木榄ERF转录因子基因的克隆及功能分析初探

利用RACE-PCR技术,以深圳红树自然保护区的木榄为材料,克隆出一个ERF类转录因子基因的cDNA全长序列,命名为BgERF(GenBank序列号:GU593720)。生物信息学分析表明:该基因全长1 870 bp,完整开放阅读框1 425 bp,具有一个保守的AP2/EREBP结构域,且编码的由475个氨基酸组成的蛋白具有典型的1个α螺旋,3个β转角的三维结构,在AP2/EREBP结构域的第14位为丙氨酸(A),第19位为天冬氨酸(D),属于AP2/EREBPF蛋白家族中的ERF类转录因子;NCBI-BLAST比对结果表明:该基因与胡萝卜、拟南芥、水稻、辣椒、番茄、大豆、马铃薯、陆地棉等植物ERF类转录因子具有较高的同源性;并构建了高效植物表达载体PBI121-35s-BgERF,获得的转基因烟草与野生型相比,表现出明显的耐盐性,为该基因功能的深入分析和耐盐机理的研究奠定了基础。     

番茄γ-生育酚甲基转移酶基因的克隆与分析

[目的]为进一步研究γ-生育酚甲基转移酶(TMT)基因的功能奠定基础。[方法]以拟南芥γ-TMT cDNA为信息探针,在GenBankdbEST数据库中搜索与其高度同源的番茄EST序列,通过人工序列拼接得到番茄γ-TMT的cDNA序列。据此拼接序列设计1对特异引物,以番茄叶片cDNA第1链产物为模板进行RT-PCR,回收目的片段,转化到大肠杆菌DH5α进行TA克隆。最后对获得的阳性克隆进行测序,分析测序结果与其他物种中该基因之间的同源性,进行氨基酸序列比对及系统进化分析。[结果]经RT-PCR扩增出1300bp左右的片段,成功克隆了番茄γ-TMT基因。克隆片段全长1354bp,包含1个1089bp的完整开放读码框,与拼接序列完全一致。番茄γ-TMT基因编码的氨基酸序列与马铃薯、小麦、玉米和拟南芥的γ-TMT基因的同源性分别达89%、75%、75%和70%。系统进化分析表明,番茄与马铃薯的γ-TMT基因有较近的亲缘关系。[结论]该试验中克隆的番茄γ-TMT基因编码的蛋白质分子量为39.8kD,等电点为8.28。     

白桦MADS基因的克隆及序列分析

在分析了欧洲白桦MADS3与拟南芥AP1中的保守性后,设计了一对引物。以白桦雄花芽为材料,从总RNA中通过RT-PCR分离得到一个MADS基因,其cDNA长738bp,包含了基因完整的编码序列,白桦MADS基因与已发表的欧洲白桦MADS3基因仅相差6个碱基,同源性高达99％;推导氨基酸序列的差异为5个,同源性达97％。分析其氨基酸序列表明,存在典型的MADS MEF2转录因子结构域和K-box结构域。     

桃果实乙烯反应因子PpERF1全长基因的克隆及序列分析

以成熟肥城桃果实的cDNA为模板,根据EST库中的核苷酸序列,设计2条特异引物分别与B26进行PCR扩增,结果得到了该基因下游包括3''端非编码区的765 bp大小的cDNA片段.PpERF1基因全长为1263 bp,包含一个708 bp大小的完整开放阅读框(ORF).序列分析表明,PpERF1与番茄、拟南芥、苹果和葡萄等在DNA结合功能域的约57个氨基酸中,同源性可达68.4%～100%,且在该区域中存在1个α-螺旋和3个反平行链构成的β-折叠结构.经同源性分析,该序列与拟南芥、葡萄、豌豆等植物的氨基酸同源性为58.8%～67.5%,属于同一类ERF家族成员.     

不结球白菜BrCBF基因cDNA全序列克隆及结构特征分析

运用RT-PCR和RACE技术从不结球白菜中克隆到1个抗寒相关基因,命名为BrCBF,基因登陆号为DQ402470.其cDNA全长1 003 bp,含有648 bp的完整开放阅读框,编码216个氨基酸,该基因编码的蛋白序列与拟南芥、荠菜、甘蓝型油菜编码的氨基酸序列有极高的同源性,且具有CBF典型的保守结构域AP2.     

不结球白菜BrCBF基因cDNA全序列克隆及结构特征分析

运用RT-PCR和RACE技术从不结球白菜中克隆到1个抗寒相关基因,命名为BrCBF,基因登陆号为DQ402470.其cDNA全长1 003 bp,含有648 bp的完整开放阅读框,编码216个氨基酸,该基因编码的蛋白序列与拟南芥、荠菜、甘蓝型油菜编码的氨基酸序列有极高的同源性,且具有CBF典型的保守结构域AP2.     

水稻盐胁迫相关基因sos 5的克隆与序列分析

采用RT-PCR扩增的方法,从水稻(Oryza sativa)中克隆获得了1 574 bp的cDNA片段.基因测序和序列同源性分析结果表明,所克隆的基因片段包含1 284 bp的开放阅读框,编码一个含有427个氨基酸的多肽,该蛋白与拟南芥SOS 5蛋白同源性达45.6%,与小麦同源性达71%.     

云南切梢小蠹热激蛋白20基因克隆及序列分析

[目的]对云南切梢小蠹(Tomicus yunnanensis)成虫热激蛋白20基因(TynHSP20)进行克隆和序列分析,为研究该虫在高温环境下的抗逆机制打下基础.[方法]采用cDNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆云南切梢小蠹成虫TynHSP20基因cDNA序列,并对其序列进行生物信息学分析.[结果]克隆获得的TynHSP20基因cDNA序列长671 bp,含开放阅读框597 bp,5'端非编码序列和部分3'端非编码序列分别为44和33 bp.该基因编码198个氨基酸,预测蛋白质分子量为22.50 kD,等电点为7.86,包含一个保守的α-晶体蛋白结构域.同源性比对分析结果表明,TynHSP20蛋白氨基酸序列与东亚飞蝗、蓼蓝齿胫叶甲、斜纹夜蛾和美洲斑潜蝇的HSP20氨基酸序列相似性均低于20%.系统发育分析结果显示,TynHSP20与沙葱萤叶甲的亲缘关系较近.[结论]成功克隆获得TynHSP20基因cDNA序列,该基因具有小热激蛋白家族的特征,但与其他物种小热激蛋白的同源性较低.     

库尔勒香梨PsiERF基因的克隆和表达分析

【目的】筛选克隆库尔勒香梨萼片脱落与宿存的相关基因,研究其在脱萼样品与宿萼样品中表达。【方法】 以库尔勒香梨脱萼和宿萼花器官转录组测序数据为基础,从Unigenes中选出一条转录组和数字表达谱测序结果共有的与萼片脱落宿存相关的具有AP2/ERF结构域的差异基因,命名为PsiERF,对其进行生物信息学分析,通过实时荧光定量PCR分析其在花期不同阶段不同器官中的表达量。【结果】PsiERF cDNA序列的长度是1 195 bp,包含一个编码264个氨基酸长度为795 bp的开放阅读框(ORF),一个123 bp的5'端非编码区和一个277 bp的3'端非编码区。库尔勒香梨的PsiERF的核酸与氨基酸序列与其他植物的ERF109基因具有高度的同源性。实时荧光定量结果显示,其在全花样本中,宿萼组全花样品表达量在所有时期均高于脱萼组全花样品,而在宿萼组样品末花期萼片表达量极显著高于子房。【结论】筛选、克隆并鉴定一个新的库尔勒香梨PsiERF基因,该基因属于AP2/ERF家族中的ERF亚家族,与库尔勒香梨的萼片宿存脱落存在密切关系。     

茶陵野生稻DREB类转录因子的克隆及植物表达载体的构建

采用RT-PCR技术获得了茶陵野生稻DREB类转录因子的cDNA全长.序列分析表明,此基因核苷酸序列全长为958bp,编码314个氨基酸,该序列与水稻DREB基因的同源性为98%.其编码的蛋白与小麦CRT/DREB4蛋白的同源性为93%,与大麦CBF2A蛋白和CBFIVc-14.1蛋白的同源性分别为93%和92%.推导蛋白第43～112位氨基酸为典型AP2结构,具有AP2/DREB类转录因子的基本结构特征,并构建了茶陵野生稻DREB基因的植物表达载体pWM101DREB.     

一个麻疯树AP2/ERF家族基因的克隆和植物表达载体的构建

[目的]克隆1个麻疯树AP2/EFR家族的基因,并构建其植物表达载体。[方法]利用麻疯树EST数据库中的AP2/ERF相关信息设计引物,通过RT-PCR克隆麻疯树AP2/EFR家族的基因,用生物信息学方法对其序列进行分析,并构建其植物表达载体。[结果]试验克隆到1个AP2/EFR家族基因JcERF;从cDNA序列、氨基酸序列、保守域序列、功能组成、理化性质、进化树等方面进行分析,结果显示JcERF属于AP2/EFR家族中的ERF亚家族;将JcERF连接至pCAMBIA1301载体上,构建了以35S为启动子的植物表达载体。[结论]该研究为麻疯树中JcERF的功能研究及提高麻疯树的抗逆性奠定了基础。     

铃铛刺抗逆转录因子基因HhDREB2的克隆及分析

利用同源克隆和RACE(rapid amplification of cDNA end)技术从豆科铃铛刺属灌木铃铛刺中分离了一个DREB类转录因子基因的全长cDNA序列,命名为HhDREB2（Genbank No.:EU872018）。序列分析表明,该基因全长为873 bp,在108~626 bp处为开放阅读框,无内含子,编码172个氨基酸残基,分子质量为19.702 kDa,等电点8.92。系统进化树和同源序列比对分析结果显示,该基因编码的蛋白含有一个典型的AP2/ERF保守结构域,并与大豆GmDREB1和GmDREB2的亲缘关系较近,属于A5亚组。通过酵母单杂交试验,发现HhDREB2基因编码的蛋白具有转录激活的功能。此外,在洋葱表皮细胞中进行该基因的瞬时表达,证实了HhDREB2蛋白定位于细胞核。半定量RT\|PCR检测发现,HhDREB2基因受干旱、高盐和低温的诱导表达,而对GA3、NAA、ABA和6BA的处理无明显的变化。     

木薯ERF转录因子基因MeERF5克隆及表达分析

【目的】克隆木薯ERF转录因子基因MeERF5,并分析其在多种逆境胁迫下的表达模式,为深入研究MeERF5基因在木薯逆境胁迫应答中的调控机制提供参考。【方法】PCR扩增木薯品种华南8号的MeERF5基因编码区(CDS)全长序列,对其进行生物信息学分析,并利用根癌农杆菌介导法进行蛋白亚细胞定位。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MeERF5基因在木薯不同组织及多种逆境胁迫处理下的相对表达量。【结果】克隆获得MeERF5基因CDS序列为948 bp,与Phytozome数据库中的参考序列(登录号:Manes.01G085200.1)的核苷酸序列相似性为100.00%,其编码315个氨基酸残基,蛋白分子量为77.84 kD,理论等电点(pI)为5.08,属于酸性蛋白,其二级结构中α-螺旋占16.51%,β-转角占3.81%,无规则卷曲占62.22%,延伸链占17.46%,亚细胞定位于细胞质。通过多序列比对及系统进化分析发现,MeERF5蛋白含有1个AP2/ERF保守结构域,与同属大戟科的橡胶树ERF蛋白氨基酸序列相似性最高(76.8%),亲缘关系最近。MeERF5基因在木薯不同组织中均有表达,其中,在茎中的相对表达量最高,在腋芽中的相对表达量最低。MeERF5基因能快速响应低温胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫、盐胁迫及ABA处理,均出现诱导表达上调的现象,其中,在氧化胁迫下,MeERF5基因的相对表达量持续上升;在干旱胁迫、盐胁迫及ABA处理下,MeERF5基因的表达量先上升后降低;在低温胁迫下,MeERF5基因在处理5 h时的相对表达量达到最大值,之后有所下降,但在处理48 h时再度上升。【结论】克隆获得的MeERF5基因属于AP2/ERF类转录因子,参与木薯多种非生物胁迫应答过程。     

荔枝‘妃子笑’AP2同源基因的克隆及表达

根据笔者课题组荔枝基因组数据库，从‘妃子笑’荔枝中克隆了1个AP2同源基因LcANT，其cDNA全长2 087 bp，编码695个氨基酸，含有2个保守的AP2/EREBP结构域。生物信息学分析结果表明，LcANT含有7个内含子，亚细胞定位预测于细胞核，LcANT蛋白为疏水性蛋白，二级结构多为无规则卷曲。通过BLAST比对发现，LcANT与许多植物的ANT转录因子具有高度同源性，与开心果相似度最高，高达82%。利用q?PCR，对LcANT在‘妃子笑’荔枝中的表达模式进行了表征，发现其在春梢、秋梢和花序中表达量较高，暗示其可能参与调控花器官及其他植物营养器官的发育。LcANT基因的获得为后续研究其对荔枝营养器官生长发育的调控作用奠定了基础。     

一个葡萄抗逆相关转录因子VvPF1基因的in silico克隆及生物信息学分析

AP2/EREBP是植物所特有的一类转录因子,广泛参与植物生长、发育以及多种生理生化反应的信号传导.本文利用in silico克隆方法获得葡萄VvPF1 基因,并利用生物信息学方法对该基因编码产物从氨基酸组成、理化性质、进化关系、二级及三级结构、功能等方面进行预测和分析.结果表明:VvPF1 是一个含有明显AP2结构域,具有潜在核定位能力的ERF类转录因子.此外,VvPF1与CaPF1, JERF1等抗逆相关的转录因子具有较高的同源性,因此推测,VvPF1很可能参与葡萄对生物和非生物胁迫的信号传导.     

观赏海棠McWRI1基因克隆与分析

【目的】WRI1是一个参与调控植物种子油脂合成的转录因子,其与下游靶基因启动子区域特异的DNA序列结合,调控植物种子油脂合成相关基因的表达,但其在植物表面蜡质合成中的功能很少报道。【方法】运用PCR技术克隆McWRI1基因全长的cDNA,实时荧光定量PCR测定McWRI1在苹果属花红、楸子、槟子以及新疆野苹果中的表达,选择楸子作为代表,测定McWRI1与蜡质合成相关基因,如McWAX,McKCS,McKPHMT,McPKM2,McLACS表达的关系,GC-MS测定果皮蜡质成分。【结果】结果表明,McWRI1基因全长1 221bp,共编码406个氨基酸;氨基酸序列比对、系统进化树分析表明McWRI1具有典型的AP2家族结构域;观赏海棠McWRI1与苹果MdWRI1的氨基酸序列一致性较高。在供试的4个苹果种果实中,花红的McWRI1表达量最高,新疆野苹果最低,槟子与楸子居中。以楸子为试材,设置低温处理组,可见低温处理抑制McWRI1的表达,同时下调McWAX,McKCS,McKPHMT和McLACS,并且导致二十三烷、二十九烷、亚油酸、油酸以及十六烷酸-十八烷酯的含量有明显的上升。分析认为,McWRI1可能直接和间接调控超长链脂肪酸的合成、蜡质的脂肪酸的合成以及CoA供给参与观赏海棠果实表面蜡质的合成。     

AP2/EREBP转录因子的结构与功能

AP2/EREBP是植物所特有的一类转录因子。AP2/EREBP家族成员在结构上有共同的特点:每个成员都含有由60个左右氨基酸组成的非常保守的DNA结合域(即AP2/EREBP结合域)。含有AP2/EREBP结合域的转录因子在植物中广泛存在,并且参与植物的生长、发育以及多种生理生化反应的信号转导,如:花器官形成、抗病、抗逆、激素响应(乙烯)等。在此,主要介绍了植物转录因子AP2/EREBP家族的结构及其功能的研究进展。     

植物乙烯响应因子(ERF)的结构、功能及表达调控研究进展

乙烯响应因子(ERF)是植物中AP2/ERF转录因子超家族中的一部分,其结构特征为含有1个AP2结构域,在AP2域外还含有功能各异的基序。ERF在胁迫下通常正向调控植物的抗性,但也会因为一些原因负调控植物的抗性。ERF通过调节果实的色素变化及软化等调控果实成熟过程,通过调控衰老和脱落进程以控制花叶的寿命。ERF受信号分子调控启动转录,之后受其他机制调控完成表达。ERF可以通过调控信号分子对下游基因进行大范围的调控。多种ERF与蛋白质之间互作的机制丰富了ERF调控下游基因的方式。本研究综述了ERF的结构特征、生物学功能及表达调控机制。图1表1参77     

蜻蜓凤梨AfWIN1基因的克隆及表达特性

为利用基因工程手段调控凤梨科植物生长发育奠定基础,基于转录组数据,利用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术从蜻蜓凤梨中克隆APETALA2/Ethylene Response Element Binding Protein(AP2/EREBP)家族的1个转录因子编码序列AfWIN1,并通过在线软件预测其亚细胞定位,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析其转录本表达量,且利用染色体步移方法分离其启动子序列。结果表明:AfWIN1cDNA全长995bp,含有1个501bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码166个氨基酸残基;AfWIN1定位于细胞核的碱性亲水蛋白;AfWIN1的转录本表达量随着植株年龄的增长逐渐上调,但在花器官中表达量很低甚至检测不到;AfWIN1基因5′端上游的调控序列中包含较多响应激素的顺式元件;AfWIN1在幼株和成株心叶中对乙烯响应的方式不尽相同,可能参与蜻蜓凤梨营养生长过程,但不调控花器官发育。