玉米光周期敏感基因ZmELF4的克隆及其亚细胞定位

以热带玉米自交系CML288为供试材料,根据拟南芥ELF4基因保守序列设计引物,采用RT-PCR方法克隆了ELF4在玉米上同源基因的全长cDNA序列(GenBank上的登录号为HQ009862)。序列分析表明,该基因cDNA序列全长683 bp,开放阅读框为432 bp,编码了144个氨基酸,与拟南芥、水稻的氨基酸序列同源性分别高达62%和75%,此外它们还共同包含一个高度保守的DUF1313未知功能结构域。利用基因重组技术分别构建了能够高效表达的过量表达载体pBI-ZmELF4和带有GFP标记的融合表达载体pGIT-ZmELF4-GFP,利用融合表达载体进行洋葱表皮瞬时表达实验,结果将ZmELF4定位于细胞核内,说明该基因在细胞核内起作用。     

青稞4-香豆酸辅酶A连接酶基因4CL的克隆及表达分析

为了进一步了解4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate:CoA ligase;4CL)基因在黄酮合成中的作用,利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)获得了青稞4CL基因(Hv4CL)的cDNA全长序列,并利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术,对该基因在青稞4个胚乳发育时间段茎、叶和花中的表达情况进行研究。结果表明,Hv4CL基因cDNA序列全长2 107bp,该序列包含一个完整的开放阅读框(ORF,1 662bp),编码553个氨基酸。Hv4CL与小麦同源性最高(96%),且该蛋白序列中包含2个保守的box,即AMP结合盒:boxⅠ(SSGTTGLPKGV)和boxⅡ(GEICIRG)。qRT-PCR分析结果表明:4CL基因在青稞不同发育时期、不同组织的表达丰度不同,在茎中表达量最高,其次是叶和籽粒。     

花生中促丝裂原蛋白活化激酶6a(AhMAPK6a)的克隆与表达分析

促丝裂原蛋白活化激酶(MAPK)是一类保守的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,是一类植物对逆境胁迫反应途径中的关键家族基因。本研究利用已经构建的花生种子全长cDNA文库,以拟南芥MAPK序列为模板,结合大规模EST测序和RACE克隆等方法,从花生中克隆得到了一个MAPK基因,命名为AhMAPK6a,并在GenBank上注册,注册号为KP329549。其cDNA序列全长1492bp,开放阅读框(ORF)含有1191bp,编码一条含有397个氨基酸的蛋白序列。不同物种中MAPK基因的氨基酸序列比对发现,该基因含有典型的Ser/Thr保守基序,与拟南芥、大豆、本生烟的同源性分别为86%、94%和90%。不同组织部位的荧光定量(qPCR)分析表明,该基因在叶片中的表达量最高,其次在根中,在茎、花、子叶和下胚轴中的表达量极低,表明该基因可能在花生的根和叶的生长发育中发挥较大作用。在脱落酸(ABA)和聚乙二醇(PEG)胁迫下,表达量发生明显变化,可以推测该基因在干旱胁迫反应中发挥重要作用。     

玳玳花瓣脂氢过氧化物裂解酶基因cDNA的克隆及原核表达

以玳玳花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术,克隆了玳玳HPL基因cDNA全长,全长为1 776 bp,其中包含52 bp的5′非编码区,224 bp的3′非编码区,1 500 bp的编码区(编码499个氨基酸,分子量为55.7 ku)。将该HPL基因cDNA编码区的核苷酸序列及所推导的氨基酸序列与其他植物的HPL基因cDNA序列进行比较,推断玳玳花瓣HPL属于13-HPL类。通过PCR扩增得到了玳玳HPL基因组全长。测序结果显示玳玳HPL基因中包含1个长2 374 bp的内含子。将分离出来的玳玳HPL基因cDNA的编码区序列插入pET-15b载体上构建原核表达载体,在细菌BL21细胞中进行原核表达。结果表明:该编码区片段可在原核细胞中大量表达,其表达产物分子量大小约为55 ku,与13-HPL蛋白的分子量55.7 ku相符。本研究为下一步利用HPL基因cDNA进行遗传转化研究奠定基础,将为花卉香味的遗传改良提供一条新途径。     

花生胚胎发育晚期丰富蛋白基因AhLEAL的克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

低温、高盐和干旱等非生物胁迫严重影响花生的生长和产量,而花生中有关非生物胁迫的研究及抗性基因的挖掘较少。胚胎发育晚期丰富蛋白(Late embryogenesis abundant,LEA)是一类亲水性蛋白,其功能主要是参与调控植物应答脱水相关的非生物胁迫包括耐盐、抗旱和抗冻等。本研究以花生品种花育33号为试验材料,根据cDNA文库中已知的胚胎发育晚期丰富蛋白基因全长序列设计引物,通过RT-PCR克隆到该基因。该基因全长为555bp,开放阅读框为291bp,编码97个氨基酸。核苷酸序列比对表明,该基因与花生中已注册基因AhARG2(XM_016113504)同源性为100%,与AhLEA6-1(HM543588)同源性为99%。蛋白序列比对分析表明,该基因编码的蛋白与Genbank上已经注册的沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、牧豆树(Prosopis juliflora)和柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等植物中的胚胎发育晚期丰富蛋白同源性达到近65%。我们将该基因命名为AhLEAL(Arachis hypogaea Late Embryogenesis Abundant Like)。预测该基因编码的蛋白可能定位于细胞液、线粒体、内质网和叶绿体中。荧光定量PCR结果显示,AhLEAL在花生叶片和根中的表达受低温和高盐胁迫的强烈诱导,在根中受干旱胁迫的强烈诱导,说明该基因可能参与了花生对三种非生物胁迫的适应性调控;此外,AhLEAL在花生叶片和根中的表达也明显受ABA的诱导,说明该基因对花生逆境胁迫的调控可能是以依赖ABA的方式进行的。     

花生果种皮特异表达基因AhPSG13的克隆和表达研究

为了克隆在花生果种皮中特异表达的基因,本实验从花生果皮种仁抑制消减文库中筛选出一个277bp的EST序列并进行研究,通过构建花生果皮全长cDNA文库,获得此目的基因G13的全长为1369bp,开放阅读框从第28个碱基始至1122个碱基止,预测分子量为39865.59,等电点5.73。生物信息学分析表明该基因编码的蛋白具有4个跨膜结构域和多个活性位点,可能与细胞内DNA转录有关;该蛋白与多种豆科作物的半胱氨酸蛋白酶具有较高同源性,推测为花生半胱氨酸蛋白酶相关基因;RT-PCR研究该基因表达,结果显示该基因在果种皮中特异表达,于30d果皮中表达量最大。本研究克隆的AhPSG13基因序列已经登陆到GenBank,登录号为FJ475061。     

TaMBD2基因cDNA全长克隆及其在小麦叶片和种子中的表达

为探讨甲基结合蛋白(MBD)在小麦生长发育过程中的生物学功能,通过RACE技术克隆了小麦TaMBD2基因的cDNA全长,并分析了该基因在小麦叶片、种子发育及萌发过程中的表达特性。RACE克隆及序列分析表明,TaMBD2基因cDNA全长为1 511 bp,其中5 UTR 164 bp,3 UTR 405 bp,ORF 942 bp。对该基因编码氨基酸序列的分析发现,TaMBD2编码蛋白中包含有1个典型的甲基结合域和1个CW型锌指结构域;通过RT-PCR分析发现,TaMBD2基因在叶片中的表达随着小麦的生长发育而逐渐增强;在种子发育过程中,该基因在花后20和30 d时的表达量最高;在种子萌发过程的胚和胚乳中,该基因的表达水平变化不大。     

茶树氧甲基转移酶基因的克隆及原核表达

获得了一类茶树氧甲基转移酶基因cDNA全长并构建了该基因的原核表达载体。以从茶树叶片中提取的总RNA为模板,结合RT-PCR与RACE克隆技术获得氧甲基转移酶(O-methyltransferase)基因cDNA全长1 280 bp,其开放阅读框为1 068 bp,编码355个氨基酸,推测的蛋白分子量为39.1 kD,理论等电点为5.68。其氨基酸序列与葡萄和蓖麻氧甲基转移酶基因相似性分别为73%、71%。将该基因片段连接到原核表达载体pET-28a中,转化大肠杆菌BL21后诱导重组蛋白的表达,经IPTG诱导,SDS-PAGE检测到1条与预测融合蛋白分子量相符的外源蛋白。     

荔枝LcAsr基因的生物信息学分析与载体构建

根据荔枝果皮cDNA微阵列信号分析结果,对荔枝cDNA文库的BA05-H4克隆测序.NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)ORF分析发现其含有1个完整的开放读码框.编码152个氨基酸残基的多肽,为一全长cDNA序列.Blastx比对分析表明该基因编码的蛋白与其它植物来源的ASR(abscisic acid,stress and ripening indueible)蛋白高度同源,该基因被命名为LcAsr,通过PCR的方法获得其DNA全长序列.生物信息学分析结果表明,LcAsr基因的DNA序列全长为1 177 bp,读码框中间包含1个488 bp的内含子.Protparam预测分析结果表明LcAsr基因编码蛋白的分子式为C756H1130N228O238S1,相对分子质量为17 252.7,等电点pI6.10,富含Glu、His、Lys、Ala.Predict protein预测该蛋白的二级结构主要是α螺旋.有1个酪氨酸激酶磷酸化位点、2个酪蛋白激酶II磷酸盐化位点、3个豆蔻酰化位点等,并具有很高的亲水性,预测该蛋白位于细胞核.构建了植物荧光表达载体pCAMBIA-LcAsr,并通过基因枪转化法转化洋葱表皮细胞进行瞬时表达,对LcASR蛋白进行亚细胞定位,结果表明LcASR蛋白定位于细胞核.     

茶树磷转运蛋白基因CsPT4的克隆、亚细胞定位及表达分析

茶园中磷肥的利用效率取决于茶树体内与磷元素吸收、转运及生理利用等相关蛋白的协同调控,而磷转运蛋白(Phosphate transporter proteins,Phts)在此过程中起着关键的调控作用。本研究以茶树品种龙井长叶(Camellia sinensis cv.Longjing-changye)为试验材料,采用同源克隆的方法首次克隆获得茶树磷转运蛋白编码基因Cs Pht1:4(Cs PT4)的全长c DNA。该基因全长1 642 bp,开放阅读框(ORF)1 620 bp(Gen Bank登录号:KY132100),编码539个氨基酸。生物信息学分析显示,Cs PT4基因编码蛋白分子量为59.12 k D,理论等电点(p I)为8.51;具有典型的Pht1家族特性:"6-亲水-6"跨膜结构。亚细胞定位结果显示,该蛋白分布于质膜上,与Softberry软件预测结果一致。荧光定量PCR表明:Cs PT4在正常生长的茶树根、茎、嫩叶、老叶中均有表达,在老叶中的表达量较高,在根部表达量最低。低磷处理,根和叶中Cs PT4上调表达水平均先上升后下降;根部Cs PT4表达量48 h内各个时间点均高于叶部。缺磷处理,根和叶中Cs PT4上调表达水平均升高;根部和叶部分别在72 h和48 h达最大值。本研究为茶树响应低磷的分子机制提供了参考。     

白菜型油菜八氢番茄红素脱氢酶基因PDS3的克隆与序列分析

利用电子克隆技术,从数据库中找到与拟南芥高度同源的油菜EST序列,继而通过RT-PCR和RACE等方法,成功克隆了白菜型油菜八氢番茄红素脱氢酶（类胡萝卜素合成途径中的一个关键限速酶）基因PDS3的cDNA,命名为BrPDS3（GenBank 登记号GQ200741）。cDNA序列全长1940bp,其中包含114bp的5’前导序列和134bp的3’不翻译序列,编码区长度为1 692bp,编码63kD的蛋白。序列分析表明,BrPDS3蛋白与其他植物的PDS蛋白具有较高相似性;在系统进化树中,BrPDS3与甘蓝亲缘关系最近。根据全长cDNA序列设计引物,从白菜型油菜青油13号DNA中克隆得到BrPDS3基因的全长DNA,长度为3 911bp,ORF（开放阅读框）1 692bp,含有15个外显子和14个内含子。     

文心兰ACC氧化酶基因OnACO1克隆与表达分析

以文心兰切花品种"黄金2号"(Oncidium Gower Ramsey‘Gold2’)为材料,通过RT-PCR和RACE技术,从文心兰的花中分离得到了1个ACO基因成员的cDNA,命名为OnACO1(GeneBank登录号为JQ822088)。该基因全长为1 424 bp,包括972 bp的ORF,172 bp的5′-UTR和280 bp的3′-UTR,编码324个氨基酸,其氨基酸序列与石斛兰等兰科植物的ACO氨基酸序列有较高的同源性。构建原核表达载体pGEX-OnACO1,转化大肠杆菌BL21进行诱导表达,在SDS-PAGE中显示出了特异性表达条带,与预测的蛋白大小一致。荧光定量PCR分析表明OnACO1基因的表达具有组织特异性,主要在蕊柱中表达,并且乙烯对该基因的表达有上调作用。     

花生△12-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及序列分析

根据已报道的△12-脂肪酸脱氢酶基因(FAD)的氨基酸保守序列设计引物进行RT-PCR扩增,得到花生△12-脂肪酸脱氢酶基因881bp部分cDNA序列,然后通过快速扩增cDNA末端技术(RACE),向两端延伸得到1410bp的花生△12-脂肪酸脱氢酶基因全长cDNA序列。序列分析表明有一个长1140bp、编码379个氨基酸残基的开放阅读框,所编码蛋白质的大小约为43kDa。推测的氨基酸序列具有膜整合蛋白酶特异性的3个组氨酸保守区;氨基酸疏水性分析结果表明,所编码的氨基酸序列存在2个具有膜固定蛋白(membrance-anchored protein)重要特征的疏水结构,2个疏水区共跨膜4次,这些特性表明所获得的序列为△12-脂肪酸脱氢酶基因。     

茶树CsASR基因的克隆及其表达分析

逆境胁迫影响茶树生长发育及茶叶品质,ASR(abscisic acid,stress,ripening-induced)基因在植物抗逆响应中具有重要功能。本研究以龙井43品种茶树为材料,从中克隆了CsASR基因的全长cDNA序列、基因组序列及其启动子序列,分析了该基因的生物信息学特征及在组织间和不同胁迫处理下的表达模式。结果显示,CsASR的cDNA序列全长875 bp,含有546 bp的ORF序列,编码181个氨基酸,蛋白质分子量19.89 kD,理论等电点5.69;CsASR蛋白结构序列中74.5%的序列为无序结构,是一种无序蛋白;CsASR的C-端含有ABA/WDS功能结构域,主要定位于细胞质和细胞核中;茶树CsASR与海枣的ASR相似性最高,为87%,而在进化树中与枣的关系最近。CsASR基因含2个外显子,第1个外显子长363 bp,第2个外显子长183 bp,内含子较大为2 750 bp,内含子中含7种简单重复序列和2种DNA转座子序列。克隆获得起始密码子ATG上游2 554 bp的启动子区序列,该启动子上含有干旱、低温、高温以及ABA等相关的顺式作用元件。CsASR在根中的表达量最低;ABA抑制CsASR的表达,而干旱、NaCl和低温胁迫能够显著上调CsASR的表达。表明CsASR基因可能与茶树抗逆密切相关。     

2个番木瓜多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因的克隆与分析

采用RT-PCR扩增获得了2个番木瓜果实多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因cDNA和DNA全长序列,将其命名为CpPGIP1和CpPGIP2.CpPGIP1基因全长为984 bp,编码325个氨基酸；CpPGIP2基因全长为1 025 bp,编码326个氨基酸.2基因均没有内含子序列,核苷酸序列有66.54％的相...     

苎麻纤维素合成酶基因BnCesA4 cDNA序列的克隆与表达分析

利用本地BLAST工具,从先期获得的苎麻转录组数据中发掘出与多种植物纤维素合成酶基因有较高同源性的序列CL6473.以苎麻（Boehmeria nivea）栽培种湘苎3号为材料,根据CL6473设计引物,先采用PCR扩增克隆了苎麻一个纤维素合成酶基因cDNA的核心片段,再运用5′及3′RACE获得该基因全长cDNA,序列分析表明该cDNA为一个新的苎麻纤维素合成酶基因cDNA,命名为BnCesA4.BnCesA4cDNA序列全长4008bp,其中编码区全长3270bp,编码一个含1090aa的多肽,具有植物纤维素酶的保守结构域及特征氨基酸序列.根据该cDNA高可变区序列设计其特异性引物,采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）对BnCesA4基因在几个代表性苎麻品种：湘苎3号、湘苎1号、湘潭大叶白及城步青麻的木质部和韧皮部两种组织中的表达情况进行了定量分析.qRT-PCR显示BnCesA4基因在不同品种苎麻的木质部及韧皮部均有表达,表达量差异不大.     

大豆胞囊线虫热激蛋白基因Hsp70的克隆与原核表达

采用RT-PCR技术结合基因组步移技术,从大豆胞囊线虫(Heterodera glycines)中克隆了热激蛋白70基因(Hsp70)的全长cDNA序列(Hg-Hsp-70),全长1 953 bp,GenBank登录号为FJ816100.1。碱基序列分析结果表明,该序列含有9个外显子与8个内含子,与其它线虫具有较高的同源性。氨基酸序列分析表明,该基因编码650个氨基酸,相对分子量为70.7 kD,具有2个Hsp70基因家族的签名序列,与其它线虫的该基因氨基酸序列具有很高的同源性。构建了原核表达载体Hsp70pEASY-E1,采用IPTG诱导蛋白表达,SDS-PAGE电泳结果表明,当IPTG终浓度为0.2～1.2 mmol.L-1时均能显著诱导表达;以终浓度0.8 mmol.L-1的IPTG诱导5 h蛋白表达量达到最大值。     

玉米淀粉分支酶基因的克隆和反义载体的构建

应用聚合酶链式反应技术(PCR)扩增了玉米淀粉分支酶的cDNA基因片段,并将其克隆到pMD18-Tvector载体上,对重组子进行PCR检测和限制性内切酶分析,并测定了DNA全序列.结果表明:克隆片段全长为1 698 bp.将该基因反向插入到pCAMBIA1301的CaMV35S启动子之后,构建了反义表达载体.     

文心兰OnCOBRA基因克隆及表达模式分析

以文心兰试管苗为材料,采用RT-PCR结合RACE法,克隆文心兰OnCOBRA基因的cDNA全长和DNA序列。结果表明:COBRA全长为1 601 bp,开放阅读框(ORF)为1 386 bp,共编码461个氨基酸;OnCOBRA的DNA序列共2 949 bp,且含有6个外显子和5个内含子。生物信息学结果表明,OnCOBRA属于不稳定的疏水蛋白,具有信号肽、跨膜结构和CCVS保守区域,亚细胞定位于细胞膜中;与无油樟、玉米、籼稻、拟南芥等具有较高的同源性。系统进化树分析结果表明,文心兰OnCOBRA蛋白与玉米(ZmCOBRA)、无油樟(AtCOBRA)、籼稻(OsCOBRA)处于统一分枝,推测OnCOBRA基因是COBRA基因家族的成员。qPCR结果表明,OnCORBA为组成型表达,在成苗期表达量最高,在文心兰类原球茎时期表达量最低。     

水稻稻曲病菌G蛋白β亚基基因的克隆、表达与序列分析

水稻稻曲病是由稻绿核真菌[Ustilaginoidea virens(Cooke)Tak]引起的一种常见的水稻后期穂部病害。G蛋白可能参与了稻曲病菌的致病过程。为了研究G蛋白在病菌致病过程中的作用,分离并分析了稻曲菌的G蛋白β亚基编码基因。根据丝状真菌G蛋白β亚基编码基因的同源保守序列设计简并引物,采用同源克隆和热不对称交错PCR的方法,分离得到了稻曲菌的G蛋白β亚基全编码基因序列。该序列的长度为2037bp,包含4个内含子,5个外显子和1个编码359个氨基酸的开放阅读框。根据克隆到的UvGβ1设计引物,通过RT-PCR克隆到包含整个开放阅读框的cDNA序列。该基因的DNA序列和cDNA序列在GenBank中注册的登记号分别为GU014921和GU065745。系统进化分析表明该片段与栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)的G蛋白β亚基基因亲缘关系最近。将该基因的整个开放阅读框连接于pET-30a构建原核表达载体,通过诱导获得了重组蛋白。