蕙兰CfMADS1基因的克隆及其时空表达特性

【目的】对蕙兰CfMADS1基因cDNA全长进行克隆和时空表达特性研究,为研究成花相关基因的功能提供参考。【方法】以蕙兰萼片cDNA为模板,利用反转录RT-PCR和RACE的方法,克隆获得CfMADS1全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。以蕙兰各时期的器官组织为材料,利用荧光定量PCR进行该基因的时空表达分析。【结果】成功克隆了CfMADS1基因(GenBank登录号为KC148540),其cDNA序列全长1 061bp,开放阅读框长744bp,编码247个氨基酸,分子式为C1 244H2 040N370O377S9。其编码的氨基酸序列与AP1/FUL亚家族中金钗石斛MADS1具有较高的同源性(85.43%),与AP1/FUL转录因子亚家族中的蛋白聚为一类。该基因编码蛋白没有明显的信号肽和跨膜域,极可能位于细胞核内,具有MADS保守域(1-61aa)和相对保守的K区(87-178aa),而且在C末端具有AP1/FUL特征基序(LPPWML),二级结构中α-螺旋所占比例较高(55.63%),三级结构与月季、水稻和水仙MADS1蛋白结构非常相似。该基因在盛花期叶中表达最强烈,花蕾期叶、葶、蕾及营养期叶、盛花期葶中表达较为强烈,子房和营养期根中表达较弱,其余器官组织中表达痕量。【结论】从蕙兰萼片中克隆得到了CfMADS1cDNA全长序列,CfMADS1与蕙兰的成花诱导、花发育以及果实形成有关。     

葡萄STS基因家族的鉴定与表达分析

白藜芦醇等芪类化合物与人类健康和植物抗逆性密切相关,芪合成酶(stilbene synthases,STS)是合成该类化合物的关键酶。为进一步明确葡萄中STS基因家族的表达特性,利用生物信息学技术,筛选了葡萄中的STS基因,并分析了其在果实生长过程和不同时期叶片中的表达模式。结果表明:葡萄全基因中共鉴定出48个STS基因,这些基因串联分布在10和16号染色体,其中32个STS基因能编码完整的氨基酸序列,且编码的氨基酸序列均为392 bp。根据氨基酸序列特性,可以将这些STS基因分为3类。在葡萄果实生长过程中,STS基因家族成员呈现出多种表达模式,但大多数STS基因在花后20~40 d和花后70~80 d的表达水平较高。大部分STS基因在葡萄叶片成熟阶段或衰老阶段表达水平较高。     

荷花MADS-box基因的克隆及表达分析

采用RT-PCR方法从微山红莲花苞中克隆获得1个与花发育相关的MADS-box基因,命名为Ne MADS1。该基因全长729 bp,包含1个720 bp的开放阅读框,编码239个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域。序列比对和系统进化分析结果表明,Ne MADS1与E类家族AGL9/SEP-like3基因亲缘关系较近。RT-PCR分析结果表明,Ne MADS1基因在花瓣、雄蕊和心皮中表达。     

辣椒花器官发育相关PAP3基因的克隆与生物信息学分析

AP3基因属于MADS-box基因家族中控制花器官发育的B类基因,与PI基因一起参与控制植物花瓣和雄蕊的形成。克隆到了辣椒控制花器官发育的PAP3基因(Gen Bank登录号:HM104635),该基因全长929 bp,编码226个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域;与其他6种植物同源基因比对显示,它们的氨基酸序列相似性在82%~91%之间;系统进化树分析表明,PAP3属于MADS-box基因家族中的AP3/PI亚族成员,与辣椒花器官发育相关。     

甜荞花同源异型基因FeMADS1的克隆和序列结构分析

采用同源克隆方法,并结合RACE技术,从甜荞花芽分离得到1个A类MADS-box基因FeMADS1的cDNA全长,GenBank登录号为KM386627,其cDNA全长1 107bp,包括1个编码234个氨基酸、长为705bp的开放阅读框。序列同源比对和分子系统发生分析表明,其蛋白与拟南芥AGL8(FUL)的相似性最高,属A类MADS-box基因亚家族中的euFUL进化系,含MADS、I、K和C末端4个明显的结构域,并且K结构域包含K1、K2和K3共3个保守的富含疏水氨基酸残基的亚结构域,C末端结构域含FUL型基因2个特有的模体:FUL motif和paleoAP1motfi。     

青花菜钙依赖蛋白激酶基因BoCDPK1的克隆与表达

钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK)为Ca²⁺传感蛋白,在植物生长发育和逆境响应中起着重要作用。在克隆青花菜BoCDPK1基因的基础上,开展序列分析、系统发育分析和表达分析,为后续的基因功能鉴定和抗逆育种奠定基础。该研究以青花菜为材料,利用PCR法克隆1个CDPK 基因,利用生物信息学对序列进行分析,并采用qRT-PCR研究该基因在霜霉菌和核盘菌侵染下的表达模式。测序结果表明,BoCDPK1的基因组DNA全长为2 414 bp,具6个内含子,编码区全长为1 647 bp,编码548个氨基酸;BoCDPK1有1个S_TKc和4个EF手性结构域。多序列比对结果表明,BoCDPK1与芸薹属植物同源序列的相似性最高,仅个别氨基酸残基存在差异,它们在系统发育树上聚于一组。qRT-PCR结果表明,BoCDPK1的表达受霜霉菌和核盘菌的诱导,表达量均呈现先上升后下降的规律。在霜霉菌的诱导下,BoCDPK1的表达量在72 h达最大值,为对照的3.4倍;而在核盘菌侵染下,BoCDPK1的表达量在36 h达最大值。该研究明确了青花菜BoCDPK1基因的序列特点、系统发育关系和表达特征。     

甘蓝脂质转运蛋白基因BoLTP的克隆与表达分析

[目的]克隆甘蓝脂质转运蛋白基因(BoLTP)的cDNA及DNA片段,为进一步研究其生物学功能奠定基础.[方法]根据NCBI数据库中脂质转运蛋白基因的信息,克隆甘蓝不同组织BoL TP基因,对其核酸序列及预测蛋白进行生物信息学分析;检测甘蓝多种组织中BoLTP的表达情况.[结果]克隆获得甘蓝BoL TP的cDNA序列为720 bp,无内含子,编码102个氨基酸.生物信息学分析发现,甘蓝BoLTP具有脂质转运蛋白家族共有特征,具有显著的疏水区,并存在信号肽结构域、AAI结构域.RT-PCR检测结果表明,BoL TP主要在甘蓝雄蕊中表达,在雌蕊、萼片、花瓣、花茎及叶片中均无表达.[结论]甘蓝BoLTP基因可能与甘蓝雄蕊中花粉的发育相关.     

苹果抗性相关的谷胱甘肽转移酶基因MdGSTU1的生物信息学和表达分析

【目的】克隆苹果（Malus domestica Borkh.）中抗苹果轮纹病相关的编码谷胱甘肽转移酶基因MdGSTU1,研究其在不同组织器官及不同逆境处理条件下的表达特性,为解析该基因的抗逆功能奠定基础。【方法】基于抗轮纹病相关的EST序列,通过在NCBI进行比对,得到一个谷胱甘肽转移酶（GST）基因相关的EST片段;然后在苹果基因组数据库中进行比对,获得该GST的编码框序列（coding sequence,CDS）,同时,设计RACE引物,克隆该基因的UTR序列;利用MEGA5.0软件对该GST蛋白与拟南芥GST家族蛋白成员进行系统进化树分析,使用DNAMAN软件对该蛋白的分子量、等电点等进行预测,并对其氨基酸序列进行分析;采用荧光定量PCR检测该基因在不同组织中的表达以及该基因在盐、模拟干旱和苹果斑点落叶病原菌处理条件下的表达特性;克隆该基因的启动子,利用PlantCARE软件在线分析该基因启动子上的顺式作用元件。【结果】进化树分析显示该GST与拟南芥中GST家族的U亚家族成员亲缘关系最近,故被命名为MdGSTU1;MdGSTU1的CDS为666 bp,编码221个氨基酸残基,其蛋白分子量为25.41 kDa,等电点为5.28;RACE结果显示该基因3'UTR区域为135 bp;蛋白序列及结构分析显示,其与拟南芥GST家族蛋白相同,该蛋白也包含保守的谷胱甘肽-S-转移酶的N端及C端结构域;PCR结果显示,MdGSTU1在根、茎、叶、花、果各组织中均有表达,但根中的表达水平最高,同时,该基因能够被150 mmol·L^-1 NaCl和20%的PEG诱导表达,均在1 h时表达量达到最高值;另外,苹果斑点落叶病原菌也能诱导MdGSTU1的表达,表达量在病菌处理8 h时达到最大;启动子分析显示MdGSTU1启动子区域含有多个抗性相关的作用元件,其中包括ABA响应元件、厌氧响应元件、GA响应元件、SA响应元件、JA响应元件以及防御和逆境响应元件;此外,该启动子上还包含多个MYB转录因子结合位点。【结论】MdGSTU1属于植物tau亚家族（GSTU）成员,生物及非生物逆境胁迫均可诱导该基因的表达。     

林麝生长激素基因的克隆与生物信息学分析

了解林麝生长激素（GH）基因序列结构特点,为进一步研究GH基因的结构功能遗传变异规律及其与生长性能的关系提供科学依据。根据GenBank上已公布的绵羊全基因组GH基因序列设计合成4对特异性引物,以林麝基因组DNA为模板进行PCR扩增,将所获得的序列拼接,获得林麝GH基因CDS区序列,采用ExPASy等分子生物学工具对林麝GH蛋白的理化性质、二级结构、蛋白功能等进行预测。结果表明,林麝GH基因CDS区全长657 bp（GenBank登录序列号为KU296865）,编码218个氨基酸。α-螺旋结构和卷曲结构构成了林麝GH蛋白二级结构的骨架,为跨膜蛋白,同时第1~26位氨基酸为信号肽,第27~218位氨基酸残基为生长激素结构域。进化分析结果表明,林麝与羊的关系最为接近,在分子水平上符合物种进化理论。本研究成功克隆了林麝GH基因CDS区序列,其序列保守性强,为下一步林麝GH基因的表达调控、进化和多态性分析奠定了基础。     

枣树花分生组织特异基因ZjAP1的克隆与表达分析

以枣树(Ziziphus jujuba Mill)为试材,通过反转录RT-PCR和快速扩增cDNA末端的方法,从花萼片组织中克隆获得一个花分生组织特异性基因的全长序列(SQUA/AP1同源基因),命名为ZjAP1(GenBank登录号:EU916199)。生物信息学分析ZjAP1cDNA序列的开放阅读框长度为738bp,编码245个氨基酸,保守域含有SQUA/AP1家族典型的MADS盒蛋白、K盒结构域。ZjAP1的氨基酸序列与其他植物SQUA/AP1具有很高的相似性,进化树分析表明,ZjAP1和其他物种的AP1起源于相同的祖先。半定量RT-PCR分析表明,ZjAP1在花芽、花蕾、花、幼果中都有表达,在结果枝中整个花发育过程中一直有表达,在营养枝和膨大的果实及种仁组织中没有表达,说明ZjAP1与花发育的调控有关。     

薄荷Eβf合成酶基因(Tspa11)的克隆、序列分析与表达特性

采用室温贮藏的方法，研究贮藏时间对大红袍花椒和青花椒品质性状的影响。结果表明，贮藏1、2、3 a时，大红袍花椒果皮麻味素含量和脂肪酸含量降低，分别较对照（当年）降低14.4%、50.8%、69.7.0%和2.0%、10.0%、14.0%，青花椒分别降低11.0%、40.5%、44.2%和6.5%、21.7%、22.8%。种子贮藏1、2、3 a时，大红袍花椒和青花椒脂肪酸含量分别较对照（当年）降低了0.98%、19.6%、20.2%和2.2%、15.3%、22.4%。同时，脂肪酸组分含量受贮藏时间的影响显著。贮藏1 a时，大红袍花椒和青花椒果皮亚麻酸含量分别较对照提高19.2%和26.9%（P＜0.1），贮藏3 a时，分别减少27.6%和35.8%（P＜0.1），亚油酸含量分别减少22.2%和15.7%。贮藏1 a的花椒果皮氨基酸含量显著提高，但随时间延长，其含量降低。同时，贮藏1 a时，大红袍花椒果皮中天冬氨酸、脯氨酸、胱氨酸和精氨酸含量分别较对照提高45.2%、55.4%、66.7%、128.6%（P＜0.1），青花椒果皮中天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸含量分别较对照提高40.8%、30.7%和60.9%（P＜0.1）。室温条件下，花椒保存时间以1 a以内为宜。     

泥鳅和大鳞副泥鳅细胞色素P450c17-Ⅰ(CYP17-Ⅰ)基因的克隆及组织表达分析

采用3'-和5'-RACE法克隆了泥鳅和大鳞副泥鳅CYP17-Ⅰ基因的cDNA全长序列,通过实时荧光定量PCR技术分析其表达情况。结果表明,泥鳅CYP17-Ⅰ基因cDNA全长1 706 bp,开放阅读框(open reading frame, ORF) 1 563 bp,编码520个氨基酸;大鳞副泥鳅CYP17-Ⅰ基因cDNA全长1 763 bp,ORF长1 545 bp,编码514个氨基酸。2种鳅CYP17-Ⅰ氨基酸序列都有1个信号肽、1个跨膜区、1个保守的蛋白结构域和3个功能保守区。相似度分析显示,2种鳅之间CYP17-Ⅰ相似度为99%,与其他鱼类的相似度也超过70%。系统进化分析显示,2种鳅之间关系最为接近,其系统发育关系基本符合传统的分类地位。qRT-PCR结果显示,CYP17-Ⅰ在2种鳅的肠、肌肉、心脏、胃、肝脏、精巢、卵巢、脾脏等8个组织均有表达,在精巢和卵巢中表达量相对较高。     

少孢节丛孢菌XJ-A1几丁质酶AO-483基因的克隆及生物学活性

为弄清少孢节丛孢菌几丁质酶的生物学功能,对少孢节丛孢菌XJ-A1几丁质酶AO-483基因进行克隆及分子特征分析,并在大肠埃希菌中进行诱导表达;采用DNS还原糖法检测经镍柱纯化的重组几丁质酶活性,将其作用于秀丽隐杆线虫幼虫,分析其生物活性。结果显示,AO-483基因编码309个氨基酸,与少孢节丛孢菌标准株(ATCC 24927)的几丁质酶AO-483基因序列的同源性为96.88%,氨基酸序列同源性为97.73%;AO-483含有1个Glyco-hydro-18结构域,位于20~297位氨基酸,属于糖苷水解酶18家族,还含有特征序列GMLGG和LDGLDLDVE;三级结构为典型的三磷酸异构酶桶形结构。SDS-PAGE分析结果表明,重组蛋白AO-483分子质量约为52 ku,与预测大小一致;Western blot分析证实,该重组蛋白能与小鼠抗少孢节丛孢菌多克隆血清抗体发生特异性反应。经DNS还原糖法检测,该重组几丁质酶活性为223.31 U·mL^-1;重组几丁质酶对秀丽隐杆线虫Ⅰ期和Ⅳ期幼虫有较强的降解活性。     

落叶松-杨栅锈菌MlpNHA1-like基因的克隆及序列分析

落叶松-杨栅锈菌引起的杨树叶锈病是杨树的一种重要病害。通过系统发育分析和序列相似性比对确定落叶松-杨栅锈菌标准菌株基因ID 45128为酿酒酵母NHA1直系同源基因以及基因ID 116278为NHA1相关基因,分别命名为MlpNHA1和MlpNHA1-like。以夏孢子cDNA为模板,运用RT-PCR技术,同源克隆获得中国菌株MlpNHA1-like基因的ORF片段,即MlpNHA1-like (wh03),长度为1 545 bp,编码514个氨基酸。结果表明,生物信息学预测分析显示MlpNHA1-like (wh03)蛋白具有与酿酒酵母NHA1蛋白相同的保守结构域c_cpa1,且同样具有系列疏水跨膜结构,亚细胞定位预测结果表明目的蛋白分布在质膜区域。通过克隆落叶松-杨栅锈菌中国菌株MlpNHA1-like基因并开展序列分析,为解析该锈菌MlpHOG1蛋白介导通路在病原菌侵染致病及响应外界胁迫中的作用提供帮助。     

枯草芽孢杆菌硫氧还蛋白还原酶的原核表达及活性分析

硫氧还蛋白还原酶(TrxR)是一种NADPH依赖的、含硒的黄素蛋白,在细胞增殖和分化、维持细胞内外氧化还原平衡中起重要作用。通过基因特异性引物从枯草芽孢杆菌BS04菌株中扩增TrxR编码基因,亚克隆至pET-28a(+)原核表达载体并转化大肠埃希菌BL21(DE3),经过IPTG诱导表达后采用Ni离子亲和层析进行重组蛋白纯化及活性分析。结果表明,枯草芽孢杆菌BS04菌株的TrxR基因全长1 011 bp,编码336个氨基酸,与已知枯草芽孢杆菌TrxR氨基酸同源性达99%。SDS-PAGE电泳和Western-blotting分析发现,重组蛋白分子量约37 ku,与预期相符。DTNB还原法测定TrxR活性及酶动力学常数结果表明,其对DTNB具有较高的还原活性,其K_m和K_cat值分别为3.06 mmol·L^-1和324.71 min^-1。该研究结果为进一步了解TrxR的功能提供了参考依据。     

市花的文化内涵及在城市园林绿化中的应用——以咸阳市市花紫薇为例

以咸阳市为例,结合咸阳市城市发展总体规划,探讨市花紫薇花的文化内涵及在城市园林建设中的开发应用,旨在发扬紫薇文化,打造咸阳市特色城市名片.     

一个麻疯树AP2/ERF家族基因的克隆和植物表达载体的构建

[目的]克隆1个麻疯树AP2/EFR家族的基因,并构建其植物表达载体。[方法]利用麻疯树EST数据库中的AP2/ERF相关信息设计引物,通过RT-PCR克隆麻疯树AP2/EFR家族的基因,用生物信息学方法对其序列进行分析,并构建其植物表达载体。[结果]试验克隆到1个AP2/EFR家族基因JcERF;从cDNA序列、氨基酸序列、保守域序列、功能组成、理化性质、进化树等方面进行分析,结果显示JcERF属于AP2/EFR家族中的ERF亚家族;将JcERF连接至pCAMBIA1301载体上,构建了以35S为启动子的植物表达载体。[结论]该研究为麻疯树中JcERF的功能研究及提高麻疯树的抗逆性奠定了基础。     

肉鸡MTHFR基因的克隆和表达水平研究

采用RT-PCR方法克隆了鸡MTHFR(methylenetetrahydrofolate reductase, MTHFR)基因,利用生物信息学方法预测蛋白结构,应用定量PCR(qPCR)技术检测组织表达特性。结果表明,鸡MTHFR基因的cDNA序列长度为2 342 bp(GenBank登录号: KU351685),开放阅读框长1 956 bp,编码651个氨基酸;进化树分析表明,鸡MTHFR氨基酸序列与绿头鸭和鸿雁的关系较近。MTHFR氨基酸序列包含保守的MTHFR superfamily结构域,为亲水蛋白;二级结构主要是α-螺旋(38.71%)和无规则卷曲(36.41%);亚细胞定位显示,该蛋白存在于细胞质和细胞核的概率分别为60.9%和30.4%。qPCR分析表明,MTHFR基因在所检测鸡的8种组织中均有表达,其中在心脏中表达水平最高,在腿肌中的表达水平最低;叶酸缺乏试验表明,母鸡叶酸缺乏能极显著增加子代肉鸡MTHFR基因在肝脏中的表达水平(P<0.01)。研究结果可为进一步研究MTHFR基因的结构和功能以及叶酸在家禽生产中的应用提供资料。