正响应盐胁迫的甘蔗6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因的克隆

从甘蔗中克隆获得1个6PGDH基因的cDNA序列,记为Sc6PGDH(登录号:KF921299).该基因序列含有1个1467 bp的完整开放阅读框,推导编码488个氨基酸残基.生物信息学分析可知,Sc6PGDH基因编码的蛋白分子质量为53.6561 ku,为酸性稳定的亲水蛋白,含有信号肽,可能定位于内质网膜上,具有该类蛋白典型的保守结构域6PGD,且与分离自谷子、玉米和水稻的6-磷酸葡萄糖脱氢酶的氨基酸序列同源性分别高达96.11%、95.70%和93.24%,表明该基因在进化过程中比较保守.原核生物生长试验结果显示,甘蔗Sc6PGDH基因的表达蛋白可以显著增强大肠杆菌Rosetta菌株的耐盐性,推测该基因可能参与了生物体对盐胁迫的应答过程.     

巴西橡胶树铁螯合物还原酶基因(HbFRO)的克隆及表达

在橡胶树转录组测序的基础上,通过RT-PCR方法扩增到橡胶树的1个铁螯合物还原酶基因,命名为Hb FRO。该基因包含1个2 217 bp的开放阅读框,可编码739个氨基酸的多肽。生物信息学分析结果表明,Hb FRO蛋白除了含有Ferric_reduct,FAD_binding和NAD_binding保守结构域外,还含有10个跨膜结构域;Hb FRO蛋白的氨基酸序列与木薯、蓖麻、杨树和拟南芥的FRO蛋白同源,同源性分别为85%,80%,73%和63%。半定量分析结果表明,Hb FRO基因在胶乳、花和叶片中的表达丰度明显高于在树皮和芽中的表达;当橡胶树受到炭疽病菌和白粉病菌侵染时,Hb FRO基因在叶片中的表达被明显抑制。以上数据暗示Hb FRO基因在不同组织中的表达存在差异,可能参与植物的抗病应答反应。     

两个甜瓜OST1基因的鉴定及特征分析

OST1在植物ABA信号转导、非生物逆境应答和生长发育过程中具有重要功能,但有关甜瓜OST1的研究尚未见报道。本研究利用比较基因组学的方法从甜瓜基因组中鉴定出2个与拟南芥OST1直系同源的基因,并对它们的序列特征、遗传进化和顺式调控元件进行了系统分析。结果显示,这2个基因位于不同的染色体上,均含有9个外显子,编码蛋白的序列一致性为80.38%,且与黄瓜相对应的同源基因序列高度保守。二者的上游序列都含有多个应答不同激素和逆境的顺式调控元件,暗示其具有多样的生物学功能。本文为研究甜瓜OST1在逆境应答和生长发育中的功能奠定了基础。     

雷竹纤维素合成酶基因cDNA克隆与表达分析

根据绿竹纤维素合成酶(cellulose synthase)基因的保守区序列设计引物,以雷竹cDNA为模板,采用PCR方法,成功扩增出1个含有完整阅读框架的cDNA序列,长度为3 385 bp,共编码1 056个氨基酸,将其命名为PpCesA1基因.氨基酸序列的分析结果表明,PpCesA1与其他纤维PeCesA4素合成酶有较高的同源性,同绿竹序列相似性高达94% ,且其序列具有典型的Cellulose_synt-GT-A 结构域,推测此PpCesA1为雷竹纤维素合成酶基因.对雷竹不同组织采用半定量方法研究该基因的表达情况,结果表明该基因在不同组织中的表达有明显差异.     

谷子TCP转录因子家族成员鉴定与生物信息学分析

[目的]鉴定谷子TCP转录因子家族成员,并进行生物信息学及组织表达特性分析,为探究谷子TCP转录因子在植物生长发育、激素信号途径和生物胁迫中的生物学功能提供理论依据.[方法]通过HMMER构建隐马尔可夫模型,在谷子蛋白数据库中搜索含有TCP特征性结构域的TCP蛋白,对其理化性质、保守基序和系统发育进化进行分析,并对其基因结构、启动子顺式作用元件及组织表达特性进行分析.[结果]从谷子蛋白数据库中共鉴定出23个TCP转录因子(编号SiTCP1~SiTCP23),氨基酸数量为95~451个,分子量为9743.9~46502.6 Da,理论等电点(pI)为4.2682~11.8710,其编码基因在9条染色体上呈不均匀方式分布.23个谷子TCP蛋白被分为3个亚族,其中GroupⅠ和GroupⅢ中各有10个TCP蛋白,GroupⅡ有3个TCP蛋白.谷子TCP蛋白保守基序的组成存在一定差异,但亲缘关系较近的蛋白具有相同的保守基序,部分谷子TCP蛋白含有特殊的基序;除SiTCP5、SiTCP20、SiTCP18和SiTCP22外,其余TCP蛋白均含有保守Motif 1和Motif 2.除SiTCP1、SiTCP6和SiTCP14基因仅包含1个内含子外,其余TCP基因均无内含子,且亲缘关系较近的基因具有相似结构.谷子TCP基因的启动子含有光应答元件、激素响应元件、应激响应元件及分生组织表达应答元件等.谷子TCP基因在不同组织中具有特异性,且大部分TCP基因在穗状花序和茎中高效表达.[结论]同亚族的谷子TCP转录因子家族成员具有相似的保守基序和基因结构,推测其在激素信号途径、应答非生物胁迫(干旱和低温)及生长发育中发挥重要作用.     

盐芥GRP7基因的克隆和逆境表达分析

【目的】从抗逆植物盐芥中分离GRP7(glycine-rich RNA-binding protein7,GRP7)基因,为进一步揭示GRPs基因在盐芥逆境应答中的作用机制及生物学功能奠定基础。【方法】利用盐芥GRP7基因的EST序列设计特异引物,克隆GRP7基因的全长序列,对其保守结构域和系统进化树进行分析,并对TsGRP7基因的启动子区进行预测;利用qRT-PCR技术,检测GRP7基因在不同逆境胁迫、不同组织中的表达情况。【结果】TsGRP7基因编码区全长522bp,编码173个氨基酸;TsGRP7蛋白的N端第9~82位氨基酸之间有1个RNA识别基序(RRM),RRM中含有保守的RNP-1和RNP-2亚结构域;多重序列比对和系统进化树分析表明,盐芥和拟南芥亲缘关系较近;启动子序列分析表明,盐芥GRP7启动子区含有HSE热激响应元件、LTR低温应答元件等多个逆境相关的顺式作用元件,表明盐芥GRP7基因参与逆境响应。qRT-PCR分析表明,盐芥GRP7基因在不同逆境胁迫条件及不同组织中表达不同。【结论】盐芥GRP7基因参与低温、高盐、PEG等逆境响应。     

木薯ERF转录因子基因MeERF5克隆及表达分析

【目的】克隆木薯ERF转录因子基因MeERF5,并分析其在多种逆境胁迫下的表达模式,为深入研究MeERF5基因在木薯逆境胁迫应答中的调控机制提供参考。【方法】PCR扩增木薯品种华南8号的MeERF5基因编码区(CDS)全长序列,对其进行生物信息学分析,并利用根癌农杆菌介导法进行蛋白亚细胞定位。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MeERF5基因在木薯不同组织及多种逆境胁迫处理下的相对表达量。【结果】克隆获得MeERF5基因CDS序列为948 bp,与Phytozome数据库中的参考序列(登录号:Manes.01G085200.1)的核苷酸序列相似性为100.00%,其编码315个氨基酸残基,蛋白分子量为77.84 kD,理论等电点(pI)为5.08,属于酸性蛋白,其二级结构中α-螺旋占16.51%,β-转角占3.81%,无规则卷曲占62.22%,延伸链占17.46%,亚细胞定位于细胞质。通过多序列比对及系统进化分析发现,MeERF5蛋白含有1个AP2/ERF保守结构域,与同属大戟科的橡胶树ERF蛋白氨基酸序列相似性最高(76.8%),亲缘关系最近。MeERF5基因在木薯不同组织中均有表达,其中,在茎中的相对表达量最高,在腋芽中的相对表达量最低。MeERF5基因能快速响应低温胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫、盐胁迫及ABA处理,均出现诱导表达上调的现象,其中,在氧化胁迫下,MeERF5基因的相对表达量持续上升;在干旱胁迫、盐胁迫及ABA处理下,MeERF5基因的表达量先上升后降低;在低温胁迫下,MeERF5基因在处理5 h时的相对表达量达到最大值,之后有所下降,但在处理48 h时再度上升。【结论】克隆获得的MeERF5基因属于AP2/ERF类转录因子,参与木薯多种非生物胁迫应答过程。     

矮牵牛冷响应锌指蛋白基因PhTZF1的分离与表达分析

利用矮牵牛基因表达谱芯片筛选出应答低温胁迫的关键基因,从中发现1个CCCH型的锌指蛋白基因PhTZF1。通过RT-PCR分离获得该基因的cDNA全长为2 085bp,预测其编码694个氨基酸,含有2个CCCH型锌指蛋白保守结构域。系统进化树分析发现,PhTZF1与拟南芥AtSZF1相似度最高。利用半定量RT-PCR检测其在根、茎、叶和花中的表达特性发现,正常生长条件下该基因在各组织中的表达都较弱;利用实时定量PCR检测其在低温、干旱、ABA、MeJA、高盐和高渗胁迫处理下的表达情况发现,PhTZF1表现出不同程度的上调,其中对低温胁迫最为敏感且上调倍数最高,初步推测该基因与矮牵牛应答低温、干旱等非生物逆境相关。     

杨树NAC7转录因子基因应答盐胁迫表达

从小黑杨中克隆915 bp的NAC7转录因子基因(Potri.007G099400.1)cDNA,其编码304氨基酸,该蛋白属热稳定性较高的亲水性蛋白。用RT-qPCR分析杨树盐胁迫条件下NAC7基因表达情况,表明该基因对盐胁迫具有应答反应,且基因主要在根部表达。克隆获得1 062 bp的NAC7基因启动子DNA序列,其中含有许多胁迫应答元件,其驱动的GUS报告基因主要集中在根中表达,而在茎和叶中的表达很少,这个结果与NAC7基因表达进行RT-qPCR分析结果一致。     

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。     

甘薯全基因组WRKY转录因子的基因鉴定与逆境胁迫表达分析

【目的】对甘薯(Ipomoea batatas)全基因组WRKY转录因子进行基因鉴定与逆境胁迫表达分析,为甘薯WRKY基因的应用提供参考。【方法】在甘薯全基因组序列的基础上,应用生物信息学方法对WRKY基因进行挖掘,分析基因潜在复制关系、保守结构域、亚家族系统进化树、保守基序和抗逆表达模式,并对甘薯SPF1基因与IbWRKY基因进行了比较和分析。【结果】甘薯全基因组上共有82个WRKY基因,可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3个类型,其中类型Ⅰ和类型Ⅲ的成员数量分别为18和5,类型Ⅱ可进一步分为Ⅱ-a、Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d和Ⅱ-e 5个亚类,其成员数量分别为4,14,20,8和13。甘薯WRKY基因不均匀分布于15条染色体上,其中25对基因存在潜在复制关系。保守结构域分析发现,大部分WRKY的结构域高度保守,但个别基因存在保守结构域缺失现象。拟南芥与甘薯的WRKY转录因子在系统进化树上呈现按物种少量聚集的现象。在甘薯WRKY转录因子家族中共发现10个保守基序,包括含有WRKY七肽结构域的基序1和基序7、含有锌指结构域的基序2和基序3,其中基序3为Ⅰ类型WRKY转录因子N端WRKY结构域所特有。对逆境胁迫下的甘薯转录组数据进行分析发现,甘薯苗期在蔓割病菌(Fusarium oxysporum f. sp.batatas)侵染后共有19个WRKY基因差异表达,甘薯块根贮藏期在低温胁迫下有34个WRKY基因差异表达。蛋白序列比较和分析结果表明,甘薯SPF1的氨基酸序列与IbWRKY32的氨基酸序列一致度最高,为85.4%。【结论】甘薯全基因组中鉴定得到82个WRKY基因,其结构域较为保守,在蔓割病胁迫与低温胁迫条件下均存在差异表达。     

淡色库蚊烯醇化酶全长基因的克隆及生物信息学分析

根据已获得的致倦库蚊抗性品系与敏感品系差异表达的EST片段(GeneBank号:EC093827.1),设计特异扩增引物,运用RACE技术从淡色库蚊抗性品系中扩增出该基因的全长cDNA序列,并分析其生物信息学特性,获得淡色库蚊烯醇化酶基因cDNA全长1 311bp序列,编码433个氨基酸,该基因编码的蛋白为水溶性蛋白,具有13个磷酸化位点。同源比对及系统进化分析表明,该基因于不同物种间高度保守,其氨基酸序列与同属蚊科的致倦库蚊同源性高达97.8%,并在其保守结构域中含有多个高度保守的氨基酸位点,推测该基因与淡色库蚊的氯菊酯抗性有一定相关性,并初步预测其在蚊虫产生抗药性过程中的可能机制。     

一个水稻小G蛋白OsRan1的克隆及表达分析

逆境对于水稻产量和品质有很大影响,研究在逆境下水稻基因的表达变化对于研究水稻抗逆有着重要意义。运用荧光差异显示（Fluorescence Differential Display,FDD）技术,从低温处理的水稻中克隆到OsRAN1基因并通过半定量PT-PCR分析该基因在低温和高盐逆境下的表达。该基因cDNA序列全长为984bp,含有一个编码221个氨基酸残基的开放阅读框,推测分子量为25.0KD,此氨基酸序列具有GTPase活性区域,属于小G蛋白Ran亚家族,通过氨基酸相似性比对发现,Ran家族氨基酸序列高度保守,OsRAN1与TaRAN1和AtRAN1相似性分别达到98.19%和92.76%。通过半定量PT-PCR分析,发现在低温胁迫下,OsRAN1在根和叶鞘中表达量均有增加,尤其是高盐胁迫下根中OsRAN1表达量有迅速升高然后降低的变化。推测该基因在水稻逆境应答中起着重要作用。     

多鳞鱚vhl基因克隆及其低氧胁迫下的表达变化

[目的]克隆多鳞鱚林岛综合征基因(vhl)并分析其在低氧胁迫下的表达变化,为揭示多鳞鱚应对低氧的适应机制提供研究资料,也为今后开展多鳞鱚新品种选育提供候选基因.[方法]采用PCR克隆多鳞鱚vhl基因cDNA全长序列,利用EditSeq、SMART、Signal IP 4.1及ClustalX等在线软件进行生物信息学分析;并以半定量PCR检测多鳞鱚vhl基因在不同组织中的表达情况,采用实时荧光定量PCR分析低氧胁迫对多鳞鱚vhl基因在鳃组织和心脏中表达的影响.[结果]多鳞鱚vhl基因cDNA序列全长727 bp,包括120 bp的5'端非编码区(5'-TUR)、106 bp的3'端非编码区(3'-TUR)和504 bp的开放阅读框(ORF),共编码167个氨基酸残基,编码蛋白存在4个结构域,即Pfam:VHL(第12~93位氨基酸)、Pfam:VHL_C(第5~22、31~39和98~153位氨基酸)、ParB结构域(第100~162位氨基酸)和SOCS_box结构域(第104~140位氨基酸).多鳞鱚vhl氨基酸序列与盲曹鱼vhl氨基酸序列的同源性最高(81%),但系统发育进化分析结果显示多鳞鱚与攀鲈的亲缘关系最近.多鳞鱚vhl基因在不同组织中均有表达,其中以鳃组织、卵巢和精巢的表达量较高,其次是心脏和肝脏,在肌肉和脑组织的表达量较低.经低氧胁迫后,多鳞鱚vhl基因在鳃组织中的相对表达量显著上调(P<0.05,下同);在心脏中表现为随低氧胁迫时间的延长显著上调,恢复氧气4 h后vhl基因的相对表达量虽然呈显著下调趋势,但仍显著高于正常水平.[结论]多鳞鱚vhl基因编码蛋白存在Pfam:VHL、Pfam:VHL_C、ParB和SOCS_box等4个结构域,且低氧胁迫前后其表达量存在显著差异,即多鳞鱚vhl基因在低氧应答信号通路中扮演着重要角色.     

尼罗罗非鱼干扰素诱导蛋白44基因克隆及表达分析

【目的】探索干扰素诱导蛋白44基因（ifi44）在尼罗罗非鱼各组织的分布特征及其响应无乳链球菌感染和聚肌胞苷酸［Poly（I:C）］刺激过程中的表达模式，为进一步揭示ifi44基因在鱼类免疫应答中的作用机制打下基础。【方法】克隆On-ifi44基因开放阅读框（ORF），通过ExPASy、TMHMM-2.0、Euk-mPLoc 2.0、SOPMA和SWISS-MODEL等在线软件进行生物信息学分析，根据单细胞转录组测序结果分析On-ifi44基因在细胞层面的分布情况，并采用实时荧光定量PCR检测On-ifi44基因在尼罗罗非鱼各组织中的表达分布特征及在无乳链球菌感染和Poly（I:C）刺激后的时序表达情况。【结果】 On-ifi44基因ORF序列全长1437 bp，编码478个氨基酸残基，其编码蛋白分子量为52.7 kD，理论等电点（pI）为4.97。On-ifi44含有1个TLDc_dom结构域（1~157 aa）和1个GTP-bd结构域（197~322 aa），不含跨膜结构域。On-ifi44氨基酸序列与奥利亚罗非鱼ifi44氨基酸序列的相似性为97.94%；基于ifi44氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树也显示On-ifi44氨基酸序列与奥利亚罗罗非鱼ifi44氨基酸序列聚为一支，二者具有较近的亲缘关系。On-ifi44基因在尼罗罗非鱼的肠道、肝脏、鳃、皮肤、脾脏、体肾、胸腺、脑、头肾、肌肉、心脏等11个组织中均有表达，且主要在T细胞亚群表达；经无乳链球菌感染和Poly （I:C）刺激后，On-ifi44基因在尼罗罗非鱼脾脏、肾脏、头肾和肠道组织中的相对表达量均发生变化，且存在明显的时间依赖性。【结论】 On-ifi44含有1个TLDc_dom结构域和1个GTP-bd结构域，进化保守且在不同物种间具有相似的生物学功能； On-ifi44基因在无乳链球菌感染和Poly（I:C）刺激后呈时间依赖性上调表达，表明ifi44基因作为重要的调节因子，参与了尼罗罗非鱼抗细菌感染、抗病毒增殖的免疫应答过程。     

橡胶树红根病菌Fip-gpo基因的克隆及启动子分析

为预测橡胶树红根病菌(Ganoderma pseudoferreum)真菌免疫调节蛋白基因的序列特点和表达模式,采用同源克隆获得Fipgpo的c DNA和DNA的全长序列。结果表明:该基因编码区全长934 bp,编码111个氨基酸残基,分子量为12.54 k D,等电点4.66,有4个ATM磷酸化位点,与赤灵芝(G.lucidum)的Fip序列相似性为91%;其启动子区域含有59 bp的内含子,除了含有TATA-box、CAAT-box基本元件外,还含有参与光应答/调控元件、赤霉素响应元件、茉莉酸甲酯应答元件、厌氧诱导作用元件、调控在胚乳中特异表达的顺式作用元件、分生组织特异激活顺式元件及生长素反应元件。推测Fip-gpo基因的表达受激素、非生物诱导、光照等的调控。     

小麦磷转运蛋白基因TaPT2的转录调控特征研究

在富集低磷逆境的根系cDNA差减文库中,获得了与小麦磷转运蛋白基因TaPT2具有相同序列的表达序列标签(EST).TaPT2的表达呈根系特异性,对外界低磷逆境呈明显应答,表明该基因在小麦抵御外界低磷逆境中可能发挥重要作用.采用基因组行走技术,克隆了长度为1 300 bp的TaPT2启动子,该启动子含有保守TATA盒、C...     

黄瓜耐镉相关基因CsNAC019的克隆及表达分析

【目的】研究黄瓜耐镉(Cd)分子机制,结合生物信息学分析获得一个NAC转录因子家族基因CsNAC019,对其进行克隆和表达分析,为进一步将该基因用于黄瓜耐Cd品种的改良与选育提供试验基础。【方法】通过PCR技术扩增CsNAC019全长;利用NCBI和DNAMAN进行序列比对和保守结构域分析;利用Expasy、TMHMM等在线软件进行氨基酸组成、稳定系数、亲水系数分析;通过Plant CARE在线工具进行启动子序列分析;采用MEGA 6.0软件根据NJ方法,构建系统进化树;采用q RT-PCR技术检测Cd胁迫后黄瓜CsNAC019在叶中的表达情况,并用DPS 7.05数据处理系统软件进行方差及显著性分析。【结果】CsNAC019含有典型的NAC保守结构域。通过BLAST分析比对,该基因在氨基酸序列上与拟南芥NAC019存在60%的同源性,两者在从N端到C端有A、B、C、D、E 5个氨基酸相对保守区的序列高度一致。该基因CDS序列全长为960 bp,编码319个氨基酸,编码蛋白质分子量为35.66 k D,理论等电点为8.72,不稳定系数为68.18,平均亲水系数为-0.483。启动子分析表明,除含有真核生物启动子固有的TATA和CAAT元件外,CsNAC019的启动子序列还存在G-box、ABRE、W-box、P-box、TCA-element、TC-richrepeats、HSE等多种响应逆境胁迫的顺式元件。系统进化分析表明,CsNAC019与甜瓜、桃、苹果、柑桔、葡萄、大豆等15种植物NAC转录因子有64%—96%的同源性,其中与甜瓜的NAC蛋白同源性最高,为96%。通过q RT-PCR分析发现,与对照相比,CsNAC019在Cd胁迫条件下表达量明显上调(8.2倍)。【结论】CsNAC019为黄瓜Cd胁迫诱导表达基因,推测其可能通过调节下游基因的表达调控黄瓜对Cd胁迫的应答。     

简单重复序列TTC调控AtHip1基因表达初探

拟南芥AtHip1基因启动子含有一个保守的TTC重复位点,序列预测该TTC位点与水杨酸应答元件相似。定量PCR分析表明AtHip1表达受水杨酸诱导,处理4h后表达量达峰值,随后表达水平逐渐降低。构建5′端启动子系列缺失载体并转化拟南芥分析启动子功能。GUS染色和转基因表达分析显示AtHip1启动子-399至-184碱基(base pair,bp)位置的序列片段缺失导致启动子活性降低并丧失水杨酸应答功能。上述结果表明携带有TTC重复位点的启动子区段属AtHip1基因转录调控核心区且具有响应水杨酸信号的功能。     

枯草芽孢杆菌新抗病基因aiiA的克隆

枯草芽孢杆菌内生亚种BS-1aiiA基因测序结果表明,该基因(GenBank登录号DQ000640)由753个碱基组成,其编码的蛋白质含有250个氨基酸残基,与10个已报道的具有减弱欧文氏菌胡萝卜亚种致病力的AiiA蛋白酶氨基酸序列总的相似性为82%.它们均含有相同的氨基酸序列保守区.Signal P分析结果显示,BS-1 AiiA没有信号肽序列,并利用Swiss-model预测、分析了BS-1 AiiA蛋白的三维结构.