马铃薯NAC转录因子基因的克隆及生物信息学分析

NAC类转录因子是植物所特有的转录因子家族,其参与调控植物的生长发育和对逆境胁迫的响应过程。本试验在马铃薯中克隆得到一个NAC类转录因子基因家族成员,其全长c DNA序列为1 538bp,其中1 215 bp的开放阅读框编码一个404个氨基酸的蛋白质,其等电点为10.06,分子量为22.06 k Da,包含3个外显子,这些特性与模式植物NAC类转录因子家族成员基因极为相似。     

中黑盲蝽丝氨酸蛋白酶基因克隆与序列分析

采用兼并引物和RACE的技术,在中黑盲蝽(Adelphocoris suturalis Jakovlev)中获得丝氨酸蛋白酶的全长c DNA序列,将该基因命名为ASJSP,c DNA全长为958 bp,开放阅读框为885 bp,推测编码295个氨基酸,预计分子量为31.20 k Da,等电点p I为9.38,预测分子式为C1 374H2 222N390O407S15,不稳定系数为31.94,总亲水性系数为0.114,为疏水性稳定蛋白质。序列分析表明ASJSP与其他盲蝽科昆虫已知丝氨酸蛋白酶的核苷酸序列一致性为55.70%。     

地黄类RghBNG基因的克隆与生物信息学分析

Rgh BNG基因是一种地黄(Rehmannia glutinosa)响应非生物胁迫和植物生长调节剂的基因。类Rgh BNG基因是一个与Rgh BNG基因核酸序列同源的地黄基因。克隆了地黄类Rgh BNG基因,预测其编码蛋白质的性质、结构和功能。用RNA提取试剂盒提取地黄总RNA,反转录成c DNA,根据已知地黄的Rgh BNG基因碱基序列设计上、下游引物,以c DNA为模板,利用PCR扩增产生包括Rgh BNG基因和类Rgh BNG基因在内的5个c DNA片段,其中类Rgh BNG基因全长1 974 bp,包含一个486 bp的ORF,编码161个氨基酸残基组成的蛋白质;蛋白质等电点为9.45,分子量为18.6 k Da,二级结构中延伸链占34.78%,无规则卷曲占33.54%,α-螺旋占21.74%,β-螺旋占9.94%,有两个可能的跨膜区,参与翻译和脂肪酸代谢。     

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。     

甘蓝型油菜BnaWRKY30-like基因cDNA序列克隆 及生物信息学分析

WRKY 转录因子是植物所特有的一个超级基因家族，能调控植物生长发育过程及逆境反应。根据转录组测序获得的 EST 序列设计引物, 利用 RT-PCR 及 RACE 技术克隆了甘蓝型油菜WRKY30 基因 cDNA 全长序列, 并运用生物信息学手段对序列进行了分析及预测。结果表明：BnaWRKY30-like 基因全长cDNA序列中包含102 bp 的5′-UTR序列，188 bp 的3′-UTR序列以及942 bp的完整ORF，编码313个氨基酸。该转录因子蛋白相对分子量为35 319.85D，等电点为 6.22，基本氨基酸中含量最高的丝氨酸（Ser），313个氨基酸中含有41个酸性氨基酸，34个碱性氨基酸，在121～182区域含有一个典型的WRKY结构域。亚细胞定位预测发现该转录因子定位于细胞核的可能性最高。蛋白质的二级结构预测表明共有α-螺旋占26.20%，延伸链占10.54%，β-转角占4.47%，无规则卷曲占58.79%。BnaWRKY30-like基因编码的蛋白具有典型的WRKY转录因子特征，与拟南芥WRKY30基因亲缘关系近，可能在油菜早期生长发育过程及盐胁迫中的发挥调控作用。     

山葡萄查尔酮异构酶(VamCHI)基因的克隆与分析

采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,从山葡萄(Vitis amurensis Rupr.)果皮中克隆到查尔酮异构酶(CHI)基因的c DNA全长序列。该基因全长955 bp,包含705 bp的完整开放阅读框,编码234个氨基酸。分子量为25.04 k Da,等电点(PI)为5.21。该基因属于查尔酮超级基因家族,二级结构预测表明,随机卷曲是Vam CHI蛋白质最大量的结构元件,不具有信号肽,属于稳定的亲水蛋白质。氨基酸序列与欧亚种葡萄(NP_001268033)、美洲种葡萄(ACS36662)和显齿蛇葡萄(AGO02170)的同源性较高,相似性分别为98%、98%和91%。     

沙田柚乙烯应答因子的鉴定和生物信息学分析

利用高通量测序对沙田柚自交和异交花柱进行转录组测序,通过差异分析得到了沙田柚乙烯应答因子基因序列。采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、高级结构以及功能域等方面进行了预测和分析。该基因全长为1013 bp(Gen Bank登录号为MG905213),开放阅读框(ORF)全长498 bp,编码的蛋白质含166个氨基酸。编码蛋白质的相对分子量为18.45 k Da,理论等电点为7.90。该蛋白质具有一个与AP2 superfamily蛋白相同的保守结构域,为亲水性非分泌不稳定蛋白,不属于跨膜运动,共有24个可能的磷酸化位点。氨基酸序列分析表明,该基因编码的蛋白质与芸香科的甜橙(Citrus sinensis,XP-006467696.1)和克莱门柚(Citrus clementina,XP-006449381.1)的AP2蛋白的同源性分别为100%和98%。系统进化树表明,沙田柚的乙烯应答转录因子与甜橙和克莱门柚亲缘关系很近,属于同一进化分支。     

鹅VNN1基因的克隆及组织表达分析

[目的]Vanin是一种泛酰巯基乙胺酶,在脂类代谢中发挥重要作用。本试验目的是扩增鹅Vanin基因亚型(VNN1)基因的c DNA序列,检测VNN1基因在鹅不同组织中m RNA水平的表达规律。[方法]以太湖鹅(Anser anser)肝脏总RNA为模板,采用RT-PCR和快速扩增c DNA末端(RACE)方法克隆鹅VNN1基因全长c DNA序列,并运用多种生物信息学软件对其进行分析,应用实时荧光定量PCR(q PCR)技术检测VNN1基因在不同组织的表达情况。[结果]序列分析表明:鹅VNN1基因(Gen Bank登录号:KY399733)c DNA全长1 924 bp,包含1 476 bp的开放阅读框,35 bp的5'UTR和417 bp的3'UTR,共编码491个氨基酸。经预测鹅VNN1基因编码的蛋白质由7 646个原子组成,相对分子质量为54 870.61,理论等电点为5.23,是不稳定蛋白。在线预测发现鹅与鸭的VNN1蛋白三级结构呈现高度相似的螺旋和折叠。序列分析表明,鹅与绿头鸭的VNN1基因核苷酸及氨基酸同源性较高。系统进化树分析表明,鹅与绿头鸭亲缘关系较近。q PCR结果表明,鹅VNN1基因在肝脏的表达量显著高于小肠、肾、脾和肺(P0.01)。[结论]获得鹅VNN1基因的全长c DNA序列,该基因在肝脏中高表达。     

沙田柚乙烯应答因子的鉴定和生物信息学分析

利用高通量测序对沙田柚自交和异交花柱进行转录组测序,通过差异分析得到了沙田柚乙烯应答因子基因序列。采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、高级结构以及功能域等方面进行了预测和分析。该基因全长为1013 bp(Gen Bank登录号为MG905213),开放阅读框(ORF)全长498 bp,编码的蛋白质含166个氨基酸。编码蛋白质的相对分子量为18.45 k Da,理论等电点为7.90。该蛋白质具有一个与AP2 superfamily蛋白相同的保守结构域,为亲水性非分泌不稳定蛋白,不属于跨膜运动,共有24个可能的磷酸化位点。氨基酸序列分析表明,该基因编码的蛋白质与芸香科的甜橙(Citrus sinensis,XP-006467696.1)和克莱门柚(Citrus clementina,XP-006449381.1)的AP2蛋白的同源性分别为100%和98%。系统进化树表明,沙田柚的乙烯应答转录因子与甜橙和克莱门柚亲缘关系很近,属于同一进化分支。     

甘蓝冷胁迫相关基因BobHLH18克隆与表达分析

利用同源克隆方法在耐寒,迟抽薹甘蓝自交系Y923中克隆到一个甘蓝响应冷胁迫b HLH转录因子基因Bob HLH18的DNA和c DNA全长,基因组搜索分析结果表明,该基因位于甘蓝1号染色体上,属于LF1亚基因组编码基因;序列分析结果表明,该基因含有4个外显子和3个内含子,编码338个氨基酸,蛋白质分子量为38 380,等电点为6. 80,其编码蛋白质的N端含有一个b HLH结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白质定位在细胞核上,表明该基因编码蛋白质为核定位蛋白质,与其为转录因子特征相符;序列比对结果显示,Bob HLH18蛋白与白菜和拟南芥中的b HLH蛋白具有较高的同源性,相似度分别为90. 5%和89. 0%;聚类分析指出Bob HLH18及其同源蛋白分别聚类成2个进化分支,且来自十字花科植物的b HLH18同源蛋白质都聚在同一进化分支上; qRT-PCR分析结果表明Bob HLH18基因受冷胁迫诱导,能在叶片中被较高的诱导表达,表明该基因可能在甘蓝叶片应答冷胁迫过程中起重要作用。     

花生热激蛋白AhHSP70与热激因子AhHSF基因的克隆及表达分析

热激蛋白(heat shock proteins,HSPs)和热激转录因子(heat shock factors,HSFs)在植物热胁迫信号转导和耐热性的产生过程中发挥了重要作用。本研究从花生转录组文库中筛选到HSP70、HSF的c DNA片段,通过序列比对在花生全基因组序列中获得这两个基因的基因组序列,根据序列信息设计引物,以花生叶片c DNA为模板扩增全长ORF并进行生物信息学分析。结果显示,Ah HSP70基因的ORF全长为1 962 bp,编码653个氨基酸,分子质量为71.45 k D,理论等电点p I为4.93;Ah HSF基因的ORF全长为1 212 bp,编码403个氨基酸,分子质量为46.03 k D,理论等电点p I为4.85。Ah HSP70与Ah HSF均不具有信号肽,为可溶性蛋白,二级结构中有大量无规则卷曲。利用这两个基因的氨基酸序列分别与来源于其他物种HSP70、HSF的氨基酸序列进行同源比对,并构建进化树进行亲缘关系分析,结果表明,Ah HSP70与大豆Gm HSP70亲缘关系较近,与番茄Sl HSP70亲缘关系比较远;Ah HSF与菜豆Pa HSF亲缘关系较近,而与蒺藜苜蓿Mt HSF的亲缘关系较远。利用实时荧光定量PCR对Ah HSP70和Ah HSF在热胁迫情况下的表达进行分析,结果表明这两个基因在42℃高温条件下表达量显著升高,Ah HSP70在高温胁迫3 h后表达明显升高,热处理24 h和48 h后,表达量为对照的50倍和135倍;转录因子Ah HSF在高温胁迫3 h后表达明显升高,高温处理6 h后达到最高,随后下降。本研究初步验证了花生热激蛋白和热激因子基因在花生响应高温胁迫中的作用。     

MlNAC2基因的克隆及其在南荻根部的表达模式

克隆南荻MINAC2基因的c DNA序列,该序列全长为933 bp,编码产物含310个氨基酸残基,其蛋白质理论相对分子质量为34 427.8,等电点(p I)为5.85,不稳定系数为34.84,为稳定蛋白,具有保守的NAM基序,无信号肽和跨膜结构域,可推测其为亲水性蛋白。亚细胞定位试验结果表明,Ml NAC2定位于细胞核,可能在细胞核内行使功能。转录激活试验结果表明,Ml NAC2是一个转录因子蛋白,且转录激活域位于C端。荧光实时定量PCR分析结果表明,高盐、干旱、脱落酸、茉莉酸甲酯和机械伤害均能诱导Ml NAC2基因在南荻根部的表达上调,而低温处理时表达下调。     

赤点石斑鱼FAS基因的克隆及序列分析

[目的]研究赤点石斑鱼(Epinephelus akaara)FAS基因的结构与表达特性。[方法]以前期获得的转录组序列作为数据库,应用PCR技术,获得赤点石斑鱼FAS基因的c DNA全序列。[结果]该序列与大黄鱼(Larimichthy scrocea)FAS基因的相似度最高,为87%。该序列全长8 505 bp,包括712 bp的3'UTR区、7 548 bp的开放阅读框(ORF)以及245 bp的5'UTR区,可编码2 515个氨基酸。经预测,该蛋白分子量为274.03 ku,等电点为5.98,其属于亲水性蛋白。通过Real-time PCR方法获得FAS在赤点石斑鱼各个组织中的表达,结果显示,其在心脏中表达量最高,其次是在肝脏中。FAS基因的进化与物种进化一致。[结论]该研究为进一步研究赤点石斑鱼脂肪代谢奠定理论基础,也为赤点石斑鱼在养殖方面的工作提供基础资料。     

甜瓜 ERF 转录因子基因 CmERFII-11 cDNA 克隆及表达分析

根据已报道的甜瓜Cm ERFII-11基因c DNA序列设计特异性引物,采用RT-PCR技术从甜瓜果实中克隆得到Cm ERFII-11基因。采用相关分析软件对该基因进行了生物信息学分析,利用荧光实时定量PCR进行表达分析。结果表明,所克隆的c DNA长度为954 bp,编码255个氨基酸,编码蛋白质的分子量为28.33ku,理论等电点为7.62。该基因在根、茎、叶组织以及授粉后不同时期果实中均有表达,在叶片组织中的表达量最高。     

茶树CsSMT基因的克隆、原核表达及植物超表达载体构建

为了发掘利用茶树(Camellia sinensis)富硒关键酶硒代半胱氨酸甲基转移酶(Selenocysteine methyltransferase,SMT)基因Cs SMT,基于宁州2号转录组测序结果,通过RACE克隆该基因的c DNA全长,并通过原核表达和蛋白质印迹(Western blotting)验证该基因,然后构建超表达载体,转化至根癌农杆菌。结果表明:该基因c DNA全长为1277 bp,开放阅读框(Open reading frame,ORF)为1 050 bp,与NCBI公布的茶树该基因ORF序列有8个点突变,且缺少GTCGTC序列。Cs SMT基因编码349个氨基酸,其氨基酸序列与毛果杨、野生大豆、黄芪的SMT以及川桑的同型半胱氨酸-S-甲基转移酶2(Homocysteine-S-methyltransferase 2,HMT2)的氨基酸序列有较高的相似性。目标蛋白分子量约38 k Da,为水溶性蛋白,与预测结果相符。成功构建Cs SMT基因的超表达载体,并获得携带Cs SMT的农杆菌菌株。     

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。     

斑节对虾金属硫蛋白全基因DNA克隆及生物学信息分析

为深入研究斑节对虾(Penaeus monodon)金属硫蛋白MT(Pm-MT)基因参与斑节对虾性腺发育调控的分子机制,根据Pm-MT基因的c DNA序列,利用普通PCR和染色体步移(Genome Walking)技术获得Pm-MT基因的DNA全长序列,该基因序列DNA全长为2 744 bp,由2个内含子和3个外显子组成。其中启动子区域为806 bp,2个内含子长度分别为1 194、242 bp,3个外显子长度分别为22、78、77 bp。在启动子区域预测到转录因子糖皮质激素应答元件和雌激素应答元件与卵巢发育密切相关。     

草莓乙烯响应因子FaERF003基因克隆与表达模式分析

[目的]为了探明乙烯响应因子FaERF003在草莓果实成熟中的作用.[方法]转录组测序和实时荧光定量PCR检测FaERF003基因在草莓果实不同发育时期的表达水平,利用生物信息学方法分析FaERF003 DNA结合域的氨基酸序列与蛋白质结构,烟草叶片瞬时转化分析FaERF003亚细胞定位.[结果]FaERF003基因CDS区全长894 bp,编码297个氨基酸,预测FaERF003蛋白的分子量为32.9 kD,等电点为8.55,属于AP2/ERF蛋白超家族.FaERF003在草莓果实成熟过程中表达迅速升高且与乙烯前体ACC含量变化趋势相似,推测该基因与乙烯信号转导相关.FaERF003蛋白定位于细胞核和胞质.[结论]FaERF003可能作为乙烯响应因子与乙烯调控草莓果实成熟密切相关.     

长柄扁桃ApDREB基因的克隆与序列分析

DREB是存在于植物中的一类比较重要的转录因子,调节和控制一些与非生物胁迫相关的基因的表达,帮助植物提高抵抗逆境胁迫的能力。笔者研究从长柄扁桃体内克隆到一种DREB转录因子基因并进行了序列分析。结果表明:克隆得到的c DNA序列是长柄扁桃的一种DREB基因序列,命名为Ap DREB,该c DNA序列全长为705 bp,包含一个690 bp的最大开放读码框,编码230个氨基酸。通过序列比对,发现Ap DREB的N端具有典型的AP2结构域,且该结构域与其他高等植物DREB类转录因子的AP2保守结构域的同源性很高。发现了8种不同的Ap DREB基因的DNA序列,并编码6种氨基酸序列,有两对DNA序列编码相同的氨基酸序列。进化树分析结果表明我们克隆到的六种Ap DREB转录因子聚在一起,成为一支,说明它们的亲缘关系最近,它们与梅、巴旦木、杏、樱桃的DREB转录因子具有相对较高的同源性,亲缘关系较近,这与它们在系统分类上同属蔷薇科是一致的,黑杨由于属于杨柳科,所以与上述DREB转录因子的亲缘关系最远。从结构分析结果推测Ap DREB基因与其它蔷薇科植物的DREB基因的在功能上具有相似性。     

割手密谷胱甘肽硫转移酶基因SsGST 的克隆与生物信息学分析

为克隆割手密谷胱甘肽硫转移酶基因,采用电子克隆和RT-PCR技术获得了1个割手密GST基因,命名为Ss GST,并对其进行生物信息学分析。序列分析表明,割手密Ss GST基因c DNA全长702 bp,编码224个氨基酸,蛋白分子式为C1119H1756N300O327S5,预测蛋白质分子量为24.8 ku,等电点为6.21。蛋白疏水性分析表明Ss GST蛋白为亲水性蛋白。保守结构域预测表明Ss GST蛋白具有GST-N和GST-C结构域。Ss GST蛋白序列与玉米、高粱、谷子和甘蔗等植物的GST蛋白序列相似性较高,系统进化树分析表明,Ss GST蛋白与玉米GST蛋白亲缘关系最近。