玉米蔗糖转运蛋白基因ZmSUT4克隆及其低温胁迫下的表达模式

[目的]克隆玉米蔗糖转运蛋白基因ZmSUT4,并明确其组织表达特性及在低温胁迫下的表达模式,为深入研究SUT4基因响应低温胁迫的作用机理提供理论依据.[方法]以玉米自交系黄早四幼苗为材料,采用RT-PCR克隆其ZmSUT4基因,分析其生物学信息,构建系统发育进化树,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其组织表达特异性及低温胁迫(4℃)下不同组织中的表达模式.[结果]克隆获得的ZmSUT4基因(GenBank登录号MK541991)全长为1621 bp,开放阅读框(ORF)长度为1506 bp,编码501个氨基酸,编码蛋白的分子量53.36 kD,理论等电点(pI)8.84,具有12个跨膜结构,定位于细胞膜上,既属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体(GPH)超家族成员,其中第25~447位氨基酸是MFS家族蛋白的保守结构域,第17~484位氨基酸是GPH超家族成员的蔗糖运转子保守结构域GPH-sucrose.ZmSUT4蛋白的氨基酸序列与单子叶植物SUT4蛋白同源性较高,为86%~96%,聚集在同一分支上;与双子叶植物SUT4蛋白同源性较低,为62%~65%,说明该类蛋白在不同物种间高度保守.ZmSUT4基因在玉米的根、茎和叶中均有表达,以根中的表达量最高,其次是叶,茎中的表达量最低.低温胁迫下,ZmSUT4基因在不同组织中表达量模式不同,根和叶中ZmSUT4基因表达量均在胁迫24 h达最大值,分别是低温胁迫前(0 h)表达量的2.21和2.62倍,茎中的ZmSUT4基因表达量在胁迫6 h达最大值,是低温胁迫前表达量的3.01倍.[结论]ZmSUT4基因受低温胁迫诱导表达,推测其是调控玉米响应低温胁迫的关键基因.     

玉米1- 吡咯啉-５- 羧酸合成酶

脯氨酸在植物渗透调节中起举足轻重的作用,1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是脯氨酸的谷氨酸合成途径中的关键酶,为了研究玉米P5CS基因家族与玉米抗逆性的关系,对玉米幼苗进行了非生物胁迫(干旱、低温、盐胁迫)处理,利用半定量RT-PCR技术分析了ZMP5CS基因家族在不同胁迫条件下的表达特性.结果表明,ZMP5CS基因家族中除ZM02G27230以外的基因不论地上部叶还是地下部根均被干旱胁迫诱导上调表达,但各成员之间其表达量最高点出现的时间不同;相同处理同一基因相同的处理时间点地上部与地下部基因表达量存在差异,在干旱胁迫下ZM08G14210的表达量最高,在盐胁迫下ZM08G31890的表达量最高,在低温胁迫下ZM06G25580的表达量最高,说明ZMP5CS基因家族表达受非生物胁迫的诱导.     

中华水韭耐重金属胁迫基因的分离

以中华水韭为试验材料,用200μmol·L-1的氯化镉溶液和2g·L-1的硝酸铅分别对其进行胁迫处理,采用cDNA-AFLP技术分离差异表达基因,通过Blast（The Basic Local Alignment Search Tool）同源性比对分析基因功能,为寻找耐重金属胁迫相关基因和揭示水韭对环境变化响应的分子机理奠定基础。试验结果如下：共有15条差异条带被成功克隆和测序,其中13条差异片段可以在数据库找到与之同源的序列。镉胁迫差异表达TDF9与ABC型（ATP-binding cassette）转运蛋白C亚族基因有84%同源性。铅胁迫差异表达TDF4和TDF7与环形锌指蛋白（RING Zinc Finger Protein）有75%同源性。这些基因的发现为揭示水韭对环境变化敏感的分子机理奠定基础。     

玉米1-吡咯啉-5-羧酸合成酶在非生物胁迫下的表达分析

脯氨酸在植物渗透调节中起举足轻重的作用,1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是脯氨酸的谷氨酸合成途径中的关键酶,为了研究玉米P5CS基因家族与玉米抗逆性的关系,对玉米幼苗进行了非生物胁迫(干旱、低温、盐胁迫)处理,利用半定量RT-PCR技术分析了ZMP5CS基因家族在不同胁迫条件下的表达特性。结果表明,ZMP5CS基因家族中除ZM02G27230以外的基因不论地上部叶还是地下部根均被干旱胁迫诱导上调表达,但各成员之间其表达量最高点出现的时间不同;相同处理同一基因相同的处理时间点地上部与地下部基因表达量存在差异,在干旱胁迫下ZM08G14210的表达量最高,在盐胁迫下ZM08G31890的表达量最高,在低温胁迫下ZM06G25580的表达量最高,说明ZMP5CS基因家族表达受非生物胁迫的诱导。     

2个柽柳Prx基因的克隆及表达分析

过氧化还原蛋白（Prxs）是植物体内重要的抗氧化酶。为深入研究Prx基因在柽柳非生物胁迫中的作用,从柽柳cDNA文库中获得了2条Prx的单一序列ThPrx1与ThPrx2,其中ThPrx1为部分序列,ThPrx2为全长序列。生物信息学分析表明,2条ThPrx与植物Prx同源基因的氨基酸序列具有较高的同源性,并且ThPrx1和ThPrx2分别属于Prx的PrxⅡ和2-Cys Prxs亚家族。通过实时定量PCR对这2个ThPrx基因在不同非生物胁迫（NaCl、PEG、CdCl2、低温及ABA）处理的柽柳根和叶中的表达模式分析显示, 2个ThPrx基因在胁迫下的表达模式不同:NaCl、PEG和ABA均能够诱导ThPrx1基因在根中的表达,而CdCl2和低温胁迫则抑制了该基因在根和叶中的表达;ThPrx2基因在低温处理的柽柳中的表达量下降,其他胁迫处理不同程度上影响了ThPrx2基因的表达。结果表明,ThPrx1与ThPrx2是2个新的Prx基因,推测其可能参与植物的逆境胁迫过程。      

棉花多胺氧化酶基因( GhPAO3)的克隆及表达分析

根据拟南芥AtPAO5的cDNA序列在雷蒙德氏棉数据库中Blastn比对获得同源PAO基因,设计特异性引物并利用RT-PCR技术克隆获得1个陆地棉PAO基因,命名为GhPAO3。对GhPAO3的cDNA序列进行生物信息学分析,结果显示:该基因cDNA全长为1 736bp,开放阅读框为1 530bp,编码506个氨基酸,预测蛋白大小为56.88ku,等电点为5.77,编码蛋白为亲水性蛋白。Real-time PCR结果表明,GhPAO3在不同组织中的表达情况不同,表达量依次是叶茎根花瓣子房雄蕊种子雌蕊。不同诱导处理下GhPAO3基因表达量也存在差异,其中低温处理和ABA处理后该基因在6h时表达量达到最大值,PEG处理后在24h时表达量达到最大值,NaCl则在处理后3h时表达量最高。表明GhPAO3基因受非生物胁迫诱导表达,可能以不同的角色参与棉花抗逆过程,结果为进一步研究该基因的功能奠定基础。     

胡椒CBF1基因克隆与表达分析

【目的】克隆胡椒CBF1 (C-repeat-binding factor 1)基因,在低温耐受种质石南藤和低温敏感种质热引1号胡椒中,分析其组织表达模式和低温胁迫前后表达量差异,为胡椒抗寒分子机制研究提供基础。【方法】以胡椒组织总RNA为模板,通过RT-PCR方法扩增CBF1基因ORF,采用生物信息学软件分析CBF1基因编码蛋白特性和结构域,利用荧光定量PCR方法分析该基因的组织表达模式和低温胁迫条件下表达情况。【结果】在热引1号胡椒(低温敏感)和石南藤(低温耐受)中克隆出CBF1基因,分别命名为PnCBF1和PwCBF1。在2份种质中,该基因开放读码框长度分别为660和654 bp,预测蛋白质分子量分别为24.07和23.87kD,等电点PI为4.82。实时荧光定量PCR分析结果表明CBF1基因在石南藤的根组织中高量表达; CBF1基因在热引1号胡椒和石南藤中受低温诱导表达,且表达模式不同,低温胁迫各时期,CBF1基因石南藤的表达量都极显著高于热引1号胡椒。【结论】克隆获得PnCBF1和PwCBF1,其在热引1号胡椒和石南藤中都受低温诱导表达,在低温耐受种质石南藤中的表达量极显著高于低温敏感种质热引1号胡椒,且表达模式不同。本研究中胡椒CBF1基因的克隆和表达分析为胡椒CBF/DREB1低温调控途径研究和抗寒分子机制研究奠定了基础。     

青蒿中AaWRKY3转录因子的克隆及表达分析

研究克隆得到了青蒿AaWRKY3基因,属Ⅱ类WRKY转录因子,其表达蛋白约为76kD。该基因在植物组织中广泛表达,在根中的表达量最高,且其表达量随叶片生长不断增加。其表达量受到低温、干旱和盐胁迫的强烈诱导,但对于甲基茉莉酸、乙烯、ABA及伤害处理不敏感。该研究结果表明,此基因可能通过ABA非依赖性信号转导途径来调节植物非生物胁迫应答。     

巨桉EgrCBF3基因的克隆与逆境响应表达分析

【目的】克隆巨桉(Eucalyptus grandis)抗逆相关基因EgrCBF3(GenBank登录号:JQ068829)的全长cDNA序列,分析EgrCBF3在低温、干旱、脱落酸(ABA)处理和高盐条件下的表达。【方法】利用RT-PCR结合RACE技术,克隆巨桉抗逆相关基因EgrCBF3全长cDNA序列;分析正常条件下,巨桉根、茎和叶中EgrCBF3的表达情况;同时采用qRT-PCR,分析不同低温(0,2,4,6,8℃)和4℃处理不同时间(2,4,8,24和48h),以及干旱、ABA和高盐等逆境条件下EgrCBF3的响应表达情况。【结果】EgrCBF3cDNA全长1 161bp,含有1个675bp的ORF,编码224个氨基酸,包含1个AP2结构域。该基因编码的蛋白与蓝桉中的CBF蛋白同源性最高,达97%。EgrCBF3在巨桉的叶、茎和根中均有表达,但表达量无明显差异。对不同低温和4℃不同处理时间条件下EgrCBF3表达的qRT-PCR分析表明,EgrCBF3基因受低温诱导,在2℃条件下诱导表达量最强;在4℃条件下随低温时间的延长,其诱导表达特性不变,仅略有波动。在100μmol/L ABA、200mmol/L NaCl和干旱处理条件下,EgrCBF3的表达不受ABA和盐胁迫的影响,但在干旱胁迫下被诱导。【结论】EgrCBF3响应低温胁迫诱导,同时可能也参与了干旱胁迫的逆境响应机制。     

甜菜幼苗低温和长日照诱导表达基因的克隆和序列分析

 以代表性差异分析cDNA-RDA(representational difference analysis of cDNA)方法获得在低温和长日照诱导甜菜(Beta vulgaris L)幼苗茎尖中差异表达的基因片段DP3，并进行了cDNA的末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends），经RT-PCR 扩增和基因组DNA中PCR扩增，克隆测序后获得1个全长609 bp的cDNA和855 bp的DNA序列，分别命名为Ty7Br600 和Ty7Br900，并在GenBank注册，登录号分别为AY324115和AY324114。在GenBank中比较未发现同源序列，可能为新基因。序列分析发现，Ty7Br600具有1个编码136个氨基酸的开放读码框（ORF）, Ty7Br900序列中存在1个内含子。分别以克隆的低温诱导甜菜幼苗cDNA为探针，分别进行Northern印记和Southern印记杂交。结果表明，cDNA差异片段只在低温诱导的甜菜中表达，在甜菜基因组中以2个拷贝或低拷贝形式存在。     

低温诱导甜菜抽薹基因的差异表达分析

低温可以导致二年生糖用甜菜抽薹,使块根产量比正常甜菜产量减少10%～20%,含糖率降低0.8%～1.6%。采用代表性差异分析cDNA-RDA(Representational Difference Analysisofc DNA)技术,经过三轮差减杂交,获得在低温诱导甜菜茎尖中差异表达的基因片段DP3,为甜菜抽薹相关基因的进一步研究奠定了理论基础。     

低温诱导甜菜(Beta vulgaris L.)抽薹相关基因的RACE分析

采用cDNA的末端快速扩增(Rapid amplificationn of cDNA ends)技术,以代表性差异分析cDNA-RDA(Representational difference analysis of cDNA)技术获得的低温诱导甜菜茎尖中差异表达的基因片段为模板,进行巢式PCR扩增,然后根据RACE拼接结果合成引物,分别以低温诱导的cDNA和DNA为模板进行PCR扩增,克隆测序后获得1个全长609 bp的cDNA和855 bp的DNA,分别命名为Ty7Br600和Ty7Br900,在GenBank注册,登录号分别为AY324115和AY324114。在GenBank库中的核苷酸序列比较未发现它们的同源序列,因此认为这个cDNA序列可能是甜菜的一个新基因。     

“冷俊”槭查尔酮异构酶基因(CHI)片段克隆及序列分析

以槭树品种"冷俊"为试材,利用RT-PCR技术,根据GenBank中登录的相关物种查尔酮异构酶基因(CHI)的保守序列设计简并引物,提取其秋季变色期叶片中的总RNA并扩增出CHI基因的cDNA片段。测序结果表明,该片段长553 bp,编码183个氨基酸。序列分析表明,该片段与龙眼、橄榄、山茶、沙梨等的同源性在81%～90%以上,证明已成功克隆到槭树变色期叶片CHI基因的cDNA片段,在GenBank中登录号为KC121346。     

Isolation and Characterization of the Wheat cDNA Fragments Involved in salt Stress

cDNA-AFLP(amplified fragment length polymorphism) is used to isolate genes differentially expressed in salt-stressed and unstressed wheat lines RH8706-49 and H8706-34 derived from a single seed,representing a salt-stress resistant (SR) and salt-stress sensitive(SS) line,respectively.About 88.1% cDNA fragment are expressed in all the four samples,11.9% are different between the samples.68 cDNA fragments were cloned,of which 35 were subject to sequence analysis.Database searches indicate that 11 cDNA fragment show high homology to known genes,which mainly include proteins related to ion transport,signal transduction and oxidative stress.The remaining 24 cDNA show no detectable homology to known genes,suggesting that they probably represent novel genes.     

盐胁迫下小麦耐盐突变体后代差异cDNA的分离和鉴定

 采用cDNA AFLP(cDNA amplifiedfragmentlengthpolymorphism)技术分析了遗传背景相近的小麦后代突变体中 ,耐盐性较强的RH870 6 4 9(saltresistant,SR)和盐敏感的H870 6 34(saltsensitive ,SS)在盐胁迫和非胁迫情况下基因表达的差异。结果表明 ,其中 88.1%的条带在 4个样品中是一致的 ,只有 11.9%的条带在 4个样品中表现出差异。选取其中的 6 8个差异条带进行克隆 ,测序 35个 ,经Internet进行Blast比较 ,发现 11个片段 (31.4 % )与已知基因具有较高的同源性 ,主要涉及与离子转运有关的蛋白、与信号转导有关的蛋白以及与氧化胁迫有关的蛋白 ;另外2 4个片段 (6 8.6 % )与已知基因同源性较低或未发现同源性 ,可能是一些未知基因。     

凡纳滨对虾肌肉组织cDNA全长文库的构建

【目的】为了在短期内获得大量凡纳滨对虾肌肉组织的功能基因表达信息,为深入了解功能基因在凡纳滨对虾肌肉组织中的表达提供分子生物学依据。【方法】通过构建凡纳滨对虾肌肉组织的全长cDNA文库,并进行EST测序分析。【结果】文库质量分析表明,初始文库库容约8．50×10^6 CFU,重组率在95％左右,插入片断大小为0．5～4．0kb,多数在1．0kb以上。随机测序72条cDNA,可得到有功能注释的37条全长cDNA和18条编码未知蛋白的基因序列。通过Gene Ontology功能分类可将有功能注释的37个基因分为蛋白质合成、细胞骨架、细胞信号传导、代谢、转运、能量、转录、抗病及防御、生殖发育和未知功能基因等10类,其中蛋白质合成类基因最多（27．03％）,与细胞骨架（13．51％）、细胞信号传导（13．51％）及代谢类基因（13．51％）共占67．56％。【结论】构建凡纳滨对虾肌肉组织的全长cDNA文库,可实现短期内获得大量凡纳滨对虾肌肉组织的功能基因表达信息.     

冷应激引起鸡下丘脑基因表达谱差异分析

为研究冷应激发生机制以及冷应激过程中下丘脑神经内分泌系统基因表达变化,选取28日龄淮南麻黄鸡为研究对象,采用全基因组表达谱芯片技术分析冷应激24 h后下丘脑组织差异表达基因.通过比较淮南麻黄鸡冷应激24 h前后下丘脑组织基因表达谱,表达倍数＞3倍的基因共877个,其中下调基因334个,主要涉及HAAO、CHRNA9及STAM2等信号转导接头分子基因的低表达;上调基因543个,主要为CCK、NPY及其受体基因、CAMK2A、SST及TRH等基因.对差异表达基因参与的生物学过程分析可见,在冷应激24 h过程中,鸡下丘脑首先启动神经受体-配体相互作用,刺激鸡体产生采食欲望,随后启动脂质代谢途径以供应机体能量需求.在此过程中,Jak-STAT、Ca离子信号通路等一系列生物反应途径发生响应,以调节机体对寒冷应激的反应.差异表达基因的生物学通路分析为阐明鸡冷应激机理提供重要信息,差异表达基因分析有助于抗冷应激分子育种候选基因筛选.     

薄壳山核桃MADS—box基因保守片段的克隆与序列分析

【目的】克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS—box家族基因及其发育的分子机理奠定基础。【方法】以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT—PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS．box家族基因进行系统发育分析。【结果】分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65．7％-98．5％,其推导氨基酸序列中有11个存在差异。系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归人拟南芥MADS．box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因。【结论】薄壳山核桃中存在多种MADS．box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

【目的】克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础。【方法】以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析。【结果】分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异。系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因。【结论】薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。