杨梅肌动蛋白基因MrActin1的克隆及表达分析

扩增杨梅嫩叶中肌动蛋白基因(MrActin1)全长编码区cDNA序列,并评价MrActin1的进化地位,同时分析MrActin1的表达模式。利用RT-PCR扩增MrActin1全长编码区cDNA序列。用生物信息学手段分析预测MrActin1的理化性质和同源性,用临接法构建其的系统发生树。通过Northern blot分析MrActin1在不同组织部位的表达。该基因cDNA序列（GenBank登录号AB 650589）全长1137 bp,编码了1个由377个氨基酸残基组成的蛋白质,所得序列与GenBank中注册的其他植物Actin氨基酸序列的相似性均在88%以上,根据高等植物Actin相似性构建了进化树,表明MrActin1与陆地棉、圆叶锦葵Actin之间的亲缘关系最为密切,在进化中分化时间最为接近。Northern blot分析表明,MrActin1在杨梅的花、叶、枝条和果组织中恒定表达。首次获得了杨梅MrActin1 cDNA全长序列。     

白菜型冬油菜铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因的克隆及其在低温条件下的表达分析

超氧化物歧化酶(SOD)是一种逆境条件下清除细胞内活性氧的关键酶,而铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)是该酶系中最主要的活性氧清除剂,与植物的抗逆性关系密切。本研究根据已发表的十字花科植物Cu/Zn-SOD基因的编码区设计引物,采用RT-PCR克隆超强抗寒冬油菜陇油7号Cu/Zn-SOD的cDNA序列,该基因全长459 bp。生物信息学分析表明,该基因与甘蓝型油菜(Brassica napus) Cu/Zn-SOD基因同源性高达99%,编码1个亲水性稳定蛋白,无跨膜结构域和信号肽,具有胞质Cu/Zn-SOD超基因家族特有的序列特征和保守结构区域。半定量RT-PCR以及SOD酶活性分析表明,低温诱导条件下Cu/Zn-SOD基因差异表达,在白菜型冬油菜适应低温胁迫过程中发挥重要作用。超强抗寒冬油菜陇油6号品种低温诱导蛋白的SDS-PAGE分析以及蛋白串联质谱技术鉴定表明Cu/Zn-SOD是受低温诱导表达的抗逆基因。     

白菜型冬油菜铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因的克隆及其在低温条件下的表达

超氧化物歧化酶(SOD)是一种逆境条件下清除细胞内活性氧的关键酶,而铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)是该酶系中最主要的活性氧清除剂,与植物的抗逆性关系密切。本研究根据已发表的十字花科植物Cu/Zn-SOD基因的编码区设计引物,采用RT-PCR克隆超强抗寒冬油菜陇油7号Cu/Zn-SOD的cDNA序列,该基因全长459 bp。生物信息学分析表明,该基因与甘蓝型油菜(Brassica napus)Cu/Zn-SOD基因同源性高达99%,编码1个亲水性稳定蛋白,无跨膜结构域和信号肽,具有胞质Cu/Zn-SOD超基因家族特有的序列特征和保守结构区域。半定量RT-PCR以及SOD酶活性分析表明,低温诱导条件下Cu/Zn-SOD基因差异表达,在白菜型冬油菜适应低温胁迫过程中发挥重要作用。超强抗寒冬油菜陇油6号品种低温诱导蛋白的SDS-PAGE分析以及蛋白串联质谱技术鉴定表明,Cu/Zn-SOD是受低温诱导表达的抗逆基因。     

甘蓝型油菜Cu/ZnSOD和FeSOD基因的克隆及菌核病菌诱导表达

依据拟南芥、芥菜型油菜和白菜已知超氧化物歧化酶(SOD)保守序列设计引物,用同源序列法和RT-RACE技术克隆甘蓝型油菜Cu/ZnSOD和FeSOD基因,经序列分析和基因片段拼接,得到Cu/ZnSOD和FeSOD基因的全长cDNA,分别为756 bp (GenBank登录号AY970822)和1 037 bp (GenBank登录号EF634058)。以cDNA序列设计引物,获得1 322 bp的Cu/ZnSOD基因组DNA (GenBank登录号DQ431853)和1 659 bp的FeSOD基因组DNA (GenBank登录号EF634057)。生物信息学分析表明,Cu/ZnSOD基因ORF框长459 bp,编码152个氨基酸残基的蛋白质,在基因组序列结构上具有7个外显子和6个内含子。而FeSOD基因ORF框长792 bp,编码263个氨基酸残基的蛋白质,在基因组序列结构上具有8个外显子和7个内含子。二者外显子和内含子交接处完全符合GT/AG规则。利用获得的Cu/ZnSOD的cDNA片段作探针,对菌核病菌诱导甘蓝型油菜叶片的mRNA进行Northern blotting分析,结果显示在同一品种(系)中菌核病菌诱导后Cu/ZnSOD mRNA表达量比诱导前升高,抗(耐)型油菜Cu/ZnSOD mRNA表达量明显高于感病型。油菜叶片SOD酶活性分析结果也获得了完全一致的结果。以上结果表明,甘蓝型油菜SOD基因与菌核病抗性相关。     

萝卜扩展蛋白基因RsEXPB1克隆与表达特征分析

本文根据GenBank中扩展蛋白序列设计特异引物,从萝卜高代自交系"NAU-LVYH06"中克隆到一个扩展蛋白基因RsEXPB1(GenBank accession No.GQ387363,GQ387364).其编码区基因组序列长度为1 430bp,包括4个外显子和3个内含子;RT-PCR获得长度为898 bp的cDNA,开放读码框(ORF)为29～820 bp,推导编码263个氨基酸,含有1个组氨酸(His-Phe-Asp,HrD)功能域,ORF和推导蛋白序列与拟南芥AtEXPB3(GenBank accession No.NM118965)同源性分别为87%、92%.半定量RT-PCR检测到该基因主要在萝卜生育前期的幼叶、肉质根木质部和韧皮部中表达,且表达丰度可能与该部位细胞生长分裂状态相关,差异较明显.     

胡桃楸激素调控相关JmDELLA基因克隆与表达分析

为探讨胡桃楸激素调控相关JmDELLA基因在花芽性别分化过程中的调控机理,本研究从胡桃楸转录组测序数据库中筛选出与激素调控相关DELLA基因的差异片段,通过PCR扩增技术获得DELLA基因CDS全长序列,命名为JmDELLA (GenBank登录号:400411)。并利用生物信息学软件对JmDELLA基因进行生物信息学分析,利用RT-PCR对胡桃楸不同器官组织进行表达分析。克隆获得JmDELLA基因的CDS序列全长为1 842 bp,编码613个氨基酸,将该基因编码的氨基酸序列比对和聚类分析,结果表明该基因与核桃(Juglans regia)、薄皮山核桃(Carya illinoinensis)、杨梅(Morella rubra)亲缘关系同源性可以达到80%以上。RT-PCR表达分析表明胡桃楸激素调控相关JmDELLA基因在雌、雄花芽中表达量最高,因此推测该基因参与了胡桃楸花芽性别分化的整个过程。该结果为深入解析胡桃楸雌雄异型异熟性别分化的分子调控机理提供理论依据。     

大豆Gm TIP1;1基因的克隆与表达分析

利用RT-PCR方法从大豆根部组织获得Glyma03g34310.1开放阅读框(ORF)全长, 经测序验证、Blast比对与同源性分析发现该序列编码的蛋白质与其他植物的TIP1;1蛋白具有较高的相似性, 故命名为GmTIP1;1基因(GenBank登录号为AK285481), 该基因ORF长753 bp, 编码1个包含250个氨基酸的蛋白, 在ORF内部第381个核苷酸处含有1个94 bp的内含子, 符合↓GT--AG↓的剪接方式; 系统进化树分析发现Gm TIP1;1聚类到豆科植物分支, 其他不同科的植物也有规律地聚到了不同分支, 推测该蛋白氨基酸序列可以作为植物分类的依据; 半定量RT-PCR结果表明该基因在大豆的不同器官、不同器官的不同发育阶段均具较高且同等的表达水平, 暗示该基因在植物的整个发育进程中均具重要作用; 在盐胁迫的不同时间点其表达量有下降的趋势, 但仍然保持较高的表达水平; 以pYES2为酵母表达载体, 转化酿酒酵母INVSc1菌株, 获得重组酵母INVSc1 (pYES2-GmTIP1;1), 转化菌株在盐胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1 (pYES2), 而在干旱胁迫下则没有显著差异, 表明该基因的表达能有效地提高酵母的耐盐性。     

甜瓜PGIP基因的克隆及表达初步分析

以甜瓜叶片基因组DNA为模板,PGIP基因保守序列设计引物,PCR扩增到1条全长978 bp的目的片段。该基因包含有1个完整的开放阅读框,没有内含子,编码326个氨基酸,其编码的氨基酸序列中含有一段典型的亮氨酸重复序列。序列比对表明:该基因编码的氨基酸序列与GenBank中的PGIP基因氨基酸序列(AAP41199)同源性为100%;RT-PCR表达分析表明,该基因在甜瓜叶、茎、根、果实中表达,在花中不表达。为植物分子抗病育种提供了1条基因资源。     

小麦亚硝酸还原酶基因及调控序列克隆、定位和表达分析

利用in silico及反向PCR技术, 从小麦中克隆了亚硝酸还原酶编码基因及其调控序列, 进一步利用原核诱导表达、半定量RT-PCR、AS-PCR及生物信息学手段对克隆的新基因进行鉴定及染色体定位分析。开放阅读框预测结合测序结果表明, 该基因gDNA长2 881 bp, 包含4个外显子和3个内含子, cDNA长1 830 bp, GenBank登录号分别为FJ555239和FJ527909, 预测编码产物大小约为65.7 kD, 与NCBI已公布的亚硝酸还原酶基因编码产物同源性达60%以上, 其中与其他单子叶谷类作物同源性达80%以上。IPCR技术延伸该基因5′端侧翼序列至-2 924 bp (以ATG起始计算), 经1 mmol L^-1 IPTG诱导后可表达大小约为70 kD的蛋白(含约3.8 kD的组氨酸标签)。RT-PCR结果显示, 30 mmol L^-1 KNO₃处理小麦幼苗1 h, 亚硝酸还原酶基因表达量最高。酶活性测定表明, 随着KNO₃处理时间延长亚硝酸还原酶活性增强。AS-PCR检测发现, 该基因在普通小麦6A及6B染色体上至少各存在1个拷贝。     

播娘蒿甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆和表达分析

采用RT-PCR技术克隆了播娘蒿的甜菜碱醛脱氢酶基因全长cDNA序列(DsBADH)。DsBADHcD-NA序列全长1653bp,其中开放阅读框长1503bp,编码一个由501个氨基酸残基组成的蛋白质,推测的蛋白质相对分子质量为54kD,pI为5.5。序列比对结果表明DsBADH与其它物种的BADHs无论在核酸水平还是在蛋白质水平上都表现较高的同源性,表明BADH基因家族具有较高的保守性。DsBADH基因的氨基酸序列在进化上与同属十字花科植物BADH基因距离较近。蛋白质序列存在一个编码十肽的高度保守序列,该结构在醛脱氢酶中是高度保守的,这些残基可能包含NAD 结合位点及酶催化位点,而且含有与酶功能有关的醛脱氢酶高度保守的氨基酸残基Cys,表明DsBADH可编码活性蛋白。N端存在信号肽,初步将该酶定位于叶绿体。半定量RT-PCR分析表明,DsBADH在根、茎、叶以及角果中均表达,但在角果中的表达显著高于其它组织,而且表明DsBADH受盐诱导正调节表达。     

烟草硼外向转运体NIP5;1的克隆和表达分析

为研究烟草中的硼转运机制,克隆了烟草硼外向转运体基因,并分析其表达特点。采用生物信息学的方法预测烟草硼外向转运体的开放阅读框,并通过PCR的方式克隆后测序验证;其相应蛋白质的结构特点亦用生物信息学手段分析。该基因在烟草不同组织和对不同处理响应的表达差异采用半定量RT-PCR的方法检测。结果显示克隆到烟草硼外向转运体NtNIP5;1的开放阅读框,全长894 bp,编码297个氨基酸,具有MIP家族典型的结构域HLNPSLTIA,GenBank登录号为KF611892。其蛋白质的二级结构以α-螺旋为主,有5个跨膜结构域。RT-PCR结果发现,NtNIP5;1在根和叶中均有表达,但在叶中表达水平较高; 6-BA、SA和ABA均可抑制其表达。     

大豆耐盐相关基因STL的克隆与分析

利用RACE技术从大豆中克隆出一条耐盐相关基因STL(GenBank登录号为DQ234265),该基因全长为1286bp,其中编码区为717bp,编码一个由238个氨基酸组成的蛋白质。STL与拟南芥的耐盐蛋白STO(salttoleranceprotein,GenBank登录号NP_849598)具有63.6%的同源性。RT-PCR分析发现,当用1mol/LNaCl处理大豆叶片不同时间时,大豆STL的表达量并未发生显著变化,与拟南芥STO的表达模式相似,推测STL在大豆中也具有类似的耐盐功能。     

陆地棉GhERF8基因的克隆与表达分析

 乙烯响应元件结合因子（Ethylene-responsive element-binding factor,ERF）是植物中最大的转录因子家族之一。本研究以棉花叶片cDNA文库为基础,从陆地棉中棉所10号中克隆得到一个新的ERF基因,命名为GhERF8（GenBank：JN656957）。该基因编码265个氨基酸,蛋白序列中包含一个AP2保守结构域。采用荧光定量PCR（RT-PCR）的方法,对GhERF8基因在棉株不同生育时期叶片和不同组织中的表达水平进行了定量分析。结果表明,GhERF8基因在各组织中均有表达,但在成熟后期的叶片中表达量最高。GhERF8表达量与叶片衰老过程中叶绿素含量出现相反的变化趋势,推测GhERF8可能与叶片衰老有一定关系。在乙烯利和茉莉酸处理下GhERF8基因在叶片中上调表达,而在脱落酸处理下GhERF8表达量无显著变化,推测GhERF8可能处于乙烯和茉莉酸信号转导网络中,且表达途径为非ABA依赖途径。     

紫苏酪氨酸氨基转移酶基因片段的克隆及表达分析

为获得紫苏迷迭香酸合成途径中的酪氨酸氨基转移酶基因,本研究采用同源克隆的方法,根据已报道的其他物种的TAT基因序列设计并合成简并引物,成功克隆得到了紫苏TAT基因片段（GenBank登录号：JN032113.1）,该片段长为579 bp,共编码193个氨基酸残基,并命名为PfTAT。氨基酸序列比对分析发现其与彩叶草、丹参、拟南芥和罂粟的一致性分别为97%、94%、69%和58%,系统进化树分析表明PfTAT与唇形科植物的亲缘关系最近。采用半定量RT-PCR法分析PfTAT在紫苏的根、茎、叶中均有表达,且叶中的表达量较高,内源性植物激素信号分子对PfTAT表达量影响的实验表明,脱落酸、水杨酸处理均能够不同程度得上调PfTAT转录水平的表达。     

紫苏羟苯基丙酮酸还原酶基因片段的克隆及表达分析

为了克隆紫苏迷迭香酸生物合成途径中的羟苯基丙酮酸还原酶基因(Hydroxyphenylpyruvate reductase gene, HPPR),通过已报道的其他物种的HPPR基因序列设计特异性引物,采用同源克隆的方法成功克隆得到了紫苏HPPR基因片段,并命名为PfHPPR（GenBank登录号：HM152567.1）,该片段长为426 bp,共编码142个氨基酸残基。根据蛋白比对结果,PfHPPR基因编码的氨基酸序列与彩叶草、鼠尾草和丹参的一致性分别为92%、93%和92%。采用半定量RT-PCR法分析该基因在紫苏叶中的表达最高,茎次之,根中相对较弱。内源性植物激素信号分子及外界刺激对PfHPPR表达量影响的实验表明PfHPPR的表达受脱落酸、水杨酸和UV-B信号调控途经的影响。     

草鱼MyoG基因的克隆及其组织表达谱分析

为了获得草鱼(Myogenin) MyoG基因序列,阐明其在草鱼不同组织的表达规律。根据鲤鱼(Cyprinus carpio)基因MyoG序列(AB012881)设计引物,通过RT-PCR技术克隆草鱼MyoG的cDNA全序列,并对cDNA序列的氨基酸同源性、理化性质等进行了预测和分析。同时利用半定量RT-PCR分析草鱼MyoG基因在草鱼不同组织中的mRNA表达特性。结果表明：得到草鱼MyoG序列789 bp,开放阅读框(ORF)序列762 bp, GenBank登陆号为JQ793897。编码253个氨基酸,具有MyoD家族基因的典型性碱性螺旋-环-螺旋(Basic helix-loop-helix,bHLH)结构,与斑马鱼、鲤鱼、虹鳟、大西洋鲑等同源性较高,为73%~95%,但与哺乳动物和禽类如人、小鼠、猪、牛和鸡的同源性较低,为53%~57%。在草鱼红肌、白肌、脂肪、肝胰脏、肾脏、脑、肠、心脏、鳃中均检测到MyoG基因的表达,并且在白肌中表达量显著高于其他组织(P＜0.05),在脑、肝胰脏和鳃中亦有较高水平表达。成功获得草鱼MyoG基因序列,并在白肌中的表达显著高于其他组织,为研究MyoG在草鱼肌肉发育过程中的作用提供基础资料。     

苎麻纤维素合成酶基因cDNA的克隆及表达分析

以苎麻 [Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.] 栽培种湘苎3号为材料, 通过简并引物RT-PCR结合RACE技术首次成功克隆苎麻纤维素合成酶基因BnCesA1 5′端450 bp序列以外的全部cDNA 序列, 序列长3 276 bp, 编码一段938个氨基酸的蛋白质。经基因比对及蛋白质结构分析确证是苎麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析显示：BnCesA1在苎麻根、茎、叶和芽组织中均有表达, 其表达量为茎＞叶＞芽＞根, 相对表达量依次为 0.791、0.381、0.319和0.183。从其表达模式可以推测该基因同时参与了苎麻细胞初生和次生细胞壁纤维素的合成。