油茶脂氢过氧化物裂解酶基因的克隆与序列分析

以油茶近成熟种子为材料,根据油茶EST文库中已知的脂氢过氧化物裂解酶EST序列,利用3’RACE与5’RACE技术,克隆到脂氢过氧化物裂解酶的全长cDNA序列。该基因全长1648bp,,包含一个1476bp开放阅读框长,编码491个氨基酸,5’与3’非编码分别为52bp、121bp。预测该蛋白相对分子量为54.7779KDa,等电点为6.77,是个叶绿体转运肽,N端包含有22个疏水氨基酸残基组成的序列,不仅具有转运肽富含的丝氨酸,还含有大量转运肽中很少存在的脯氨酸。多序列比对发现油茶脂氢过氧化物裂解酶核苷酸序列与茶的相似性达到96%,因此将该基因命名coHPL。     

油茶近成熟种子表达的发育相关基因及其分析

以油茶优良无性系湘林1号和湘林4号近成熟种子为材料构建cDNA文库,随机挑取2327个克隆进行3′端测序,并将所得序列与核酸数据库进行同源性比较.发现16种58条与油茶种子胚胎发育及种子成熟相关的基因序列,这些序列与核酸数据库中其他物种相关序列有很高或较高的同源性.其中,脱落酸应答蛋白、成熟控制蛋白、翻译控制肿瘤蛋白、胚胎特化蛋白、乙烯应答因子包含域蛋白等基因序列为高丰度表达;种子成熟蛋白、细胞分化蛋白、乙烯应答因子、脱水素等编码基因属中等丰度表达;而成熟相关蛋白、胚珠发育蛋白、伸展蛋白、生长控制因子、休眠相关蛋白、衰老相关蛋白和脱水应答蛋白等基因只检测到1条序列,属低丰度表达.这些结果为揭示油茶种子油脂转化过程中的基因表达和生理过程提供了科学依据.     

油桐烯脂酰CoA还原酶的克隆与表达模式分析

以葡萄桐近成熟种子为材料,根据油桐转录组数据库中已知部分烯脂酰CoA还原酶(enoyl-CoA reductase,ECR)序列,利用RACE克隆技术,克隆得油桐烯脂酰CoA还原酶的全长c DNA序列,命名为VfECR,并对该基因的核苷酸序列及其相应氨基酸序列的理化性质、疏水性/亲水性、跨膜结构域、蛋白质的二、三级结构、亲缘关系进行分析。结果表明:该基因全长1 154 bp,含有一个933 bp的开放阅读框,编码310个氨基酸,属于不稳定的亲水性蛋白,含有6个明显的跨膜结构域,且与陆地棉ECR蛋白的同源性最高,亲缘关系最为接近。同时利用RT-qPCR对VfECR基因的组织特异性和种子发育过程中的表达模式进行了分析,发现油桐Vf ECR基因主要在种仁中表达,在根、茎、叶等组织中表达量较少;在种子发育过程中,近成熟(8月、9月)到成熟种子(10月)中的表达量要明显高于未成熟种子(6月、7月)。     

普通油茶两个Δ-12脂肪酸脱氢酶基因序列特征及表达模式研究

[目地]研究普通油茶油脂成分形成的调控机制。[方法]通过转录组测序获得2条普通油茶Δ-12脂肪酸脱氢酶基因序列,分别命名为Cofad6和Cofad2-2,并对这两个基因及其编码蛋白的序列特征进行比较,对其基因表达量与脂肪酸成分含量的相关性进行分析。[结果]Cofad6基因c DNA编码区全长1 347 bp,编码448个氨基酸;Cofad2-2基因c DNA编码区全长1 152 bp,编码383个氨基酸。经比对,Co FAD6蛋白与其余物种FAD6蛋白有65.7%83.68%的氨基酸同源,Co FAD2-2与浙江红花油茶FAD2-2蛋白有99.22%的氨基酸同源,与其余物种的蛋白质78.59%81.72%同源。蛋白质二级结构分析表明,Co FAD6和Co FAD2-2均具有一个脂肪酸去饱和酶结构域,属于脂酰-Co A去饱和酶基因家族;两者均为跨膜蛋白,且Co FAD2-2具有定位于内质网的保守模序。定量PCR检测发现,在普通油茶‘长林4号’无性系未成熟种子中,Cofad6表达量随着种子发育先升高后降低,而Cofad2-2基因随着种子发育表达量逐渐降低,与种子油脂中亚油酸、亚麻酸含量变化趋势呈显著正相关,与油酸含量变化呈显著负相关。[结论]推测Cofad2-2基因是调控普通油茶种子油脂中油酸和亚油酸含量的关键基因之一,该研究为普通油茶油脂改良基因工程育种奠定了基础。     

油茶ACP基因的全长cDNA克隆及序列分析

酰基载体蛋白是脂肪酸合成中的关键蛋白质,位于脂肪酸合成酶系的中央,作为脂酰基的载体将脂酰基从一个酶反应转移到另一个酶反应.以油茶近成熟种子cDNA文库和EST文库为基础,采用分子生物学技术分离克隆了油茶酰基载体蛋白基因全长cDNA序列.结果表明：油茶酰基载体蛋白基因的全长cDNA为669bp,包含1个完整的CDS及3′UTR和5′UTR,编码141个氨基酸,该基因被命名为co-acp并提交至GeneBank,登录号是EU717697;油茶酰基载体蛋白基因的推导氨基酸序列与其它15种植物的ACP进行AlignX比较的结果表明,油茶酰基载体蛋白与油橄榄ACP的相似性最高,而且遗传距离最近;预测油茶酰基载体蛋白的二级结构以α螺旋为主,没有跨膜结构域和信号肽,其等电点约为4.995.     

油茶乙酰辅酶A羧化酶BC亚基全长cDNA克隆及序列分析

以油茶‘湘林1号’品种的近成熟种子为材料,采用简并PCR、RACE、交错PCR等技术,获得了油茶乙酰辅酶A羧化酶BC亚基基因的全长cDNA克隆。该基因cDNA序列全长1 901 bp,含有一个1 599 bp的ORF,编码533个氨基酸残基。BC蛋白的等电点pI为6.88,分子量为58 509.3 u,含两个跨膜结构域,是一个不稳定的非分泌蛋白。模体搜索结果表明在BC上具有N-糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、ATP结合位点等多个功能结构域。同源建模的模型中发现12个α-螺旋,整个BC蛋白为一个内凹的结构。该基因已登录到GenBank,并被命名为co-bc。     

油茶种子EST文库构建及主要表达基因的分析

为研究油茶种子在油脂转化高峰期的基因表达并分离克隆与油脂合成等有关的重要基因,以油茶优良无性系湘林1号和湘林4号近成熟种子为材料构建cDNA文库;随机挑取2 327个克隆进行3'端测序构建EST文库.将数据完整并无X、N的1 979条cDNA序列与NCBI核酸数据库的非冗余序列进行同源性比较,确认763条cDNA序列与核酸数据库中其他物种的DNA序列具有很高或较高的同源性,可确认266种基因;有1 216个克隆序列为未知功能的基因序列.各类基因表现出不同的表达丰度,其中贮藏蛋白基因、与基因表达调控相关的基因、抗逆相关基因、种子成熟和胚胎发育相关的基因等为高丰度表达,与脂肪酸代谢相关的基因等为中丰度表达,另外还有大量的其他基因和未知功能基因在种子中表达.各类基因表达的数量和趋势与种子接近发育成熟阶段相吻合.     

油桐种子FAD2基因全长cDNA序列分析

油桐种子中FAD2催化形成的亚油酸是合成桐油酸的直接原料,研究油桐种子中的FAD2基因对提高桐油酸的产量具有实际意义。将油桐对年桐近成熟种子cDNA文库中的16个FAD2克隆子进行CAP3拼接,再进行BLAST比对,并进行DNAMAN分析,结果表明所克隆的基因序列为FAD2全长cDNA序列,其长度为1 537 bp,含有1个完整的编码序列,长度为1 146 bp(106～1 255 bp),编码383个氨基酸。酶蛋白相对分子质量44 144.4 u,等电点为8.57,氨基酸序列N端有6个残基的信号肽序列,有5个跨膜结构域,N端、C端及中间各有一段表现为强亲水性,酶活性中心为3个保守的组氨酸簇。在系统进化上,油桐FAD2基因与千年桐的亲缘最近,与蓖麻、乌桕、橡胶树、麻疯树等大戟科植物的亲缘关系较近,与油橄榄、花生、芝麻等植物的亲缘较远,与油茶的亲缘关系更远。     

油桐ALDH22A1和ALDH2C4基因克隆及其序列分析

为给油桐ALDH基因的结构与功能研究提供理论依据,以葡萄桐的近成熟种子为材料,根据油桐转录组测序结果设计引物,采用RT-PCR技术克隆了油桐ALDH22A1基因和ALDH2C4基因的全长cDNA序列。ALDH22A1的cDNA序列全长1 782 bp,编码593个氨基酸,该基因编码蛋白质的相对分子质量为65.60 kDa,理论等电点为6.62,蛋白二级结构以α螺旋为主,具有1个明显的跨膜结构,是稳定的非分泌蛋白。ALDH2C4的cDNA序列全长1 506 bp,编码501个氨基酸,该基因编码蛋白质的相对分子质量为54.82 kDa,理论等电点为6.58,蛋白二级结构以α螺旋为主,是不具有跨膜结构的膜外蛋白。BLASTp分析结果表明,这2个基因所编码序列与麻疯树、蓖麻的乙醛脱氢酶一致性最高,高达80%以上,含有醛脱氢酶基因家族的保守结构域。     

Co-rrp基因小干扰RNA载体的构建及烟草中的遗传转化

为研究油茶种子成熟调控蛋白基因的功能,以pCAMBIA1304质粒为载体,根据油茶种子成熟调控蛋白基因的cDNA序列设计了小干扰RNA(Si RNA)序列,构建了油茶种子成熟调控蛋白基因小干扰RNA植物表达载体pCAMBIA1304-si RNA,并借助农杆菌介导叶盘法将pCAMBIA1304-si RNA转化到野生型烟草中,获得了稳定表达的转基因烟草苗。为下一步的油茶种子成熟调控蛋白基因的功能鉴定奠定了基础。     

重瓣山茶花器官发育相关基因CjAPL1的全长克隆与表达分析

为研究A功能基因在山茶花重瓣形成过程中所发挥的功能,利用同源克隆和RACE扩增方法,从重瓣山茶花品种‘金盘荔枝’发育早期的花芽中获得了山茶花AP基因全长cDNA,命名为CjAPL1,GenBank登录号JX657332。该基因全长1 149 bp,其中,开放阅读框(ORF)长度为741 bp,5’非编码区长度206 bp,3’非编码区长度202 bp。经氨基酸序列分析表明:CjAPL1基因编码一条含有246个氨基酸的蛋白质,与猕猴桃、八仙花等植物的Ap1蛋白同源性均在75%以上。Rea-time PCR结果显示,CjAPL1基因在‘金盘荔枝’不同发育时期花芽中的表达量为:花芽发育早III期>花芽发育早II期>花芽发育早I期>现蕾期,表达趋势表现为先逐渐升高而后急剧降低;花器官不同部位中的表达量为花柱最高,其次为子房和萼片,在雄蕊下部和外轮花上部中的表达量最低。这些差异表明,CjAPL1基因可能在‘金盘荔枝’重瓣花形成中发挥作用。     

杜仲MVA途径相关基因全长cDNA序列特征研究

杜仲幼果和成熟果转录组测序的基础上,分离鉴定了幼果和成熟果MVA途径ACOT、HMGS、HMGR基因全长cDNA序列,并对基因的核苷酸序列及其相应氨基酸序列的组成成分、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二、三级结构、分子系统进化等进行分析。EuACOT基因全长cDNA为1 248 bp,编码416个氨基酸,属于稳定疏水性蛋白,无明显的跨膜区,在进化上分属于不同的分类群,与烟草和番茄的ACOT蛋白间的亲缘关系最为接近;EuHMGS基因全长cDNA为1 356 bp,编码452个氨基酸,属于不稳定的疏水性蛋白,无明显的跨膜区,在进化上分属于不同的分类群,与茶树的HMGS蛋白间的亲缘关系最为接近;EuHMGR基因全长cDNA为1 770 bp,编码590个氨基酸,属于不稳定的疏水性蛋白,有两个较明显的跨膜区,在进化上分属于不同的分类群,与杜仲的HMGR蛋白间的亲缘关系最为接近;以上三个蛋白的二级结构均是以α-螺旋和螺环结构为主的混合型结构。     

油茶查尔酮合酶和异构酶基因的cDNA克隆

查尔酮合酶和查尔酮异构酶是类黄酮代谢与色素苷代谢的关键酶.以油茶近成熟种子cDNA文库和EST文库为材料,通过分子克隆方法鉴定了1条查尔酮合酶基因全长cDNA和1条查尔酮异构酶全长cDNA.结果表明:油茶查尔酮合酶基因的cDNA含1479 bp,编码412个氨基酸,为目前最长的查尔酮合酶,与其它物种的查尔酮合酶具有极高的相似性,在进化上高度同源;油茶查尔酮异构酶基因的cDNA含899 bp,编码206个氨基酸,与茶的查尔酮异构酶基因高度同源,但与其它物种的相似性较低.     

白桦果胶甲酯酶抑制剂(PMEI)基因克隆及序列分析

从白桦(Betula platyphylla Suk.)cDNA文库中获得1个果胶甲酯酶抑制剂(PMEI)基因全长cDNA序列,该序列去除polyA后长946 bp,其ORF全长624 bp,编码208个氨基酸,编码蛋白的分子量22 486.4D,理论等电点为10.09,保守区分析确定其含有PMEI蛋白保守序列,属于植物PMEI超家族。该结果为研究白桦细胞壁代谢的分子调控奠定了基础。     

油茶种子表达的主要储藏蛋白基因及其分析

以油茶优良无性系湘林1号和湘林4号近成熟种子为材料构建cDNA文库,随机挑取2327个克隆进行3′端测序,并将所得序列与核酸数据库进行同源性比较.结果显示,有88条油脂储藏蛋白相关基因和3种61条储藏蛋白基因表达,并具有典型的“时、空”特点.这些结果为揭示近成熟时期油茶种子中储藏蛋白特异表达的丰度和生理情况提供了科学依据.     

巨龙竹AINTEGUMENTA基因的克隆研究

为进一步探索臣龙竹速生与巨大的分子机理,研究其AINTEGUMENTA（ANT）基因功能,研究试验以巨龙竹cDNA第一链为模板,用简并引物、基因特异引物以及运用RACE技术首次克隆出巨龙竹ANT基因全长cDNA序列。其序列全长为1914bp,与水稻、玉米、小麦等植物同类基因序列相似性高达85％;并且含有一个837bp的开放阅读框,编码278个与水稻、拟南芥和烟草ANT蛋白氨基酸序列有着较高同源性的巨龙竹ANT前体蛋白氨基酸序列。     

榅桲C4H基因的克隆、序列分析及表达

【目的】肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase,C4H)是调节木质素合成的关键基因,榅桲是新疆特色经济果树之一。目前,有关榅桲C4H基因的序列信息尚不明确。为了获得该基因的序列信息及其在果实不同发育时期的差异性表达规律,为深入研究该基因在榅桲果实发育过程中的作用和功能奠定基础。【方法】以榅桲果实为研究材料,基于GenBank已登录近源物种的C4H基因的cDNA序列,提取其果实的总RNA并反转录为cDNA,利用同源克隆的方法获得榅桲C4H基因的cDNA序列,并对该序列进行生物信息学分析,同时检测在榅桲果实开花后不同时间点C4H基因表达量的差异。【结果】同源克隆结果表明:C4H基因编码区的序列全长为1 518 bp,编码505个氨基酸,其蛋白的分子质量为58.28 kD。生物信息学分析结果显示:榅桲C4H蛋白为亲水性不稳定蛋白质,其二级结构以α-螺旋和无规卷曲结构为主。系统进化分析结果显示:榅桲C4H蛋白与甜樱桃(Prunus avium,XP_021806844.1)、山杏(Prunus armeniaca,VVA16404.1)的C4H蛋白同源性均较高,其相似性分别为92.87%和91.24%。实时荧光定量PCR的结果显示:随着榅桲果实的发育,在开花后10 d的果肉中C4H基因的表达量最高,随着果实的不断发育,果肉中C4H基因的表达量逐渐减少。【结论】成功获得了榅桲C4H基因全长编码区序列,并发现了C4H基因在果实发育初期的表达最高,这与榅桲果实的木质化程度密切相关。     

油桐异质型乙酰辅酶A羧化酶accA亚基全长cDNA克隆及序列分析

为了揭示油桐乙酰辅酶A羧化酶accA基因的序列特点和结构功能,从而为该基因的深入研究和开发利用奠定基础,以葡萄桐的近成熟种子为材料,根据油桐转录组测序结果设计引物,采用RT-PCR技术克隆了油桐乙酰辅酶A羧化酶α亚基全长cDNA序列。测序结果表明:该基因cDNA序列全长2 313 bp,编码770个氨基酸;以其推导出的α亚基氨基酸序列蛋白的等电点pI为8.48,相对分子量为85 902.7 Da,稳定系数为37.33。生物信息学分析结果表明:此蛋白含有4个比较明显的跨膜区,是一个不稳定的非分泌蛋白。模体搜索结果表明:在α亚基上有羧基转移酶域和ACCA功能域;其三级结构中有14个α螺旋,整体呈球型,并有一个向外延伸的结构。该基因已登录到GenBank,命名为VfCTα。     

基于RNA-Seq的油茶种子α-亚麻酸代谢途径及相关基因分析

以油茶果实膨大期和油脂合成高峰期的种子为材料,进行转录组测序和表达谱数据库构建,并对油茶种子α-亚麻酸代谢途径相关基因进行分析。转录组测序获得油茶种子α-亚麻酸代谢非冗余基因 Unigenes序列共112条,与α-亚麻酸代谢密切相关的不饱和脂肪酸合成途径非冗余基因 Unigenes 序列94条,包含12种调控α-亚麻酸代谢主要酶基因。表达谱数据分析显示,果实膨大期和油脂合成高峰期的α-亚麻酸合成代谢途径相关基因具有不同的表达模式,参与油茶种子α-亚麻酸的合成及形成多种不饱和脂肪酸的物质转化。采用实时荧光定量 PCR方法验证油茶种子 LOX,AOS,ACOX,AOC,OPR,AACT,PLA2,HPL,DOX,MFP,FAD2,FAD3等关键基因在油茶种子油脂合成不同时期的相对表达量,结果表明各基因表达规律与表达谱数据分析结果一致。克隆、调控这些相关基因将会为提高α-亚麻酸含量的油茶育种提供依据。     

油茶FAD2基因全长cDNA的克隆和序列分析

FAD2基因控制油酸转化为亚油酸,是油茶油脂合成代谢的关键酶基因.在构建的油茶.EST文库基础上,采用5'RACE和交错延伸PCR技术获得了油茶FAD2基因的全长cDNA克隆.该基因序列长1 682 bp,开放阅读框为1 149 bp,编码382个氨基酸,并且具有FAD2特有的保守序列和相关特征.经过比对分析,发现油茶的FAD2基因与其他植物的FAD2基因具有较高的相似性.