3种植物Ran基因的克隆及序列分析(摘要)(英文)

[目的]研究洋葱、大蒜和油菜中Ran基因与拟南芥Ran2基因的同源性,以确定3种植物材料能否作为拟南芥的替代材料研究Ran定位。[方法]采用RT-PCR方法,以拟南芥Ran2的引物分别从洋葱、大蒜和油菜分裂细胞提取的总RNA中扩增出相应片段DNA(AcRan,AsRan,BnRan),经凝胶电泳回收相应PCR产物,克隆到pMD18-T载体上,转化到DH5α中,抽提质粒,经酶切、PCR鉴定确定阳性克隆,将阳性克隆的菌体进行测序、比对分析。[结果]洋葱、大蒜和油菜的Ran基因开放阅读框分别为666、663和666bp;分别编码221、220和221个氨基酸,分子量约24.3kD;与拟南芥AtRan2氨基酸序列同源性分别为99.1%、100%(除末端缺少1个天冬氨酸D外)和96.4%;进化树分析显示洋葱和大蒜Ran基因与拟南芥进化关系更近,其根尖可代替拟南芥根尖研究Ran基因的定位或相关生物学功能。将该实验克隆的3种植物Ran基因序列与收集的14种植物的Ran序列共28种进行氨基酸同源性比对及进化树分析表明,高等植物Ran基因绝大多数在进化树中处于同一位置,同源性高达90%以上(拟南芥AtRan4和水稻OsRan4例外),因此,它们可能在植物细胞分裂过程中起着相似的作用;且3种植物在受动结合域(EBD)和酸性末端(AT)存在不同;而拟南芥AtRan4缺少这2个功能域,可能与AtRan1～3具有不同的作用。[结论]为进一步研究植物Ran基因的生物学功能奠定了基础。     

拟南芥蛋白磷酸酶基因AtPP2C的克隆及植物表达载体的构建

根据GenBank中已发表的拟南芥蛋白磷酸酶基因AtPP2C(AT1g07430)的cDNA序列设计并合成了1对引物。通过RT-PCR方法从NaCl处理的拟南芥总RNA中扩增出AtPP2C基因的全长cDNA片段,采用gateway技术中的BP反应将其克隆到pDONR201中。测序表明,该片段与GenBank上报道的序列具有100%的同源性。采用gateway技术中的LR反应,以植物表达载体pLEELA为基础,构建了由组成型启动子35S调控的AtPP2C基因的植物表达载体pLAT35S。     

茎瘤芥光敏色素PHYB基因片段的克隆与序列分析

通过RT-PCR技术在茎瘤芥幼苗叶片中克隆了茎瘤芥光敏色素PHYB基因片段,命名为BjPHYB1(GenBank登录号:JQ178243)。结果表明,该片段长1 544 bp,编码514个氨基酸;该氨基酸序列包含两个完整的PHYB保守结构域PHYTOCHROMEREGION和PAS DOMAIN,且与甘蓝和拟南芥PHYB同源性分别为98%和96%;系统进化树分析表明BjPHYB1与同科植物的PHYB亲缘关系较近。茎瘤芥PHYB基因片段为首次克隆,为今后对该基因功能研究奠定了基础。     

拟南芥黑芥子酶基因根特异性表达启动子的克隆

黑芥子酶是一类催化芥子油苷水解的同工酶, pyk10 是一个在拟南芥根和下胚轴中特异表达的黑芥子酶基因。本研究用PCR方法从拟南芥Columbia生态型基因组中克隆了pyk10 基因启动子片段。序列分析表明:该片段全长1 454 bp,与已发表的pyk10 启动子序列(GenBank accession no. AJ292756)同源性达98%。该启动子片段中含有多种其他植物基因启动子中发现的通用启动子元件,并含有器官和组织特异性转录因子的结合位点ACGT-、CANNTG-、GATA-以及I盒等顺式元件。     

捻转血矛线虫HLJ株H11基因克隆及部分胞外域表达

根据GenBank上发表的捻转血矛线虫核苷酸序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆捻转血矛线虫HLJ株H11基因。结果表明,H11ORF核苷酸长为2 919 bp,编码972个氨基酸残基。经分析,捻转血矛线虫HLJ株H11与X94187、AY247714、AY819650同源性分别为99.14%、98.49%和99.59%;H11基因含有4个糖基化位点和1个Zn结合功能域;4个糖基化位点分别位于99~102 aa、227~230 aa、549~552 aa和858~861 aa处;Zn结合功能域位于376~385 aa处。参照捻转血矛线虫HLJ株H11序列设计引物,扩增H11ORF 451~2 919 bp一段胞外域序列,构建包含3个糖基化位点和1个Zn结合功能域pGEX-6P-1-H11原核表达质粒,在大肠杆菌表达菌Rosetta(DE3)中进行表达。SDS-PAGE结果表示,融合蛋白分子质量约为118 ku,以包涵体形式存在。免疫印迹实验未出现目的条带,说明H11确是一种隐蔽抗原。     

云南特有火把梨UFGT基因片段的克隆与序列分析

为研究UFGT基因对红皮梨花色素苷合成的调控机制,以云南特有火把梨为试材,克隆得到UFGT的基因片段,运用生物信息学分析软件对该基因序列进行分析。结果表明:UFGT基因片段长1 440 bp,编码479个氨基酸的蛋白质;该氨基酸序列与沙梨、西洋梨、白梨、苹果和樱桃李的同源性分别为99%、96%、94%、91%和72%;蛋白无跨膜结构,不存在导肽和信号肽,属于非分泌蛋白,定位在胞液;结构功能域分析显示该片段含典型的GT1_Gtf_Like功能域和1个GTB型超家族蛋白的典型结构。     

拟南芥CYCD3;1基因植物表达载体的构建 及在烟草中的遗传转化分析

为了分析植物D型细胞周期蛋白在细胞周期中的作用,采用PCR方法从拟南芥花序中克隆出At CYCD3;1基因的全长c DNA序列。该基因的开放读码框为1131 bp,预测编码376个氨基酸,蛋白质的分子量为42701.6 Da,蛋白质的等电点为4.89。构建植物表达载体p ROKII-At CYCD3;1,并利用农杆菌介导的叶盘法将外源基因导入野生型烟草中。通过PCR及q RT-PCR检测显示,At CYCD3;1成功插入烟草基因组并在转录水平表达。表型观察显示转基因株系与野生型株系相比主要表现为花冠宽度变大,花瓣和萼片长度变长,果实变大,茎干弯曲,叶片卷曲,根尖细胞变小。综上,拟南芥At CYCD3;1基因的过量表达影响了植物的生长发育。     

3种植物Ran基因的克隆及序列分析

［目的］研究洋葱、大蒜和油菜中Ran基因与拟南芥Ran2基因的同源性,以确定3种植物材料能否作为拟南芥的替代材料研究Ran的定位。［方法］采用RTPCR方法,以拟南芥Ran2的引物分别从洋葱、大蒜和油菜分裂细胞提取的总RNA中克隆出同源基因,进行测序、比对分析。［结果］洋葱、大蒜和油菜的Ran基因开放阅读框分别为666、663和666bp;分别编码221、220和221个氨基酸,分子量约24.3kD;与拟南芥AtRan2氨基酸序列同源性分别为99.1%、100.0%（除末端缺少1个天冬氨酸D外）和96.4%;进化树分析显示洋葱和大蒜Ran基因与拟南芥进化关系更近。［结论］为进一步研究植物Ran基因的生物学功能奠定了基础。     

拟南芥WRI1基因的克隆及其植物反义载体的构建

应用聚合酶链式反应技术(PCR)扩增了拟南芥WRI1基因,并将其克隆到pMD18-Tvector载体上,对重组子进行PCR检测和限制性内切酶分析,并测定了该基因全序列.结果表明,该基因全长为1 287 bp.将拟南芥WRI1基因反向克隆到植物表达载体pCambia1300的35S启动子下游,构建了该基因的植物反义表达载体.     

玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的克隆及其表达载体构建

为了克隆磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)的编码基因以用于表达载体的构建,本研究根据已公开的序列信息设计特异性引物,以玉米自交系ZD410的叶片DNA为模板,通过PCR技术成功克隆了pepc基因的全长序列。生物信息学分析发现,该基因完整ORF长度为2 913 bp,编码蛋白质分子质量约为108.179 ku,等电点(PI)为5.73;对其氨基酸序列进行同源性检索分析显示,该蛋白质与其他C4植物的PEPC蛋白具有极高的同源性;利用Gateway技术构建含pepc目的基因的表达载体,并通过农杆菌介导的花序浸染法将该基因导入野生型拟南芥。     

不结球白菜硝酸还原酶基因BcNR的克隆及其在拟南芥中的转化

 【目的】克隆不结球白菜硝酸还原酶基因（BcNR ）,并转化拟南芥做初步的功能鉴定。【方法】采用分段RT-PCR及3′RACE和5′RACE技术克隆了BcNR基因的全长cDNA,利用生物信息学方法进行序列分析和蛋白结构分析。构建pCAM-BcNR植物过量表达载体,通过农杆菌介导的真空渗透法将其转入野生拟南芥中,经抗性筛选及PCR验证获得T0代转基因植株,用Real-time PCR方法对30 mmol?L-1 KNO3溶液处理的转基因拟南芥的硝酸还原酶基因表达进行检测,并测定转基因植株的硝酸还原酶活性。【结果】获得了编码不结球白菜硝酸还原酶基因(BcNR )的cDNA全序列3 049 bp,包含有2 733 bp的开放阅读框,编码910个氨基酸。其氨基酸序列与拟南芥、烟草、甘蓝型油菜、马铃薯等编码的氨基酸序列具有较高同源性。蛋白质结构域分析表明,所推导的氨基酸序列具有完整的硝酸还原酶结构,同时证明从不结球白菜中克隆的这条基因属于NADH-NR型。GenBank登录号为EU662272。转基因拟南芥T0代植株进行GUS基因PCR检测,证明重组质粒已整合到转基因植株基因组中。硝酸盐处理后的转基因植株硝酸还原酶基因的表达比野生型显著提高,且硝酸还原酶活性有不同程度的提高。【结论】本研究首次从不结球白菜中克隆获得BcNR基因的全长cDNA序列,揭示了其序列特征并对其进行了初步的功能鉴定,为进一步利用该基因开展蔬菜硝酸盐含量的基因调控研究奠定了基础。     

甘蓝SRK底物蛋白基因的克隆与序列分析

采用PCR、3’RACE以及其他分子生物学方法,以甘蓝基因组DNA和柱头cDNA为模板对SSP基因进行扩增克隆,得到长度分别为778 bp和825 bp的基因片段。序列分析表明,甘蓝SSP基因不包含内含子,SSP核苷酸序列与拟南芥肽酶M28家族蛋白有同源性,序列相似性达到67.4%,两者的氨基酸序列相似性达到62.7%,而且都含有一个TFR_dimer结构域,推测SSP蛋白极有可能与在自交不亲和过程中受ARC1作用而泛素化了的某一未知蛋白的降解相关。     

甘蓝型油菜生物节律钟输出基因BnGI的克隆和表达分析

利用同源克隆的方法,以拟南芥GIGANTEA基因为种子序列,在甘蓝型油菜中克隆得到GI基因,命名为BnGI。序列分析结果表明:该基因编码区全长为3 516bp,编码1 171个氨基酸,与白菜GI基因序列同源性达99%,与拟南芥GI基因同源性达87%。成熟蛋白的等电点为6.59,分子量为127.15kDa,亚细胞定位预测在细胞核定位。荧光半定量检测结果表明:BnGI基因在根、茎、顶端分生组织、叶、花等中均有表达,但表达水平具有组织特异性。     

冷胁迫下不结球白菜BcSLAC1基因克隆和表达分析及ABA和H_2O_2在调控气孔运动中的作用

采用RT-PCR方法首次获得不结球白菜BcSLAC1基因,该基因核甘酸序列全长1 668 bp,其开放阅读框编码555个氨基酸。与已公布的拟南芥SLAC1基因有较高的同源性。系统进化树分析表明:与SLAHs基因家族其他基因相比,BcSLAC1基因与拟南芥SLAC1基因有更近的遗传距离。在冷胁迫条件下利用气孔开张度测量和荧光显微技术分析表明:冷胁迫下H2O2可能作为下游信号分子参与了保卫细胞中ABA信号转导。实时定量RT-PCR检测表明,冷胁迫下BcSLAC1基因表达量升高,同时用ABA处理后,BcSLAC1基因表达量比抗坏血酸处理后明显上升,说明ABA对BcSLAC1基因的诱导作用和ABA诱导产生的H2O2有关。     

拟南芥磷酸肌醇特异性磷脂酶CAtPLC15亚型基因的组织表达定位

采用PCR扩增的方法,得到AtPLC151 380 bp的启动子片段,构建了带动报告基因GUS表达的双元载体,转化拟南芥并筛选阳性转基因植株。通过组织化学染色分析AtPLC15基因在拟南芥中的表达情况,结果显示AtPLC15基因在拟南芥幼苗的子叶、下胚轴、根尖和柱头处有表达,在成熟花药中表达量极少,而在幼苗子叶和根尖中有极高的表达量。对该基因的功能有了新的认识,为阐述其功能机理提供了重要研究基础。     

Characterization of a TaJ Gene from Wheat

A novel J-domain protein gene was cloned from wheat （Triticum aestivum L.） using RT-PCR technology and named as TaJ. The J-domain protein is defined by the presence of a J-domain. The cDNA of T. aestivum gene, TaJ （GenBank accession number： DQ789026）, was 1263 bp and contained a complete open reading frame （ORF） encoding a J-domain protein of 420 amino acid residues. The predicted amino acid sequence of TaJ possesses three functionally essential domains： the Nterminal J-domain which includes the highly conserved HPD tripeptide, an adjacent domain that is rich in glycine and phenylalanine residues （G/F） and a Cysteine-rich zinc-finger domain with four repeats of CxxCxGxG that is important for protein interactions. The C-terminal of TaJ was -CAQQ, a farnesylation motif. The full-length deduced amino acid sequence of TaJ is highly homologous to J-domain proteins from various plant species. Southern blot analysis indicated that a single copy of TaJ existed in wheat genome. The expression pattern of TaJ performed by real-time PCR demonstrated that heat shock （HS） at 37℃ induced the expression of TaJ rapidly and strongly, but the response of the TaJ gene to cold stress was much slower than that to HS. Tissue-specific expression analysis showed that the expression level of TaJ gene was much higher in leaves than that in roots.     

黄瓜酪氨酸硫化转移酶基因CsTPST克隆及其表达分析

【目的】克隆黄瓜酪氨酸硫化转移酶基因(CsTPST),并分析植物多肽在发育过程中的调控作用,为研究CsTPST的功能及多肽与乙烯在黄瓜发育过程中的相互作用打下基础。【方法】以拟南芥TPST蛋白序列信息为基础进行同源比对,经PCR扩增和生物信息学分析获得CsTPST基因序列信息、结构和亲缘关系,并利用qRT-PCR对其表达模式进行分析。【结果】CsTPST基因cDNA全长789 bp,编码262个氨基酸。进化分析结果表明,CsTPST蛋白与甜瓜的TPST蛋白亲缘关系最近,其氨基酸序列相似性为93%。 qRT-PCR分析结果表明,CsTPST基因在黄瓜雌花、根和叶片中表达量较高,在雄花和茎中表达量较低。此外,CsTPST基因在乙烯合成促进剂ACC处理的黄瓜叶片中上调表达,而在乙烯合成抑制剂AVG处理下呈下调表达。 CsTPST基因启动子能激活GFP基因的表达。【结论】CsTSPT基因是一个受乙烯诱导表达的基因,可供开展CsTPST基因的生物学功能及性别决定的分子机理研究参考。     

一个毛竹细胞色素P450基因的克隆与表达研究

从毛竹全长cDNA文库中分离到1个细胞色素P450基因,命名为PheCYP-1。相似性分析表明,其编码蛋白与拟南芥CYP706A亚家族蛋白相似性较高(42%~46%),属于CYP706家族;实时定量PCR结果表明,PheCYP-1在正在伸长的笋中表达丰度最高;将PheCYP-1构建到pBI121的多克隆位点,在拟南芥中过量表达,转基因拟南芥的次生木质部导管壁厚度显著增加,表明PheCYP-1基因可能与毛竹次生木质部的细胞壁发育有关。     

日本百脉根■牛儿基■牛儿基氢化酶的电子克隆及进化分析

根据物种间同源基因相对保守的特点,利用生物信息学的方法,以拟南芥牛儿基牛儿基氢化酶(GGH)基因cDNA序列为信息探针,搜索GenBank中的HTGs数据库,找到一个与之高度匹配的日本百脉根基因组DNA序列LJT46M09,用GENSCAN软件分析该序列得到一个包含2个外显子和1个内含子的基因。以此基因序列BLAST检索GenBank中的est-others数据库获得了同源的EST片段。进行EST拼接后得到该基因的cDNA序列,GenBank登录号为DQ013361,由1 389 bp核苷酸组成,具有完整的开放阅读框架(ORF),推测编码蛋白为462个氨基酸。推导的氨基酸序列与大豆、截形苜蓿、烟草、拟南芥、小麦、水稻的牛儿基牛儿基氢化酶基因氨基酸序列的一致率分别为91%、89%、84%、81%7、3%、74%。该基因与叶绿素等的生物合成有关。     

不同生态型拟南芥FLC基因的序列分析

[目的]对拟南芥春化作用相关基因FLC的序列分析。[方法]先期经过对拟南芥自然群体的春化反应的QTL分析,发现拟南芥5号染色体上有一个与开花有关的QTL,本实验就是运用序列分析确定它与FLC基因是否具有同源性。[结果]意大利拟南芥与瑞典拟南芥在第27位、第461位、第501位、第638位、第738位、第884位碱基上不同。虽然这些碱基有所不同,但是密码子编码出来的第9个氨基酸、第167个氨基酸、第246个氨基酸,由于密码子的简并性,编码的蛋白质均相同。[结论]拟南芥具有丰富的遗传多样性,其FLC基因序列长度高度保守、碱基变异位点丰富密码子的简并性它们均编码同一种氨基酸对拟南芥生长没有影响。这表明拟南芥的基因序列会受到环境的影响。