尾叶桉苯丙氨酸解氨酶基因的克隆、表达与单核苷酸多态性分析

【目的】通过获得尾叶桉Eucalyptus urophylla苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因序列,分析其在不同水肥处理下的表达模式及在尾叶桉群体中的单核苷酸多态性(SNP),为研究该基因与尾叶桉抗逆性的相关性提供基础。【方法】根据巨桉E.grandis的PAL基因序列设计引物,通过基因克隆、测序获得尾叶桉PAL基因序列;采用逆转录定量聚合酶链式反应(RT-qPCR)分析该基因在不同水肥处理下的表达模式。【结果】PAL基因组全长4 507 bp,包括166 bp的5′非编码区、411 bp的3′非编码区、2 172 bp的氨基酸编码序列(由2个外显子组成,分别为422和1 750 bp)和1 759 bp的内含子区域。PAL基因在AT4处理中表达量最高,在AT5处理中表达量最低。尾叶桉PAL基因与巨桉具有高度相似性。尾叶桉PAL基因的SNP位点主要集中在内含子区域,可见尾叶桉PAL基因在长期进化过程中保持着稳定的遗传。【结论】获得尾叶桉PAL基因全长4 507 bp,该基因具有遗传稳定性,且可能在尾叶桉抗逆性中起重要作用。     

桉树扦插苗焦枯病病原鉴定

为了解丽赤壳属种的分布动态,科学防控焦枯病菌危害,经柯赫法则进行致病性验证,通过β-微管蛋白、组蛋白H3和翻译延伸因子-1α3个基因序列比对以及形态特征观察,对福建省苗圃地采集的尾细桉M1和巨桉5号扦插苗焦枯病菌进行鉴定.结果表明,供试菌株与已知种Calonectria kyotensis Terashita(无性型:Cylindrocladium floridanum Sobers&Seymour)的形态基本一致,且亲缘关系相近,将其鉴定为Ca.kyotensis.该菌能够侵染桉树引起焦枯病在国内为首次报道.     

巨尾桉EuDQD/SDH5基因的克隆与表达分析

【目的】植物莽草酸途径中的莽草酸脱氢酶(Shikimate dehydrogenase,SDH)与脱氢奎尼酸脱水酶(Dehydroquinate dehydratase,DQD)形成的二聚体复合酶(DQD/SDH),是木质素、单宁和黄酮类物质等生物合成的直接或间接前体。体外分离3个巨尾桉EuDQD/SDH5基因(GenBank登录号:KY401151.1、KY401150.1、KY401149.1),研究3个酶的酶动力学及其在巨尾桉中的表达特性,是开展桉树莽草酸脱氢酶家族研究的重要基础。【方法】利用RT-PCR方法克隆EuDQD/SDH5,原核表达DQD/SDH5蛋白,进行纯化蛋白和酶活性分析,通过实时定量PCR技术研究EuDQD/SDH5基因在桉树各组织中的表达特性。【结果】EuDQD/SDH5的3个突变基因的原核表达体系构建成功,3个DQD/SDH5蛋白均具有SDH活性,但是因为基因序列存在差异,导致其对莽草酸的亲和力存在差异,在植物体内EuDQD/SDH5-10对莽草酸的催化效率最大,而EuDQD/SDH5-6对莽草酸的催化效率最低。在桉树组培苗中EuDQD/SDH5基因在叶片中表达量最高,在茎中的表达量稍低,在根中的表达量最低。盆栽苗不同节间的叶片中,该基因的表达量也有差异,在第一节间的叶片中EuDQD/SDH5表达量最高,在中间节间和最下层节间叶片中的表达量相似且都很低。转基因巨尾桉中木质素含量降低的植株其EuDQD/SDH5基因的表达量也降低。【结论】EuDQD/SDH5具有以莽草酸为底物的SDH活性,该基因在植物的不同组织和不同节间的叶片中差异表达,主要在幼叶和茎中表达量高,可能为巨尾桉木质素的生物合成提供前体物质。     

尾叶桉GLU4 中4-香豆酰辅酶A连接酶 基因克隆及原核表达

4-香豆酰辅酶A 连接酶(4-coumarate: coenzyme A ligase,4CL）是木质素合成中的关键酶,根据植物中 4CL 保守序列设计引物,以尾叶桉GLU4 嫩茎为材料克隆到其4CL 基因,命名为Eu4CL。该基因gDNA 长5 534 bp, cDNA 长1 640 bp,CDS 区编码544 个氨基酸。Eu4CL 核酸序列与GenBank 已登录的桉属植物4CL 基因同源性达到 98%,与毛竹等其他科属植物4CL 的同源性达77%以上,其编码的氨基酸序列经比对发现具有完整4CL 结构域及 AMP 结合位点、CoA 结合位点,与土肉桂等植物中4CL 基因编码序列同源性也在79%以上,确定为4CL 基因。对 Eu4CL 编码蛋白序列理化性质及结构进行生物信息学分析,利用MEGA 软件对基因序列进行系统进化树分析。采用 pQE30/M15 系统对Eu4CL 进行原核表达,重组质粒成功表达目的蛋白,分子量约60 ku。本研究从尾叶桉GLU4 中克 隆得到Eu4CL 基因并原核表达,为该基因的酶学分析以及利用该基因转化调控尾叶桉木质素合成奠定基础。     

茉莉酸甲酯诱导桉树对焦枯病的抗性研究

为了探究茉莉酸甲酯诱导桉树对焦枯病的抗性,用前期研究的11个桉树主栽种系中的感病种系"巨桉3号"和中抗种系"巨尾桉广9"的组培苗为试验材料,通过0.05,0.1,0.5,1 mmol/L茉莉酸甲酯(MeJA)喷施桉树组培苗3 d的处理,以及用0.1 mmol/L MeJA分别诱导桉树组培苗1、3、5、7、10和15 d后,分别得出接种焦枯病菌组培苗抗病性防御酶应答和抗性的持效性结果:(1)不同抗病性的桉苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)和多酚氧化酶(PPO)的活性均比对照提高,且在浓度为0.1 mmol/L时,这2种酶活性都达到最大值。(2)在诱导后的接种叶片的PPO和SOD活性都呈先上升后下降的趋势,且在第5天时酶活性最高。同时,两种处理均显示,诱导后感病种系"巨桉3号"酶活性增幅高于中抗种系"巨尾桉广9"。因此得出结论:感病种系"巨桉3号"诱导效果强于中抗种系"巨尾桉广9"。     

桉树种系对焦枯病抗性的初步测定

为研究福建省有关桉树种系对焦枯病的抗性差异,选育抗病种系,2006年通过野外自然发病情况调查和室内人工接种测定,将收集的11个在福建主栽的桉树种系初步划分为抗病种系——巨尾桉9224、尾细桉M1;中抗种系——巨赤桉201-2、邓恩桉、柳桉、巨尾桉广9和尾巨桉Ug9;中感种系——本沁桉、尾巨桉3229;感病种系——巨桉3号、巨桉5号。     

桉树焦枯病菌SIT转运蛋白的鉴定与表达

【目的】揭示SIT转运蛋白家族在焦枯病菌铁元素摄入机制,以及铁载体-铁转运蛋白在焦枯病菌侵染桉树过程中所扮演的角色。【方法】采用HMMER软件对焦枯病菌SIT转运蛋白进行鉴定,并用InterPro、TMHMM、TCDB数据库等的在线服务对焦枯病菌SIT转运蛋白的结构域、跨膜螺旋和功能进行预测,用MEGA7.0软件进行多菌种比较分析,最后采用qPCR对焦枯病菌侵染桉树48h时SIT基因的转录表达情况进行验证。【结果】桉树焦枯病菌共含有16个SIT转运蛋白,约占总编码蛋白的0.11%,主要分为铁-铁载体转运蛋白、铁载体-铁:H+同向转运蛋白和铁载体-铁转运蛋白;亚细胞定位预测结果显示,除预测CpSit13转运蛋白位于内质网上外,其余均在细胞膜上。桉树焦枯病菌SIT转运蛋白的序列长度为400～603aa,其结构域均为MFS结构域,跨膜螺旋为10～14个。基因表达谱分析显示,有10个SIT基因上调表达,有2个下调表达,有4个表达不显著。其中CpSit1、CpSit5、CpSit8、CpSit14和CpSit16相对分支中其他基因具有较高的转录量。qPCR验证结果与基因表达谱具有较高的一致性。【结论】CpSit1、CpSit5、CpSit8、CpSit14和CpSit16基因在焦枯病菌侵染桉树过程中具有较为重要的作用。     

桉属植物内参基因的筛选及评估

【目的】分析桉属植物候选内参基因的表达稳定性,筛选合适的内参基因,为深入研究桉属植物愈伤组织芽分化及体细胞胚胎发生过程中基因的表达变化提供参考。【方法】以尾巨桉、粗皮桉、尾叶桉的叶片及尾叶桉的绿色、红色和白色3种愈伤组织为材料,提取其总RNA后逆转录得cDNA;分别将桉属植物actin基因和拟南芥actin基因的GenBank序列输入Primer3Plus软件,设计Real-time quantitative PCR(qPCR)引物,同时选择RTEF和RARS为候选内参基因;以cDNA为模板进行qPCR,得4个候选内参基因的Ct值;并用RefFinder软件分析候选内参基因的表达稳定性。【结果】RefFinder软件分析结果显示,4个候选内参基因RTEF、RARS、EACT、AACT的稳定系数分别为1.189,1.861,2.828和3.224,基因表达稳定性由高到低依次为RTEF、RARS、EACT、AACT。【结论】以RTEF为内参基因分析桉属植物的基因表达变化较为理想。     

桉树焦枯病菌MDR基因生物信息学分析及功能解析

通过生物信息软件及qPCR对桉树焦枯病菌MDR蛋白的序列特征、蛋白结构、理化性质及MDR基因在不同条件下的表达情况进行分析.结果表明,MDR转运蛋白均由α-折叠、无规则卷曲、β-转角,所占百分比α-折叠β-转角无规则卷曲.三级与二级结构预测均显示桉树焦枯病菌MDR具有典型的MDR蛋白结构,说明该蛋白家族的进化比较保守;CpABCB10基因参与调控分生孢子稳定性和萌发,CpABCB4和CpABCB9基因参与调控金属离子的转运,CpABCB7和CpABCB8基因参与调控桉树焦枯病菌的抗药机制.此外,CpABCB7基因还能参与调控桉树焦枯病菌的整个致病过程.     

桉树焦枯病菌CpSit1基因的鉴定与表达

利用Blast及TCDB数据库对桉树焦枯病菌(Calonectria pseudoreteaudii)的Cpsit1基因进行鉴定;再利用SMART数据库和Prot Param、TMHMM、PHD、Pro Comp 9.0在线分析工具对Cpsit1基因编码蛋白的理化性质、跨膜螺旋、蛋白质二级结构和亚细胞定位进行预测分析;最后采用qRT-PCR方法对CpSit1基因在焦枯病菌侵染桉树过程中的表达情况进行分析.结果表明:CpSit1基因长度为1 780 bp,其编码的蛋白序列共有592个氨基酸残基组成,并将其鉴定为铁载体-铁:H+同向转运蛋白.其保守结构域为MFS_1;共含有14个跨膜螺旋;在二级结构中α螺旋占45.10%,延伸链占26.01%,无规则卷曲占28.89%.通过qRT-PCR相对定量的方法分析焦枯病菌侵染桉树24、48和72 h后CpSit1基因的表达情况,结果显示,CpSit1基因在这3个时段均发生上调表达,但24 h的表达量明显大于48和72 h.说明桉树焦枯病菌CpSit1基因在病原菌侵染寄主的过程中通过调控铁载体-铁化合物的转运来完成铁元素的摄入,协助其在寄主中的定植.     

梨内根-贝壳杉烯合酶基因克隆及表达分析

中矮1号(Pyrus communis)是中国农业科学院果树研究所选育的梨优良矮化砧木,为研究其矮化机理,应用同源克隆的方法从中矮1号叶片总RNA中克隆赤霉素合成过程中的关键酶——内根-贝壳杉烯合酶(KS)基因的cDNA全长序列,并对该基因在不同梨品种中的表达进行分析.结果表明:基于苹果基因组序列设计的特异引物从中矮1号的总RNA中扩增出了1个编码框全长为2214 bp的cDNA序列,其编码737个氨基酸残基,推断分子量为83.63 kD,等电点为5.37.其氨基酸序列与报道的其他植物KS氨基酸序列的相似性为53.61％～72.63％,其中,与板栗(AEF32083.1)的相似性最高,其氨基酸序列中包含植物KS基因所共有的YDTAWVAWVP和DDXXD保守结构域,因此,将分离到的基因命名为PcKS.早酥、锦香和中矮1号等不同梨品种的PcKS基因的cDNA序列仅有个别碱基差异,但编码的氨基酸序列完全一致,品种间不存在结构差异.RT-PCR表达分析结果表明,PcKS基因在早酥中的表达量低于同时期的锦香和中矮1号,与植株高度相反,初步表明该基因的表达有与梨植株生长势呈负相关的趋势.     

桉树焦枯病菌内参基因的筛选

为筛选出桉树焦枯病菌在盐胁迫及侵染桉树叶片两种条件下表达稳定的内参基因,采用实时荧光定量聚合酶链式扩增反应(RT-q PCR)技术分析了桉树焦枯病菌中7个常用内参基因(GAPDH、α-tubulin-1、α-tubulin-2、18S rRNA、ubiquitin、β-actin、β-tubulin)的mRNA差异表达情况,并采用ge Norm软件分析了它们在两种条件下的表达稳定性。结果表明,ubiquitin和α-tubulin-2为桉树焦枯病菌在NaCl胁迫下表达最稳定的基因,且不需要引入第3个基因;18S rRNA和α-tubulin-1为侵染桉树叶片下表达最稳定的基因,但需引入第3个基因GAPDH。因此,ubiquitin和α-tubulin-2为桉树焦枯病菌在NaCl胁迫下较适合的内参基因,而18S rRNA、α-tubulin-1和GAPDH为侵染桉树叶片较适合的内参基因。     

尾叶桉U6 4CL基因cDNA克隆及反义表达载体的构建

[目的]为了获得桉树4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)基因,构建植物反义表达载体,研究4CL基因对木质素的调控机理。[方法]从尾叶桉U6幼茎组织中提取总RNA,经RT-PCR扩增得到1.4 kb cDNA片段,将其克隆到质粒载体pGEM-T Easy。[结果]测序结果表明,该基因1413 bp,编码471个氨基酸。克隆片段经双酶切消化,反向插入到植物表达载体pBI121上,构建成4CL反义基因表达载体。通过冻融法将携带反义cDNA的植物表达载体质粒导转入根癌农杆菌EHA105,得到完整的Ti质粒表达载体系统。[结论]为该基因转化桉树的主栽品种尾叶桉U6以降低其木质素含量奠定了基础。     

细脚拟青霉腺苷酸琥珀酸合酶基因的克隆与表达分析

腺苷酸琥珀酸合酶(ADSS)为细脚拟青霉(Paecilomyces tenuipes)有效成分腺苷合成代谢途径的关键酶,而细脚拟青霉中腺苷酸琥珀酸合酶基因Ptadss的克隆与序列分析鲜见相关报道。本文在细脚拟青霉转录组测序结果的基础上,利用PCR技术克隆得到该菌Ptadss基因的cDNA序列,对Ptadss基因及其编码的蛋白进行生物信息学分析(相关理化性质、结构域、亲水性-疏水性、亚细胞定位、信号肽和高级结构等),并构建PtADSS与相关微生物ADSS的系统进化树。同时,采用实时荧光定量PCR技术,分析Ptadss基因在不同发酵阶段的细脚拟青霉菌丝体中的表达量,以初步明确该基因的表达量对于细脚拟青霉腺苷含量的影响。结果表明:克隆得到的Ptadss基因的ORF序列为1 670bp。该基因编码的蛋白的基本性质为:423个氨基酸残基、相对分子量为46.7 663kDa、等电点(pI)为5.59,含58个磷酸化位点,且该蛋白为定位于细胞质中的非分泌性和非跨膜的疏水性蛋白。结构预测结果表明该蛋白是由α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲组成的复杂结构。序列分析结果提示,细脚拟青霉Ptadss基因与Cordyceps confragosa腺苷酸琥珀酸合酶基因同源性最高,可达91%。结合其他微生物的ADSS氨基酸序列构建系统树,结果表明细脚拟青霉与Cordyceps confragosa亲缘关系较近。另经对不同发酵阶段的细脚拟青霉中Ptadss的表达量及腺苷含量分析结果表明:Ptadss基因的表达水平与菌丝体中腺苷含量存在正相关性。     

刺梨果实半乳糖内酯脱氢酶基因cDNA片段的克隆及在不同器官的表达

 根据GenBank中登录的拟南芥、花椰菜、甘薯和草莓等植物的半乳糖内酯脱氢酶基因(GalLDH)保守序列设计引物，采用RT-PCR法，从刺梨果实中扩增出该基因的cDNA片段855 bp并测序。序列分析表明，刺梨GalLDH与草莓GalLDH的相似性达92%，与其它植物同源基因的相似性也在80%左右；该片段编码285个氨基酸，推导的氨基酸序列与其它植物同源基因的相似性高达75%～87%。Northern杂交分析表明，该基因在刺梨不同器官中的表达差异明显：在果实内有很高的表达水平，叶内较弱，而在茎和根内只能检测到微弱的信号。这种差异与不同器官中维生素C的积累量高度一致。     

木奈叶片乙醇酸氧化酶基因全长 cDNA的分离与表达研究

乙醇酸氧化酶（ glycolate oxidase,GLO）是植物光呼吸途径中的一种限速酶,催化羟乙酸盐氧化成乙醛酸盐和H2 O2,与植物的诱导抗病性密切相关。试验从已构建好的木奈（ Prunus salicina Lindl．var．cordata J．Y．Zhang et al．）5个不同生长发育时期叶片的均一化全长cDNA文库中分离得到了一个乙醇酸氧化酶（ GLO）基因,命名为PsGLO。序列分析表明,PsGLO基因cDNA全长为1531 bp,开放阅读框为1122 bp,编码374个氨基酸。氨基酸多重序列比对表明,该基因与陆地棉乙醇酸氧化酶基因相似性最高,为90％。荧光定量PCR分析表明, PsGLO基因在木奈叶中木奈叶芽、展开叶、幼叶、成熟叶、老叶5个不同生长发育时期中都有表达,其中,老叶中表达量最高,叶芽最低。     

铁皮石斛查尔酮合酶基因克隆与表达分析

[目的]克隆铁皮石斛中查尔酮合酶(CHS)基因,分析其基本生物学信息及组织表达特异性,为进一步研究CHS基因在铁皮石斛中的表达调控机理及其在铁皮石斛中的功能打下理论基础.[方法]采用铁皮石斛转录组序列与NCBI同源序列进行比对,根据保守区段设计引物克隆铁皮石斛CHS基因的cDNA全长,采用实时荧光定量PCR定量表达分析不同生长年限、不同组织部位中CHS基因的表达水平.[结果]铁皮石斛CHS基因cDNA编码区1188 bp,编码395个氨基酸,GenBank登录号KT783451,分子量为43.2 kD,理论等电点6.05.铁皮石斛GHS氨基酸序列与同属植物金钗石斛(Dendrobium nobile)的CHS氨基酸序列同源性最高,达99%,与非同科植物欧洲大叶杨(Populus trichocarpa)、巨桉(Eucalyptus grandis和紫玉兰(Magnolia liliiflora)等植物的同源性在83%左右.该基因编码的蛋白质属非分泌蛋白,定位于细胞质基质中,为非跨膜结构的亲水性不稳定蛋白.CHS基因在1年生铁皮石斛叶片中的表达量最高,随着植株年龄的增长,叶片中CH基因的表达量降低,茎中的表达量升高.[结论]铁皮石斛CHS基因早期主要参与激素运输和器官形态建成,后期主要参与类黄酮物质合成.     

aiiA基因原核表达载体的构建与表达

【目的】构建aiiA基因的原核表达载体,并进行诱导表达,检测aiiA蛋白的抗病性,为进一步通过转基因技术培育转aiiA基因植株奠定基础。【方法】从pMDTM19-T Vector+aiiA质粒中酶切获得aiiA基因,将其与pGEX-4T-1表达载体连接构建重组原核表达载体pGEX-4T-1+aiiA,经双酶切及测序鉴定后,进行诱导表达,并对表达产物的功能进行鉴定。【结果】双酶切与PCR检测结果表明,重组原核表达载体pGEX-4T-1+aiiA构建成功。表达条件优化结果表明,在25℃下用0.2mmol/L IPTG诱导9h,aiiA蛋白的表达量最高。aiiA重组蛋白抑菌试验结果表明,其能够降解细菌的AHLs信号分子,猝灭细菌的群体感应,明显减弱病菌的致病力。转aiiA基因尾巨桉抗性检测结果表明,转基因植株抗性明显增强,表现为发病时间延迟,病情指数降低,评价为中等抗病水平。【结论】成功构建了aiiA基因原核表达载体,其诱导表达产物能猝灭细菌的群体感应,明显减弱病菌的致病力。     

蓝莓角鲨烯环氧化酶基因的克隆与表达分析

角鲨烯环氧化酶(SQE)催化角鲨烯合成三萜类骨架β-香树酯前体2,3氧化鲨烯,是熊果酸合成途径中的重要限速酶。本研究采用RT-PCR技术从‘喜来’蓝莓根中克隆得到VcSQE基因,全长序列1 744 bp,序列分析结果表明,其含有1 620 bp开放阅读框,编码539个氨基酸;氨基酸同源序列分析表明,蓝莓与其它物种SQE蛋白氨基酸序列相似性很高,与山茶科的茶相似性最高,达90.6%,与猕猴桃相似性为89.7%;不同植物SQE蛋白序列分析发现,该类植物SQE含有3个保守结构域,均在VcSQE中存在;荧光定量试验表明,VcSQE基因在叶中表达量最高,根中表达量最低。     

编码棉花胞质铜锌超氧物歧化酶基因的克隆与表达分析

 【目的】克隆编码棉花胞质铜锌超氧化物岐化酶基因并分析其表达特性。【方法】采用 RACE 技术克隆基因，Northern blotting 检测基因的表达谱；采用氮蓝四唑（NBT）光下还原法测定不同生育期的酶活性。【结果】获得了棉花胞质铜锌超氧化物岐化酶基因cDNA 全长序列（GenBank 注册号：DQ445093）；该基因cDNA全长共682 bp，开放阅读框456 bp，编码152个氨基酸。分子结构预测结果：酶蛋白理论分子量约为15.03 kD，理论等电点为6.09，与其它植物的蛋白质氨基酸序列同源性在82%～87%之间。Southern blotting显示不同棉种该基因的拷贝数基本一致，均属于低拷贝基因。Northern blotting显示该基因在不同的组织、不同的生育期表达量不同；酶活性测定显示盛花期最高。【结论】棉花胞质铜锌超氧化物岐化酶基因在陆地棉中属于低拷贝数基因；在整个生育期中mRNA的含量呈规律性动态变化，前期较低，后期较高，在盛花期达到顶峰；变化曲线与不同时期的酶活性变化一致；不同器官的基因表达检测结果显示：基因在根中表达量最高，叶片次之，花中的表达最低。