蝴蝶兰AP2/ERF家族基因的克隆及在低温下表达特性分析

用RT-PCR方法从‘大辣椒’蝴蝶兰叶片中克隆得到4个AP2/ERF家族基因，命名为PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4。蛋白结构域和序列比对发现PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4均含有1个AP2结构域， PhAP2/ERF2还含有1个B3结构域。进化树分析表明4个蛋白与兰科AP2/ERF家族成员亲缘关系最近，PhAP2/ERF1属于AP2/ERF家族DREB亚家族中的A1类，PhAP2/ERF2属于RAV亚家族，PhAP2/ERF3属于ERF亚家族的B4类，PhAP2/ERF4属于DREB亚家族中的A2类。用实时荧光定量PCR方法检测低温驯化和低温胁迫条件下PhAP2/ERF1 ~ PhAP2/ERF4在‘大辣椒’和‘富乐夕阳’蝴蝶兰叶片中的表达特性，结果表明：4个基因在‘大辣椒’叶片中的表达趋势一致，表达量在低温胁迫早期达到最高，在胁迫中晚期有所下降；而4个基因在‘富乐夕阳’叶片中的表达趋势有较大差异，PhAP2/ERF1和PhAP2/ERF2的表达在低温处理整个过程中没有被诱导或仅有较小幅度增加，PhAP2/ERF3对低温的响应时间显著晚于‘大辣椒’，PhAP2/ERF4的表达趋势与‘大辣椒’差异较小。蝴蝶兰AP2/ERF在抗冷品种‘大辣椒’和不抗冷品种‘富乐夕阳’叶片中的表达差异暗示AP2/ERF基因家族在蝴蝶兰低温胁迫响应中起重要调控作用。     

结缕草转录因子基因ZjDREB1.2的克隆及胁迫下的表达分析

结缕草是一类多耐逆暖季型草坪草,但不耐低温。以日本结缕草‘Meyer’‘胶东青’和沟叶结缕草‘马尼拉’为材料,克隆获得了结缕草(Zoysia)一个新的DREB类转录因子基因,命名为ZjDREB1.2(GenBank登录号:KP696367.1)。结果表明:该基因开放阅读框长702bp,推测编码的蛋白质含233个氨基酸,平均分子量为25.2KDa,理论等电点为4.91。保守结构域预测显示ZjDREB1.2蛋白含有一个不完整的AP2结构域,结构域的上、下游均具有DREB1亚组特异性序列。系统进化树分析结果显示ZjDREB1.2蛋白属于DREB家族A-1亚组,与C4植物的同源基因遗传距离较近。在日本结缕草‘Meyer’中,ZjDREB1.2基因在低温、高盐和干旱胁迫2~12h内均上调表达,其中受低温诱导上调幅度最大。与沟叶结缕草‘马尼拉’相比较,低温胁迫72h后日本结缕草中ZjDREB1.2的表达量相对较高。酵母单杂交结果显示,ZjDREB1.2蛋白具有强的转录激活功能,但不表现出与DRE元件结合功能。暖季型植物中这种AP2结构域不完整DREB1基因的进化机制及功能值得研究。     

‘芙蓉李’糖转运蛋白家族基因鉴定及表达分析

基于‘芙蓉李’（Prunus salicina）基因组数据,采用生物信息学分析方法鉴定糖转运蛋白家族基因,并对其蛋白质理化特性、亚细胞定位、系统进化树、蛋白质保守结构域以及表达模式进行分析。共鉴定出49个该家族基因,根据保守结构域和系统发育分析将其分为7个亚家族。蛋白质介于313～948个氨基酸之间,预测定位于质膜或液泡膜;所有的蛋白都含有保守的糖转运体结构域（PF00083）,其中大多数含有12个跨膜螺旋。通过比对‘芙蓉李’果实发育过程的RNA-seq数据,对49个基因进行表达谱分析,其中15个在果实不同发育阶段差异表达;qRT-PCR分析表明,15个差异表达基因中有9个基因与果实葡萄糖和蔗糖含量显著正/负相关,其中1个肌醇转运蛋白亚家族基因（PsINT4）、1个糖转运蛋白亚家族基因（PsSTP11）、1个糖促进蛋白亚家族基因（PsSFP5）和1个液泡单糖转运蛋白亚家族基因（PsTMT1）在‘芙蓉李’果实发育过程中具有较高的表达量,可能在‘芙蓉李’果实发育和成熟过程中对糖分积累起重要作用。     

‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子生物信息学分析

【目的】分析‘红阳’猕猴桃全基因组AP2/EREBP转录因子家族。【方法】利用Kiwifruit Genome Database、EMBI、TAIR、SMART、Pfam、MEME、Protparam、SOPM、SWISS-MODEL、Signal P4.1 Sever网站,和Clustal X2、Bio Edit、MEGA6.0、Map Inspect、MEV软件,分析‘红阳’猕猴桃AP2/EREBP转录因子类型、结构域、系谱进化、蛋白理化性质及高级结构、信号肽分析、基因定位、序列元件和基因表达模式。【结果】‘红阳’猕猴桃全基因组中有204条AP2/EREBP转录因子,根据其结构域划分为4个亚家族。进行多序列比对和系谱进化分析,发现2个亚家族各分为6个亚组。生物信息学分析表明,204条蛋白氨基酸序列高级结构与拟南芥AP2/EREBP转录因子相似性较高。其中存在2条分泌型蛋白。基因定位表明,该家族基因在10号染色体无定位;有染色存在串联复制现象。同源拟南芥基因表达模式分析表明,AP2/EREBP转录因子对外界胁迫有显著性表达。【结论】利用生物信息学方法获得204条猕猴桃AP2/EREBP家族转录因子,并与拟南芥AP2/EREBP转录因子进行系谱进化、结构域、基因定位和同源表达等分析,结果表明猕猴桃AP2/EREBP转录因子在进化过程中比较保守,并参与了植物发育和胁迫应答调控。     

菊花和菊花脑DNA甲基化相关酶基因鉴定及表达分析

基于传统菊花（Chrysanthemum×morifolium Ramat.）品种‘金背大红’转录组数据和菊花脑（C. nankingense）的基因组数据,通过生物信息学方法鉴定了二者的DNA甲基化相关酶基因,分析其编码蛋白结构域并构建系统发育树,还分析了基因的表达情况。从‘金背大红’中鉴定出了13个DNA甲基转移酶基因和11个去甲基化酶基因,从菊花脑中鉴定出10个DNA甲基转移酶基因和5个去甲基化酶基因。MET1同源氨基酸序列系统进化分析结果表明,菊花‘紫精灵’‘金背大红’和‘禾城星火’与甘菊[C. lavandulifolium(Fisch. ex Trautv.)Ling et Shih]处于较近的分支中,这表明他们可能有更近的演化关系,而菊花脑和菊花‘泉乡水长’与甘菊的进化关系可能较远。DNA甲基化相关酶基因在不同组织及不同菊花品种中的表达水平存在较大差异。     

津田芜菁BrEGL3 cDNA的克隆及表达分析

 EGL3（Enhancer of Glabra3）蛋白是一种bHLH类蛋白,是一类重要的转录调节因子。为阐释BrEGL3在‘津田’芜菁（Brassica campestris L. ssp. rapifera‘Tsuda’）花青素生物合成中的调控作用,根据拟南芥EGL3基因序列信息设计兼并引物,克隆获得了‘津田’芜菁EGL3基因的全长cDNA序列,命名为BrEGL3,其GenBank登录号为HM208589。序列分析结果显示,BrEGL3全长1 794 bp,包含编码597个氨基酸的开放阅读框,分子量约为66.8 kD。氨基酸结构分析显示该蛋白含有DNA结合域,该结合属于螺旋—环—螺旋家族。氨基酸对比分析表明,BrEGL3与萝卜EGL3蛋白相似性最高,其次为拟南芥中的EGL3。荧光定量PCR检测BrEGL3在芜菁不同组织中的表达结果表明,该基因在有花青素合成的红色芜菁根皮中表达量最高。     

茶树DHAR酶基因的克隆与非生物胁迫响应分析

利用RT-PCR技术从茶树‘龙井43’cDNA中克隆得到1个编码茶树脱氢抗坏血酸还原酶基因CsDHAR，该基因全长639 bp，编码212个氨基酸，属于谷胱甘肽转移酶（GST）超级家族成员，具较高保守性。系统进化分析结果表明CsDHAR蛋白与拟南芥DHAR1、DHAR2进化关系近，在不同物种间，与毛果杨、胡杨等植物亲缘关系较近；理化性质分析表明CsDHAR属于亲水性蛋白；结构分析表明CsDHAR蛋白具典型功能结构域，三级结构主要由α–螺旋和不规则卷曲构成。荧光定量PCR分析显示，CsDHAR在茶树叶片不同发育阶段表达量差异不显著；对‘龙井43’与‘安吉白茶’中CsDHAR进行荧光定量PCR分析，‘龙井43’在低温、高温处理4 h表达量最高、干旱和高盐处理24 h表达量最高；‘安吉白茶’在高温、高盐处理4 h表达量最高，干旱处理2 h表达量最高。不同逆境胁迫下CsDHAR均被诱导表达，表明该基因参与茶树响应逆境胁迫调节过程。     

柑橘AOS1-2的克隆及其响应溃疡病菌侵染的表达分析

对柑橘中茉莉酸（Jasmonic acid,JA）生物合成途径中的关键限速酶丙二烯氧化物合酶AOS家族基因进行注释，确定其受溃疡病菌Xanthomonas citri subsp. citri(Xcc)诱导的表达模式。从甜橙数据库中共注释出3个AOS家族成员，其中CsAOS1-2对溃疡病菌响应最强烈；CsAOS1-2在‘晚锦橙’（甜橙，易感溃疡病）和‘金弹’（金柑，抗溃疡病）中均受病原菌诱导，但在‘晚锦橙’中表达量上调幅度远高于金弹；CsAOS1-2全长2 656 bp，开放阅读框1 599 bp，编码532个氨基酸，分子量为59 499.81，为非分泌性蛋白，其349～510 aa为典型的P450功能域；Cs AOS1-2的表达无组织特异性；‘晚锦橙’和‘金弹’的AOS1-2启动子均含有参与植物激素和逆境应答的顺式作用元件，但在数量和类型上存在差异；烟草瞬时转化亚细胞定位分析显示CsAOS1-2定位在叶绿体中。CsAOS1-2强烈响应柑橘溃疡病菌的侵染，推测其与柑橘溃疡病敏感性具有密切的关系。     

‘秦冠’苹果MdWRKY基因亚细胞定位及原核表达

 以‘秦冠’苹果为试材,采用RT-PCR方法获得了一个WRKY基因,全长1 224 bp,推断其编码331个氨基酸,命名为MdWRKY。亚细胞定位分析MdWRKY蛋白分布在细胞核内,属于核蛋白。实时定量分析结果显示,MdWRKY基因受苹果斑点落叶病菌的诱导,表明其可能参与植物与病原菌的互作。随后进行原核表达分析,SDS/PAGE电泳结果表明表达蛋白与其蛋白大小一致。     

菊花花发育基因CmCO和CmFT的克隆与表达分析

 　利用同源序列法结合RACE技术从菊花‘神马’品种[Chrysanthemum morflorium（Ramat.）Kitam.‘Jinba’]中分离了开花时间相关的CO（CONSTANS）和FT（FLOWERING LOCUS T）同源基因,并命名为CmCO（基因登录号JF488070）和CmFT（基因登录号JF488071）。CmCO和CmFT分别编码382和174个氨基酸。蛋白比对发现,CmCO蛋白包含具有典型的CO同源蛋白结构,包含B-box1,B-box2,CCT结构域及COOH区域。CmFT所推测的氨基酸序列包含FT类蛋白保守基序和两个关键性氨基酸残基。同源性分析表明,CmCO与草莓（Fragaria × ananassa）FaCO同源性最高,为65.8%,与豌豆（Pisum sativum）PsCOL、拟南芥（Arabidopsis thaliana）AtCO同源性分别为62.0%和55.6%。CmFT与向日葵（Helianthus annuus）HaFT2基因同源性最高,为93.7%,与葡萄（Vitis vinifera）VvFT和拟南芥AtFT的同源性分别为85.1%和74.0%。进化树聚类分析表明,CmCO和CmFT蛋白分别与向日葵HaCO和HaFT2遗传距离最近。RT-PCR表明,长日照下的菊花叶片中几乎检测不到CmCO和CmFT,而在短日照下,CmCO在花芽分化启动期（Ⅰ）表达,总苞鳞片分化前期（Ⅱ）有所下降随后又迅速升高;CmFT在CmCO之后表达,之后持续高表达。选择小花原基分化前期（Ⅳ）对菊花叶片、花芽和茎等不同组织器官CmCO和CmFT表达进行分析,结果表明,CmCO在叶片中表达量最高,花芽次之,茎最低;CmFT在花芽中表达量最高,叶片次之,茎最低。由此推测CmCO和CmFT的表达与光周期诱导菊花成花密切相关。     

野生毛葡萄水通道蛋白基因VhPIP1的克隆及其在干旱胁迫下的表达分析

采用RT-PCR和RACE技术从中国野生毛葡萄（Vitis heyneana）‘花溪–9’根中克隆得到1个质膜内在蛋白（plasma membrane intrinsic proteins,PIPs）类的水通道蛋白基因,命名为VhPIP1（登录号为KM026528）。该基因cDNA全长为1 087 bp,包含1个858 bp的完整开放阅读框,编码286个氨基酸。氨基酸序列分析表明,VhPIP1含有水通道蛋白家族高度保守的两个NPA（Asn-Pro-Ala）单元和6个跨膜区,其氨基酸残基与MIP家族蛋白保守区序列完全一致。实时荧光定量RT-PCR分析表明,VhPIP1在野生毛葡萄根、茎、叶中均有表达,在根中的表达量最高,叶片中最少。干旱胁迫下,抗旱性强的毛葡萄‘花溪–9’VhPIP1的表达量随着胁迫时间的延长先增加后降低,而不抗旱的欧亚种‘红地球’VvPIP1的表达量呈下降的趋势。与不抗旱的‘红地球’相比,干旱胁迫下极抗旱的‘花溪–9’较高的VhPIP1转录水平对应较高的叶片相对含水量,同时对应较低的根系细胞膜相对透性。VhPIP1的表达丰度与毛葡萄抗旱性密切相关。     

香樟两个DREB1转录因子基因的分离及其对不同胁迫的响应分析

以香樟（Cinnamomum camphora）实生苗为试验材料,利用同源克隆结合RACE技术获得了两个冷诱导转录因子基因CBF/DREB1的cDNA全长序列,命名为CcCBFc和CcCBFd,GenBank登录号分别为KP336741和KP336742。序列分析显示这两个基因均没有内含子,cDNA全长为897和1 010 bp,开放阅读框分别为654和621 bp,编码217和206个氨基酸,预测蛋白分子量分别为24.0和22.9 kD,等电点分别为5.26和8.58。基于氨基酸序列的同源性比对和系统进化树分析表明,这两个基因均属于DREB1家族,与双子叶植物进化关系较近。实时定量PCR结果显示,CcCBFc和CcCBFd都能被低温（4 ℃）、干旱（20%PEG）、盐（250 mmol ? L-1 NaCl）和ABA（100 μmol ? L-1）诱导,表明CcCBFc和CcCBFd可能在香樟应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。     

柑橘MAPK基因的生物信息及其响应溃疡病菌侵染的表达分析

为挖掘柑橘溃疡病抗性关键基因，对柑橘促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）基因家族进行注释和功能域分析，明确了CsMPK1、CsMPK3、CsMPK4、CsMPK6和CsMPK19的组织表达特异性和在抗病品种‘金弹’（Fortunella japonica Swingle）和感病品种‘晚锦橙’（Citrus sinensis Osbeck）中受病原菌（Xanthomonas citri subsp. citri，Xcc）诱导的表达情况；并对CsMPK19进行了生物信息分析。共注释出12个柑橘MAPK基因家族成员，根据系统发育树将其分为3个亚类，均含有促分裂原活化蛋白激酶（Pkinase）功能结构域。其中CsMPK1、CsMPK3、CsMPK4-1和CsMPK6在果实中表达水平较高，CsMPK19在叶片中表达量相对较高。CsMPK1的表达在溃疡病抗（感）品种中均受病原菌强烈诱导，且在感病品种中上调的幅度高于抗病品种；CsMPK3 和CsMPK6仅在感病品种中病原菌处理早期有较强烈的响应；CsMPK4-1和CsMPK4-2的表达在感病品种中受病原菌诱导上调，而在抗病品种中病原菌处理后低于水处理对照；CsMPK19的表达在抗（感）品种中均受病原菌强烈诱导，且在抗病品种中上调幅度更大。克隆了CsMPK19，其序列全长为1 824 bp，编码607个氨基酸，分子量为69 174.36 D，为非分泌性蛋白，其25 ~ 316 aa为典型的Pkinase功能域。晚锦橙和金弹MPK19启动子的顺式作用元件存在较大差异。结果表明柑橘MAPK基因强烈响应溃疡病菌侵染，推测CsMPK19在溃疡病抗性调节中有潜在应用价值。     

苹果愈伤组织超表达MdNAC029促进花青苷积累

以‘光辉’海棠(Malus spectabilis‘Guanghui’)与‘王林’苹果(Malus×domestica‘Orin’)杂交后代中分离出来的红肉苹果果实为试验材料,克隆得到1个NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子基因,命名为MdNAC029。该基因开放阅读框(ORF)为843 bp,编码含有280个氨基酸的蛋白。保守结构域分析显示,MdNAC029蛋白在N端包含1个保守的NAC结构域。基因表达分析显示该基因在红肉苹果果实中表达量较非红肉果实高。在‘王林’苹果愈伤组织中超表达MdNAC029,其花青苷积累显著增加,表明MdNAC029在调控花青苷积累过程中发挥重要作用。对MdMYB1启动子序列进行分析,发现其序列包含1个MdNAC029转录因子的结合位点。同时,烟草瞬时表达试验显示,MdNAC029能够激活MdMYB1基因的表达。由此推测,MdNAC029可能通过直接促进MdMYB1基因的表达,正向调节花青苷的积累。     

菊花胚发育相关基因Cm2S的克隆与表达分析

通过对菊花（Chrysanthemum morifolium）品种‘雨花落英’与四倍体菊花脑（C. nankingense）杂交后胚的转录组和蛋白组数据分析，筛选到1个菊花胚不同发育时期差异表达的基因Cm2S。采用高保真PCR技术，克隆得到Cm2S的开放阅读框（ORF）。序列分析表明，Cm2S开放阅读框为852 bp，编码283个氨基酸。利用SMART在线网站预测Cm2S蛋白的功能结构域，结果显示，Cm2S蛋白属于AAI_LTSS家族，具有两个保守的AAI（Alpha-Amylase Inhibitors）结构域。对其进行同源性比对及系统进化树分析发现，Cm2S与青蒿（Artemisia annua）种子贮藏蛋白AaSSP6亲缘关系最近。亚细胞定位结果显示，Cm2S蛋白在细胞质和细胞核中均有分布。荧光实时定量PCR分析表明，Cm2S在菊花的胚中特异性表达，且在授粉后18 d正常胚中的表达量显著高于授粉后12 d的胚，是其315.11倍，同时也显著高于授粉后18 d败育的胚，是其1.98倍。     

柑橘CitERF9和CitAP2-7在不同逆境和外源激素处理下的表达

以‘资阳’香橙(Citrus junos‘Ziyang’)为试材,分别对Cit ERF9和Cit AP2-7进行了分析。结果表明:Cit ERF9基因的开放阅读框(ORF)为735 bp,含有1个外显子,可编码244个氨基酸残基的多肽。Cit AP2-7的开放阅读框为1 080 bp,具有6个外显子,可编码360个氨基酸残基。同源分析结果显示,这两个基因编码的蛋白与大豆、蓖麻、碧桃、苜蓿等植物中的同源蛋白有81%~84%的相似性。实时定量分析表明:Cit ERF9和Cit AP2-7在植株不同组织间的表达具有明显差异。在根中,Cit ERF9受各种胁迫处理诱导,而Cit AP2-7主要受ABA、Na Cl、脱水等的诱导。在叶中,各种胁迫均对Cit ERF9具有诱导作用,其模式与根中相似,而Cit AP2-7的表达则主要受ABA、ACC、Me JA、SA等激素以及低温和Na Cl的抑制。试验结果表明,Cit ERF9和Cit AP2-7参与了激素和非生物胁迫的响应过程。     

中国芦荟AlDREB2基因的克隆及其胁迫表达

 为了研究中国芦荟的抗逆机理, 以cDNA为模板, 利用3′RACE和PCR扩增方法, 克隆得到了一个编码DREB蛋白的基因, 命名为AlDREB2, GenBank登录号为FJ560460。其cDNA序列全长为886bp, 包含一个636 bp的开放阅读框, 推导编码的氨基酸序列(212个氨基酸) 与库拉索芦荟AlDREB1的序列相似性很高。进化树分析结果将AlDREB2 归入DREB 亚家族中A26亚组。利用RT-PCR 技术分析了AlDREB2 基因的表达与胁迫的关系, 表明AlDREB2 基因在非生物胁迫与生物胁迫中能够被不同程度诱导表达。     

茶树硫酸盐转运蛋白基因CsSUL3.5 的克隆与表#br# 达分析

 采用电子克隆与RT-PCR 相结合的方法获得茶树硫酸盐转运蛋白（CsSUL3.5）的cDNA 序 列,并进行了相关生物信息学分析。克隆到茶树CsSUL3.5 cDNA 序列2 017 bp（GenBank 登录号 KP984500）,包含完整的开放阅读框（ORF）1 914 bp,编码637 个氨基酸。生物信息学分析显示,CsSUL3.5 编码的蛋白分子量为70.38 kD,无信号肽,是疏水性的非分泌蛋白,有11 个跨膜区;与其他物种相似性 均在60%以上,与烟草的相似性最高（74%）,具有硫酸盐转运蛋白家族典型的保守结构域和空间结构, 属于硫酸盐转运蛋白家族。系统进化分析表明茶树的CsSUL3.5 属于第3 亚家族,与芝麻的关系比较近。 荧光定量PCR 表明该基因在茶树幼苗根与成熟叶中均有表达;Na2SO4 与Na2SeO4 处理均能显著诱导 CsSUL3.5 的表达。     

菊花FT类似基因的克隆与表达分析

以地被菊（Chrysanthemum morifolium Ramat.）‘七月桃花’为材料,利用同源基因克隆法结合RACE技术克隆了光周期调控开花重要基因FLOWERING LOCUS T（FT）的类似基因（基因登陆号GQ925916,命名为CmFT）。该基因开放阅读框有525 bp,可编码174个氨基酸。蛋白比对发现,CmFT所推测的氨基酸序列包含FT类蛋白保守基序和两个关键性氨基酸残基。通过系统遗传进化树分析进一步表明CmFT属于FT亚家族成员。SYBR GREEN法实时荧光定量RT-PCR表达分析结果表明CmFT在花芽的表达量最高,茎的表达量次之,叶片表达量最低。在短日条件下,该基因的表达量呈昼夜节律表达型,在光照期间呈下降趋势,在夜间逐渐上升,光照前4 h时达到最高水平。在长日条件下,其相对表达量显著低于短日条件下且趋于零。由此推测,该基因主要与菊花光周期敏感性密切相关,可能在光周期促进开花中发挥一定的作用。     

炭疽菌诱导的枇杷病程相关基因EjPR1的克隆及其表达分析

以炭疽病病原菌(Colletotrichum gloeosporioides)处理的枇杷高抗品种‘Peluches’的叶片为材料,利用RT-PCR和RACE克隆技术,获得枇杷病程相关蛋白1基因的cDNA全长序列,命名为EjPR1。该基因全长为731 bp(GenBank登录号为MN92775),5′端非编码区79 bp,3′端非编码区91 bp。其中ORF阅读框为561 bp,编码186个氨基酸,蛋白质等电点为5.63,分子量为21485.34,其预测结果的理论值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其他6种蔷薇科植物PR1蛋白的氨基酸序列相似性在76.41%~94.36%之间。接种炭疽菌后时序表达分析结果表明,该基因在高抗品种‘Peluches’中受病原菌诱导后明显上调表达,在接种后96 h最高,但在高感品种‘森尾早生’中无明显变化,说明EjPR1可能参与了枇杷的抗病防御过程。