普通小麦及近缘粗山羊草α-醇溶蛋白基因的克降、定位与进化分析

通过特异PCR引物设计,从普通小麦品种(豫麦34和烟农19)和粗山羊草(T9、T197、T48、T176和T17)中扩增、克隆了7个新的α-醇溶蛋白基因,分别命名为Gli-YM34、Gli-YN19、Gli-T9、Gli-T197、Gli-T48、Gli-T176和Gli-T17,基因序列长度为846~891 bp,编码282~297个氨基酸残基,都具有α-醇溶蛋白的典型结构特点。其中Gli-YM34和Gli-YN19基因推导的醇溶蛋白都含有一个额外的半胱氨酸残基,可能对面筋品质有正向作用。根据α-醇溶蛋白氨基酸序列所具有的4种T细胞抗原表位和多聚谷氨酰胺重复区的平均长度以及中国春缺体四体分析,将来自普通小麦品种的Gli-YM34和Gli-YN19基因定位在6D染色体上的Gli-D2位点,而且Gli-YM34和Gli-YN19与来自粗山羊草的α-醇溶蛋白基因具有很高的序列相似性,进一步证明粗山羊草是普通小麦D基因组的供体。在克隆的4个典型α-醇溶蛋白基因中检测到21个SNP和1个9 bp的缺失。系统进化分析表明,α-醇溶蛋白基因与低分子量谷蛋白亚基基因关系较近,在大约43.69百万年时分化,与ω-醇溶蛋白和HMW-GS基因亲缘关系较远,它们的分化时间大约为79.39百万年。     

小麦新品种“成电麦1号”α-醇溶蛋白基因的分离与序列分析

以染色体工程方法培育小麦新品种“成电麦1号”基因组DNA为模板,用小麦种子醇溶蛋白保守引物进行PCR扩增。扩增产物经克隆测序,获得978-1310 bp的6个序列（CD-1、CD-9、CD-11、CD-12、CD-17和CD-21）,其中3个序列（CD-1、CD-12、CD-17）编码284~301个氨基酸的α-醇溶蛋白基因,所编码的氨基酸序列在多聚谷氨酰胺区和重复区出现较大差异,在编码序列的半胱氨酸的数量和位置上,CD-1和CD-12序列具有特殊性。与乳糜泻（celiac disease）病人毒性抗原相关序列的比对结果表明CD-12不具有Glia-α20表位,而CD-1和CD-17序列只具有Glia-α9,Glia-α20的抗原序列。根据已发表的小麦A、B或D染色体组的α-醇溶蛋白基因的序列建立系统树,发现所克隆的“成电麦1号”α-醇溶蛋白基因序列具有特殊性,说明染色体工程方法培育的小麦新品种具有较大的种子蛋白基因变异,这些基因对小麦品质育种的作用值得进一步研究。     

郑丰5号α-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

α-醇溶蛋白是小麦籽粒贮藏蛋白的重要组分，其组成与含量对小麦加工品质具有重要影响。利用PCR从郑丰5号基因组中克隆α-醇溶蛋白基因，并对其序列进行分析。经克隆共获得32个α-醇溶蛋白新基因（ ZF5 A-1～ZF5A-32，GenBank注册序列号为JX828280～JX828311），其中15个为假基因，17个（ZF5A-1～ZF5A-17）具有完整开放阅读框。17个α-醇溶蛋白新基因中，除ZF5A-1、ZF5A-3、ZF5A-6、ZF5A-9、ZF5A-10、ZF5A-11、ZF5A-15编码的蛋白在特征Ⅱ区含有1个额外的半胱氨酸（ C）外，其他10个基因编码的蛋白均具有α-醇溶蛋白的典型结构。根据推断氨基酸序列中4种主要T细胞优势多肽的分布及多聚谷氨酰胺区的长度，推测ZF5A-7和ZF5A-12可能定位于6A染色体，ZF5A-4、ZF5A-13、ZF5A-14和ZF5A-17可能定位于6B染色体，而ZF5A-1～ZF5A-3、ZF5A-5、ZF5A-6、ZF5A-8～ZF5A-11、ZF5A-15和ZF5A-16可能定位于6D染色体。17个新克隆α-醇溶蛋白基因及4个已知α-醇溶蛋白基因编码的蛋白的二级结构预测结果表明：α-螺旋、β-折叠的位置和核心序列是相对保守的，但不同蛋白α-螺旋和β-折叠的数量以及参与形成同一保守区域α-螺旋和β-折叠的氨基酸残基数却并不相同。克隆的17个α-醇溶蛋白基因中，除ZF5A-17编码的蛋白缺少α-螺旋（ H2）、ZF5A-2、ZF5A-8编码的蛋白在特征区Ⅰ均存在1个额外的α-螺旋（ HE1）、GQ891685和ZF5A-15编码的蛋白在多聚谷氨酰胺Ⅱ区存在1个额外的α-螺旋（ HE2）外，5个保守的α-螺旋（ H1～H5）恒定出现在其他基因的2个谷氨酰胺重复区和特征区中；此外，在C-末端特征区大部分基因（61．11％）还形成1个β-折叠结构（ E）。郑丰5号中具有较多额外半胱氨酸、α-螺旋和β-折叠的α-醇溶蛋白基因，可能与其良好的加工品质密切相关。     

多年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因的分离与序列分析

以多年生簇毛麦（Dasypyrum breviaristatum）基因组DNA为模板,用小麦种子醇溶蛋白保守引物进行PCR扩增。扩增产物经克隆测序,获得999-1018bp的7个序列（GenBank登录号为EU186102-EU186108）,分别编码283-290个氨基酸。序列比对结果表明,它们具有α-醇溶蛋白基因的保守特征,是α-醇溶蛋白基因家系成员。该7个序列与乳糜泻（celiac disease）病人毒性抗原相关序列的比对结果表明,有5个序列在C末端具有Glia-α-2型抗原序列的特征。根据α-醇溶蛋白基因的编码氨基酸建立系统树,发现来自多年生簇毛麦的α-醇溶蛋白基因序列单独聚为一类,不能与普通小麦A、B或D染色体组的相关序列聚在一起。在序列分析的基础上设计了簇毛麦基因组α-醇溶蛋白基因的特异引物AS-V-gli-F和AS-V-gli-R,通过特异PCR扩增,AS-V-gli-F和AS-V-gli-R仅能对多年生簇毛麦、小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体进行特异性扩增,而不能对小麦和其他小麦族物种进行扩增。因此,AS-V-gli-F和AS-V-gli-R可作为检测多年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因向栽培小麦转移的分子标记。     

多年生簇毛麦a-醇溶蛋白基因的分离与序列分析

以多年生簇毛麦(Dasypyrum breviaristatum)基因组DNA为模板, 用小麦种子醇溶蛋白保守引物进行PCR扩增。扩增产物经克隆测序, 获得999~1 018 bp的7个序列(GenBank登录号为EU186102–EU186108), 分别编码283~290个氨基酸。序列比对结果表明, 它们具有a-醇溶蛋白基因的保守特征, 是a-醇溶蛋白基因家系成员。该7个序列与乳糜泻(celiac disease)病人毒性抗原相关序列的比对结果表明, 有5个序列在C末端具有Glia-a-2型抗原序列的特征。根据a-醇溶蛋白基因的编码氨基酸建立系统树, 发现来自多年生簇毛麦的a-醇溶蛋白基因序列单独聚为一类, 不能与普通小麦A、B或D染色体组的相关序列聚在一起。在序列分析的基础上设计了簇毛麦基因组a-醇溶蛋白基因的特异引物AS-V-gli-F和AS-V-gli-R, 通过特异PCR扩增, AS-V-gli-F和AS-V-gli-R仅能对多年生簇毛麦、小麦-多年生簇毛麦部分双二倍体进行特异性扩增, 而不能对小麦和其他小麦族物种进行扩增。因此, AS-V-gli-F和AS-V-gli-R可作为检测多年生簇毛麦a-醇溶蛋白基因向栽培小麦转移的分子标记。     

普通小麦及近缘粗山羊草α-醇溶蛋白基因的克隆、定位与进化分析

通过特异PCR引物设计,从普通小麦品种(豫麦34和烟农19)和粗山羊草(T9、T197、T48、T176和T17)中扩增、克隆了7个新的α-醇溶蛋白基因,分别命名为Gli-YM34、Gli-YN19、Gli-T9、Gli-T197、Gli-T48、Gli-T176和Gli-T17,基因序列长度为846～891bp,编码282～297个氨基酸残基,都具有α-醇溶蛋白的典型结构特点。其中Gli-YM34和Gli-YN19基因推导的醇溶蛋白都含有一个额外的半胱氨酸残基,可能对面筋品质有正向作用。根据α-醇溶蛋白氨基酸序列所具有的4种T细胞抗原表位和多聚谷氨酰胺重复区的平均长度以及中国春缺体四体分析,将来自普通小麦品种的Gli-YM34和Gli-YN19基因定位在6D染色体上的Gli-D2位点,而且Gli-YM34和Gli-YN19与来自粗山羊草的α-醇溶蛋白基因具有很高的序列相似性,进一步证明粗山羊草是普通小麦D基因组的供体。在克隆的4个典型α-醇溶蛋白基因中检测到21个SNP和1个9bp的缺失。系统进化分析表明,α-醇溶蛋白基因与低分子量谷蛋白亚基基因关系较近,在大约43.69百万年时分化,与ω-醇溶蛋白和HMW-GS基因亲缘关系较远,它们的分化时间大约为79.39百万年。     

小麦-冰草异附加系种子醇溶蛋白基因表达的分析

本文通过对两个系列14个小麦-冰草（Triticum aestivum-Agropyron intermedium)异附加系种子醇溶蛋白的SDS电泳分析，探讨了异源的天蓝冰草染色体在小麦基因组背景下的表达及其对小麦基因表达的影响。结果表明，附加不同的冰草染色体能以不同的方式影响小麦种子醇溶蛋白基因的表达。在个别异附加系中，冰草染色体上的醇溶蛋白     

陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1 000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770~GQ871777)。该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚基的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30 bp保守胚乳盒模式。进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员。     

小麦TaVIP1家族基因克隆、分子特性及功能分析

植物VIP1蛋白(Vir E2 interacting protein 1)与农杆菌侵染植物后T-DNA在细胞内的转运有关,影响植物转化效率,但还未见有关小麦中VIP1基因研究的报道。本研究利用in silico技术从普通小麦中克隆了TaVIP1家族基因,该家族基因全部由4个外显子构成,编码产物相似性高,与拟南芥AtVIP1蛋白质序列相似性仅为50.7%~51.4%。Southern杂交结果表明,TaVIP1基因在小麦基因组中存在3个拷贝。根据小麦3个TaVIP1基因的差异序列设计特异引物,以四倍体小麦Langdon与中国春D组染色体代换系为材料进行PCR检测,结合生物信息学分析,将小麦3个TaVIP1基因分别定位在4AL、4BS和4DS染色体上。亚细胞定位分析表明,TaVIP1蛋白分布于细胞膜、细胞质和细胞核中。农杆菌转化烟草,过表达TaVIP1基因降低了烟草转化效率。小麦TaVIP1基因编码的氨基酸序列与拟南芥AtVIP1基因及烟草NtVIP1基因编码的氨基酸序列相似性很低,这可能是小麦农杆菌转化效率低的原因之一。     

燕麦葡聚糖合酶基因AsCSLH的克隆及特征分析

β-葡聚糖是燕麦发挥保健作用的重要功能因子,分离其合成关键基因有助于解析燕麦β-葡聚糖积累的分子机制。以高β-葡聚糖燕麦地方品种夏莜麦为材料, 通过RACE和染色体步移的方法克隆了燕麦β-葡聚糖合酶基因AsCSLH及其基因组序列并分析其序列结构特征,采用半定量RT-PCR方法研究该基因组织表达特性。分离出的燕麦CSLH基因包含6个内含子, 内含子剪接方式均符合GT/AG剪接规则,编码区全长2 277 bp,在序列上与水稻CSLH基因的编码区序列相似性最高并且所预测的编码蛋白含有相关多糖合成酶保守结构域。AsCSLH基因在燕麦各组织中均有表达,在灌浆期籽粒中表达水平最高。推测AsCSLH基因在燕麦籽粒的β-葡聚糖合成中起重要作用。     

巴西橡胶树NAC转录因子HbNAC1基因的克隆及生物信息学分析

为了研究植物特有的NAC(NAM,ATAF1/2和CUC2)转录因子在巴西橡胶树生长发育、胁迫应答和激素调节中的功能,对巴西橡胶树NAC转录因子进行了克隆和分析。根据橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,利用RACE-PCR技术克隆了橡胶树HbNAC1的cDNA序列。生物信息学分析显示HbNAC1基因开放阅读框(ORF)为891 bp,编码了一个296个氨基酸组成的中性不稳定水溶性蛋白,该蛋白的N-端具有保守的NAC结构域,C-端高度变异,具备了NAC转录因子的基本特征。HbNAC1定位在细胞核中,具有3个糖基化位点和21个磷酸化位点,三级结构由3个α-螺旋和9个β-折叠组成。序列比对和系统进化分析显示HbNAC1蛋白属于NAC转录因子家族中的ANAC011亚族,推测其可能作为一种氨基酸合成相关的调节酶参与调控植物的免疫反应。     

小麦TaFT基因编码区序列多态性及其与开花期的关系

春化基因VRN-B3是小麦开花素基因TaFT,为探索该基因在品种间的保守性及其与小麦开花早晚的关系,根据TaFT基因序列(GenBank accession No.: DQ890162)设计特异PCR引物,扩增了13个品种中该基因的编码区。通过测序和序列比对,发现不同品种间该基因编码区的DNA序列存在多态性,序列翻译发现5个品种的表达产物FT蛋白发生变异。利用中国春的非整倍体材料将TaFT基因定位在7BS染色体上。参考品种的冬春性及开花时间,推测冬性品种正常的FT蛋白(同DQ890162翻译的氨基酸序列一致)可加速开花,FT蛋白变异则延迟开花;春性品种的FT蛋白变异与否对开花期影响不大,推测TaFT基因的效应可能被春性品种的显性春化基因所掩盖。     

陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770～GQ871777).该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30bp保守胚乳盒模式.进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员.     

中介蝮蛇毒纤溶酶基因克隆及生物信息学分析

目的：克隆中介蝮蛇(Gloydius intermedius)纤维溶解酶（Fibrinolytic enzyme,FLE）基因,分析其基因序列并对该基因的功能进行分析。材料及方法：从中介蝮蛇毒腺细胞中提取总RNA,通过RT-PCR法扩增纤溶酶基因,与pMD18-T载体连接进行TA克隆,再进行序列的测定并且对该序列进行分析。结果：扩增得到完整开放读码框在内的长为777bp的纤溶酶基因序列。结论：成功克隆了编码中介蝮蛇纤溶酶的基因序列,推导其编码的氨基酸序列。开放读码框编码258个氨基酸,含有大量疏水氨基酸。其中,前1-19位氨基酸编码信号肽;根据同源性推测,以His65、Asp110和Ser204组成纤溶酶的活性中心并高度保守;序列内含12个Cys,两两配对结合成的6个二硫键对纤溶酶的高级构型和稳定性至关重要。成功克隆中介蝮蛇毒纤溶酶基因为进一步研究该基因的遗传特征以及为该酶在原核及真核生物中的表达研究提供依据。     

小麦转录因子TaMyb2s的克隆及表达

利用小麦TaMyb2基因特异引物, 克隆了3种类型TaMyb2的cDNA序列, 分别命名为TaMyb2-I、TaMyb2-II和TaMyb2-III。氨基酸序列比对结果表明, TaMyb2s的序列高度相似。系统进化树分析显示, TaMyb2s与来自大麦、水稻等的直系同源基因编码蛋白的亲缘关系较近; TaMyb2s的3种类型与小麦基因组没有明显的对应关系。实时定量PCR检测结果表明, 小麦幼苗中的TaMyb2s均参与对渗透胁迫的应答反应, 但表达模式不尽相同, TaMyb2-III对渗透胁迫的应答最迅速, TaMyb2-I次之, TaMyb2-II最迟缓。从小麦不同发育时期幼嫩组织中TaMyb2s的表达情况推测, TaMyb2-I和TaMyb2-III可能主要在生长发育的前期调控下游基因, 而TaMyb2-II主要在发育后期发挥作用。     

小麦胁迫相关基因TaLEAL3的克隆及分子特性分析

第3组LEA蛋白(late embryogenesis abundant protein)介导干旱、高温、高盐等非生物胁迫响应, 关于普通小麦LEA基因的研究鲜有报道。利用噬菌体原位杂交技术, 从小麦苗期干旱胁迫条件构建的cDNA文库中筛选出LEA蛋白基因TaLEAL3, 其全长750 bp, 编码区长501 bp, 编码166个氨基酸, 含有一个明显的核定位信号区。氨基酸同源性分析发现, TaLEAL3属于第3组LEA蛋白, 序列中含有由11个氨基酸组成的3个不完全重复的基序和α-螺旋的LEA结构。电子定位结果显示, TaLEAL3基因位于4BL、4DL和5AL染色体上, 主要在茎中表达, 而在根中几乎无表达。实时荧光定量PCR分析表明, 在干旱、低温和ABA诱导下, TaLEAL3基因表达量明显增加。在该基因上游1.7 kb序列处, 预测具有启动子的核心序列和增强子序列, 及与干旱和低温等多种逆境胁迫相关的调控序列。本研究为深入分析小麦LEA蛋白基因的功能, 初步解析LEA蛋白的作用机制提供了数据。     

Bph15在非洲栽培稻、药用野生稻和宽叶野生稻中的BAC-FISH比较物理定位

用覆盖抗褐飞虱基因Bph15的两个BAC克隆，即20M14 (27 kb)和64O9 (36 kb)作为探针，对非洲栽培稻、药用野生稻和宽叶野生稻体细胞染色体进行荧光原位杂交(FISH)。两个BAC克隆均被定位于非洲栽培稻和药用野生稻第4染色体的短臂上，杂交信号的百分距离分别为37.03±4.11和81.22±3.62，相应的信号检出率为41.18%和38.22%。在宽叶野生稻中，有两对同源染色体同时检出信号，分别定位于染色体的短臂和着丝粒区，信号距着丝粒平均百分距离分别为87.78±5.23和0，信号检出率为52.58%。由此推知，这两个BAC克隆在非洲栽培稻和药用野生稻的第4染色体分布同线且同区，并且在宽叶野生稻的DD基因组也存在Bph15基因的同源序列。在未封阻的情况下，BAC克隆在非洲栽培稻的多条染色体上有杂交信号，表明它和栽培稻C_0t-1 DNA在一定程度上具有同源性。上述结果初步显示Bph15在3个稻种染色体中的相对位置。文章讨论了Bph15在3个种间的关系，为有效分离和利用Bph15基因提供了有益的依据，对不同基因组及二倍体和四倍体中功能基因可能进化机制的分析提供了线索。     

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.     

脐橙离区β-甘露聚糖酶基因片段克隆和序列分析

β-甘露聚糖酶是一种参与细胞壁半纤维素组分甘露聚糖降解的关键酶。为探究该酶与器官脱落的关系,以纽荷尔脐橙（Citrus sinensis Osbeck）果柄离区为材料,采用同源PCR克隆策略,扩增脐橙β-甘露聚糖酶基因片段。结果表明：该序列长度274 bp,编码了一段由91个氨基酸残基组成的β-甘露聚糖酶保守区片段。同源比对表明,该序列与GenBank上其他已有的植物β-甘露聚糖酶氨基酸序列的同源性在53%~65%,推断克隆得到的片段是脐橙β-甘露聚糖酶的cDNA片段。     

大豆立枯丝核菌G蛋白ß亚基基因的克隆与分析

由立枯丝核菌[Rhizoctonia solani Kühn,有性世代：Thanatephorus cucumeris (Frank) Donk] 引起的大豆纹枯病(Soybean sharp eyespot)是一种重要病害。G蛋白β亚基(Guanine nucleotide binding protein beta-subunit)作为重要的信号传导因子,在植物病原菌致病分子机制中起着重要作用。为了解G蛋白β亚基基因的结构与功能,根据同源物种G蛋白β亚基相关序列设计引物,利用PCR和RT-PCR技术克隆了大豆立枯丝核菌G蛋白β亚基的基因序列和开放阅读框(G-protein beta-subunit of Soybean Rhizoctonia solani,简写为gbsrs1,GenBank登录号为EU663628)。该片段全长1 864 bp,含有4个内含子和5个外显子;开放阅读框(ORF)长1 047 bp,编码348氨基酸残基,与多种真菌G蛋白β亚基的氨基酸序列相似程度较高,达79.72%~99.43%;该蛋白质具有2个α-螺旋和7个β-折叠的二级结构,形成无规则卷曲连接的桶形三级结构。将gbsrs1的ORF连接于原核融合表达载体pGEX-4T-2中,经IPTG诱导,获得了相应蛋白的表达。gbsrs1的克隆和特性研究为了解大豆立枯丝核菌的致病机理、有效防治纹枯病奠定了基础。