卡特兰ChCHS1和ChDFR1基因的克隆及表达分析

以卡特兰紫色花品种‘粉女郎’（Cattleya hybrid‘Pink Lady’）为材料,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中分离得到了一个查尔酮合酶（chalcone synthase, CHS）和一个二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase, DFR）同源基因的cDNA全长,分别命名为ChCHS1和ChDFR1,GenBank登录号分别为KP171693和KP171694。序列分析结果发现：ChCHS1的cDNA全长1 508 bp ,编码394个氨基酸;ChDFR1基因的cDNA全长1 250 bp,编码350个氨基酸。同源性检索和生物信息学分析表明,这2个基因编码的蛋白都具有各自的功能位点和保守性特征多肽序列。氨基酸序列比对与系统进化树分析显示,ChCHS1、ChDFR1基因在兰科中与蕙兰、石斛兰关系最近,与百合科关系较近。相对实时荧光定量PCR结果表明,ChCHS1 和ChDFR1都在蕾期表达量最低,伴随花朵的开放,表达量逐渐上升,最终分别在花朵盛开期和接近开放时达到最高。     

紫参薯查尔酮合成酶及异构酶基因的克隆与表达分析

查尔酮合成酶及其异构酶是黄酮类化合物合成途径中的2个关键酶,为研究其在紫参薯花青素合成途径中的功能,利用RT-PCR技术从紫参薯Da56块茎中克隆到查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)和查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)基因,分别命名为DaCHS和DaCHI。结果表明:DaCHS基因包含825 bp的完整开放阅读框(ORF),预测编码274个氨基酸;DaCHI基因包含663 bp的完整开放阅读框,预测编码221个氨基酸。生物信息学分析结果表明,紫参薯DaCHS与油棕Eg CHS亲缘关系最近,氨基酸相似性达到90%;紫参薯DaCHI与野茶树CaCHI亲缘关系最近,氨基酸相似性达到67%。实时荧光定量PCR检测结果表明,DaCHS和DaCHI基因均具有组织表达特异性,其中DaCHS在花中相对表达量最高,而DaCHI在块茎中相对表达量最高;在紫参薯块茎发育不同时期的表达分析表明,DaCHS、DaCHI均在薯块膨大期相对表达量最高。本研究通过对DaCHS和DaCHI基因全长cDNA序列的克隆与分析,为紫参薯花青素合成途径的遗传调控及花青素形成机理的研究奠定基础。     

青花菜β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的克隆及在模拟酸雨胁迫下的表达分析

由糖基转移酶催化产生的次生代谢物质对植物抵御和适应环境的变化起着重要作用。为探讨青花菜在酸雨胁迫下糖基转移酶的表达变化,对青花菜β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的cDNA序列全长进行克隆,并对其进行生物信息学和表达分析。结果表明:青花菜β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的cDNA全长为1 550 bp,开放阅读框为1 155 bp,编码384个氨基酸,推测分子式为C1964H3044N558O567S11,分子量为43 897.8,没有信号肽。系统进化树分析结果表明,该青花菜基因与拟南芥聚类关系最近。利用实时荧光定量PCR研究模拟酸雨胁迫下β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的表达量,结果显示该基因的表达量在模拟酸雨胁迫初期显著增大,随着时间的延长,又开始下降,这表明其在青花菜抗酸雨胁迫中发挥了作用。     

荔枝快速碱化因子基因的克隆与表达分析

从已构建的荔枝果皮cDNA文库中挑取克隆测序,获得一条荔枝快速碱化因子(LcRALF)基因(GenBank登录号:EU024484).该基因的cDNA全长为666 bp,含1个381 bp的开放读码结构,编码126个氨基酸.生物信息学分析表明,该基因的氨基酸序列与拟南芥、烟草等物种的RALF基因一致性较高,具有RALF基因氨基酸序列的典型特征.RT-PCR分析表明,该基因在荔枝果皮中特异表达,且在新采收的荔枝果皮中表达量最高.随着果皮的衰老该基因表达量逐渐下降.     

香蕉泛素结合酶基因的克隆及其功能初步分析

根据香蕉根系均一化全长cDNA文库筛选出一个香蕉泛素结合酶基因的片段通过RACE技术克隆该基因,命名为mauce2.生物信息学分析表明,该基因全长为929 bp,有一个完整的ORF编码148个氨基酸,蛋白分子量为16 505.1 ku,理论等电点为8.41,是一个碱性氨基酸.与江南卷柏、大豆、苹果、拟南芥的同源性为97.97％、97.30％、96.62％、95.95％.器官特异性表达分析表明,该基因在各器官中均有表达,在花中表达量最高,根次之,叶中表达量最低.     

不同种皮颜色花生品种花青素合成相关基因的克隆及序列差异分析

花生品种种皮颜色相当丰富,种皮颜色的着色深浅与种皮花青素积累的多少有直接关系。为了探讨花生种皮颜色差异形成的分子基础,本研究采用RACE方法,首次克隆4种不同颜色花生品种花青素合成相关基因的全长,并比较全长c DNA序列的差异。结果表明:除苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)外,查耳酮合成酶基因(CHS)、查耳酮异构酶基因(CHI)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、类黄酮-3’羟化酶基因(F3′H)、花色苷合成酶基因(ANS)、类黄酮3-O-糖基转移酶基因(3GT)等6个花青素合成相关基因的序列在4个花生品种中均存在氨基酸替换的现象。其中CHS,CHI,DFR,F3′H,ANS和3GT基因在4个不同种皮颜色花生品种中分别存在8,1,1,12,1和9个氨基酸位点的差异,且这些差异位点均未发生在保守位点。以上基因的结构差异是否与花生种皮颜色差异相关还有待进一步探讨。      

中国水仙NtMYB1基因的克隆及表达分析

为研究调控花青素合成机制,利用RT-PCR和RACE技术从中国水仙‘金盏银台’（Narcissus tazetta var. chinensis‘Jinzhan Yintai’.）的花瓣和副冠中克隆得到一个MYB基因的cDNA序列,命名为NtMYB1,在GeneBank上登录号为KC763973。序列分析表明,NtMYB1基因全长842 bp,其中开放阅读框长681 bp,编码226个氨基酸,推测的蛋白分子量为25.2 ku,理论等电点为7.94。NtMYB1具有明显的R2R3-MYB结构域,且在R3结构域的下游含有一个相对保守的PDLNLDLSIG氨基酸基序。同源性分析表明,其编码的氨基酸序列与陆地棉、甜樱桃的MYB蛋白相似性分别达到65％和63％。利用实时荧光定量PCR技术检测NtMYB1基因在中国水仙花不同发育时期和部位的表达水平,分析结果表明,NMYB1基因在中国水仙成花不同时期均有表达,但表达量具有明显差异,其中NtMYB1基因在花蕾期的相对表达量约为花苞期的40倍,且其表达量在花瓣要高于副冠。推测NtMYB1可能参与调控花青素合成基因的转录沉默。     

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。     

蝴蝶兰蔗糖合成酶基因的cDNA克隆及其表达分析

利用低夜温诱导的蝴蝶兰花芽的抑制消减杂交文库中分离的蔗糖合成酶基因的ESTs片段,采用RT-PCR和RACE技术,从蝴蝶兰花芽中克隆得到蔗糖合成酶基因的全长cDNA,命名为PhSUS,GenBank登录号JX162557.该基因全长2 816 bp,包含147 bp的5’非编码区、218 bp的3 '非编码区和一个长度为2 451 bp编码816个氨基酸的开放阅读框.PhSUS预测的分子量为93.30 ku,等电点为5.95.蛋白同源性分析结果表明,PhSUS与兰科植物的文心兰、石斛兰和莫氏兰(Mokara)等的蔗糖合成酶有很高同源性.保守结构域分析结果表明,PhSUS含有蔗糖合成酶和葡糖基转移酶两个保守功能域及4个ADP结合位点.表达分析结果表明,PhSUS在检测的组织中都有表达,但表达丰度不同.PhSUS在花蕾发育中后期、成熟花和花器官的表达量都较营养阶段根和叶中的表达量高.PhSUS的克隆为研究其参与花芽分化和发育的表达调控奠定了重要基础.     

琯溪蜜柚CmPME1的克隆及其在果实发育过程中的表达分析

利用RT-PCR技术从‘琯溪蜜柚’中克隆得到1条PME（pectinmethylesterase）基因的ORF序列,命名为CmPME1。该序列编码一个含有582个氨基酸的蛋白质,分子量63.37 ku,该蛋白属于稳定的碱性亲水性蛋白。同源性分析表明：其编码的氨基酸序列与可可树（Theobroma cacao）、毛果杨（Populus trichocarpa）的同源性分别为76％、74％,与甜橙的氨基酸序列同源性高达99％。实时荧光定量PCR结果表明,随着果实的发育,CmPME1的表达量逐渐升高,在花后170 d达到最高,然后逐渐降低,远中柱汁胞CmPME1的表达量高于近中柱。     

大豆GmPM13基因的克隆及原核表达

通过对大豆(Glycine max)油体钙蛋白(caleosin)基因GmPM13的克隆及原核表达,为今后利用基因工程方法检测转GmPM13基因提供抗体。运用RT-PCR技术克隆得到大豆油体钙蛋白GmPM13基因,构建原核表达载体,命名为p ET-28a-pm13。并转化到Ecdi和Rosetta中,经异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导后,SDS-PAGE分析GmPM13蛋白的表达情况。大豆GmPM13基因全长c DNA序列为738 bp,包括一个720 bp的开放阅读框,编码239个氨基酸,油体钙蛋白的分子量为27.1 k Da,诱导表达产物的大小与预计蛋白大小相符。在28℃,1.5 mol·L~(-1)IPTG浓度下,诱导12 h蛋白的表达量最高,占总蛋白的39.25%。     

无核荔枝ABA生物合成关键酶LcNCED基因克隆及其在生理落果阶段中的表达分析

9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoids dioxygenase,NCED)是ABA生物合成途径的关键限速酶,本研究利用RT-PCR技术从A4无核荔枝中分离得到NCED的3条c DNA序列(命名为LcNCED1、LcNCED2和LcNCED3)。通过同源比对和系统进化树分析,LcNCED基因编码的氨基酸序列与拟南芥等30个物种中的NCED氨基酸序列同源性都在65%以上,从而确定LcNCED属于NCED家族;通过与7条拟南芥及5条苹果NCED家族基因进行系统进化树分析,LcNCED2与调控苹果花瓣脱落MdNCED2、MdNCED4基因具有较高的同源性。Real-Time PCR表达分析发现,3个LcNCED基因在不同样品间表达存在显著差异,其中LcNCED2在各样品间的表达水平显著高于LcNCED1和LcNCED3,且LcNCED2表现出显著的组织特异性表达特点,花后15~75 d,LcNCED2在离区(果柄离层部位上下0.2 cm)中的表达量均高于种脐和果皮中,在花后45 d达到峰值,花后75 d稍有下降,基因表达的峰值略早于A4无核荔枝落果高峰期。而LcNCED1和LcNCED3在各组织样品中基因表达变化趋势规律不明显。上述结果表明,LcNCED2在离区中表达量变化比较符合A4无核荔枝生理落果趋势,推断LcNCED2基因可能与无核荔枝采前落果关系密切。      

兜兰查尔酮合成酶基因的克隆与表达分析

以同色兜兰为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花中获得一个兜兰查尔酮合酶基因（chalcone synthase,CHS）的cDNA全长,命名为PcCHS,GenBank登录号JQ030889。序列分析表明,PcCHS全长1 424 bp,包含106 bp的5′非编码区、133 bp的3′非编码区和一个长度为1 185 bp编码394个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示,PcCHS具有CHS家族保守的功能活性位点和特征多肽序列。序列比对表明,PcCHS与兰科植物的蝴蝶兰、文心兰和石斛兰等的CHS蛋     

文心兰生物钟相关基因 PRR7 克隆与表达分析

利用转录组文库中的 PRR7 基因序列,从文心兰盛开期花瓣中扩增得到文心兰 PRR7 基因的 2 个成员,分别命名为 OnPRR7-1（GenBank 登录号：MG543993）和 OnPRR7-2（GenBank 登录号：MG543994）。OnPRR7-1和 OnPRR7-2 基因全长分别为 2 091 bp 和 2 154 bp,分别编码 696 和 717 个氨基酸大小的蛋白质序列。蛋白质二级结构分析表明,OnPRR7-1 和 OnPRR7-2 均为疏水性蛋白。BlastX 比对和系统发育分析表明,OnPRR7-1 和OnPRR7-2 基因和铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰的 PRR 基因同源性比较高。实时荧光定量 PCR 分析结果表明,OnPRR7-1和 OnPRR7-2 基因均呈现昼夜节律性表达格式,并且在正午 12 点时表达量达到峰值;在花发育和衰老过程中,OnPRR7-1 和 OnPRR7-2 基因在花瓣中的表达量均在绽口期和衰老初期达到峰值,表明其有可能在花发育的开花和花衰老的过程中发挥作用。     

油用牡丹PEPC 基因的克隆及表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是调控植物种子中蛋白质/油脂含量比例的关键酶。利用RT-PCR和RACE技术，从油用牡丹（Paeonia ostii）叶片中克隆得到1个PEPC 基因PaPEPC2（GenBank登录号为：MK606450）。其cDNA全长为3201bp，包含2898 bp开放阅读框，编码965个氨基酸。PaPEPC2 编码蛋白分子量为110.3 kD，理论等电点为5.65，属于酸性亲水性蛋白；二级结构预测表明，该蛋白的主要结构为α螺旋和不规则卷曲。氨基酸序列比对和进化树分析表明，PaPEPC2 基因编码的蛋白属于C3型PEPC，与葡萄的C3型PEPC蛋白（XP_002280569.1）亲缘关系最近。实时荧光定量分析表明，PaPEPC2 基因在茎、叶、花芽和子房中均有表达，其中在茎和子房中的表达水平最高，在花芽中表达水平最低；在种子发育过程中，该基因表达水平呈现先升高，后降低的趋势，其中在发育42 d时表达水平最高；在种子收获后，常温存放7 d时，该基因表达水平最高，随后其表达水平逐渐下降。由此推测， PaPEPC2 基因在油用牡丹种子发育和成熟过程中对油脂和蛋白的合成起阶段性调控作用。     

云南紫苏资源芳香油积累动态的研究

应用水蒸汽蒸馏法对收集到的２０份云南紫苏试材的芳香油积累动态进行了研究，结果表明：不同发育时期芳香油含量不同，以花芽分化及开花期含量最高；试材间芳香油含量差异极大，最高者可达０．３０８７％，最低者仅为０．０４３１％。     

紫娟茶树叶片不同发育期花青素积累及合成相关基因的表达

为明确紫娟茶树（Camellia sinensis cv. Zijuan）叶片发育中花青素积累特性及合成途径上相关基因的表达特点,利用液质联用法（HPLC-MS）、转录组测序（RNA-Seq）和数字基因表达谱技术（DGE）,分析了紫娟茶树芽、第二叶、开面叶和成熟叶4个发育期花青素的种类、含量及合成相关基因的表达水平。结果表明,花青素积累量随叶片发育先增加后减少,第二叶含量最大（9.87βmg·g^-1）、成熟叶含量最小（0.11βmg·g^-1）,与叶色表现相吻合。结构基因PAL在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达;C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H和ANS表达模式相似,表达量均随叶片发育而降低,在芽期高表达,在成熟叶全部下调表达;FLS在第二叶上调表达,在成熟叶下调表达,与花青素积累情况一致;DFR在各发育期均有上调和下调表达。GT和ACT表达模式相似,在第二叶、开面叶和成熟叶上调表达;ANR和LAR表达模式相似,在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达。bHLH、MYB和WDR在各发育期均有上调或下调表达。说明紫娟茶树叶片不同发育阶段结构基因和调控基因的表达水平不同,导致花青素积累存在差异,具有一定的时间表达特异性。