彩色马铃薯类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(3GT)的生物信息学和表达分析

类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(3GT)能催化无色的花色素生成有色的花色苷。本研究采用RT-PCR法从彩色马铃薯中克隆了3GT基因,并对其进行了生物信息学分析和组织表达模式分析。结果显示,3GT基因编码448个氨基酸残基,具有信号肽但无跨膜结构域,还有一定的亲水性,定位于细胞质。同源比对表明3GT与茄子等茄科植物同属一簇,亲缘关系最近,与玉米等单子叶植物亲缘关系较远。3GT蛋白主要的二级结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,且只有一个功能结构域,即氨基酸序列中的93~407区段,它与UDP-glucoronosyl、UDP-glucosyl transferase的功能结构域相匹配,因此,3GT属于UDPGT型糖基转移酶超家族的一员。组织特异性表达结果表明:3GT相对表达量和花色苷含量均是块茎高于叶片,它们的变化趋势基本一致,花色苷含量较高的器官,其3GT的相对表达量也较高,说明花色苷的积累与3GT的表达正相关。本研究可为花色苷积累的生化及分子机制研究奠定基础,并为进一步研究该基因在花色苷合成途径中的调控功能提供理论依据。     

马铃薯野生种CHS基因cDNA的克隆与表达分析

设计简并引物,用RT-PCR法从马铃薯野生种(Solanum pinnatisectum)克隆到了CHS(Chalcone synthase,查尔酮合酶)基因的全长cDNA,并用半定量RT-PCR法进行了表达分析.序列分析表明,CHS基因编码一个389个氨基酸残基的多肽,在氨基酸水平上与其他茄科植物的同源性达到89%～93%,多重比较和系统发育分析均表明该基因为CHS家族中的一个新成员;检测了CHS基因的空间表达模式,该基因在花和匍匐茎中表达量最高,在根和块茎中没有检测到,这与花和匍匐茎呈淡紫色有花色苷合成,而根和块茎呈白色无花色苷合成是相一致的;发现在块茎中CHS受光诱导表达,光照后的第3天表达量最高,而在光照前检测不到,光照前块茎为白色,随着光照时间的延长,其表层颜色因积累花色苷而变成紫红色.     

冬凌草HMGS基因的克隆与表达分析

羟甲基戊二酰辅酶A合酶（3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A synthase,HMGS）是甲羟戊酸途径（MVA）中的第一个催化酶。根据冬凌草转录组数据库中HMGS基因序列设计特异引物,采用RT-PCR技术克隆冬凌草IrHMGS基因cDNA全长,并对其序列进行生物信息学分析,通过荧光定量PCR的方法分析其组织表达特性。IrHMGS基因cDNA全长1 382bp,编码460个氨基酸,序列分析结果表明该基因编码的氨基酸序列含有羟甲基戊二酰辅酶A合成酶N末端、C末端等保守结构域。荧光定量PCR表明,IrHMGS在冬凌草组培苗叶和根中的表达量显著高于在组培苗花、茎和愈伤组织中的表达量。本研究为后续深入研究IrHMGS在冬凌草二萜类物质合成途径中的功能奠定了基础。     

水稻肽链释放因子OseRF1-3基因克隆、表达及启动子分析

为了揭示水稻中肽链释放因子eRF1在蛋白质生物合成中的作用,对水稻eRF1基因的全长cDNA和启动子进行了克隆与表达模式分析。通过RT-PCR技术克隆获得1个水稻eRF1基因,命名为OseRF1-3,序列分析表明,该基因CDS序列全长1 308 bp,编码436个氨基酸,包含N、M、C共3个保守结构域。qRT-PCR结果表明,OseRF1-3是组成型表达,在水稻穗中表达最高。以水稻叶片基因组DNA为模板,通过PCR技术克隆了该基因起始密码子上游2 120 bp启动子序列,构建该基因启动子融合GUS植物表达载体,并通过农杆菌介导法导入水稻愈伤组织。GUS组织化学染色分析表明,OseRF1-3基因启动子驱动GUS基因在水稻各组织部位都表达即组成型表达,在根中表达较弱,在水稻花、硬壳中检测到GUS基因较强表达。GUS检测OseRF1-3基因启动子驱动GUS表达的结果与qRT-PCR得出的结果相一致。因此,该研究将为进一步探索OseRF1-3基因的功能奠定理论基础。     

苦荞鼠李糖基转移酶FtF3GT1基因的克隆与转化毛状根研究

苦荞中的黄酮类化合物具有很高的药用价值和保健功能。以苦荞川荞1号为材料,克隆出FtF3GT1基因,其CDS全长为1 401bp,编码467个氨基酸。系统发育分析表明,FtF3GT1与甜荞中的FeUF7GT蛋白亲缘关系最近。组织特异性表达分析结果表明,FtF3GT1基因在各个组织中均有表达,在根部最低,在茎部最高;MeJA处理苦荞和转pCAMBIA3301:FtF3GT1pro::GUS毛状根中发现,FtF3GT1基因的表达量以及GUS的活性明显受MeJA诱导;转过表达FtF3GT1基因毛状根中,总黄酮含量明显升高,推测FtF3GT1基因可促进黄酮类物质的合成。     

天然棕色棉葡萄糖苷转移酶基因Gh3GT的克隆与表达分析

本研究以发育18d的天然棕色棉及相同发育时期的白色棉近等基因系纤维细胞为材料,采用抑制性差减杂交结合RACE技术分离得到了一个葡萄糖苷转移酶基因的全长cDNA,命名为Gh3GT(GenBank登录号eu921265)。序列分析发现:该基因编码一条有450个氨基酸残基组成的多肽,含有葡萄糖苷转移酶C-端所特有的保守的信号序列PSPG基序,属于植物中特有PSPG基序的UGT家族成员。推断的Gh3GT编码产物与其它糖苷转移酶同源性比对和系统发生分析表明:该糖苷转移酶与玫瑰Rh3GT(Rosa hybrida)、矮牵牛(Petunia hybrida)PhF3GT以及葡萄VvUFGT(Vitis vinifera)的相似性分别为51.30%、46.94%和45.85%,而与已知的陆地棉糖苷转移酶基因GhUGT1和GhUGT2一致性较低,仅为25.37%和12.14%。半定量RT-PCR分析表明:该基因在棕色棉纤维中的表达量明显高于其它组织及其近等基因系白色棉品种,且其在纤维中的表达规律与棕色棉的色素形成过程一致。     

紫色不结球白菜花色苷合酶基因BrcANS的克隆与表达分析

以不结球白菜紫色品系NJZX1-3和其绿色突变体NJZX1-0及其后代F₂的2个株系NJZX2-1和NJZX2-2为材料,研究花色苷合酶基因在紫色不结球白菜叶片花色苷合成途径中的作用。利用同源克隆的方法,分别在NJZX1-3及NJZX1-0中克隆到花色苷合酶基因;经序列比对发现,花色苷合酶基因的核苷酸和氨基酸序列在2种材料和大白菜中完全一致,长度为1077 bp,编码358个残基,第211~307肽段具有2OG-Fe (II)双加氧酶家族基因的结构域,被命名为BrcANS。BrcANS蛋白与同科芥菜的同源性高达99%,进化关系亦与其最相近。在全部4种材料鲜叶中,总花色苷的含量(TAC)与叶片紫色程度是一致的,其中,NJZX1-3叶片中总花色苷含量最高,达到80.15±5.74 mg 100 g^–1 FW;BrcANS表达量为NJZX1-0 < NJZX2-1 < NJZX2-2< NJZX1-3,与其总花色苷含量呈正相关。BrcANS的mRNA在NJZX1-3和NJZX1-0两种材料的不同组织中特异性表达：在叶片中高度表达,而在其他组织中表达较弱;另外,在两种材料间的表达亦存在显著差异,在NJZX1-3叶片中的表达丰度显著高于NJZX1-0。随着叶龄的增大,紫色不接球白菜叶片紫色变浅,BrcANS的表达量下降,但在NJZX1-3和NJZX1-0间的表达差异亦明显减小。以上结果表明,BrcANS基因是紫色不结球白菜中花色苷合成的关键基因之一,其mRNA表达量与叶片紫色直接相关,可能在其转录水平上调控叶片中紫色的形成。     

羊踯躅八氢番茄红素脱氢酶基因的克隆及表达分析

旨在研究羊踯躅八氢番茄红素脱氢酶基因的功能,为其花瓣着色的分子机理研究提供一定的理论依据。以羊踯躅瓣为材料,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣cDNA中克隆获得到2098 bp的八氢番茄红素脱氢酶基因cDNA序列,命名为RmPDS。序列分析表明,RmPDS基因包含一个长度为1743 bp编码580个氨基酸的开放阅读框。利用NCBI分析该基因的氨基酸序列,Blast序列分析结果显示RmPDS与其他植物PDS蛋白氨基酸的相似性达到87.80%。用MEGA软件构建系统进化树,结果显示羊踯躅PDS与茶树PDS蛋白的亲缘关系最近。荧光定量PCR检测结果表明RmPDS基因在羊踯躅花蕾期和膨大期表达量较低,在初花期表达量最高,盛花期表达量有所降低。RmPDS基因参与羊踯躅花色的形成,研究结果为进一步探究该基因在花色形成中的作用机制奠定基础,同时也为构建杜鹃VIGS体系提供报告基因。     

乌桃果胶裂解酶基因(PpPL)的克隆及其在花色苷降解中的作用

花色苷是调控果实着色的主要色素之一,具有多种保健功能。为探索花色苷在乌桃果实成熟过程中的降解与果胶裂解酶的关系,利用已报到的碧桃果胶裂解酶基因序列设计特异引物,从乌桃中克隆出果胶裂解酶基因PpPL,PpPL包括1239bp的开放阅读框,编码413个氨基酸。利用荧光定量PCR检测PpPL在果实不同成熟度及不同组织中的表达,数据显示,乌桃PpPL基因的表达量随着果实的成熟及花色苷的降解呈现递增的趋势,且在果实成熟末期表达量明显增多;不同组织中PpPL基因均有表达,同一成熟度,其相对表达量从少到多依次为:幼果果肉叶幼果果皮茎,推测PpPL可能参与花色苷的降解。     

水稻OsLEA19a基因的克隆、表达及生物信息学分析

半定量RT-PCR分析表明,水稻胚胎发育后期丰富蛋白基因OsLEA19a在水稻幼苗中的表达受干旱和高盐的诱导,说明OsLEA19a可能在水稻抗旱和抗盐中发挥作用.利用RT-PCR方法成功从水稻中克隆了OsLEA19a的cDNA.生物信息学分析表明,OsLEA19a基因编码一个由200个氨基酸残基组成的蛋白,蛋白分子量为...