小黑杨抗寒转录因子PnsICE1基因克隆与生物信息学分析

ICE1基因是能够编码类似MYC的b HLH转录因子,在低温条件下能够特定地结合CBF3基因启动子中的顺式作用元件,以诱导这个基因所能调控的下游基因的表达。本研究以4℃低温处理24 h的小黑杨(Populus simonii×P.nigra)c DNA为模板,克隆ICE1基因,命名为Pns ICE1。其c DNA长1 650 bp,可编码549个氨基酸。利用Phytozome数据库、NCBI网站、Prot Param、Prot Scale、Pfam27.0和MEGA软件对小黑杨ICE1基因进行生物信息学分析,BLAST分析表明,c DNA序列及其推导的氨基酸序列均与毛果杨(P.trichocarpa)和甜杨(P.suaveolens)ICE1存在着较高的同源性,预示所获得的c DNA可能是小黑杨ICE1基因(Pns ICE1)。     

调控蓝色大麦花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

本研究的目的是利用PCR方法克隆了大麦中MYC转录因子HvMYC1。研究结果表明:该基因全长1 668 bp,编码氨基酸555个,分子量为61 333.71,等电点为8.47,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(40.90%)和无规则卷曲(41.44%)为主要部分,Hv MYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,HvMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种中调控花青素合成MYC转录因子同源。本研究为解析蓝粒大麦中调控花青素合成代谢基因分子遗传机理提供科学依据,为大麦花青素的继续深入研究提供参考。     

棉花TCP家族转录因子基因GhTCP1的克隆与表达分析

通过比对拟南芥、金鱼草、水稻和玉米等植物中已知TCP家族转录因子的氨基酸序列,根据保守区设计兼并引物,以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)品种新陆早13号的DNA为模板,获得棉花转录因子基因GhTCP1的中间保守区序列。根据该段序列设计特异性引物,采用5'和3'RACE技术获得了全长cDNA序列,编码397个氨基酸。基因组DNA序列分析表明,GhTCP1基因含有一个内含子。棉花GhTCP1蛋白与其它植物中的TCP家族转录因子有较高的相似性,证明该基因在进化过程中是相当保守的。半定量RT-PCR表达分析结果显示,该基因在棉花的侧芽中特异表达。     

苹果MdPIF4基因克隆、表达与功能验证

温度是影响植物生长发育重要的环境因子之一,光敏色素互作因子PIF4是植物响应温和高温的核心基因,明确MdPIF4在苹果温度响应中的作用具有重要意义。本研究克隆了MdPIF4的编码区和启动子序列,分析了MdPIF4的表达情况,对MdPIF4转录激活活性进行了分析和互作蛋白筛选,并在野生型拟南芥中异源过表达了MdPIF4。结果显示:MdPIF4基因编码区包含1 656 bp的核苷酸,编码551个氨基酸,预测其蛋白质分子质量为60 670.87 Da,等电点为6.63。MdPIF4在苹果叶片中的表达量最高,其次为根、茎、花,在果实中的表达量最低。MdPIF4启动子中含有光响应元件、ABA(脱落酸)响应元件ABRE、SA (水杨酸)响应元件TCA-element、厌氧调节响应元件ARE、干旱响应元件MBS等。MdPIF4受温和高温诱导表达。不同物种间bHLH结构域的蛋白序列保守性较强,MdPIF4序列全长在酵母中具有转录自激活活性,bHLH结构域在酵母中没有自激活活性,其余片段均具有自激活活性。以bHLH结构域为诱饵蛋白,酵母双杂交筛库获得3个互作蛋白,分别为Md WRKY70、MdHAT5和MdRab11D。在野生型拟南芥中过表达MdPIF4促进了拟南芥幼苗下胚轴的生长。上述研究表明MdPIF4参与苹果温和高温响应。     

黄瓜CsWRKY23基因的生物信息学及表达分析

WRKY转录因子是植物中广泛存在的一种转录因子,参与植物的生物胁迫与非生物胁迫。采用RTPCR克隆黄瓜CsWRKY23基因cDNA序列,对序列进行结构域、基因结构分析,构建系统发育树,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在黄瓜根、叶组织中的表达。结果表明:CsWRKY23的cDNA开放读码框全长1 431bp,含有5个外显子,4个内含子;编码476个氨基酸,含有两个WRKY结构域,编码蛋白的分子量为52.2kDa、等电点为6.43;系统发育分析表明CsWRKY23与拟南芥AtWRKY33同源。qRTPCR结果表明该基因响应低温胁迫,并在根、叶组织中的表达均上调。本研究为进一步鉴定该基因在非生物胁迫的功能奠定了基础。     

枇杷EjICE1基因的克隆及其在低温胁迫下的表达分析

本研究以‘大五星’枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)为材料,采用RT-PCR与RACE法从枇杷中分离了EjICE1基因。该基因cDNA序列全长2 134 bp,具有一个1 623 bp长的开放阅读框,编码540个氨基酸,含MYC型bHLH结构域。同源性分析表明,枇杷ICE1蛋白与其他植物ICE1蛋白具有很高的相似性,与苹果(Malus domestica)相似性高达97%。进化树分析表明,枇杷与苹果聚在一起,与苹果进化关系最近。低温胁迫处理枇杷幼果,丙二醛含量呈上升趋势,游离脯氨酸含量呈先上升后下降趋势,表明枇杷幼果膜脂过氧化程度加剧,其抵御能力存在最大阈值。qRT-PCR分析发现,低温胁迫下EjICE1基因表达量明显增加,表明低温胁迫影响枇杷EjICE1基因表达,本研究为培育抗逆性强的优质品种提供了理论依据。     

花生转录因子WRI1基因特征的in silico分析

本研究利用电子克隆的方法获得花生转录因子WRI1的cDNA序列(AhWRI1),采用生物信息学方法,预测和分析AhW RI1的序列特点、编码蛋白AhW RI1的特性以及与其他植物氨基酸序列的相似性。结果表明:AhW RI1含一个长度为780bp的完整开放阅读框架,编码259个氨基酸。编码蛋白AhWRI1包含2个典型的AP2功能域,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与拟南芥和油菜的WRI1相似。AhW RI1与拟南芥、油菜WRI1氨基酸保守序列同源性在81.87%～100%之间。AhW RI1无序化程度为71.8%,比拟南芥低3.8%,比油菜高2.5%。亚细胞定位显示AhW RI1在细胞核内,并预测该蛋白具有转录复制,调控及转录与结合的可能性分别为0.244、0.226和0.152。研究结果为花生WRI1基因的分子克隆,功能鉴定提供理论基础。     

拟南芥花组织高表达TCP家族转录因子At1g30210的克隆与转录激活活性鉴定

本文从拟南芥中克隆到基因At1g30210的全长读码框。多序列比对结果表明,在推导的氨基酸水平上,该基因编码的蛋白含有特征性的TCP保守结构域,与已知的玉米、金鱼草和水稻的TCP家族基因中都存在显著性的保守性。另外通过酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内具有转录激活功能。同时RT-PCR实验结果表明,该基因在拟南芥花组织中表达量相对较高,具有明显的组织表达特异性。花器官高表达转录因子的克隆将为研究TCP基因调控植物花发育和花形态建成提供新的物质基础。     

小黑麦中调控花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

为了研究蓝粒小黑麦糊粉层中控制花青素合成的关键基因BcMYC1。本研究使用PCR方法克隆小黑麦中MYC转录因子BcMYC1。结果表明,小黑麦BcMYC1基因全长1683 bp,编码的氨基酸560个,分子量61870 Da,等电点4.71,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(39.64%)和不规则盘绕(43.93%)为主要的部分,BcMYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,小黑麦的BcMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种MYC调节基因的亲缘关系很高。本研究关于小黑麦中调控花青素合成代谢BcMYC1基因分子遗传机理,为小黑麦的花青素的研究提供参考作用。     

1个新棉花bHLH类基因GhbHLH130的克隆及表达分析

近年来,已发现碱性/螺旋-环-螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)类转录因子家族在植物的生长发育调控中发挥重要作用。本研究通过电子克隆方法得到1个新的棉花bHLH类转录因子基因的全长序列,利用反转录-PCR技术从陆地棉中分离出1个bHLH类转录因子基因,并命名为GhbHLH130。该基因包含1个552 bp的开放阅读框,编码184个氨基酸残基。序列分析表明GhbHLH130蛋白包含1个螺旋-环-螺旋(Helix-Loop-Helix)保守结构域,属于bHLH转录因子家族。实时荧光定量分析结果表明GhbHLH130基因的表达受干旱、高盐、低温以及外源脱落酸的显著诱导。亚细胞定位结果表明GhbHLH130基因在细胞核内表达。本研究结果表明GhbHLH130基因可能作为调控基因参与棉花的逆境应答响应过程。     

大白菜低温胁迫转录因子BcICE1的克隆及表达分析

本研究采用RT-PCR结合SON-PCR技术从大白菜(Brassica pekinens)中分离了BcICE1基因的cDNA序列(GenBank登录号为HQ902162).该基因全长1 591 by,含有一个1494 by长的开放阅读框,编码497个氨基酸.序列比对表明,该蛋白C端含有一个典型的bHLH结构域,与其他植...     

梅花PmCBF基因的克隆及表达

CBF转录因子在植物冷驯化中起着重要调控作用。以欧洲甜樱桃CBF基因为信息探针,从李属基因组数据库中得到一个候选序列,设计特异引物,通过PCR扩增和RT-PCR验证,发现与预测序列一致。该基因全长711bp,可编码225个氨基酸,序列分析发现其具有CBF基因的特征序列,包含保守的AP2/EREB DNA结合域以及CBF特征短多肽序列PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR。同源性分析显示,PmCBF和欧洲甜樱桃、矮扁桃CBF基因一致性较高,均在90%以上,与欧洲甜樱桃的氨基酸同源性达100%。实时荧光定量PCR分析发现:4℃低温胁迫下,PmCBF在转录水平的表达情况和其他植物CBF基因一致;4℃处理后PmCBF基因的表达开始上升,4 h时达最大,初步表明PmCBF在低温胁迫下上调表达。     

马铃薯PIF家族成员鉴定及其对高温胁迫的响应分析

植物光敏色素作用因子(phytochrome interacting factors,PIFs)属于碱性-螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)转录因子家族,通过将光和温度等外部环境信号与植物体内源信号途径相整合,进而形成复杂的信号转导网络来精密调控植物的生长发育进程。目前,关于马铃薯PIF家族基因的研究较少,鉴定和分析StPIF家族成员有助于进一步提高马铃薯的产量和品质。本研究运用生物信息学方法,以拟南芥PIF家族成员蛋白序列作为源序列,通过在马铃薯基因组数据库中进行BlastP分析鉴定出7个StPIFs家族成员,并对其进行系统进化、染色体分布、复制事件、蛋白理化性质、基因结构、Motif预测、启动子顺式作用元件、基因表达模式以及对高温胁迫的响应分析。结果显示,StPIF家族所有成员均含有Motif 1 (bHLH结构域)、Motif 2 (APB结构域)基序;在StPIF基因的启动子区域预测到多个参与光响应、激素、干旱、低温、昼夜节律以及防御和应激反应调控元件;基因表达模式和现蕾期高温胁迫响应分析表明,家族成员具有明显的组织表达特异性,基因存在功能...     

拟南芥转录因子CBF2的克隆与生物信息学分析

本研究旨在克隆转录因子CBF2并对其进行生物信息学分析得到该基因相关信息。试验以拟南芥基因组DNA为模板，根据GenBank中拟南芥转录因子CBF2（FJ491243．1）已知序列设计引物，回收扩增的目的片段与T-easy载体连接后转入大肠杆菌（E．coliDH5α），经蓝白斑筛选后提取重组体的质粒，经滞后筛选、PCR、酶切鉴定无误后进行测序。经生物信息学分析，该基因全长651bp，其中编码区长648bp，编码216个氨基酸，其蛋白的分子式为C1056H1623N293O333S16，相对分子质量为24．26kDa，等电点为5．00，该蛋白为亲水性非分泌型蛋白，无信号肽存在；其蛋白质二级结构以铲螺旋、肛折叠和无规卷曲为主。肽链可能含有9处丝氨酸磷酸化位点，6处苏氨酸磷酸化位点，以及2处酪氨酸磷酸化位点。本研究通过对CBF2基因的生物信息学分析，获得了该基因的相关信息，并与已有研究结果进行比对分析，推测该基因在植物抗逆过程中有重要的作用。     

谷子转录因子基因SiNAC45在拟南芥中对低钾及ABA的响应

NAC(nascent polypeptide-associated complex)转录因子在植物生长发育和非生物胁迫响应等过程中发挥重要的调控作用,目前,关于NAC转录因子参与耐低钾胁迫的研究报道很少。本研究在前期工作对低钾胁迫的转录组测序基础上,对筛选出的一个低钾胁迫下表达量上调的NAC类转录因子基因SiNAC45进行了深入研究。结果表明,SiNAC45基因全长1383 bp,编码461个氨基酸,分子量为50.7 k D,等电点为6.92。SiNAC45在20~100个氨基酸之间有一段NAM保守结构域。系统进化树结果显示,SiNAC45位于NAC基因家族的第1亚族。基因表达谱分析显示,SiNAC45主要在谷子根部表达,并且能够被低钾和ABA诱导表达。亚细胞定位结果显示SiNAC45定位于细胞核。基因功能分析结果显示,在不同浓度低钾处理下,和野生型拟南芥相比,SiNAC45转基因拟南芥的根长和植株鲜重显著增加,说明过表达SiNAC45可以提高转基因植物对低钾胁迫的抗性。下游基因表达分析结果显示,在SiNAC45转基因植物中两种重要的钾离子转运体基因AKT1和HAK1的表达显著提高,证明SiNAC45通过调控植物钾离子转运体基因的表达影响植物对低钾胁迫的耐性。种子萌发试验结果显示,SiNAC45转基因拟南芥与野生型拟南芥相比对ABA的敏感性降低,说明SiNAC45可能负调ABA信号。     

铁皮石斛DoSAMDC-like基因的克隆及原核表达

本研究从药用植物铁皮石斛中克隆得到S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosyl-L-methionine decarboxylase)基因(DoSAMDC-like)并进行序列分析和原核表达。SAMDC基因家族具有多个成员,本研究采用同源克隆的方法对铁皮石斛中尚未报道的新成员DoSAMDC-like基因进行克隆,并与拟南芥SAMDC基因家族成员和铁皮石斛基因组注释序列进行比对分析、蛋白质特征及原核表达等分析。基因序列分析表明,DoSAMDC-like基因编码区全长1104 bp,推测编码368个氨基酸,氨基酸序列具有SAM_decarbox超家族共同的保守结构域。多序列比对及进化树结果表明,克隆获得的DoSAMDC-like基因序列对应于基因组测序注释的XM_020825443.2序列,一致性为99.55%,与铁皮石斛SAMDC1基因一致性为80.16%。异源表达结果表明,DoSAMDC-like基因受IPTG诱导,蛋白分子量约为47 kD。DoSAMDC-like基因的克隆和原核表达,可为参与铁皮石斛多胺代谢、生物碱合成相关基因的蛋白质生化活性等研究提供了帮助。     

甘蓝型油菜光敏色素互作因子4(BnaPIF4)基因克隆和功能分析

光敏色素互作因子4 (phytochrome interacting factor 4, PIF4)是光信号途径关键转录因子, PIF4与BZR互作介导光信号与油菜素内酯信号互作,参与植物光响应。本文在甘蓝型油菜湘油15号中克隆到2个PIF4基因,分别定位于A03号染色体和C03号染色体,命名为BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03,全长编码序列(coding sequence, CDS)、全长mRNA和全长基因分别为1242 bp和1245 bp、1701 bp和1731 bp、2527 bp和2665 bp,各自编码413和414个氨基酸。BnaPIF4_A03具有7个外显子和6个内含子, BnaPIF4_C03具有8个外显子和7个内含子,与测序品种中双11号相比, BnaPIF4_A03基因第1内含子存在单碱基插入突变,第4和第6内含子存在缺失突变,且具有更长的3'-UTR,两基因其他序列在湘油15号和中双11号之间无差别。BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因编码蛋白具有典型的植物bHLH结构域,亚细胞定位于细胞核,是典型的植物PIF4蛋白。多序列比对和进化分析表明, BnaPIF4蛋白与白菜、拟南芥、亚麻芥等PIF4蛋白高度同源。PIF4蛋白进化关系与物种进化关系一致,近缘物种中的PIF4蛋白在进化树中高度聚类,大量植物中可见PIF4蛋白重复且低等植物中分化程度明显低于高等植物中,表明PIF4蛋白是一个晚期进化事件且可能存在功能冗余。酵母杂交实验表明BnaPIF4与BnaBZR蛋白存在互作,但BnaPIF4不能与BnaBZR基因的启动子互作,表明BnaPIF4与BnaBZR在蛋白水平而非转录水平发生互作。湘油15号中BnaPIF4_A03和BnaPIF4_C03基因表达规律一致,BnaPIF4基因主要表达于油菜茎表皮、未成熟角果和叶中,在花和根中表达较低,且其表达随油菜生育进程逐渐降低。     

陆地棉开花相关基因GhFLP1的克隆与功能验证

为了明确陆地棉开花促进因子基因的作用,以中棉所36叶片基因组DNA和cDNA为材料克隆得到了开花相关基因Gh FLP1,分析了其特征及功能。该基因全长为537 bp,包含339 bp开放阅读框,编码112个氨基酸。预测分子量约为12.176 kDa,理论等电点为9.13。组织特异性表达分析表明,该基因在花蕾中优势表达,且在早熟品种(中棉所36、中棉所74)中表达量高于中熟品种(中棉所60、鲁棉研28)。启动子序列分析和外源激素处理实验表明该基因受水杨酸和赤霉素调控。农杆菌介导转化拟南芥发现,该基因能促使拟南芥莲座叶减少,开花期提前。荧光定量结果表明,在转基因拟南芥中,内源开花相关基因AtFT、AtLFY、AtAP1和AtSOC1表达量不同程度上调,AtFUL表达量基本不变,AtFLC表达量下调。研究结果显示该基因可能参与陆地棉开花时间的调控,为创制转基因早熟棉花新材料打下基础。     

大豆GmTINY1基因的克隆与表达分析

采用基因芯片技术，从大豆中鉴定了一个荚优势表达基因。利用生物信息学的方法，拼接了该基因的全长序列，并通过RT-PCR克隆了该基因。Blast检索分析表明，该基因编码一个具有AP2结构域的转录因子，且与拟南芥DREB类蛋白TINY的氨基酸相似度最高，将该基因命名为GmTINY1。GmTINY1包含一个735 bp的开放阅读框，编码244个氨基酸残基。GmTINY1与拟南芥TINY和TINY2蛋白的相似度分别为59%与62%。系统发生分析表明，GmTINY1、TINY和TINY2位于一个分支，且同属于DREB亚家族。实时定量RT-PCR检测表明，GmTINY1基因在荚中高丰度表达，在花中的表达量也较高，在根中的表达量较低，而在叶片中未检测到表达。基因芯片信息分析结果表明，GmTINY1在种子发育的子叶期的种脐部分高丰度表达。由此推论，GmTINY1基因在大豆生殖器官发育中可能发挥调控作用，可能与种子发育过程中种脐的形成有关。