杧果MiCO基因的克隆与表达模式分析

【目的】克隆杧果(Mangifera indica L.)MiCO基因并探讨其表达模式,为深入研究该基因的功能奠定基础。【方法】根据从杧果转录组测序数据中获得一个MiCO基因全长序列信息,设计基因全长引物,克隆具有不同开花习性的‘四季杧’和‘紫花杧’2个品种的MiCO基因全长序列,对其序列进行生物信息学分析,并利用荧光定量PCR技术对MiCO基因在杧果不同组织以及年周期的表达情况进行分析。【结果】序列分析显示,2个杧果品种的MiCO基因c DNA全长均为1 150 bp,都包含1个966 bp的开放阅读框,编码322个氨基酸,等电点为5.8,‘四季杧’品种的MiCO蛋白分子质量为35.30 ku,‘紫花杧’品种的MiCO蛋白分子质量为35.22 ku;MiCO基因编码的蛋白具有典型的CO同源蛋白结构,包括B-box1、B-box2和CCT结构域;系统进化树表明,杧果MiCO蛋白属于第一类CO蛋白,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)At COL4相似性最高而聚类到一起。基因表达分析表明,MiCO基因在杧果不同组织中均表达,但不同组织的表达水平存在差异。年周期表达分析表明,MiCO基因在杧果成花转变期高度表达,而且在来年的5—6月还存在一个小的表达高峰期,但2个品种不同组织中MiCO基因表达存在差异。【结论】克隆获得杧果MiCO基因全长序列,发现2个具有不同开花习性的杧果品种的MiCO基因核苷酸和氨基酸序列高度同源,只存在少许差异。MiCO基因在杧果成花转变期高度表达,说明MiCO基因与杧果成花关系密切。     

杧果MiOFP1基因的表达与功能分析

【目的】卵形家族蛋白（ovate family proteins,OFPs）在植物生长发育及逆境响应过程中扮演重要角色。前期通过杧果成花基因酵母文库筛选，获得了一个MiOFP1基因，为明确其功能，对MiOFP1的表达模式和转基因功能开展了研究。【方法】在本研究中分析了杧果MiOFP1的启动子序列；通过实时荧光定量PCR技术分析MiOFP1在杧果不同组织器官和不同生长发育期叶片中的表达模式；转化构建好的超量表达载体并侵染拟南芥研究MiOFP1的功能。【结果】四季蜜杧MiOFP1启动子包含激素响应元件：ABA响应元件、GA响应元件、SA响应元件和乙烯响应元件，逆境响应元件：盐响应元件、脱水响应元件、MYC转录因子和MYB转录因子结合位点。组织特异性表达分析显示，MiOFP1在各组织器官中均有表达，且在童期实生树和成年期嫁接树的茎中表达量最高，在成熟果实中表达量最低；嫁接树不同成花发育时期表达分析结果显示，MiOFP1在营养生长期的叶中表达量最高，在成花诱导期和花发育期表达水平较低。转基因功能研究显示，超量表达MiOFP1的拟南芥出现晚花表型，抽薹期叶片中成花抑制基因FLOWERING LO...     

‘苹果梨’果实着色过程中PyCHI和PyF3H的克隆与表达分析

【目的】克隆‘苹果梨’(Pyrus bretschneideri Rehd.‘Pingguoli’)Py CHI和Py F3H的全长c DNA序列,检测其在果实着色过程中的表达特性及其与花青苷积累的关系。【方法】以‘苹果梨’套袋后去袋处理的果实和未套袋的果实(CK)为试材,采用同源克隆技术克隆Py CHI和Py F3H的全长c DNA序列并进行生物信息预测分析;利用实时荧光定量PCR技术检测Py CHI和Py F3H在去袋处理与未套袋处理的不同着色时期的果实中的表达特性。【结果】Py CHI和Py F3H的全长c DNA分别为702 bp和1095 bp,分别编码233和364个氨基酸。同源性分析显示,其与沙梨、西洋梨等蔷薇科梨属植物相应基因的同源性均超过95%,相应氨基酸序列相似性均达到85%。实时荧光定量PCR分析显示,套袋果实去袋见光后Py CHI和Py F3H表达量均迅速上升,随后Py CHI表达量虽然略有下降,但在整个果实着色过程中Py CHI和Py F3H的表达量一直维持在较高水平,均显著高于对照,且与果实花青苷含量的变化规律基本一致。【结论】获得‘苹果梨’PyCHI和Py F3H的全长c DNA序列,其表达水平与果实花青苷积累关系密切,表明其在调控‘苹果梨’果实着色过程中起重要作用。     

‘黄冠’梨类甜蛋白编码基因PbPR5的克隆及其表达特性分析

【目的】分离和克隆类甜蛋白基因Pb PR5,了解其在‘黄冠’梨不同组织、不同发育阶段以及受到非生物胁迫和植物生长调节剂处理时的表达情况。【方法】以‘黄冠’梨(Pyrus bretschneideri‘Huangguan’)组培苗为试验材料,从水杨酸(salicylic acid,SA)处理的c DNA文库中克隆获得该基因全编码区序列,命名为Pb PR5,对其进行生物信息学分析,并研究该基因在盐、聚乙二醇(EG6000)、SA和乙烯(ETH)处理后的表达情况;以12 a生‘黄冠’梨的叶片和果实为材料,探究该基因在叶片和果实不同发育阶段的表达模式。【结果】Pb PR5的c DNA序列长度为741 bp,编码224个氨基酸残基;该基因的基因组DNA序列长度为813 bp,包含1个内含子。生物信息学分析表明,Pb PR5蛋白与其他植物PR5基因编码的氨基酸序列相似性较高。实时荧光定量PCR分析表明:Pb PR5基因在‘黄冠’梨组培苗的根,茎,叶中均能表达,其中根部的表达量高于茎和叶;盐和干旱胁迫诱导了该基因表达,根和茎中的表达高峰均出现在处理后6 h,叶在盐胁迫后24 h和干旱后12 h出现表达高峰;SA和乙烯也诱导了该基因在叶片中的表达。在不同发育阶段的叶片中,老叶表达量最高,成熟叶次之,幼叶中不表达;在不同发育阶段的果实中,成熟果实中表达量最高,幼果期和膨大期果实表达量较低。【结论】Pb PR5基因在‘黄冠’梨各组织中非组成型表达,并且在‘黄冠’梨抵御生物和非生物胁迫过程中可能具有重要的生物学功能。     

‘库尔勒香梨’PsPL基因的克隆与表达分析

【目的】分离和克隆‘库尔勒香梨’(Pyrus sinkiangensis Yu)果胶裂解酶(pectate lyase,PL)基因Ps PL,了解其在香梨果实不同时期转录水平上的表达差异,为香梨果实成熟软化机制研究提供理论依据。【方法】以‘库尔勒香梨’果肉组织为试验材料,通过RT-PCR和RACE技术得到Ps PL c DNA全长序列,并利用生物信息学方法对其进行分析和功能预测。运用实时荧光定量(q RT-PCR)技术,分析Ps PL基因在香梨果实生长发育后期及货架期的表达特性和差异。【结果】Ps PL基因c DNA全长序列为1 245 bp,Gen Bank收录号为KJ547669,该基因共编码414个氨基酸,属于果胶裂解酶家族基因,与其他植物PL基因编码的氨基酸序列有较高的同源性,与苹果同源性最高,达到97%;Ps PL在不同时期香梨果实中的表达差异很大,在生长发育后期表达量很低,盛花后150 d表达量最高。【结论】同源克隆了‘库尔勒香梨’Ps PL基因,可能在该梨果实软化过程中起到作用。     

杜梨PbNHX1基因的克隆、表达分析及功能验证

【目的】克隆1个杜梨Na~+/H~+逆向转运蛋白基因PbNHX1,并对其序列特征、表达特点及功能进行研究。【方法】采用RT-PCR和PCR克隆PbNHX1的c DNA和DNA序列,利用生物信息学方法进行序列分析,定量PCR检测其在非生物胁迫下转录水平变化,酵母互补试验检测PbNHX1基因的离子转运能力。【结果】杜梨PbNHX1基因c DNA编码区长1 704 bp,对应基因组DNA序列长3 594 bp,由13个外显子和12个内含子组成,编码蛋白含567个氨基酸。系统进化树显示,PbNHX1位于液泡膜型Na~+/H~+逆向转运蛋白分支上,与杨树液泡膜型Na~+/H~+逆向转运蛋白Pt NHX1.3基因亲缘关系较近。正常生长条件下,PbNHX1在杜梨叶片中表达量高于根。施加200 mmol·L-1Na Cl、10%(φ)PEG6000或100μmol·L-1ABA后,PbNHX1在叶片中的转录水平持续上升;其在根中的表达量先升后降,表达高峰依次出现在处理后6、3和6 h。PbNHX1的转入可恢复Na Cl、KCl和潮霉素B对nhx1缺失酵母菌株AXT3的生长抑制,转基因酵母细胞中Na~+和K~+含量显著增加。【结论】PbNHX1具有植物NHXs基因家族的固有特征,对盐碱、渗透胁迫和ABA处理均存在转录响应,转入该基因能够提高酵母nhx1缺失突变体AXT3对盐胁迫的耐受能力,部分恢复其对阳离子的转运功能,从而促进Na~+、K~+积累。     

香蕉MYB基因克隆和表达分析

【目的】获得香蕉抗逆相关转录因子。【方法】通过随机克隆测序的方法从香蕉根系c DNA文库中获得MYB基因,命名为Ma MYB1。【结果】对扩增获得的c DNA序列进行生物信息学分析,表明Ma MYB1是香蕉MYB基因编码框全长c DNA,包含一个951 bp的最大开放阅读框,编码一个长316个氨基酸的蛋白质。蛋白质序列同源比对发现其含有完整的2个保守的MYB结构域R2和R3,属于典型的R2R3-MYB基因。系统进化树比对分析表明,Ma MYB1与海枣(XP_008808341.1)和油棕(XP_010914123.1)的亲缘关系较近。组织特异性研究表明该基因在叶、根和花中的表达量较高。实时荧光定量PCR分析表明Ma MYB1响应干旱、低温、盐和枯萎病菌的侵染等胁迫处理。【结论】Ma MYB1基因在香蕉响应逆境中扮演重要的调控角色。     

不同生态条件杧果着色及花色苷合成相关基因表达比较

【目的】比较2个不同生态区杧果果实着色的差异,并探讨着色差异的内在机理。【方法】试验于2012年比较了‘台农1号’杧果在四川攀枝花和广东雷州2个生态区的果皮颜色、花色苷含量和花色苷合成相关基因表达模式差异。【结果】四川攀枝花地区高海拔、昼夜温差大,较低降雨量,该生态区‘台农1号’杧果果皮花色苷含量显著高于雷州地区,着色较好,果皮色度角显著低于雷州地区。花色苷合成基因Mi PAL、Mi C4H、Mi CHS1、Mi F3H1、Mi DFR和Mi UFGT的相对表达量以攀枝花地区显著高于雷州地区,其中Mi C4H、Mi CHS1、Mi F3H1、Mi DFR和Mi UFGT基因的相对表达量分别为雷州地区的130、228、63、2.7和4.3倍。【结论】四川攀枝花地区海拔高、辐射强和昼夜温差大等生态因子有利于诱导果皮中花色苷合成相关基因尤其是Mi PAL、Mi CHS1、Mi DFR和Mi UFGT的表达,促进‘台农1号’果皮着色。     

‘库尔勒香梨’kfpNAC基因的克隆和表达分析

【目的】筛选‘库尔勒香梨’萼片脱落与宿存相关基因,研究其在脱萼组和宿萼组样品中的表达情况。【方法】以‘库尔勒香梨’脱萼和宿萼花器官转录组测序数据为基础,从Unigenes中选出一条转录组和数字表达谱测序结果共有的与萼片脱落相关的具有NAC结构域的差异基因,命名为kfpNAC,对其进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR分析其在花期不同阶段不同器官中的表达量。【结果】kfpNAC的序列长度是1 612 bp,包含一个编码308个氨基酸的长度为927 bp的开放阅读框(ORF),一个294 bp的5’端非编码区和一个391 bp的3’端非编码区,并且在3’端非编码区有一个poly A结构。‘库尔勒香梨’kfpNAC核酸和氨基酸序列与其他植物的NAC基因具有高度的同源性。实时荧光定量结果显示其在盛花期脱萼组全花样品中的表达量显著高于宿萼组全花和子房,并且在盛花期子房中的表达量显著高于萼片。【结论】克隆和鉴定了一个新的‘库尔勒香梨’kfpNAC基因,属于NAC基因家族的NAM亚群,该基因与‘库尔勒香梨’萼片脱落密切相关。     

甜瓜自毒胁迫响应基因CmFe-SOD的克隆及表达分析

【目的】克隆根系分泌物介导的甜瓜自毒胁迫响应基因Fe-SOD,分析基因序列特征和表达情况,探讨其功能。【方法】以甜瓜幼苗为材料,通过RT-PCR技术克隆Fe-SOD基因,命名为CmFe-SOD,进行生物信息学分析和亚细胞定位;通过qRT-PCR技术分析CmFe-SOD在自毒胁迫后甜瓜幼苗叶片和根系中的表达模式。【结果】CmFe-SOD基因组DNA全长1 255 bp,开放阅读框918 bp,编码305个氨基酸。生物信息学分析显示CmFe-SOD为酸性亲水蛋白,无信号肽和跨膜区域,二级结构中无规则卷曲比例最高,与三级结构预测结果一致,基因序列包含典型的Fe-SOD蛋白结构域。同源性分析表明,不同来源Fe-SOD在氨基酸序列上具有较高同源性,CmFe-SOD蛋白与黄瓜的关系较近。通过洋葱内表皮GFP荧光定位观察发现,CmFe-SOD定位于细胞质;qRT-PCR结果显示,根系分泌物处理后甜瓜幼苗叶片中CmFe-SOD基因表达水平整体呈增加趋势,在24 h时表达量最高;在根系中呈现先增加后下降趋势,6 h时表达量最高。【结论】CmFe-SOD基因在进化上较保守,参与了甜瓜根系分泌物介导的自毒胁迫响应,自毒胁迫后在叶片中表达量呈持续上升的趋势,在根部呈现先上升后下降的趋势。