甜樱桃(Prunus avium)PaGAST基因的电子克隆及生物信息学分析

为获得甜樱桃PaGAST 基因的cDNA 序列，并预测该基因编码蛋白的结构与功能，以草莓FaGAST1 基因序列为探针，通过基于NCBI数据库中表达序列标签的电子克隆技术对甜樱桃PaGAST 基 因进行克隆。利用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、疏水性和亲水性、信号肽序列、跨膜结构域、亚细胞定位及功能等方面进行分析。结果表明：甜樱桃PaGAST 基因长度为750 bp，开放阅读框长度为324 bp，编码107 个氨基酸，N末端存在信号肽序列，C末端含有保守的GASA结构域。由于PaGAST蛋白中含有的疏水性氨基酸残基较多，该蛋白具有跨膜螺旋区，是一种跨膜蛋白，且有10 个预测的蛋白激酶磷酸化位点。亚细胞定位分析表明，PaGAST蛋白分布在细胞膜外的可能性很大。功能预测显示，PaGAST 基因可能具有响应胁迫应答、信号转导和免疫应答方面的功能。进化分析显示甜樱桃PaGAST蛋白与桃的亲缘关系最近。在一定程度上为甜樱桃PaGAST 基因的克隆及功能鉴定奠定理论基础。     

马铃薯块茎花色素苷合成相关R2R3 MYB蛋白基因的克隆和功能分析

植物花色素苷的合成代谢受转录因子的调控,其中R2R3 MYB为最主要的转录调控因子。本研究以彩色四倍体马铃薯为试材,克隆了R2R3 MYB基因家族里调控马铃薯块茎花色素苷合成R2R3 MYB-St AN1的3个同源基因,并利用生物信息学分析、稳定烟草遗传转化、q PCR等方法对这3个同源基因的结构和功能进行分析和鉴定,结果表明,这3个同源基因均含有R2和R3保守结构域,其主要差别在于C端由10个氨基酸序列组成的重复结构(R)数目不同,根据R数目将其分别命名为St AN1-R0、St AN1-R1和St AN1-R3,其蛋白分子量分别为28 047.91、29 458.35和31 527.60 Da,等电点(p I)分别为6.14、6.90和8.39,均为亲水蛋白。通过转化烟草发现,转入St AN1-R0、St AN1-R1和St AN1-R3后,烟草叶片叶色变化明显,其中转St AN1-R1烟草叶色呈深红色,其叶片花色素苷含量最高。进一步利用q PCR分析表明,外源St AN1使烟草叶片花色素苷合成代谢途径的关键基因(Nt CHS、Nt CHI、Nt F3H、Nt F3’H、Nt DFR、Nt ANS、Nt UFGT)上调表达,同时烟草内源Ntb HLH基因的表达显著上升;St AN1-R1可以高效地调控烟草内源Ntb HLH基因和结构基因Nt DFR和Nt ANS的表达。结果表明,St AN1的3个同源蛋白均可以调控花色素苷的合成,而只含一个重复序列R的St AN1调控花色素苷合成的能力最强。     

牦牛CRH基因克隆及其在生殖轴中的表达研究

为了探讨促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）基因在牦牛繁殖中的调控作用，试验分别采集5头成年母牦牛和5头成年母黄牛的下丘脑、脑垂体前叶、输卵管、卵巢和子宫等组织，通过RT-PCR技术及生物信息学软件对牦牛CRH基因编码区进行扩增、克隆及序列分析，并构建系统进化树；采用实时荧光定量PCR法检测CRH基因的组织表达。结果表明，牦牛CRH基因编码区全长573 bp，编码190个氨基酸。牦牛与黄牛、猫、鸡、人、小鼠、大鼠和猪的CRH基因核苷酸同源性分别为99.8%、43.3%、36.1%、46.2%、39.0%、38.5%和56.4%。系统进化树表明，牦牛与黄牛亲缘关系最近，并与其他物种类聚，符合物种进化规律。CRH蛋白分子式为C₉₂₀H₁₅₀₃N₂₇₉O₂₆₃S₃，分子质量为20776.95 u，理论等电点为10.95，其氨基酸组成中亮氨酸（L）、脯氨酸（P）、丙氨酸（A）和精氨酸（R）所占比例较高，分别为15.8%、12.6%、12.1%和10.5%。CRH蛋白为不稳定亲水蛋白，存在信号肽和跨膜结构。CRH蛋白二级结构中α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲分别占41.05%、1.05%、8.42%和49.48%，三级结构分析结果与其相一致。CRH基因mRNA在牦牛下丘脑中表达量最高，显著高于其他组织（P<0.05），在子宫中表达量最低。牦牛脑垂体前叶CRH基因mRNA表达量极显著高于黄牛（P<0.01），在卵巢、输卵管中表达量显著高于黄牛（P<0.05），而两个品种在下丘脑、子宫中的表达量差异不显著（P>0.05）。提示CRH基因在牦牛繁殖调控中具有重要作用。     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

翠竹及菲白竹LEA3同源基因的克隆及序列分析

竹类植物在中国有着非常悠久的栽培历史,并被广泛应用于园林、造林、庭院以及食品等行业。本研究以翠竹和菲白竹为材料提取其叶片总DNA,采用PCR方法获得翠竹SpLEA3基因与菲白竹SfLEA3-1、SfLEA3-2基因;其中SpLEA3全长804 bp,编码195个氨基酸,GC含量为68.4%;SfLEA3-1全长803 bp,编码195个氨基酸,GC含量为68.2%;SfLEA3-2全长557 bp,编码144个氨基酸,GC含量为67.8%。通过ProtParamy等生物软件分析,SpLEA3、SfLEA3-1和SfLEA3-2与贵州悬竹LEA3基因同源性高达61%以上,且3个基因编码蛋白均属于亲水性蛋白。源自2个竹种LEA3基因均包含一个完整的开放阅读框,其编码的氨基酸含有4~6个由11个氨基酸组成的保守基元序列。本研究不仅为深入了解竹类植物抗旱的分子机理研究提供了基础数据,也为竹类植物的抗旱育种后续研究提供了科学依据。     

七星瓢虫保幼激素环氧水解酶基因克隆及表达分析

保幼激素(juvenile hormone, JH)可以调控昆虫滞育,保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调节保幼激素代谢的关键酶之一。为探索JHEH在七星瓢虫Coccinella septempunctata L.滞育中的调控作用,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得七星瓢虫JHEH全长基因,命名为Csjheh(GenBank登录号:MH932586),该基因cDNA全长2 077 bp,开放阅读框(ORF)1 380 bp,编码459个氨基酸,预测蛋白质分子量为51.39 kD,理论等电点(pI)为8.79。疏水性分析结果显示该基因具有典型环氧水解酶的N末端疏水结构。氨基酸序列比对结果表明,Csjheh与中欧山松大小蠹、赤拟谷盗、丽蝇蛹集金小蜂、内华达古白蚁保幼激素环氧水解酶同源性达到64.24%。利用实时荧光定量PCR技术研究其时空表达模式,结果表明Csjheh基因在七星瓢虫成虫初羽化阶段表达量较高,滞育诱导条件下表达量呈先下降后上升的趋势,滞育60 d时与初羽化阶段接近。本研究结果对揭示JHEH参与JH的调控作用,进而调控昆虫滞育提供了理论参考。     

小麦白粉菌ADP/ATP载体蛋白基因的克隆及表达特征分析

小麦白粉病是小麦上的一种重要病害。研究小麦白粉菌致病相关基因及其在致病过程中的作用,对于丰富小麦白粉菌致病的分子机制和筛选防治新靶标具有重要意义。前期转录组测序结果提示一个小麦白粉菌ADP/ATP载体蛋白(ADP/ATP carrier protein,AACP)在小麦与白粉菌互作时上调表达。本研究利用cDNA末端快速克隆技术(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)获得了长945 bp具有完整开放阅读框的小麦白粉菌ADP/ATP carrier基因序列,暂命名为Bgt AACPx(Gen Bank登录号为M F197857)该基因编码314个氨基酸残基,利用相关软件进行生物信息分析,结果表明该蛋白为疏水性,含有6个跨膜区,亚细胞定位在线粒体上。与已有小麦白粉菌AACP蛋白的同源性为97%,是一个新的蛋白,同时构建了与其同源蛋白的遗传进化树。定量结果表明该基因在小麦白粉菌吸器期(48 h)、次生菌丝(72 h)至白粉菌刚产孢子又未形成孢子堆(120 h)这段时期高表达,提示该基因可能参与小麦白粉菌对小麦的致病过程。     

香蕉中 8 个 WRKY 转录因子的克隆及表达分析

WRKY 转录因子在植物生长发育和抗逆过程中发挥重要作用。为了解香蕉 WRKY 转录因子的功能，本研究 在香蕉根系中克隆了 8 个 WRKY 家族基因，与香蕉基因组数据库比对后，将其分别命名为 MaWRKY2、MaWRKY21、 MaWRKY44、MaWRKY47、MaWRKY125、MaWRKY136、MaWRKY139 和 MaWRKY147。序列分析和遗传进化树结果表 明，MaWRKY2 和 MaWRKY47 属于第 I 类家族，其余 6 个属于第 II 类家族。对 8 个基因在香蕉的根、球茎、假茎、 叶、花和果中的表达进行分析，结果表明，这 8 个基因在所有的器官中均表达，说明这些基因在香蕉的生长发育过程 中起作用。对 8 个基因在盐、低温、干旱、水杨酸、茉莉酸、ABA、乙烯和香蕉尖孢镰刀菌生理 4 号小种胁迫处理的 香蕉苗根系中的表达进行分析，结果表明 8 个基因对这些胁迫均有响应，说明香蕉中的这 8 个 WRKY 基因参与了生物 胁迫、非生物胁迫和激素信号途径。