花生AhNCED1基因的克隆、序列分析与载体构建

脱落酸(ABA)在植物生长发育中起着重要的作用,9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶基因(NCED)是其合成途径中的关键基因。采用逆转录PCR(RT-PCR)技术在花生种子中克隆到其同源基因AhNCED1,预测该基因开放阅读框为1 806 bp,编码601个氨基酸,蛋白质的分子质量为66.8 ku,等电点为8.49。通过生物信息学分析表明,该基因含有2种跨膜区,但均不明显;由17个丝氨酸、8个苏氨酸、5个酪氨酸参与磷酸化过程;同源比较发现,该基因与来自拟南芥、柱花草等的NCED具有较高的同源性,进化分析表明该基因与柱花草NCED的亲缘关系最近。笔者成功构建了该基因的亚细胞定位载体AhNCED1-GFP和超表达载体p Cambia2300EC-AhNCED1,为进一步研究花生中AhNCED1基因的功能奠定了基础。     

甘蔗ABA生物合成关键酶SoNCED基因克隆及表达分析

【目的】克隆甘蔗体内9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因,分析其基本生物学信息及在逆境胁迫下的表达分析,为进一步探讨So NCED基因在甘蔗脱落酸(ABA)生物合成途径中的作用提供理论依据。【方法】以甘蔗品种桂糖21号为材料,待蔗苗长至5~6片叶时分别进行干旱、低温、高盐和氧化胁迫处理,利用反转录PCR(RT-PCR)和c DNA未端快速扩增(RACE-PCR)克隆So NCED基因,应用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,构建原核表达载体并进行目的蛋白的诱导表达,通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析So NCED基因在受到不同逆境胁迫时的表达情况。【结果】克隆获得的So NCED基因(Gen Bank登录号JQ314108),c DNA全长为2521 bp,包含1个1827 bp的开放阅读框(ORF),编码608个氨基酸。多重序列比对及系统发育进化树分析结果表明,So NCED基因编码的氨基酸序列与其他植物有一定的相似性,尤其与禾本科C4植物高粱和玉米的同源性最高,均达96%。成功构建So NCED基因的原核表达载体p ET-So NCED,且通过IPTG诱导时可得到约66.0 k D的蛋白,确定该蛋白为So NCED基因的表达蛋白。q RT-PCR结果分析表明,So NCED基因在干旱、低温、高盐和氧化胁迫下均能诱导表达,其中氧化胁迫下其表达量在6 h时达峰值,其他胁迫方式下其表达量在12 h时达峰值。【结论】成功克隆获得甘蔗So NCED基因,并从不同逆境下的表达情况推测该基因在甘蔗体内参与了干旱、低温、高盐和氧化等非生物胁迫的调控过程。     

黄冠梨PbpNCED3基因的克隆与表达

【目的】克隆黄冠梨Pyrus bretschneideri ‘Xuehuali’×P. pyrifolia ‘Shinsseiki’叶片中的9-顺式-环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(NCED)基因的全长cDNA序列,研究不同程度干旱条件下该基因的表达及与叶片内源脱落酸(ABA)的动态变化关系,为明晰该基因在梨树抗旱中的分子机理提供理论依据。【方法】根据转录组数据得到的PbpNCED3序列进行同源序列扩增,通过生物信息学分析确定其属于NCED家族基因。通过酶联免疫吸附法测定不同水分条件下梨叶片内源ABA的含量,通过实时荧光定量测定Pbp NCED3基因的表达量。【结果】Pbp NCED3cDNA序列全长为1 831bp,编码603个氨基酸(GeneBank登录号为:MH749461)。该蛋白具有NCED发挥功能所依赖的4个保守的组氨酸,有NCED家族特有保守结构域序列MIAHPKxDP和HDFAITE及RPE65结构域,N-端含有靶向叶绿体的转运肽。蛋白结构预测发现,该蛋白与玉米vp14(NCED家族蛋白)比对序列相似性为70%,且具有两亲性的α螺旋结构。PbpNCED3基因的表达量与梨叶片ABA的含量成正相关关系(相关系数为0.914),且二者都受到干旱的诱导。【结论】试验所得到的黄冠梨PbpNCED3属于NCED家族基因,该基因响应干旱胁迫,其表达量与内源ABA的含量动态变化趋势一致。     

玉米PDI基因cDNA的克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR技术,从玉米花丝中克隆得到了玉米蛋白质二硫键异构酶(PDI)基因cDNA编码序列(GenBank登录号为EF532321)。生物信息学技术分析表明:该序列开放阅读框为1 542个碱基,编码513个氨基酸,组成的蛋白质分子式C2577H3980N648O771S11,分子量为56.7 kDa,等电点pI为5.01。基因进化树分析表明玉米中的PDI基因与水稻中的PDI基因具有较近的亲缘关系。亚细胞定位预测分析表明,该基因编码的蛋白定位于细胞的内质网。     

玉米组蛋白编码基因鉴定与表达分析

为了鉴定玉米基因组中组蛋白编码基因并分析其在不同条件下的表达规律，本研究利用生物信息学方法对玉米基因组中组蛋白编码基因进行了系统性鉴定和分析，利用同源性分析鉴定玉米组蛋白编码基因，利用保守结构域分析对组蛋白进行结构域鉴定，利用转录组测序数据对组蛋白编码基因进行表达规律分析。结果表明，玉米基因组中存在16个H2A,13个H2B,12个H3,9个H4和4个H1；对蛋白结构分析时发现玉米组蛋白保守结构域的数量和序列在同一亚族中高度保守，并且在不同物种中也非常保守；对玉米组蛋白基因的组织表达特异进行分析，发现玉米组蛋白编码基因在不同组织中表达水平有明显差异；对生物胁迫和非生物胁迫数据分析，发现组蛋白编码基因在不同胁迫下表达水平发生明显变化。本研究全基因组层面对玉米组蛋白编码基因进行了系统性鉴定和分析，明确了玉米中组蛋白的编码基因，揭示了组蛋白编码基因在玉米不同组织及生物和非生物胁迫中的表达规律，为进一步阐明其功能奠定了重要的理论基础。     

菠菜SpNHX1基因的克隆及生物信息学分析

从菠菜(Spinacia oleracea L.)栽培种中克隆得到1个NHX1基因,命名为SpNHX1。利用生物信息学软件对获得的基因核苷酸序列及编码的蛋白质序列进行分析,结果发现SpNHX1属于Vac亚家族,序列长度为6 090 bp,开放阅读框为1 662 bp,编码553个氨基酸残基。利用相关软件或在线工具对SpNHX1进行生物信息学分析,结果表明其编码蛋白分子式为C2 818H4 363N697O772S25,属于稳定的疏水性蛋白;进化树分析表明SpNHX1蛋白与拟南芥AtNHX1、AtNHX2亲缘关系较近,属于定位在液泡膜上的蛋白,SpNHX1蛋白与双子叶植物的NHX蛋白亲缘关系较近。     

应用RACE法克隆雷竹笋PAL基因及序列分析

应用RACE法,克隆获得了雷竹笋PAL基因的全长序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明:雷竹笋PAL基因的开放阅读框长度为2103 bp,共编码701个氨基酸,其中具有1个保守的活性位点Ala-Ser-Gly(A-S-G);在PAL蛋白的二级结构中含有大量的α螺旋和β折叠,其三级结构模型为一个带柄的圆锥形。构建的PAL基因核苷酸序列进化树结果显示雷竹与毛竹、绿竹的亲缘关系最近,与小麦、大麦、水稻、佛肚竹的亲缘关系较近,与玉米、高粱的亲缘关系较远。     

应用RACE法克隆雷竹笋PAL基因及序列分析

应用RACE法,克隆获得了雷竹笋PAL基因的全长序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明:雷竹笋PAL基因的开放阅读框长度为2103 bp,共编码701个氨基酸,其中具有1个保守的活性位点Ala-Ser-Gly(A-S-G);在PAL蛋白的二级结构中含有大量的α螺旋和β折叠,其三级结构模型为一个带柄的圆锥形。构建的PAL基因核苷酸序列进化树结果显示雷竹与毛竹、绿竹的亲缘关系最近,与小麦、大麦、水稻、佛肚竹的亲缘关系较近,与玉米、高粱的亲缘关系较远。     

玉米Na~+/H~+逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定

[目的]克隆玉米Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因，为研究此类基因在玉米非生物胁迫抗性机制中的功能奠定基础。[方法]采用电子克隆、RT—PCR、生物信息学方法，从玉米基因组中克隆1个质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因，并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。[结果]利用电子克隆方法，从玉米中克隆出1个质膜型Na^＋／H^＋逆向转运蛋白基因ZmSOS1；Zm-SOS1基因的开放阅读框长3411bp，编码1136个氨基酸；序列分析表明，ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOSl、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61％和82％；RT—PCR分析表明，ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强，表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSDS1是一个公认的质膜型Na^＋／A^＋逆向转运蛋白基因，并可能参与玉米的非生物胁迫反应。     

高亲和力玉米转磷蛋白基因B103-Zm5473电子克隆及其生物信息学分析

采用电子克隆技术,从玉米自交系B103中克隆出1个高亲和力转磷蛋白基因B103-Zm5473。测序及生物信息学分析结果表明:从B103中克隆的目标DNA序列长度为2 218bp,包含1 608bp构成的开放阅读框(ORF),编码由535个氨基酸组成的蛋白;与玉米标准基因组上注释的基因GRMZM2G045473相比,在DNA序列上存在1个碱基差异,但所编码的蛋白完全相同。生物信息学分析结果表明:来自B103的目的基因编码的B103-Zm5473P蛋白含有转运蛋白FMS超基因家族的高亲和力转磷蛋白Pht1家族蛋白的特征序列GGDYPLSxxIxSE,具有由12个跨膜区和13个亲水区;在13亲水区中,包括N-末端亲水区和C-末端亲水区在内的7个亲水区伸入细胞内部,另外6个亲水区伸出细胞的外部,在第6和第7跨膜区之间存在1个大的亲水区的特征。故该研究中克隆的基因B103-Zm5473,初步推断为Pht1家族的高亲和力转磷蛋白基因。