烟草LEA3基因的克隆及序列分析

为从烟草中克隆到与植物抗逆相关的胚胎晚期丰富蛋白(LEA)基因,以番茄LEA3基因为探针,通过电子克隆的方法从烟草栽培品种K326中克隆到2个第3组LEA基因(NtLEA3-1和NtLEA3-2),并对其进行了序列分析.结果表明:2个LEA3基因的cDNA序列均包含完整的开放读码框,分别编码167和166个氨基酸,具有8个LEA3基元序列.亲水性分析表明NtLEA3-1和NtLEA3-2蛋白富含亲水氨基酸,是一种高度亲水性的蛋白,其蛋白二级结构中均以α-螺旋构象为主.NtLEA3-1和NtLEA3-2的氨基酸序列与番茄的一致性最高为79％,与其他已经发现的LEA3蛋白的一致性在42％～62％之间,表明NtLEA3-1和NtLEA3-2是2个新的烟草LEA3基因.     

烟草肌醇半乳糖苷合成酶基因NtGolS1的克隆及序列分析

为从烟草中克隆到与植物抗逆相关的肌醇半乳糖苷合成酶基因GolS,以辣椒GolS基因为探针,通过电子克隆法从烟草栽培品种K326中分离出一条编码GolS基因的cDNA序列,暂被命名为NtGolS1.NtGolS1包含一个完整的开放读码框,编码343个氨基酸,具备糖基转移酶保守结构域;序列比对结果表明,NtGolS1蛋白与其他植物的GolS蛋白具有很高的相似性;系统进化树分析表明,NtGolS1与耐旱植物维柯萨的Gols亲缘关系最近.这些结果为进一步研究NtGolS1的性质和功能,并为植物抗逆基因工程研究提供理论基础     

烟草转录因子NtMYB42基因的克隆与分析

【目的】克隆烟草木质素生物合成途径调控基因NtMYB42,为烟草品质改良提供参考依据。【方法】利用同源克隆法从栽培烟草K326克隆出NtMYB42基因全长序列和cDNA序列,研究分析NtMYB42基因的结构、编码蛋白理化性质、亚细胞定位和同源性等。【结果】NtMYB42基因组和cDNA全长分别为2 312bp和1 130bp,包含2个外显子和1个内含子,编码281个氨基酸,分子量为31.79kD,等电点pI为5.18,预测有3个糖基化位点和18个磷酸化位点;NtMYB42与SlMYB42等植物MYB42蛋白同源性水平较高,与SlMYB42一致性达82.6%。【结论】从K326中克隆出NtMYB42基因全长序列和cDNA序列,NtMYB42是番茄SlMYB42、矮牵牛PnODO1和拟南芥AtMYB42的同源基因,是烟草木质素合成途径调控的重要候选基因。     

普通烟草β-胡萝卜素羟化酶2基因克隆与生物信息学分析

β-胡萝卜素羟化酶(beta-carotene hydroxylase,BCH)是植物类胡萝卜素合成代谢中的关键限速酶,为获得烟草β-胡萝卜素羟化酶2(NtBCH2)基因序列,采用同源克隆法从烟草中分离NtBCH2的基因组DNA序列,基因登录号为JX101477。结果表明:1)同源克隆法从烟草中克隆出NtBCH2基因,NtBCH2基因组DNA全长2131bp,cDNA为1 083bp,含7个外显子和6个内含子。2)NtBCH2蛋白有309个氨基酸,分子量为34.79kD,具有7个糖基化位点,11个磷酸化位点,4个跨膜域。3)系统发育树与BLAST分析表明,NtBCH2是番茄的SlBCH和辣椒CaBCH2的同源基因;GENEVESTIGATOR数据库芯片结果表明,NtBCH2在幼嫩的茎和子叶中表达量最高。     

烟草CENH3-1和CENH3-2基因克隆及表达分析

【目的】克隆栽培烟草K326着丝粒特异组蛋白(Centromeric histone H3, CENH3)基因，并对其进行生物信息及表达特性分析，为探明NtCENH3基因的单倍体诱导功能及烟草品种快速改良提供依据。【方法】以栽培烟草K326为材料，利用同源克隆技术获取NtCENH3-1和NtCENH3-2基因的cDNA全长序列，运用生物信息学软件分析蛋白的序列特征；通过亚细胞定位技术验证基因的表达部位；利用荧光定量PCR检测NtCENH3-1和NtCENH3-2基因在烟草不同组织部位的表达情况。【结果】NtCENH3-1和NtCENH3-2包含7个外显子和6个内含子，编码区(CDS)长度分别为468 bp和471 bp,分别编码156个和157个氨基酸，蛋白的分子量分别为17.64 kDa和17.75 kDa。进化树分析表明，栽培烟草CENH3-1和CENH3-2基因分别来源于祖先种绒毛烟草和林烟草，2个基因均定位于细胞核中。RT-PCR分析显示，NtCENH3-1和NtCENH3-2在不同组织中呈差异性表达，且在雌蕊及幼嫩的果实中表达量较高。【结论】在烟草中成功克隆着丝粒特异组蛋白N...     

半夏凝集素基因克隆及其对桃蚜的抗性研究

研究了半夏凝集素(Pinellia ternataagglutinin,PTA)基因对桃蚜(Myzus persicae)的抗性。从半夏幼叶中提取总RNA,采用RT-PCR法分离克隆出PTA1基因cDNA片段,该基因在GenBank中登录号为DQ092435。序列分析表明:该cDNA片段全长为810bp,编码269个氨基酸组成的蛋白,具有单子叶植物甘露糖凝集素基因家族的特征,含有3个由4个氨基酸(QDNY)组成的甘露糖专一结合位点,与报道的天南星科凝集素基因氨基酸序列的同源性在72.7%~92.9%。构建了35S启动子控制下的PTA1基因的植物表达载体pBI121PTA1,该载体含有抗卡那霉素的选择标记基因(nptⅡ),利用根癌农杆菌介导法转化烟草获得抗卡那霉素的植株。PCR和半定量RT-PCR分析表明:PTA1基因已经整合到植物基因组中并在转录水平上得到了有效表达。抗蚜虫鉴定表明:转基因植株有效地抑制了蚜虫的群体增长率,平均抑制率达77.02%,表明该基因对同翅目害虫的抗虫基因工程有重要的应用价值。     

蜡梅凝集素基因克隆及其对蚜虫、蛞蝓抗性分析

 【目的】克隆蜡梅凝集素基因并研究其抗蚜虫和抗蛞蝓活性,为植物抗虫基因工程提供理论依据和试验材料。【方法】通过随机挑选克隆测序的方法,从蜡梅花cDNA文库中克隆蜡梅凝集素基因,并构建植物表达载体,用农杆菌介导的叶盘法转化烟草,并对转基因植株进行抗蚜和抗蛞蝓试验。【结果】从蜡梅花cDNA文库中克隆到了一个凝集素基因CpLEC(GenBank登录号：DQ352145),该基因全长871 bp, ORF框长558 bp, 编码185个氨基酸。该基因DNA分析表明其不含内含子。具有单子叶植物甘露糖凝集素基因家族的特征,有2个典型的甘露糖结合位点(QXDXNXVXY),和1个变异的可能结合位点(HXGXNXVXY)。Southern杂交表明,该基因在蜡梅基因组中为多拷贝。构建了35S启动子控制下的CpLEC基因的植物表达载体pBI121-CpLEC,利用根癌农杆菌介导法转化烟草获得抗卡那霉素的植株。PCR和半定量RT-PCR分析表明,CpLEC基因已经整合到植物基因组中并在转录水平上得到了有效表达。抗蚜虫鉴定表明,转基因植株及其离体叶片有效地抑制了蚜虫的群体增长率,平均抑制率分别为60%和68%。抗蛞蝓试验结果表明转基因植株有明显的抗蛞蝓活性,转基因烟草虫害指数为0.17,远低于非转基因烟草的虫害指数0.96。【结论】克隆获得了蜡梅凝集素基因CpLEC,通过转基因手段分析其抗蚜和抗蛞蝓活性,结果表明该基因对抗虫基因工程有重要的应用价值。     

烟草糖基转移酶基因NtGT3的克隆与生物信息学分析

为了给烟草糖基转移酶的生物学功能研究奠定基础,根据在GenBank上登录的烟草糖基转移酶基因NtGT3的CDS序列,以烟草栽培品种K326为材料,采用PCR的方法,对目的基因进行克隆,并测序。根据测序的结果,采用各类分析软件,对所获得的DNA片段进行生物信息学分析。结果通过PCR的方法,成功克隆了烟草糖基转移酶基因NtGT3的全长CDS序列。生物信息学分析结果表明,该基因CDS全长1 449 bp,所编码的蛋白质包含482个氨基酸。其分子量为54.15 ku,等电点为5.53。在二级结构上,α-螺旋和无规则卷曲为蛋白的主要结构形式。在三级结构上,具有42%的α-螺旋以及15%的β-折叠。NtGT3蛋白是一个亲水性蛋白质,含有2个糖基化位点,不含信号肽。NtGT3蛋白广泛分布于细胞中,在细胞膜、微体、高尔基体及内质网膜的分布分别达到了79%、31.9%、30%及20%。功能结构域分析结果证实,该蛋白包含有糖基转移酶家族的功能保守域PLN03015,属于GTB类型的糖基转移酶超级家族。同源性分析结果表明,NtGT3蛋白与枸杞、睡茄、甘薯、可可、猕猴桃、杨树、葡萄、野生大豆及拟南芥等的糖基转移酶有较高的序列相似性。NtGT3基因的成功克隆,为该基因功能的深入研究提供了理论支撑。     

烟草植物螯合肽合成酶PCS1基因的电子克隆和序列分析

为了研究烟草中重金属镉的代谢转运基因,以马铃薯的植物螯合肽合成酶phytochelatin synthases 1(PCS1)基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:AJ548472.1)为信息探针,通过电子克隆的方法从烟草栽培品种中克隆到1个植物螯合肽合成酶基因(NtPCS1),并对其进行了序列分析。序列分析结果:NtPCS1包含完整的开放读码框,编码531个氨基酸,含有2个保守域Phytochelatin_C和Phytochelatin;通过同源比对和进化分析发现,NtPCS1氨基酸序列与番茄PCS1的序列一致性达到85%,与已报道的树烟草NgPCS相比,在N端多出30个氨基酸。以上结果表明NtPCS1是栽培烟草中新发现的金属镉代谢转运基因。     

不同镉积累基因型烟草CAX2基因克隆及序列分析

【目的】克隆不同镉积累基因型烟草中阳离子转运基因（CAX2）,为研究烟草CAX2基因在镉转运过程中的作用机理提供参考。【方法】根据NCBI中马铃薯的CAX2序列,BLAST烟草EST数据库,设计引物克隆普通烟草（Nicotiana tabacum）K326和黄花烟草（N. rustica）的CAX2基因,使用生物信息学方法进行序列分析。【结果】K326和黄花烟草CAX2基因（分别命名为NtCAX2和NrCAX2）编码区长度均为1314 bp,核苷酸序列一致性达98.0%;二者均编码437个氨基酸,仅有5个氨基酸位点存在差异。NtCAX2和NrCAX2蛋白同源性为98.9%,均有两个完全相同的Na+-Ca2+交换蛋白结构域,分别位于CAX2102~249 aa和293~426 aa区域,具有CAX家族共有的结构特征。NtCAX2和NrCAX2理论等电点分别为5.54和5.45,均有较强疏水性,包含11个跨膜结构域和两个重复区域α-1、α-2,三级结构以α-螺旋为主。系统进化分析结果表明,NtCAX2和NrCAX2与马铃薯（StCAX2）的亲缘关系最近,蛋白同源性均高于92.0%。【结论】K326和黄花烟草CAX2基因同源性较高,CAX2基因在茄科具有较高保守性。     

辣椒NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

辣椒RGA的分离将为进一步从辣椒中分离功能性抗病基因和抗病机理分析打下基础,为辣椒相关抗病基因的克隆提供依据。根据已知抗病基因保守氨基酸结构域设计简并引物,以高抗辣椒品种88为试材,通过PCR扩增抗病基因同源序列。结果表明:从辣椒基因组DNA中分离出1条辣椒抗病基因同源序列WD1。对其编码的氨基酸序列进行分析表明:该序列同时含有P-环(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3(GSRII)及HD(即GLPLAL)保守域结构,分离的辣椒抗病基因同源序列(RGA)与已报道的辣椒抗病基因同源序列A5和A13都有99%的同源性。     

木榄ERF转录因子基因的克隆及功能分析初探

利用RACE-PCR技术,以深圳红树自然保护区的木榄为材料,克隆出一个ERF类转录因子基因的cDNA全长序列,命名为BgERF(GenBank序列号:GU593720)。生物信息学分析表明:该基因全长1 870 bp,完整开放阅读框1 425 bp,具有一个保守的AP2/EREBP结构域,且编码的由475个氨基酸组成的蛋白具有典型的1个α螺旋,3个β转角的三维结构,在AP2/EREBP结构域的第14位为丙氨酸(A),第19位为天冬氨酸(D),属于AP2/EREBPF蛋白家族中的ERF类转录因子;NCBI-BLAST比对结果表明:该基因与胡萝卜、拟南芥、水稻、辣椒、番茄、大豆、马铃薯、陆地棉等植物ERF类转录因子具有较高的同源性;并构建了高效植物表达载体PBI121-35s-BgERF,获得的转基因烟草与野生型相比,表现出明显的耐盐性,为该基因功能的深入分析和耐盐机理的研究奠定了基础。     

Three-dimensional structure of favin: saccharide binding-cyclic permutation in leguminous lectins

The three-dimensional structure of favin, the glucose- and mannose-binding lectin of Vicia faba (vetch, broad bean), has been determined at a resolution of 2.8 angstroms by molecular replacement. The crystals contain specifically bound glucose and provide the first high-resolution view of specific saccharide binding in a leguminous lectin. The structure is similar to those of concanavalin A (Con A) and green pea lectin; differences from Con A show that minimal changes are needed to accommodate the cyclic permutation in amino acid sequence between the two molecules. The molecule is an ellipsoidal dimer dominated by extensive beta structures. Each protomer contains binding sites for two divalent metal ions (Mn2+ and Ca2+) and a specific saccharide. Glucose is bound by favin in a cleft in the molecular surface and has noncovalent contacts primarily with two peptide loops, one of which contains several metal ion ligands. The specific carbohydrate-binding site is similar to that of Con A in location and general peptide folding, despite several differences in specific amino acid residues.     

辣椒籽可溶性蛋白和游离氨基酸组成分析

以圆株1号、羊角椒、湘辣595、辣丰63、辣丰红、陈特辣、湘艳、皱皮椒等8个品种的辣椒籽为原料，分析其可溶性蛋白和游离氨基酸的组成、含量及相关性，探讨其呈味氨基酸的含量及味道强度值。结果表明：8个品种辣椒籽中均以清蛋白含量(94.19~134.19 mg/g)最高，醇溶蛋白含量(0.46~5.91 mg/g)最低；辣椒籽中均检出24种游离氨基酸，总含量为12.22~27.51 mg/g，包括9种必需氨基酸(3.94~6.32 mg/g)、2种半必需氨基酸(1.13~2.71 mg/g)和13种非必需氨基酸(7.15~19.52 mg/g)；天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酰胺、苏氨酸等的含量均维持在较高水平；对呈味氨基酸味道强度值进行分析，发现圆株1号、湘辣595、辣丰63、辣丰红、陈特辣和皱皮椒等辣椒籽的主要呈味氨基酸均为甜味氨基酸，而羊角椒和湘艳的呈味氨基酸则以鲜味氨基酸为主；游离氨基酸聚类分析表明，皱皮椒与陈特辣、湘艳聚为1类，辣丰红与湘艳595、辣丰63聚为1类，羊角椒与圆珠1号聚为1类；相关性分析表明，精氨酸与蛋氨酸，瓜氨酸分别与羟脯氨酸和缬氨酸，苏氨酸、丝氨酸和谷氨酰胺两两间，异亮氨酸、酪氨酸和亮氨酸两两间等9组氨基酸含量间均呈极显著正相关，有23组氨基酸含量间呈显著正相关，有3组氨基酸含量间呈显著负相关，大多数氨基酸含量间的相关系数绝对值大于0.3，表明各氨基酸间的相关性较强。     

辣椒抗病基因同源序列的克隆与分析

 【目的】利用同源序列法分离辣椒抗病基因同源序列。【方法】根据已知植物抗病基因的NBS-LRR保守结构域设计简并引物,以辣椒品系PR205基因组DNA为模板对抗病基因同源序列进行扩增。【结果】获得了25个抗病基因同源序列（resistance gene analogs,RGAs）,聚类分析将其分为7个不同的类别。由其核酸序列推导的氨基酸序列与Mi-1.2、prf、Hero、I2C-1、RPM1基因相应区域的同源性为27.4%～98.2%。其中RGA-p20与Mi-1.2 基因的核苷酸和氨基酸序列相似性均达到99%,确认RGA-p20为抗根结线虫基因的一部分,即辣椒中也含有与Mi基因同源的根结线虫抗性基因。【结论】本研究在辣椒品系PR205中获得了抗病基因同源序列,为辣椒抗病基因的克隆奠定了基础。     

辣椒ASR基因的克隆与表达分析

【目的】克隆辣椒ASR（ABA-stress-ripening）基因进行生物信息学分析并探究其在不同组织和非生物胁迫处理下的表达模式,为深入研究ASR基因家族在辣椒果实发育和逆境胁迫中的作用机制提供参考。【方法】以遵辣1号辣椒为材料克隆其ASR基因,对该基因家族成员进行生物信息学分析和系统进化分析,运用实时荧光定量PCR检测其在不同组织及在ABA、高温、高盐和干旱胁迫处理下的表达模式。【结果】克隆的2个辣椒ASR基因分别命名为CaASR2和CaASR3,基因全长分别为987和938 bp,最长开放阅读框（ORF）分别为333和339 bp,分别编码110和112个氨基酸,蛋白分子量分别为12.45和12.73 kD,理论等电点（pI）分别为7.47和6.50,均为亲水性蛋白。结合前人克隆的辣椒CaASR1基因分析,结果显示,CaASRs预测位于细胞核,均含有ABA/WDS特征结构域;基因结构分析结果显示,辣椒ASR基因均含有2个外显子和1个内含子,启动子区域均包含ABA响应元件ABRE。CaASR1、CaASR2和CaASR3氨基酸序列分别与番茄（Solanum lycopersicum）基因组中的ASR蛋白氨基酸序列NP_001269248.1（80.20%）、NP_001307920.1（91.30%）和NP_001234137.1（96.43%）有非常高的相似性,表明其进化的相对保守性。3个ASR基因在辣椒花中表达量最低,在根、茎、叶和种子中表达量中等,但均随着果实的发育表达量逐渐升高,特别是在转色和成熟果实中。ABA、高温、高盐和干旱胁迫处理下,基因的表达量均显著升高（P<0.05）,其中以CaASR3响应最快,且上调表达量高于其他同源基因。【结论】辣椒基因组中3个ASR基因具有ASR基因家族的典型特征,并在辣椒不同组织和非生物胁迫响应中发挥重要作用。