烟草蛋白酶体α2型亚单位的克隆和序列分析

为研究烟草识别病毒并将其降解为蛋白酶体基因,以拟南芥的蛋白酶体α2型亚单位基因全长c DNA序列(Gen Bank登录号:AF043520.1)为信息探针,用电子克隆的方法从烟草栽培品种中克隆到1个蛋白酶体基因Nt PAB1,并对其进行序列分析。结果表明,Nt PAB1包含完整的开放读码框,编码219个氨基酸,含有1个保守域proteasome_alpha_type_2;通过同源比对和进化分析发现,Nt PAB1氨基酸序列与葡萄PAB1的序列一致性达到98%。以上结果表明,Nt PAB1是栽培烟草中未报道的编码蛋白酶体基因。     

烟草NtD14基因的遗传转化及其功能

D14是独脚金内酯信号传导关键基因。为了研究烟草D14基因(Nt D14)的功能,笔者利用同源克隆的方法克隆Nt D14基因,然后构建p CAMBIA1302-Nt D14植物过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法将其转化烟草。结果表明,过表达Nt D14基因烟草的株高低于野生型,叶片变短变小,但叶片长宽比无显著差异,转化株分枝数减少。ELISA分析发现,所有过表达Nt D14转基因株系生长素含量低于野生型,说明Nt D14基因转化烟草株高和叶片变小可能与生长素含量减低有关。此外,转基因株系的丙二醛(MDA)含量和过氧化氢酶(CAT)活性均显著高于野生型。转基因株系的过氧化物酶(POD)活性显著低于野生型,CAT和POD的含量成反比,但超氧化物歧化酶(SOD)的含量无显著性差异,说明过表达Nt D14基因影响烟草体内的氧化还原反应。     

普通烟草Nt4CL基因家族的生物信息学分析

为烟草分子育种提供参考,利用序列相似性比对鉴定烟草中的20个Nt4CL基因,并对其基因结构、蛋白理化性质及保守结构域、亚细胞定位进行分析预测。基于普通烟草栽培品种K326转录组数据,对20个Nt4CL基因在烟叶不同生长发育时期的表达量进行可视化分析。结果表明:烟草中Nt4CL基因数目庞大,但其蛋白结构、理化性质等高度保守,且各个家族成员存在组织特异性表达;选择烟草叶片高表达的Nt4CL基因进行功能研究,可为烟草木质素合成的分子调控研究奠定基础。     

鸭梨肌动蛋白2基因克隆和表达分析

根据其他植物肌动蛋白2基因(Actin2)的保守序列设计一对简并性引物,从鸭梨叶片中克隆到1个编码肌动蛋白的基因,命名为PbACT2。PbACT2基因cDNA全长为1 180bp,开放阅读框1 134bp,编码377个氨基酸。氨基酸比对分析表明,该基因编码的氨基酸与其他陆生植物肌动蛋白基因具有较高的同源性。研究证明,PbACT2在鸭梨不同器官和不同发育时期的表达基本一致,说明该基因的表达较为稳定。     

杜梨HMGR基因克隆及其转基因烟草种子耐盐性分析

为研究3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)在植物耐盐方面的作用机理,以杜梨(Pyrus betulaefolia Bunge)叶片为材料,通过同源克隆获得开放阅读框为1 815bp的cDNA全长序列,编码604个氨基酸的cDNA全长序列,结构预测显示该蛋白质的N端含有2个保守的跨膜结构域,C端具有催化区,包含HMG-CoA结合结构域和NADP(H)结合结构域。NCBI序列比对发现,其与苹果、沙梨HMGR的氨基酸序列同源性高达97%和93%;MEGA 5.0聚类分析发现该基因属于HMGR1亚类基因,因此,将该基因命名为PbHMGR。RTPCR分析表明,PbHMGR在杜梨韧皮部、木质部、芽、叶片和花中均有表达,在芽中表达量最高。洋葱表皮亚细胞定位发现PbHMGR蛋白在细胞质中呈现点状分布。利用农杆菌侵染叶盘法将PbHMGR转化烟草,转基因T0代种子在添加不同浓度NaCl的培养基上播种,统计萌发率并观察萌发状态,发现转基因烟草种子抗盐胁迫的能力显著高于对照。说明PbHMGR基因可以在一定程度上提高植物种子的耐盐性。     

烟草NtCIPK2基因的克隆及表达分析

CIPK(CBL-interacting protein kinase)是一类具有生物活性的丝/苏氨酸蛋白激酶,通过与类钙调神经素B亚基蛋白(Calcineurin B-like protein,CBL)相互作用从而调节植物在适应或抵制非生物逆境胁迫中的生理活动。基于同源序列克隆烟草K326中Nt CIPK2基因c DNA全长,采用q RT-PCR分析Nt CIPK2的组织及逆境胁迫下特异性表达。结果表明,该基因全长1 341 bp,编码446个氨基酸残基,预测分子量为50.3 ku,等电点为8.90。同源性分析结果显示,该蛋白与绒毛状烟草(Nicotiana tomentosiformis)CIPK2有95%的同源性,故命名为Nt CIPK2。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水蛋白,其N端含有活化环结构域S_TKc,C端含有调节结构域CIPK-C,可能定位在质膜。组织表达分析发现,该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中茎中表达量最高。逆境胁迫试验表明,该基因受低钾、高盐、干旱、H2O2和ABA诱导,参与烟草非生物逆境胁迫的响应。     

烟草NtGRAS基因的克隆与转录激活及表达特性分析

以烟草品种NC89为试验材料,通过电子克隆获得1个烟草GRAS家族基因NtGRAS。该基因编码区长为1 311 bp,编码436个氨基酸。生物信息学分析结果显示,NtGRAS蛋白的相对分子质量为47 781,等电点为5.16,亚细胞定位于细胞核。进化树分析发现,NtGRAS蛋白与拟南芥At SCL23蛋白高度同源。酵母转录激活结果表明,Nt GRAS蛋白具有转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明,NtGRAS在烟草的根、茎、叶和花中均有表达,其中在根部的表达量最高;低温(4℃)、NaCl(200μmol/L)和干旱均能诱导NtGRAS基因上调表达。     

地衣芽孢杆菌W10对烟草的促生作用及机制

研究了地衣芽孢杆菌W10对烟草的促生作用及对生长相关基因表达的影响,结果表明:W10能明显增加烟草根长、株高、鲜质量;与对照相比,W10处理烟草后茉莉酸信号通路标志基因COI1和调节植物细胞生长的扩展基因Nt EXP2、Nt EXP6都不同程度上调表达。     

山桃醇腈酶基因PdHNL1的克隆、序列分析与原核表达

以山桃叶片为材料提取RNA,反转录后得到c DNA,通过PCR扩增得到1个山桃醇腈酶基因全长编码序列,并命名为Pd HNL1。Pd HNL1的开放阅读框为1 737 bp,预测编码蛋白包含539个氨基酸。氨基酸序列比对结果表明,Pd HNL1编码的蛋白具有葡萄糖甲醇胆碱氧化还原酶的序列特征,与黑樱桃醇腈酶Ps HNL4蛋白相似度为92%,与桃假定的HNL蛋白相似度为77%。通过将Pd HNL1基因连接到原核表达载体p ET28(a)上,并转化大肠杆菌BL21(DE3)后,成功构建了原核表达重组菌株。SDS-PAGE电泳结果显示,重组蛋白受IPTG诱导表达,分子量大小约为62.4 ku,与已报道的其他蔷薇科植物的醇腈酶蛋白大小基本一致。     

芸芥果胶酸裂解酶基因的克隆及序列分析

采用RACE技术从芸芥自交亲和系花药中克隆出果胶酸裂解酶(Pectate lyases,PL)基因,全长1 657bp,其完整开放阅读框(Open Read Frame,ORF)为1 371bp,编码456个氨基酸,分子质量51.179ku,等电点9.42。序列比对结果表明,该蛋白与其他植物的PL蛋白具有较高的同源性,因此命名为EsPL。进化树分析表明,芸芥EsPL基因与十字花科芸薹属植物甘蓝型油菜、白菜型油菜的PL基因亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果显示,EsPL在芸芥开花后自交亲和系花药中的表达量显著高于自交不亲和系花药中表达量,该基因可能在芸芥自交亲和性状调控过程中发挥重要作用。     

烟草铁蛋白基因NtFer1对粳稻遗传转化及其基因功能研究

利用农杆菌介导法将烟草铁蛋白基因Nt Fer1转入粳稻,经抗性筛选、PCR、Southern杂交、Northern杂交检测。结果表明,外源基因已整合到粳稻基因组中,并能稳定遗传表达。过量Fe2+营养液条件下培育自交T1代植株,研究表明转基因株系SOD和POD活性、叶绿素相对含量高于对照,而MDA含量则相反;转基因株系叶片和糙米总铁含量高于对照,所测16种氨基酸总含量与对照无显著差异,但部分氨基酸含量存在差异;接种稻瘟病混合小种菌液转基因株系稻瘟病叶瘟指数低于对照。烟草铁蛋白基因Nt Fer1转入表达可提高粳稻叶片和糙米储藏铁离子能力,增强对高铁胁迫耐性和稻瘟病叶瘟抗性。     

烟草植物螯合肽合成酶PCS1基因的电子克隆和序列分析

为了研究烟草中重金属镉的代谢转运基因,以马铃薯的植物螯合肽合成酶phytochelatin synthases 1(PCS1)基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:AJ548472.1)为信息探针,通过电子克隆的方法从烟草栽培品种中克隆到1个植物螯合肽合成酶基因(NtPCS1),并对其进行了序列分析。序列分析结果:NtPCS1包含完整的开放读码框,编码531个氨基酸,含有2个保守域Phytochelatin_C和Phytochelatin;通过同源比对和进化分析发现,NtPCS1氨基酸序列与番茄PCS1的序列一致性达到85%,与已报道的树烟草NgPCS相比,在N端多出30个氨基酸。以上结果表明NtPCS1是栽培烟草中新发现的金属镉代谢转运基因。     

多枝赖草谷胱甘肽还原酶基因的克隆及分析

以盐胁迫处理的多枝赖草(Leymus multicaulis)植株新鲜叶片为材料,根据其他植物谷胱甘肽还原酶(GR)氨基酸保守区序列设计简并引物,通过RT—PCR扩增到1个408 bp的cDNA片段(Genbank注册号为 AY781786);利用DNAMAN软件将5’和3’RACE获得的5’和3’端序列,拼接成1个全长1 580 bp的cDNA序列,其包含1个1 140 bp的开放阅读框架,该阅读框架编码380个氨基酸;多枝赖草谷胱甘肽还原酶氨基酸序列与其他植物的同源性为77％～92％,定量PCR结果表明,GR基因的表达随着盐胁迫时间和盐浓度的增加而加强。     

秋茄硫氧还蛋白调控活性氧平衡增强烟草耐盐机制研究

硫氧还蛋白(Trxs)能调控细胞的氧化还原状态,在木本植物中Trxs与耐盐性的关系尚未研究。本文克隆了非泌盐红树秋茄的硫氧还蛋白基因KcTrxf,并研究KcTrxf在植物耐盐性中的作用。qRT-PCR结果显示,秋茄在盐胁迫下KcTrxf表达量上调,并且叶片中的非蛋白巯基(NPTs)的含量上升。KcTrxf基因的开放阅读框(ORF)长585 bp,编码194个氨基酸,是一类定位于叶绿体中的f类硫氧还蛋白。将重组的35S:KcTrxf表达载体转入模式植物烟草中进行耐盐性分析,结果表明,KcTrxf提高了烟草的耐盐性。 NaCl处理下,野生型烟草叶片中膜质氧化,并且积累大量活性氧,使叶绿素含量以及叶绿素a/b比值明显下降。转基因烟草一方面通过提高过氧化氢酶(CAT)以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性来清除H2O2,另一方面通过调节抗坏血酸-谷胱甘肽循环中(AsA-GSH cycle)的关键酶单脱氧抗坏血酸还原酶(MDAR)以及谷胱甘肽还原酶(GR)的活性来增加还原型谷胱甘肽水平,同时,还增加了叶片中非蛋白巯基的含量,进而清除活性氧,减少盐害引起氧化胁迫。因此,盐胁迫下转基因烟草中的叶绿素含量以及叶绿素a/b维持较高水平,从而维持较高的光合速率和生长状态。      

受PVY诱导的烟草天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp的克隆与分析

【目的】通过筛选并克隆烟草抗马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)相关基因,分析其在不同诱导时间的相对表达量,揭示烟草抗病毒诱导的分子机理,以期为烟草抗病毒病育种奠定基础。【方法】通过抑制差减杂交和cDNA芯片从PVY诱导的抑制差减杂交文库中筛选上调表达(Ratio2)的基因中间片段,用RACE技术克隆其cDNA全长,并利用实时荧光定量PCR分析其在不同诱导时期的相对表达量。【结果】从受PVY诱导的烟草叶片中筛选一条595bp的基因中间片段并克隆得到一个全长为1770bp的天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp(GenBank登录号为GU144571),该基因编码506个氨基酸。多序列比对结果显示,该基因的编码产物与其它植物天冬氨酸蛋白酶家族成员具有高度的同源性,具有植物天冬氨酸蛋白酶典型的结构特征。实时荧光定量PCR分析表明,Ntasp在PVY接种早期上调表达。【结论】克隆得到一个烟草天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp,其表达受PVY侵染诱导。     

芹菜肉桂酰辅酶A还原酶基因的克隆与表达分析

[目的]肉桂酰辅酶A还原酶CCR(cinnamoyl-Co A reductase)在植物木质素代谢中起重要的作用,能够将羟基肉桂酸还原生成肉桂醛。本文目的是研究不同芹菜中肉桂酰辅酶A还原酶基因AgCCR在芹菜中组织表达和非生物胁迫过程中的响应情况。[方法]以2个芹菜品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’为材料,分别克隆出编码肉桂酰辅酶A还原酶的基因AgCCR。利用荧光定量PCR分析不同芹菜组织和2种芹菜在高温、低温、干旱和盐胁迫下AgCCR的表达情况。[结果]序列分析表明,‘六合黄心芹’和‘文图拉’中AgCCR基因均含有1个长度为1 014 bp的开放阅读框,编码337个氨基酸,二者的核苷酸位点有3个位点的差异,编码的氨基酸有1个位点的差异。对2个芹菜中的AgCCR基因进行多重比对并绘制进化树,发现其编码的氨基酸序列与其他15种植物的CCR蛋白同源性较高,氨基酸高度保守。荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,芹菜AgCCR基因在‘六合黄心芹’和‘文图拉’叶中的表达水平较高,AgCCR基因在高温和低温下表达上调,在干旱处理下表达下调。[结论]芹菜AgCCR基因对多种非生物胁迫均有响应。特别是低温下该基因响应明显,表明AgCCR基因或许与芹菜抗寒机制相关。     

磷酸吡哆醛补救途径两个关键酶的研究进展

维生素B_6(VB_6)包括6个可相互转换的吡啶衍生物。其中,磷酸吡哆醛(PLP)作为140多种细胞酶的辅酶,在生物体内发挥重要作用。动物从食物中获得VB_6,通过由吡哆醛激酶和磷酸吡哆醇氧化酶构成的补救途径合成PLP。PLP依赖酶的正常功能乃至人体最佳健康状态,依赖于细胞中PLP的平衡供给。然而,就PLP的动态平衡和调节机制以及PLP合成后的转移机制而言,目前还知之甚少,是一个富有挑战性的研究领域。为此,综述PLP补救途径两个关键酶的研究进展。     

烟草电压依赖阴离子通道NtVDAC1.1的电子克隆及生物信息学分析

为研究电压依赖阴离子通道(VDAC)基因在烟草根系分泌有机酸的作用,进而为了解该基因的功能和应用提供基础,以拟南芥At VDAC1(NM_110994)为搜索序列,应用电子克隆技术得到一条烟草VDAC基因全长c DNA,命名为Nt VDAC1.1。生物信息学分析表明该基因全长为1 018 bp,有着完整的开放阅读框,编码276个氨基酸。进化关系及同源性分析表明,Nt VDAC1.1与其他物种的VDAC有着较高的相似性,其中与茄科植物马铃薯三个膜孔蛋白有着很高的一致性(0.768~0.902)。功能分析显示,Nt VDAC1.1为膜孔蛋白,参与了阴离子的转运、阴离子转运调节和跨膜运输。二级和四级结构分析均表明,Nt VDAC1.1含有α-螺旋和β-折叠。氨基酸位点分析表明,该蛋白具有多种类型的修饰位点,其中的磷酸化位点说明该基因与信号转导有关,对阴离子通道活性具有调节作用。     

胡杨PeXTH基因的克隆及其转基因烟草的抗镉性分析

【目的】克隆胡杨木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PeXTH,并研究该基因和植物抗Cd2+性之间的关系。【方法】利用RT-PCR方法从胡杨中克隆一个木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因PeXTH,将该基因的全长cDNA克隆到植物表达载体pGreen0029上,然后通过农杆菌介导法,将重组表达载体转入烟草,并对转基因烟草的抗Cd2+能力进行初步分析。【结果】PeXTH基因的开放阅读框(ORF)长867bp,含ATG起始密码子和TAG终止密码子,编码由288个氨基酸组成的蛋白;多重氨基酸序列比对结果显示,PeXTH蛋白含有木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTHs)的保守催化活性域DEIDFEFLG和N-糖基化位点NLSG;Real-Time PCR检测结果表明,PeXTH基因已经成功在2个转基因株系(L6和L14)中过表达;Cd2+胁迫后,转基因烟草根组织中积累的Cd2+含量显著高于野生型,而叶组织中积累的Cd2+含量明显低于野生型;Cd2+胁迫下,转基因烟草叶片的相对电导率显著低于野生型,但抗氧化酶活性、营养元素含量、叶片净光合速率和蒸腾速率等生理指标都要明显高于野生型。【结论】PeXTH基因的过表达提高了烟草对Cd2+的抗性,为进一步深入研究PeXTH基因在植物抗Cd2+机制中的作用奠定了良好基础。     

蒺藜苜蓿二氢黄酮还原酶基因克隆及植物表达载体构建

采用RT-PCR方法,从蒺藜苜蓿(Medicargotrunctula)中克隆了二氢黄酮还原酶(DFR)基因cDNA片段,并进行DFR基因植物表达载体的构建.结果表明:扩增的DFR基因片段全长约1 000 bp,编码337个氨基酸,与Gen-Bank中已注册的DFR基因核苷酸序列的同源性为99.80%.以pBI121为基础载体,构建了CaMV35S启动子驱动的DFR基因的植物表达载体pBIDFR,然后导入农杆菌EHA105,经PCR验证确定构建出植物表达载体.