花青素的蓄积有一定相关性。本研究首次克隆了金龙胆草CbCHS基因的全长DNA及cDNA序列,研究了其在花期不同组织器官中的表达量差异及与花青素的含量关系,为进一步研究CbCHS基因对金龙胆草黄酮含量的影响及其调控机制提供了基础资料。     

猪MYL4基因的克隆及其在猪胚胎骨骼肌中的差异表达分析

克隆了猪MYL4基因的cDNA序列,并利用生物信息学方法进行验证。所得cDNA序列全长1105bp,包含一个完整的开放阅读框,编码197个氨基酸。序列分析表明,该基因与已报道的狗、人、黑猩猩和恒河猴等物种的MYL4基因高度同源,氨基酸序列同源性分别为98.4%、95.9%、95.4%和95.4%。该基因编码的蛋白具有EFH和FRQ1保守功能域。荧光定量分析该基因在猪胚胎骨骼肌（妊娠33 、65 和90 天）中的表达规律,发现MYL4基因在通城猪和长白猪中呈波浪式表达模式,在妊娠第33 天时中外猪品种间无显著差异,但在65 和90 天时长白猪中显著高于通城猪。     

天祝白牦牛金属硫蛋白基因(MT-1)全序列分子克隆及生物信息学分析

金属硫蛋白-1基因(metallothionein-1,MT-1)是一类广泛存在于动物体内的金属结合蛋白,除维持金属动态平衡和重金属解毒外,还可参与清除自由基、拮抗电离辐射和抗应激等。为深入研究MT-1基因参与动物机体抗逆性的分子机制,本研究采用RT-PCR和RACE(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术获得天祝白牦牛(Bos grunneins)MT-1基因全长cDNA序列,运用生物信息学方法分析MT-1蛋白的理化性质、结构和不同物种间的同源性,并利用RT-qPCR方法分析MT-1基因在天祝白牦牛各个脏器和组织中的表达丰度。结果表明,天祝白牦牛MT-1基因cDNA序列全长为408 bp(GenBank登录号:KF770836),开放阅读框(ORF)长186 bp,编码61个氨基酸,氨基酸的分子量为5.981 kD;氨基酸序列分析显示,天祝白牦牛MT-1基因编码氨基酸序列与牛(Bos taurus)的同源性高达100%,同时与大多数哺乳动物相似;荧光定量PCR结果发现,MT-1 mRNA在天祝白牦牛8个不同脏器和组织中均有表达,心脏中表达量最高。天祝白牦牛MT-1基因的成功克隆为进一步研究该基因的功能提供了基础资料。     

重瓣山茶红十八学士花发育B功能基因CjDEF-1的分离与表达分析

为研究B功能基因在山茶重瓣花形成中作用,用同源克隆的方法从红十八学士(Camellia japonica Hongshibaxueshi)花芽cDNA中克隆到DEFICIENS(DEF)基因同源序列片段,用RACE(rapid amplification of cDNA end)技术获得该基因cDNA全长,命名为 CjDEF-1(GenBank登录号为HM773024.1).通过氨基酸序列比对分析了一些单瓣、重瓣植物DEF同源基因差别,并采用Real-time PCR技术研究CiDEF-1基因在红十八学士中的时、空表达特点.结果显示,红十八学士CiDEF-1基因cDNA全长1 013bp,包含一个完整开放阅读框,编码226个氨基酸.序列分析表明,红十八学士与近缘雪山茶(Camellia japonica subsp.rusticana)至少有4个编码氨基酸不同.在红十八学士不同发育时期中,GiDEF-1基因在小花苞表达量最高,中等花苞表达量最低,在开花期表达量又升高;在花不同组织中的表达情况从高到低排列为:中心花瓣＞外轮花瓣＞中间花瓣＞萼片＞苞片,这与同源GiDEF基因在单瓣雪山茶中表达情况不同.从这些研究的差异表明,GiDEF-1基因可能在山茶重瓣花形成中起作用.     

猪MYL4基因的克隆及其在猪胚胎骨骼肌中的表达分析

克隆了猪(Sus scrota)MYL4基因的cDNA序列,并利用生物信息学方法进行验证.所得cDNA序列全长1105 bp,包含1个完整的开放阅读框,编码197个氨基酸.序列分析表明,该基因与已报道的狗(Canis lupus familiaris)、人(Homo sapiens)、黑猩猩(Pan troglodytes)和恒河猴(Macaca mulatta)等物种的MYL4基因高度同源,氨基酸序列同源性分别为98.4%、95.9%、95.4%和95.4%.该基因编码的蛋白具有EFH和FRQ1保守功能域.荧光定量分析该基因在猪胚胎骨骼肌(妊娠33、65和90d)中的表达,发现MYL4基因在通城猪和长白猪中呈波浪式表达模式,在妊娠第33天时中外猪品种间无显著差异,但在第65和90天时长白猪中显著高于通城猪.     

番茄茸毛相关基因ShMYB1的克隆与表达分析

番茄茸毛具有多种生物学功能,为了探究番茄中控制茸毛的基因,本研究采用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从野生种多毛番茄(Solanumhabroc haites)LA1777中,获得了一个与茸毛相关的R2R3 MYB Subgroup 9家族新成员EST241733的全长编码区cDNA序列,命名为ShMYB1。经生物信息学分析,克隆的ShMYB1基因长1350bp,编码338个氨基酸。该基因具有保守的R2R3MYB结构域和Subgroup 9特异motif序列。荧光定量PCR结果表明,ShMYB1基因在番茄叶和花中表达量高,在根、茎、果实中没有表达。在不同发育时期的叶片中表达量差异不大,但是在幼花蕾表达量最高,随花蕾的增大,表达量显著降低。在几个番茄茸毛突变体与对应的野生型中,这个基因表达量存在明显差异。推测该基因与番茄表皮茸毛发生和花发育有关。     

金柑磷酸蔗糖磷酸酶的基因克隆、表达与蛋白结构分析

磷酸蔗糖磷酸酶（SPP）是植物蔗糖生物合成最后一步催化反应的关键酶，对调控植物生长发育不同时期的蔗糖合成过程有重要作用。为探索金柑（Fortunella crassifiolia Swingle）SPP基因及其编码蛋白的序列特征及其在果实发育过程的表达特性，本研究以四倍体品种脆蜜金柑（F. crassifiolia Swingle cv. Cuimi）为试验材料，采用反转录PCR和cDNA末端快速克隆（RACE）方法从金柑果肉中克隆SPP基因，对其进行生物信息学和原核表达分析，并检测果实发育不同时期该基因在果肉中的表达量。结果表明，FcSPP基因的cDNA序列全长1 638 bp，最长开放阅读框（ORF）为1 191 bp，编码396个氨基酸，理论等电点为6.57，为稳定的亲水性蛋白，二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。FcSPP蛋白含有S6PP和S6PP＿C保守结构域，属于植物磷酸蔗糖磷酸酶家族成员。系统进化分析结果显示，FcSPP蛋白与甜橙SPP同源性最高，在进化树上与拟南芥等双子叶植物SPP划归为一类。此外，本研究构建了FcSPP基因的原核表达载体，诱导表达获得纯化的FcSP...     

尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种中FoGAS1基因的克隆与序列分析

采用PCR和RT-PCR的方法,从尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种中克隆得到了FoGAS1基因的DNA及cDNA序列,并运用生物信息学的方法对该基因所编码的氨基酸序列进行分析,预测其编码蛋白质的结构和功能。结果表明,FoGAS1基因全长1 672 bp,其中开放阅读框全长1 623 bp,编码含有540个氨基酸残基的蛋白质,该蛋白分子量为58398.1,等电点pI=4.83,为性质稳定的亲水性蛋白。FoGAS1蛋白为跨膜蛋白,含有22个丝氨酸磷酸化位点,2个苏氨酸磷酸化位点,8个酪氨酸磷酸化位点。该蛋白在C端有一个信号肽结构,为一种分泌蛋白。通过系统进化树分析,该蛋白在不同种属镰刀菌中高度保守。     

巴西橡胶树一个编码含有C2结构域蛋白cDNA的克隆及表达分析

本研究根据从巴西橡树胶乳cDNA文库中获得的一个EST片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码含有C2结构域蛋白的cDNA（命名为HbC2）。序列分析表明,HbC2长为1185bp,含有813bp的阅读框,140bp的5＇-UTR和232bp的3＇-UTR,编码270个氨基酸,分子量为30.9KD,等电点为6.29,含有保守的C2结构域。半定量RT-PCR分析表明HbC2在花、芽、叶、胶乳和树皮中都有表达,其中在胶乳中表达量最高。茉莉酸可抑制HbC2的表达,乙烯对HbC2的表达没有影响。此研究为进一步研究C2蛋白基因在橡胶树中的生物学功能奠定基础。     

苦瓜Ⅲ型过氧化物酶Prxs基因及其启动子的克隆与表达分析

过氧化还原蛋白(Prxs)是广泛存在于植物体内重要的抗氧化酶。为深入研究Prx基因在苦瓜非生物胁迫中的作用,从苦瓜叶片均一化文库中获得McPrx基因的cDNA全长序列,并命名为McPrx(KJ722768.1),该cDNA序列全长1 068 bp,开放阅读框972 bp,编码324个氨基酸,属于ClassⅢ基因家族成员。采用基因组步移法分离获得McPrx基因5'上游1 237 bp的启动子调控序列,运用Plant CARE对其进行顺式作用元件分析,结果显示该序列除含有CAAT-box、TATA-box等核心启动子元件,还具有激素、抗病与抗逆应答元件,表明McPrx基因的表达可能受多种外界环境条件的调控。qRT-PCR分析表明,McPrx在根、茎、雌花等器官中的表达量存在极显著差异。其中在茎中表达量最大,在雌花中表达量最低,说明该基因的表达具有器官表达特异性;低温胁迫1 h时,McPrx表达量显著上调,胁迫3 h时McPrx表达量达到最大,随后下降,说明McPrx响应了低温胁迫的应答。本研究结果为进一步研究McPrx的生物学功能及其应用奠定了基础。     

绵羊脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白基因(FABP4)cDNA的克隆、表达及其结构模拟分析

为探讨绵羊脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(FABP4)在不同生长阶段背最长肌中的表达特性,本实验以成年小尾寒羊(Ovis aries)皮下脂肪组织总RNA为实验材料,在脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白基因(FABP4)cDNA保守区域设计1对引物Ff和Fr,采用RT-PCR方法克隆了绵羊FABP4全编码序列,并运用生物软件对FABP4蛋白空间结构进行分析.同时运用实时荧光定量PCR法,对FABP4在皮下脂肪和背最长肌中的表达以及不同日龄在背最长肌中的表达量与背最长肌肌内脂肪含量的相关性进行了初步研究.结果表明:绵羊FABP4基因cDNA长度为464bp,包含1个由399 bp组成的开放阅读框,编码132个氨基酸.生物信息学分析表明,不同物种间FABP4氨基酸序列具有较强的保守性,蛋白质空间结构呈2个α螺旋和10个β折叠围绕的桶状构型.实时荧光定量PCR试验表明,FABP4基因在160和200日龄绵羊背最长肌中的表达量明显高于90日龄背最长肌的表达量(P＜0.05);且在90、120、160和200日龄绵羊背最长肌中的表达量与相应日龄的背最长肌肌内脂肪含量呈正相关(R2=0.7196,P＜0.01).本研究结果表明,调控FABP4基因在背最长肌的表达是改善绵羊肉质的潜在途径.     

云锦杜鹃RhLIS基因的克隆与表达分析

芳樟醇合酶(LIS)是植物香气化合物中芳樟醇合成途径的关键酶。为探究杜鹃花(Rhododendron spp.) LIS基因的功能及表达特性,解析芳樟醇的合成机理,本试验以云锦杜鹃(Rh. fortunei)为试材,利用反转录PCR(RT-PCR)技术和cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆LIS基因全长cDNA序列,并应用顶空固相微萃取(SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,分析云锦杜鹃不同花期的花瓣及其他组织中LIS基因的表达水平和芳樟醇含量的变化关系。结果表明,从云锦杜鹃花苞cDNA中克隆得到RhLIS基因,含有完整的cDNA开放阅读框(ORF)序列长1 887 bp,编码628个氨基酸,与其他物种的LIS蛋白质氨基酸序列具有40%~50%的同源性;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,在不同花期的花瓣中,云锦杜鹃RhLIS表达水平先升高后降低,在盛开期的表达量最高,雄蕊中的表达量远高于雌蕊,幼叶高于老叶,花瓣高于花蕊和叶片。检测分析花香成分中芳樟醇的释放量,结果显示在云锦杜鹃不同花期的花瓣中,芳樟醇含量变化趋势与LIS基因的表达水平相一致,在半开期达到最大值,花蕊中芳樟醇含量均远低于花瓣;云锦杜鹃LIS基因的表达量与芳樟醇含量呈高度正相关。本研究结果为杜鹃花芳香品种的培育和改良提供了理论依据。     

巴西橡胶树K~＋通道蛋白基因HbKCO1的克隆与表达分析

本研究采用RT-PCR结合RACE技术,成功地克隆了一个新的巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)K+通道蛋白基因并分析了其结构和表达特征.结果表明,该基因cDNA全长1482 bp,拥有1059 bp的开放阅读框(ORE),编码353个氨基酸残基.同源性和聚类分析证实,该基因属于植物KCO家族,命名为HbKCO1(GenBank登录号为EU827609).半定量RT-PCR分析结果显示,HbKCOl在巴西橡胶树不同器官中均有表达,但叶片中表达量最高,茎次之,根、胶乳和树皮中的表达量最低;高钾、盐胁迫(NaC1)和Ca~(2+)可以促进叶片中HbKCOl的表达,钾饥饿和ABA则起到抑制作用;胶乳中HbKCOl的表达几乎不受乙烯利(ET)和茉莉酸(JA)的影响.     

棕色棉GhANS基因的克隆与表达分析

本研究以15DPA棕色棉及其白色近等基因系为材料,蛋白质双向凝胶电泳结合质谱分析,鉴定出其中一个差异表达的蛋白为花色素合成酶(ANS)。以15DPA棕色棉纤维细胞cDNA为模板,电子克隆获得了编码该蛋白基因的全长cDNA序列,序列分析发现,该基因的开放阅读框为1062 bp,编码354个氨基酸,属于花色素还原酶2-酮戊二酸加氧酶亚家族,将该基因命名为GhANS。构建GhANS基因GFP融合植物表达载体转化烟草,荧光共聚焦显微镜观察发现GhANS基因定位于烟草细胞质内。实时荧光定量PCR分析表明,GhANS基因在棉花中组成型表达,该基因在纤维细胞发育的各个时期在棕色棉中表达量均高于其白色近等基因系,推测GhANS基因在棕色棉纤维色素合成过程中起重要作用。     

诸葛菜OvCYP86MF基因的克隆及其特性分析

为进一步阐明细胞色素P450基因CYP86MF在诸葛菜发育中的分子机理,本文根据已知同源基因保守序列设计特异引物,利用RT-PCR和RACE技术从诸葛菜中获得一个细胞色素P450基因(OvCYP86MF)全长cDNA序列,该序列全长为1876bp,含有1605bp的完整开放阅读框,可编码534个氨基酸,分子量和等电点分别为61.4kDa和6.90,具有细胞色素P450蛋白的典型特征,即保守结构域FNAGPRLCIG;原核表达显示该基因的融合蛋白在体外可以诱导表达;DANSTAR和Clustal W软件分析表明该基因的全长cDNA序列及其编码氨基酸序列与十字花科物种拟南芥相似性很高,达到80%以上,亲缘关系最近;与CYP86C亚家族成员在氨基酸水平上的相似性均高于50%,因此推断该基因属于CYP86C这个亚家族。Northern杂交分析表明该基因在花蕾中特异表达。     

小金海棠S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因（MxSAMS）的克隆和表达分析

从本实验室建立的小金海棠缺铁差减文库中分离出一个cDNA片段,在GenBank中发现该片段与其它植物的S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)基因具有90%的同源性。利用RACE技术成功地获得小金海棠（Malus xiaojinensis）SAMS基因(MxSAMS)的cDNA全长序列（GenBank登录号：EU639408）,该基因cDNA全长1 479 bp,最大开放阅读框1 176 bp,编码392个氨基酸,酶蛋白理论分子量为42.99 kD;与其它植物的蛋白质氨基酸序列同源性在88.1%~92.6%之间。推测的MxSAMS蛋白质三级结构包含3个保守结构域和一个保守的ATP结合位点GAGDQG。Southern 杂交显示,MxSAMS基因在小金海棠基因组中是单拷贝的。半定量RT-PCR结果表明,该基因在小金海棠的根和叶中均受缺铁胁迫诱导增强表达。     

尼罗罗非鱼β2m基因的克隆、多态性分析及组织表达特征

β2-微球蛋白(β2-microglobulin,β2m)是主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ分子的亚基之一,与MHC-Ioα链非共价结合构成MHC Ⅰ分子.本实验通过反转录PCR(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)克隆了尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus) β2m基因的全长cDNA序列及基因组序列,并对cDNA多态性、mRNA组织分布及感染链球菌后表达的变化进行了分析.结果共获得尼罗罗非鱼2条β2m基因cDNA,全长分别为900和906 bp.两cDNA均包括351 bp的ORF,共编码116个氨基酸残基,还包含68 bp的5'非编码区(5'-UTR)和486(492) bp的3'-UTR.两条cDNA对应各自不同的基因组序列.基因组序列分析发现,β2m基因含3个外显子和2个内含子.尼罗罗非鱼β2m基因推测氨基酸序列与其他物种的β2m基因相似性在39.20％～89.80％之间.β2m基因cDNA多态性分析表明,尼罗罗非鱼中共有2种不同类型的β2m cDNA,每种类型cDNA又有3种不同的亚型.定量PCR分析表明,β2m基因在尼罗罗非鱼脾脏、心脏和肾脏中表达量最高,鳃与肠中的表达量较高,在皮肤和肌肉中的表达量最低.腹腔注射无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)后,尼罗罗非鱼β2mmRNA表达量在4个所检测组织(鳃,肾脏,心脏和脾脏)中均出现了先上升后下降的变化趋势.本实验结果表明,β2m基因可能参与尼罗罗非鱼的免疫应答,在免疫反应中发挥重要功能.本研究有助于进一步了解尼罗罗非鱼的免疫调节机制和更好地理解鱼β2类m的生理功能.     

马氏珠母贝LST8基因cDNA的分子特征及表达分析

LST8（lethal with SEC13 protein 8）是TOR（target of rapamycin）复合物的重要组成成分,在生物生长和发育的调控中发挥重要作用。本研究根据马氏珠母贝转录组数据库中注释为LST8的unigene序列设计引物,采用cDNA末端快速扩增（RACE）技术克隆获得了马氏珠母贝LST8基因cDNA全长序列（pm-LST8）;同时利用荧光定量PCR（Real-time PCR）技术检测了pm-LST8在马氏珠母贝各个组织中的表达含量。结果表明,pm-LST8基因cDNA全长1 350 bp,其中开放阅读框为948 bp,编码316个氨基酸残基,5＇UTR为104 bp,3＇UTR为298 bp,含有29 bp polyA。预测其分子量为35.4 kD,等电点为6.11。多序列比对显示pm-LST8与其它物种的LST8有较高的保守性,与牡蛎的同源序列高达82%。蛋白质结构预测显示pm-LST8具有典型的WD40结构域。荧光定量PCR分析表明pm-LST8在马氏珠母贝闭壳肌、鳃、外套膜、肝胰脏、性腺、足、血淋巴七个组织中均有表达,其中在性腺中表达量最高。本研究为进一步阐述LST8在马氏珠母贝生长和发育调控中的作用提供理论基础。