芒果 CCR 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果CCR基因在芒果对芒果树抗性的功能。采用传统的RT-PCR和RACE方法从芒果的枝梢中克隆得到了1个参与木质素生物合成的肉桂酰辅酶-A还原酶基因（ CCR）的全长cDNA序列,进而对得到的序列采用TMHMM、DNAMAN等软件进行生物信息学分析,发现芒果CCR基因包含编码区、3′和5′非翻译区的长度为1292 bp的cDNA序列,编码305个氨基酸;对跨膜结构域进行了预测,发现该基因无跨膜结构域;蛋白二级结构元件以无规则卷曲和β-螺旋为主;聚类分析发现,该基因与美洲山杨木、油茶等植物的亲缘关系较近,而与百合、橡胶树等亲缘关系较远。从芒果中克隆得到了一个CCR基因,并对其生物信息学进行了分析,为后续转基因工作打下了基础。     

芒果FLC同源基因的克隆和表达分析

开花抑制基因FLC (FLOWERING LOCUS C)是春化作用中的关键基因,为探索MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,本研究利用RT-PCR克隆得到芒果MADS-box转录因子MiFLC的cDNA全长,序列分析显示该基因具有MADS_MEF2_like和K-box结构域,属于MADS-box基因家族,MiFLC基因编码区长576 bp,编码191个氨基酸,蛋白质相对分子质量22.08 kD,等电点为9.18。MiFLC的生物信息学分析表明该蛋白序列的二级结构主要由α螺旋、无规则转曲及延伸链构成,属于亲水性氨基酸。序列分析和系统进化树分析显示,MiFLC基因编码的蛋白与橙子、枳、龙眼、克莱门柚的蛋白序列同源性高,亲缘关系较近。组织特异性表达分析表明,MiFLC基因在芒果不同品种和每个品种的不同组织部位均有表达,在‘桂七’、‘金煌’、‘凯特’3个品种的表达量呈现出一致性,在营养器官中表达量最高,在花器官中表达量较低,表达量顺序依次是叶茎果花。     

太行菊NAC转录因子基因OpNAC1的克隆及生物信息学分析

NAC转录因子是植物中数量最大的转录因子,在植物的生长发育及各种逆境胁迫中发挥非常重要的作用。本研究以太行菊的叶片为研究材料,运用RT-PCR及RACE技术克隆得到一条太行菊的NAC基因完整的cDNA序列,命名为OpNAC1(GenBank登录号MF996370),并对其进行了生物信息学分析。分析表明,OpNAC1基因cDNA序列全长1 208 bp,ORF全长855 bp,编码284个氨基酸。预测其蛋白分子量32.68 kD,等电点6.46,属于不稳定亲水性蛋白。不含有信号肽和跨膜结构,很可能定位于细胞核。OpNAC1与菊花(ADQ20114.1)亲缘关系较近,同源性达93.7%。二级结构预测表明,OpNAC1蛋白由40个α-螺旋(14.08%)、47个β-折叠(16.55%)和197个无规则卷曲(69.37%)组成,与三级结构预测基本相符。研究结果为今后深入研究NAC转录因子在太行菊中的生物功能提供基础。     

北美鹅掌楸CCD1基因的克隆与表达分析

本研究以北美鹅掌楸为试验材料,从北美鹅掌楸和鹅掌楸转录组数据库中挖掘出37条CCD基因家族的EST序列,并将这些序列归类于CCD基因家族中。以其中一条预测为CCD1的EST序列为基准设计引物,通过反转录PCR(RT-PCR)与c DNA末端快速扩增(RACE)技术从北美鹅掌楸中克隆得到一条全长为1 929 bp的序列,命名为LtCCD1基因。该基因包含102 bp 5'端、177 bp 3'端非翻译区序列和1 650 bp的开放阅读框,共编码549aa。LtCCD1基因与多个物种CCD1基因相似度大于80%,其编码的蛋白质拥有CCD基因家族典型的结构域RPE65。系统发育分析发现,LtCCD1基因编码的蛋白质与Anthurium amnicola、Crocus ancyrensis和番红花的CCD1基因编码的蛋白质亲缘关系较近。LtCCD1蛋白质分子量为61.96 kD,等电点为6.10,属酸性蛋白;无规则卷曲是该蛋白质二级结构的主要成分。利用在线软件Target P进行亚细胞定位预测并结合CCD1蛋白在其它植物中的定位信息,推测该蛋白可能位于细胞质内。使用实时荧光定量PCR技术对该基因进行组织特异性表达分析,发现LtCCD1基因在北美鹅掌楸的花瓣、花萼、雄蕊、雌蕊、花芽、叶、叶芽、茎8个组织中均有表达,表达量从大到小的顺序依次为:叶、花萼、花瓣、茎、雌蕊、叶芽、花芽、雄蕊。该研究结果可为进一步分析北美鹅掌楸中CCD1基因的功能奠定基础。     

苦瓜(Momordica charantiaL.)McGS1基因的克隆及结构预测

本研究以热研3号苦瓜总RNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术,获得苦瓜谷氨酰胺合成酶基因,并命名为McGS1。生物信息学分析表明:苦瓜McGS1基因全长1 302 bp,其中CDS序列长度为1 071 bp,编码356个氨基酸;蛋白分子量为39.14 kD,等电点(pI)为5.49,元素组成为:C1751H2685N479O525S9,N末端主要为疏水性的氨基酸,而C端亲水性氨基酸较多;利用软件进行预测发现该蛋白没有跨膜区,说明它不是一个跨膜蛋白,同时发现该蛋白不存在信号肽;其蛋白质二级结构中,α-螺旋占28.37%,延伸链占17.42%,β-折叠占5.34%,无规则卷曲占48.88%;同源性比对发现苦瓜McGS1蛋白与甜瓜和黄瓜中的GS1蛋白亲缘关系最近,相似度分别达到了94.66%和95.22%。本研究结果可为进一步研究谷氨酰胺合成酶基因在苦瓜氮代谢中的调控作用提供理论参考。     

木薯(Manihot esculenta)AKT1基因的克隆及生物信息学分析

植物细胞中的K^+通道蛋白AKT1(Arabidopsis K^+transpoter 1)主要负责吸收K^+。本研究基于木薯基因组数据库信息,利用PCR技术从木薯中克隆一个MeAKT1基因,该基因全长2634 bp,编码877个氨基酸,生物信息学分析表明MeAKT1含有10个外显子和9个内含子,编码的氨基酸分子量为99.02 kD,等电点为8.43,属于稳定蛋白。MeAKT1包含有5个跨膜区域,N端含有1个Ion_trans结构域,C端有1个KHA结构域,其二级结构以α-螺旋和无规则卷曲为主,进化树分析发现MeAKT1与蓖麻RcAKT1的亲缘关系最近。通过对MeAKT1蛋白的生物信息学分析有助于下一步深入研究MeAKT1在木薯耐贫瘠过程中的功能。     

黄瓜CsCCD7基因的核酸和蛋白质序列分析

为了研究CsCCD7蛋白的生物学功能并为CsCCD7的表达调控提供理论依据,使用一系列生物信息学软件、数据库和在线程序,对黄瓜CsCCD7核酸序列及蛋白序列进行分析。结果表明CsCCD7开放阅读框长1665 bp,编码554 AA,与CCD7蛋白同源性高;预测CsCCD7位于黄瓜第6号染色体上、基因全长含7个外显子和6个内含子。CsCCD7分子量是62.7 KDa、是不稳定蛋白;其蛋白序列中富含磷酸化位点;此蛋白为非分泌型蛋白、无跨膜结构域;预测其定位于叶绿体;此蛋白二级结构预测表明β折叠和β转角加起来的量多于α螺旋的量、为亲水性蛋白质;其二级结构和三级结构预测显示属于类胡萝卜素双加氧酶家族成员。CsCCD7属于CCDs蛋白家族成员、为黄瓜腋芽生长抑制基因的同源基因,可能在黄瓜腋芽生长和发育阶段对独角金内酯的合成和信号转导途径中起到重要作用,CsCCD7有进一步研究的价值。     

银缕梅MADS-box家族基因PsuAP1的克隆、生物信息学表达分析

本研究以珍稀濒危植物银缕梅为材料,利用同源克隆与RACE技术克隆得到一个AP1-like基因的c DNA全长序列,命名为Psu AP1。利用生物信息学方法对它所编码的氨基酸序列进行分析,结果表明,该基因序列全长916 bp,开放阅读框长度为747 bp,编码248个氨基酸,分子质量约28.62 k D,理论等电点为9.84,是一种不稳定亲水蛋白。保守结构域分析表明该基因属于MADS-box家族基因;序列比对分析显示其氨基酸序列与连香树相似性最高,达78.57%,进化树聚类分析也表明Psu AP1与连香树的氨基酸亲缘关系最近。亚细胞定位分析显示该蛋白定位于细胞核。二级结构中同时含有琢-螺旋、延伸链和无规则卷曲结构,分别占比47.18%、11.29%、41.53%。荧光实时定量PCR分析表明,Psu AP1基因在花及果实中均有大量表达,推测其与花的发育以及果实的成熟相关。Psu AP1基因的克隆以及表达分析使银缕梅开花调控机理的研究取得了新的突破,为该基因功能的进一步深入研究提供了实验材料以及理论基础。     

金花茶CnBCH基因cDNA全长克隆及生物信息学分析

利用CODEHOP和RACE方法,从珍稀观赏植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中克隆得到了β-胡萝卜素环羟化酶(β-carotene hydroxylase,BCH)基因的cDNA全长,命名为CnBCH。碱基序列分析结果表明,该CnBCH基因全长1 089 bp,包含58 bp的5'非翻译区(untranslated regions,UTR)、105 bp的3'UTR和927 bp编码308个氨基酸的开放阅读框。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白质为不稳定亲水性蛋白,分子量为34.42 k D,无信号肽,含有4个跨膜结构域,一个脂肪酸羟化酶超家族(FA_hydroxylase super family)功能结构域以及BCH功能结构域(PLN02601);CnBCH二级结构以α-螺旋为主,其次为无规则卷曲,β-折叠所占比例最少。氨基酸序列比对分析结果显示,CnBCH与茄科、蔷薇科等植物BCH蛋白同源性都在70%以上,与柿树(Diospyros kaki T.)BCH同源性最高。本研究为进一步了解CnBCH基因的功能及其在金花茶花瓣类胡萝卜素合成中的作用提供了帮助。     

欧李ChCCD4基因的克隆与原核表达

类胡萝卜素裂解双加氧酶(CCDs)是类胡萝卜素氧化裂解的重要酶之一,在植物中,CCDs催化裂解产物具有重要的作用。本研究以欧李品种‘农大4号’果实为试验材料,根据转录组测序数据分析,利用RT-PCR从中克隆了到了ChCCD4基因。生物信息分析发现,该序列长度1 794 bp,编码597个氨基酸的蛋白,分子量为65 717.90 Da,等电点为6.10,蛋白质二级结构主要由α-螺旋,β-折叠,随机卷须和延伸链构成,ChCCD4蛋白三级结构与CCD蛋白家族三级结构相似,具有相同的结构域。将ChCCD4基因连接到原核表达载体pet-28a,转化大肠杆菌BL21 (DE3),诱导表达,目的蛋白经过SDS-PAGE凝胶电泳检测,与空白对比,检测出了目的蛋白条带。本研究为ChCCD4基因的功能研究提供理论依据,为欧李育种方向提供了理论参考。     

转基因烟草中半胱氨酸跨膜基因CYS生物信息学分析

在烟草中过量表达MYB转录因子LrAN2,能够激活上调花青素生物合成代谢通路,但富含半胱氨酸跨膜结构域蛋白A (CYS)的表达量明显降低。作为植物中一种重要的生物氨基酸,CYS的生物学研究鲜有报道。本研究克隆烟草的CYS基因,其全长为282 bp,编码氨基酸数94个。预测编码的蛋白分子量和等电点分别为24 019.84 Da和5.23,并且序列中没有保守区。实验结果显示该蛋白具有亲水性,主要由α-螺旋(19.35%)和无规则卷曲(65.59%)构成,CYS蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。系统发育树显示,烟草CYS基因与辣椒CYS基因亲缘关系最近,其次是番茄的HTC基因和WIH2基因。本研究结果克隆并分析CYS基因编码区序列,为CYS基因的功能研究提供参考依据。     

沙柳SpsCCD7、SpsCCD8基因克隆及表达分析

类胡萝卜素裂解双加氧酶7 (CCD7)、类胡萝卜素裂解双加氧酶8 (CCD8)基因对于植物的侧枝及侧根生长有着重要的影响。本研究以沙柳为研究材料,克隆获得CCD7、CCD8基因序列,进行了生物信息学分析、组织表达特异性及预测分析,为沙柳CCD7、CCD8基因的功能研究及利用奠定基础,丰富了木本植物中CCD基因家族的研究。根据拟南芥、黄瓜CCD7、CCD8同源基因序列,由数据库Phytozome 11获得红皮柳、毛果杨的同源序列,由沙柳中进行同源基因克隆。利用ExPASy数据库预测蛋白理化特性、氨基酸组成。利用cNLS mapper在线预测蛋白核定位信号(NLS)。采用T-COFFEE和MEGA 6.0比对SpsCCD7、SpsCCD8氨基酸序列同源性和构建系统发育树。克隆获得的CDS长分别为1 843、1 674 bp,由614、557个氨基酸残基构成,SpsCCD7、Sps CCD8蛋白无跨膜结构和信号肽区域,其理论等电点(pI)及分子量分别为7.55、6.10,69.299 5、61.981 5 kD,认定均为亲水性蛋白。系统进化树及氨基酸序列比对分析表明,SpsCCD7、SpsCCD8与毛果杨和红皮柳亲缘关系最高,且SpsCCD7、SpsCCD8与毛果杨、红皮柳、水稻等植物的CCD7、CCD8基因之间具有三个RPE65基因家族的典型保守区域Motif region,其隶属于CCD蛋白家族,但在序列末端也存在一定差异。在定量分析中,沙柳SpsCCD7、SpsCCD8基因在各组织(根,花,叶,芽,茎尖,嫩茎)均有表达,SpsCCD7基因在茎尖中表达量最高,SpsCCD8基因在根中表达量最高。其组织特异性表达与其他木本植物存在一定差异,这种表达差异可能与沙柳本身为灌木木本植物相关。本研究克隆获得了沙柳CCD7、CCD8基因,隶属CCD基因家族,为进一步探索木本植物CCD基因家族对分枝的调控机理奠定了基础,为未来培育丛生枝较多、可增加地表郁闭度的生态应用型沙柳品系,奠定生物学研究基础。     

龙眼DlWRKY57基因克隆与拟南芥遗传转化

以龙眼成熟叶片为材料,利用实验室构建的龙眼转录组数据库,筛选出Dl WRKY57基因c DNA序列,对其开放阅读框(ORF)进行克隆和生物信息学分析。结果表明,Dl WRKY57基因ORF长度为894 bp,编码297个氨基酸,此蛋白属于WRKY基因家族中的域a类,存在1个WRKY结合位点。通过生物信息学分析表明,该蛋白属于非跨膜亲水蛋白,预测定位于细胞核,存在45个氨基酸磷酸化位点。其二级结构由无规则卷曲、琢-螺旋和延伸链构成,其中无规则卷曲为二级结构中最主要的结构元件,并且二级结构与三级结构预测结果高度一致。同源基因进化树分析表明该基因与木薯亲缘关系最近。以p MD18-T和p BI121载体为基础,成功构建了植物超表达载体p BI121-Dl WRKY57,利用农杆菌花序法转化拟南芥,经PCR分子检测,获得含Dl WRKY57基因的拟南芥植株,该超表达载体的遗传转化为Dl WRKY57基因功能的深入研究提供依据。     

芒果(Mangiferaindica)ζ-胡萝卜素脱氢酶基因ZDS的克隆及生物信息学分析

以‘红玉’芒果采后96 h的果皮为材料,采用RT-PCR技术从芒果(Mangifera indica)果皮中克隆到ζ-胡萝卜素脱氢酶基因(ZDS),其c DNA全长为1 883 bp,具有1 710 bp的开放阅读框(ORF),编码569个氨基酸。对芒果ZDS蛋白的亲水/疏水性进行预测,发现芒果ZDS蛋白所含的氨基酸亲水/疏水性主要介于+2.5~-2.6之间。通过在线软件对其进行了定位预测及二级结构和三级结构进行了预测,发现ZDS定位在叶绿体中,ZDS基因编码的蛋白质有16个螺旋,13个折叠,通过系统进化树分析发现芒果中ZDS基因编码的蛋白与柚子、甜橙、蜜柑等植物的亲缘关系比较近。     

橡胶草SRPP5基因的克隆及生物信息学分析

天然橡胶是产胶植物中合成的聚异戊二烯高分子化合物,而小橡胶粒子蛋白是橡胶粒子膜上参与天然橡胶分子链延伸的关键因子,与橡胶的产量和质量密切相关。本研究利用PCR技术从橡胶草中克隆得到TkSRPP5基因全长序列并进行生物信息学分析。结果表明,该基因含有一个长度为654 bp的开放阅读框,并编码217个氨基酸,所编码蛋白的分子量为23.31 kD,理论等电点为4.58。TkSRPP5为亲水性蛋白,具有24个磷酸化位点,亚细胞定位预测在细胞质中。该蛋白属于SRPP家族,二级结构主要存在α-螺旋和无规则卷曲结构,与预测的蛋白质三级结构一致。系统进化树分析表明,该蛋白与菊苣的SRPP蛋白有着最近的亲缘关系。本研究为进一步了解TkSRPP5基因的功能和其在橡胶草胶乳合成中的作用机制提供了理论依据。     

马铃薯可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因克隆及生物信息学分析

用RT-PCR方法从马铃薯中克隆了可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因的cDNA片段,序列分析表明该cDNA片段全长为3 967 bp,开放阅读框为3 693 bp,编码1 230个氨基酸.核酸序列同源性分析表明,该cDNA与已发表的马铃薯SSⅢ基因(X94400)具有99%同源性,氨基酸序列同源性达98%.应用生物信息学软件对SSⅢ基因分析表明:其编码的蛋白质具有多个磷酸化位点;蛋白质二级结构预测显示,有369个氨基酸可能形成α-螺旋结构,249个氨基酸可能形成β折叠,102个氨基酸可能形成β转角,510个氨基酸可能形成无规则卷曲;通过亚细胞定位可知,它是一种含有75个氨基酸的叶绿体转运肽蛋白.     

H5N1型禽流感病毒HA基因克隆及序列分析

为从分子生物学角度进一步研究H5N1型禽流感主要抗原HA基因,探究H5N1 HA基因的遗传变异情况及其蛋白结构,根据GenBank中登录的H5N1型禽流感HA基因的序列利用Primer 5.0设计引物扩增HA基因,将其克隆到pMD18-T载体后进行鉴定,对鉴定正确的重组质粒pMD-H5N1-HA进行测序分析。应用生物信息学软件对禽流感病毒HA基因进行系统进化树分析、氨基酸序列同源性分析、保守区分析,磷酸化位点和序列重复区分析及HA蛋白二级、三级结构的预测。核苷酸序列测定结果表明：HA基因长1661 bp,共编码326个氨基酸;生物信息学分析结果表明：HA基因在种间具有较高保守性,HA基因的氨基酸序列与其他地方性禽流感H5N1病毒株HA基因的序列同源性最高可达99.7%,且为高致病性毒株;HA蛋白的二级、三级结构预测结果显示：HA蛋白多为α螺旋和β转角结构,无规则卷曲,是亲水性蛋白。该结果为禽流感病毒的分子病毒学研究奠定了基础。     

黄灯笼辣椒辣椒素合成相关基因CCaPun1(酰基转移酶)生物信息学和表达分析

本研究根据已发表的辣椒基因组序列信息,设计PCR引物,利用RT-PCR的方法从海南黄灯笼辣椒中克隆了辣椒素合成相关基因Pun1基因(酰基转移酶基因),并命名为CCa Pun1基因。通过生物信息学及表达分析发现,该基因CDS区全长1 323 bp,编码440个氨基酸,推测为亲水蛋白;蛋白二级结构中α-螺旋占42.05%,延伸链占14.55%,无规则卷曲占33.64%,β-转角占9.77%。与灌木状辣椒及一年生辣椒的亲缘关系最近,分别达99.4%、98.3%。表达量分析发现,CCa Pun1基因在果实绿熟期表达量最高,其次为幼果期和膨大期。CCa Pun1基因的克隆与表达分析可为海南黄灯笼辣椒辣椒素合成相关机制的进一步研究奠定理论基础。     

狗头枣GSTU基因的克隆及其序列分析

为探索红枣GSTU类基因在红枣抗逆中的分子作用机制,本研究以狗头枣枣树叶片的DNA为模板,根据枣GSTU基因的序列(HM345954.1)设计引物,采用PCR方法获得GSTU基因序列,并利用生物信息学手段对其所对应蛋白的结构域、功能域、理化特性、跨膜区、二级结构及亚细胞定位等进行分析。结果表明:克隆到的DNA序列全长838 bp,具有2个外显子和1个内含子,内含子在292~460 bp碱基处,该序列与GenBank中枣的GSTU核苷酸序列和氨基酸序列的同源性分别为99.85%和100%,表明成功的克隆了狗头枣的GSTU基因。该序列编码222个氨基酸,分子量为25.268 kD,理论等电点(pI)为6.10;亲水性的平均数为-0.242,表明该蛋白是亲水性蛋白。二级结构主要以α-螺旋为主,其次是无规则卷曲,不存在信号肽,表明该蛋白可能为非分泌性蛋白,该蛋白可能位于内质网(膜)和质膜上。本研究获得的狗头枣GSTU基因在基因结构上含有1个内含子,在核酸序列及氨基酸序列上与GenBank中枣的GSTU基因同源性高,并对其理化性质、结构等进行了预测与分析,为进一步研究红枣抗逆分子机制提供理论基础,同时为红枣品种的选育提供理论支持。     

金花茶CnLCYE基因cDNA克隆及表达载体构建

利用RT-PCR和RACE技术,从珍稀观赏植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中克隆得到了一个番茄红素ε-环化酶(lycopeneε-cyclase,LCYE)基因c DNA全长,命名为CnLCYE。碱基序列分析显示,CnLCYE基因全长2 149 bp,包含291 bp的5'非翻译区(untranslated regions,UTR)、265 bp的3'UTR和1 593 bp编码530个氨基酸的开放阅读框。该基因编码的蛋白质含有2个跨膜结构域,一个NADB_Rossmann superfamily结构域以及番茄红素ε-环化酶结构域(PLN02697)。CnLCYE蛋白二级结构以无规则卷曲为主,其次为α-螺旋,β-折叠所占比例最少。氨基酸序列比对分析结果显示,CnLCYE与茄科、蔷薇科等植物LCYE蛋白同源性都在70%以上,与普洱茶(Camellia sinensis var.assamica)LCYE同源性最高。根据该CnLCYE全长序列设计带有KpnⅠ和Bam HⅠ位点的全长扩增引物扩增基因全长,用KpnⅠ和Bam HⅠ双酶切后与表达载体p CAMBIA1300连接,成功构建了CnLCYE基因的正义表达载体,为深入研究CnLCYE基因的功能及其对花色的调控作用提供了帮助。