牡丹切花ERF转录因子基因的分离与表达分析

利用已获得的‘洛阳红’牡丹花瓣转录组数据库,筛选得到3个与植物乙烯响应因子ERF蛋白同源性较高的Unigene序列,利用RACE及RT-PCR技术,设计特异性引物对3个ERF基因最大阅读框进行扩增并测序。生物信息学分析表明PsERF1、PsERF2和PsERF3分别含有长为1 158、747和609 bp的开放阅读框,编码383、248和202个氨基酸残基,且均含有1个典型的AP2结构域。进化分析表明3个牡丹ERF转录因子分别属于ERF亚家族的B2组、B1组和B3组。利用实时定量PCR分析了3个ERF基因在牡丹乙烯敏感型品种‘洛阳红’和乙烯不敏感型品种‘雪映桃花’不同花器官（花瓣、雄蕊、雌蕊和萼片）以及不同发育级别切花花瓣中的表达情况。结果表明,PsERF1在2个品种花瓣中的表达量显著高于其他花器官,其表达量在‘洛阳红’切花发育过程中逐渐增加,而在‘雪映桃花’切花发育过程中逐渐降低,推测PsERF1可能对牡丹切花的乙烯响应具有重要的调控作用,PsERF2和PsERF3则可能同时参与了多种信号途径。     

辣椒花器官发育MADS-box基因的克隆与表达分析

采用RACE技术从辣椒（Capsicum annuum L.）花药中获得了一个控制辣椒花器官发育的MADS-box基因,命名为PPI（GenBank登录号：GU812276）。该基因全长952 bp,编码215个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域,与番茄花器官发育MADS-box基因TPI高度同源,同源性达88%。系统进化树分析表明,PPI基因属于花器官发育B类基因。RT-PCR表达分析表明,该基因在辣椒花瓣中的表达高于在花药、萼片以及子房等花器官中的表达,在营养器官叶片中没有表达。     

乙烯和1-MCP的竞争性作用对月季花器官乙烯生成量及相关基因表达的影响

 以探讨月季切花不同花器官的乙烯生物合成和对乙烯的感受为目的,以切花月季‘Samantha’为试材,进行了乙烯和1-MCP交叉处理,测定花朵各器官乙烯生成量,Rh-ACS3、Rh-ACO1和Rh-ETR3基因的表达。结果表明,1-MCP前处理或后处理均能有效抑制花瓣、雌蕊和花托中由于外源乙烯造成的内源乙烯生成量增加。在基因表达方面,Rh-ACS3、Rh-ACO1和Rh-ETR3在花瓣和雌蕊中对乙烯处理的诱导表达均可被1-MCP前处理或后处理有效抑制,而在花托中,这种抑制主要针对Rh-ETR3。这些结果说明,1-MCP对乙烯的竞争性抑制作用主要发生在花瓣、雌蕊和花托上,其竞争效果在乙烯处理前或乙烯处理后均有效。     

月季（Rosa chinensis）丁香酚合成酶基因RcEGS1的克隆及其表达分析

 根据GenBank 发表的丁香酚合成酶（EGS）基因的蛋白保守序列设计引物,利用RT-PCR结合RACE-PCR 技术,从古老月季（Rosa chinensis）品种‘月月粉’盛开期的花瓣中获得了1 个新的丁香酚合成酶基因RcEGS1,GenBank 登录号为JQ522949。该基因全长为1 171 bp,开放阅读框（ORF）951bp,编码317 个氨基酸;蛋白质理论分子量为35.64 kD,等电点为7.36。氨基酸同源性分析表明,RcEGS1与矮牵牛PhIGS1 的氨基酸同源性达到70%,与罗勒ObEGS1 的同源性为59%,与月季RhEGS1 的同源性仅为48.2%。运用实时荧光定量PCR 法分析RcEGS1 在不同组织部位和不同开放时期花瓣中的表达,发现其在叶片和茎段中没有表达,在花瓣和萼片中有表达,在盛开期的花瓣中表达量最高。     

月季扩张素蛋白基因在花朵开放过程中的表达及功能分析

以切花月季‘Samantha’为试材,明确了外层花瓣主要在花朵开放前期扩展。从花瓣中克隆鉴定了3个具有α亚族扩张素保守特征域的基因：RhEXPA5、RhEXPA6和RhEXPA7。在月季花朵1 ~ 6级的开放过程中,3个扩张素蛋白基因都有表达,其中RhEXPA7的表达与花瓣快速扩展密切关联;在2级花朵花瓣中RhEXPA5和RhEXPA6的表达几乎不受乙烯影响,而RhEXPA7的表达被乙烯显著抑制。进一步利用35S启动子在拟南芥中过表达RhEXPA7,采用外源ACC处理可明显增加转基因植株幼苗的根毛密度;转RhEXPA7基因种子萌发对ABA的敏感性明显降低,而对NaCl的胁迫耐性明显增加。RhEXPA7与月季花朵开放中花瓣快速扩展进程密切关联,参与了乙烯信号的响应,并可以提高过表达拟南芥的胁迫耐性。     

苹果乙烯信号转导相关基因MdEIL1的克隆及功能鉴定

以苹果‘嘎拉’（Malus × domestic‘Royal Gala’）为试材,分离了乙烯信号转导相关的MdEIL1基因（基因序列号：MDP0000423881）。序列分析表明,该基因包含长为1 980 bp完整的开放阅读框,编码658个氨基酸的蛋白。进化树分析表明MdEIL1属于EIN3/EIL转录因子家族蛋白。定量分析显示,MdEIL1基因在苹果的根、茎、叶、花和果实中有不同程度的表达,而且它的表达也受到乙烯、生长素和细胞分裂素的诱导。通过原核表达试验体外诱导MdEIL1蛋白成功,为后续蛋白功能鉴定奠定了基础。MdEIL1基因在拟南芥中异位表达,增强其乙烯响应,在暗处表现为下胚轴变短,并且AtERF1的表达量上升,显示转基因植株对乙烯的敏感性提高。     

香石竹DcERF-1转录因子对切花衰老的负调控作用

以香石竹（DianthuscaryophyllusL.）为材料，克隆得到1个ERF转录因子基因，命名为DcERF-1。氨基酸序列比对及系统进化树分析发现，DcERF-1与拟南芥AtERF-1的同源性最高，属于Ⅸ（B3）亚组。实时荧光定量PCR显示，DcERF-1表达量在花中最高，且在花瓣自然衰老和乙烯诱导的衰老过程中都呈现先上升后下降的趋势。DcERF-1定位于细胞核中。DcERF-1在香石竹花瓣中瞬时过量表达后，花瓣褪色速度明显延缓，离子渗透率明显降低；DcERF-1被瞬时沉默后，花瓣褪色速度显著加快，离子渗透率显著升高，衰老标志基因Dc SAG12表达量显著上调。酵母单杂交试验证明乙烯信号转导途径核心转录因子DcEIN3能直接结合DcERF-1的启动子。双荧光素酶瞬时表达试验证明DcERF-1能抑制乙烯生物合成途径中ACC氧化酶基因Dc ACO4的表达活性。综合结果表明Dc ERF-1负调控香石竹切花衰老。     

唐菖蒲质膜水孔蛋白基因GhPIP1;1 的克隆及表达分析

 采用RT-PCR和RACE技术从唐菖蒲（Gladiolus hybridus‘Eerde’）花瓣中克隆得到1个质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）类的水孔蛋白基因,命名为GhPIP1;1。该基因cDNA 全长1 130 bp,包含867 bp完整开放阅读框（ORF）,编码288个氨基酸。克隆和分析相应的gDNA序列（2 098 bp）表明,其包含由4个外显子和3个内含子组成的编码区序列。氨基酸序列分析表明GhPIP1;1具有水孔蛋白家族高度保守的2个NPA（Asn-Pro-Ala）基序。同源性分析显示GhPIP1;1氨基酸序列与同科的荷兰鸢尾（Iris hollandica）PIP1氨基酸序列的同源性达94%。半定量RT-PCR分析表明,GhPIP1;1在唐菖蒲花瓣、雄蕊、雌蕊、茎、苞片和叶片等均有表达,但表达量以花瓣中最高,叶片中最低;GhPIP1;1在花蕾至花朵盛开期间的表达水平较高且变化不明显,但在花朵盛开后的萎蔫过程中表达水平明显降低。     

甘蓝自交不亲和相关转录因子BosiPA1 蛋白基因的克隆与表达分析

 通过自交不亲和甘蓝‘A1’自花授粉1 h 和未授粉柱头蛋白质表达谱的对比,鉴定出1 个受 自花授粉诱导上调表达的蛋白,通过PCR 技术获取了其编码序列,命名为BosiPA1 蛋白,其基因全长为 3 730 bp,具有1 个1 092 bp 的完整编码框（KF314579）。BosiPA1 由6 个外显子、5 个内含子组成,编码 363 个氨基酸。序列分析表明BosiPA1 蛋白具有典型的basic helix-loop-helix（bHLH）功能域,在SCR、SRK、 Exo70A1 基因的ATG 上游启动子序列中存在可以被bHLH 功能区识别并结合的E-box（CANNTG）序列。 在分子进化上甘蓝BosiPA1与AtbHLH128 距离最近,与AtHEC1/2/3 和TgGBOF-1 处在同一个分支。RT-PCR 检测表明甘蓝BosiPA1 基因在花瓣、萼片、花粉、柱头和叶片中均有表达;荧光定量PCR 分析表明BosiPA1 基因在自花授粉10 min、30 min、1 h 的柱头中呈逐渐上升趋势。上述结果说明BosiPA1 与bHLH 的进化 分支较早,可能是一个参与甘蓝多器官发育的自交不亲和相关的转录因子。     

香石竹DcMAPK1和DcMAPK2的克隆及功能初#br# 步分析

 分离了香石竹（Dianthus caryophyllus）两个促分裂原活化蛋白质激酶（mitogen-ac-tivated protein kinase,MAPK）基因cDNA 全长,分别命名为DcMAPK1 和DcMAPK2,其中DcMAPK1 与拟南 芥AtMAPK6 高度同源。DcMAPK1 在香石竹花瓣衰老过程表达增加,乙烯处理显著促进其表达,瞬时抑 制DcMAPK1 后切花瓶插寿命显著延长。而DcMAPK2 在花瓣衰老过程中组成型表达,乙烯处理对其表达 无显著影响,瞬时抑制DcMAPK2 对切花瓶插寿命无显著影响。     

月季RhRTE1 的克隆及其对乙烯响应特性分析

 利用数据库中已发表的拟南芥AtRTE1基因序列,从构建的月季花朵乙烯响应EST数据库中筛选得到一个RTE1同源片段,结合RACE技术,从月季切花品种‘Samantha’花瓣中克隆得到全长为1 233 bp的RTE1同源基因。该基因包含一个732 bp的开放阅读框、339 bp的5′非翻译区和162 bp的3′非翻译区,编码一个243 aa的肽链,其理论分子量为27.6 kD,等电点为6.87。该基因推定的氨基酸序列与拟南芥AtRTE1同源性较高,属于RTE家族中的第1组别基因,命名为RhRTE1。该基因在月季花朵自然开放中表达逐步增强,并能够被外源乙烯和切伤处理所显著诱导。将35S::GFP-RhRTE1融合蛋白转入拟南芥,发现RhRTE1蛋白主要定位于细胞膜上,并且转化植株降低了对乙烯的敏感性。以上结果说明RhRTE1可能参与了乙烯介导的月季花朵开放过程,并可能参与了花朵响应伤害的修复过程。     

茉莉花萜类合成酶基因JsTPS的克隆及其表达分析

以双瓣茉莉花[Jasminum sambac（L.）Ait]花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,克隆了萜类合成酶基因（JsTPS）的全长cDNA,该cDNA全长为1 884 bp,其中ORF为1 491 bp,编码496个氨基酸的蛋白,分子量56 989.7 D,与原核表达结果一致。序列分析结果表明,该基因编码的氨基酸序列与油橄榄（Olea europaea）的TPS2具有75%的同源性,同属于α-Farnesene synthase分支。采用荧光定量PCR技术检测JsTPS在茉莉花开放过程中的表达量变化,结果表明,表达量在未开放时（18：00）最低,在半开放时（22：00）达到最高。     

‘云香’水仙ACC氧化酶基因克隆及遗传转化

以‘云香’水仙花瓣为试验材料,采用RT-PCR技术克隆出乙烯生物合成途径中的关键酶ACC氧化酶(ACO)基因的全长序列1 162 bp,命名为NtACO1(GenBank登录号为KX082935)。其开放阅读框(ORF)长度为939 bp,编码312个氨基酸。NtACO1蛋白包括ACO家族保守的DIOX_N和20G-FeⅡ_Oxy结构域。分子进化树分析表明,NtACO1蛋白与‘金盏银台’水仙亲缘关系最近。通过qRT-PCR检测NtACO1在‘云香’水仙花朵开放过程中的表达模式,结果表明,NtACO1在花瓣和副冠中的表达量随着花朵发育衰老而逐渐上升,并且各个时期花瓣中的表达量都高于副冠,推测NtACO1可能参与了‘云香’花的发育和衰老。构建了NtACO1的正、反义植物表达载体,并以烟草叶片为外植体,通过根癌农杆菌介导的遗传转化体系,获得NtACO1过表达转基因植株。转基因烟草与野生型相比缩短了营养生长期,开花较早,叶片较少。该研究为进一步探究水仙花ACO基因功能,以及延长水仙花花期的分子育种奠定了试验基础。     

柿果实内切–1,4–β–葡聚糖酶基因克隆与定量表达分析

 以成熟期‘富平尖柿’（Diospyros kaki L.‘Fuping Jianshi’）为材料,采用RT-PCR和RACE相结合的方法,克隆柿果实中内切–1,4–β–葡聚糖酶基因（EG）cDNA,并在此基础上采用实时荧光PCR定量技术检测采后常温下柿果及GA₃、ABA和1-MCP处理柿果软化过程中该EG基因转录水平的表达特点。试验结果：获得了一个内切–1,4–β–葡聚糖酶基因cDNA,命名为DKEG1（GenBank accession number：HQ222561）,长2 011 bp,编码545个氨基酸,末端含有CBD区域。实时荧光PCR定量技术检测发现常温下对照组柿果采后3 d时出现DKEG1基因表达高峰,下降后又逐渐上升,并在12 d时出现第2个高峰;赤霉素明显抑制了柿果实在整个后熟过程中DKEG1基因的表达,尽管在6 d时也有升高,但与对照相比全程表达量均极低;ABA处理大大提高了DKEG1基因的表达量,没有出现采后3 d的表达高峰,但在6 ~ 18 d期间其表达量均高于对照的最高峰值,其表达高峰出现采后9 d;1-MCP处理的柿果表达高峰比对照推迟9 d,且前期表达量显著降低,但后期又上升。据此推断柿果实DKEG1的表达受乙烯生成和乙烯信号转导的调控,进而参与果实的后熟软化过程。     

切花月季ACC合成酶基因的克隆和原核表达

克隆了与伤害诱导相关的Rh-ACS1和与花朵开放进程及乙烯诱导相关的Rh-ACS3基因全长。结果表明,Rh-ACS1基因全长为2 132 bp,开放阅读框（ORF）长度为1 476 bp,推定编码491个氨基酸。Rh-ACS3基因的全长1 734 bp,ORF长度为1 545 bp,推定编码514个氨基酸。对这两个基因编码的蛋白进行原核表达分析,结果显示,在37 ℃条件下,0.6 mmol · L-1 IPTG诱导3 h后,携带Rh-ACS1 ORF和Rh-ACS3 ORF的原核表达载体分别在大肠杆菌中诱导生成了大量分子量约为70和60 kD的蛋白质,其大小与根据基因序列预测的理论值相一致。     

甜椒甘油- 3 - 磷酸酰基转移酶基因的克隆与表达分析

 用RT-PCR技术从甜椒(Capsicum annuum ) 中克隆了甘油- 3 - 磷酸酰基转移酶基因的cDNA序列, 其全长为1 791 bp, 开放阅读框架为1 392 bp, 编码463个氨基酸, 命名为CaGPAT。序列分析表明该基因与番茄中的甘油- 3 - 磷酸酰基转移酶基因同源性最高; 在进化上与番茄最先聚类, 其次是菠菜。Northern杂交结果显示, CaGPAT在甜椒各器官中表达量差异较大, 叶片中的表达量明显高于根、茎、花及果实。低温诱导该基因快速表达, 8℃下处理3 h该基因表达量最高, 12 h以后基因表达量下降; 而高温对基因表达没有明显影响。当温度低于15℃时基因表达被诱导。结果表明甜椒叶绿体CaGPAT的表达量与低温关系密切。     

香蕉茉莉酸合成关键酶基因MaOPR 的克隆和表达分析

 从‘巴西’香蕉（Musa acuminata L. AAA group‘Brazilian’）根的cDNA 文库中获得了一段 12–氧–植物二烯酸还原酶OPR（12-oxo-phytodienoic acid reductase）基因的片段,RACE 扩增获得全长, 命名为MaOPR。该基因全长1 512 bp,存在一个完整的开放阅读框1 287 bp,编码429 个氨基酸。生物 信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,等电点为8.11,具有一个活性位点,一个基质结合位点,一个黄素 单核苷酸结合位点。序列预测分析该蛋白亚细胞定位为细胞质,其不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。通 过和已知植物的12–氧–植物二烯酸还原酶基因相比,同源性达到66%以上。其中与苜蓿、谷子、粳稻、 紫云英的OPR 编码的氨基酸序列的同源性均为71%。器官特异性分析表明,MaOPR 在香蕉的根、茎、 叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎和果实中表达量较高。通过对其在ABA 抑制剂、乙烯、枯萎病 胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应以上3 种胁迫。     

文心兰开花相关OnAP1-like基因的克隆及表达分析

以南茜文心兰（Gower Ramsey）盛花期花葶提取的总RNA为模板,通过RT-PCR与RACE扩增,获得一个958 bp的AP1（APETALA1）-like基因的cDNA全长序列,其基因编码区690 bp,共编码氨基酸229个,命名为OnAP1-like（登录号：KC426946）。蛋白质二级结构分析表明,该蛋白质48.91%为α螺旋,10.92%为β折叠,40.17%为无规则卷曲,为亲水性蛋白质。蛋白序列比对和进化树分析表明,OnAP1-like 蛋白与蕙兰AP1-like蛋白一致性最高,进化距离最近。利用RT-qPCR对从文心兰不同时期不同器官中的OnAP1-like基因表达量进行分析,结果表明,同一器官不同发育时期比较,在叶中,花蕾期的表达量最高;在根中,随发育时间推移,表达量逐渐升高,至花后期达到最高;在花葶中的表达量的趋势与根相同。同一时期不同器官比较,抽葶前,根中表达量高于叶片;花蕾期,花瓣中的表达量最高;盛花期和花后期,花葶中的表达量最高。推测该基因在花的发育及形成中发挥作用。