甘蓝型油菜γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GCS)基因的克隆及生物信息分析

谷胱甘肽(glutathione, GSH)在生物体内具有抗氧化、抗衰老和重金属解毒等重要的生理功能。谷氨酸半胱氨酸连接酶(glutamate cysteine ligase, GCS)是合成谷胱甘肽的关键酶,又名γ-谷氨酰基半胱氨酸合成酶(γ-glutamylcysteine synthetase, γ-ECS)。本研究利用RT-PCR技术从甘蓝型油菜(Brassica napus L.)镉低积累品种‘美国油王88’中克隆到谷胱甘肽合成酶基因GCS的2个拷贝,分别命名为Bn-GCS-1和Bn-GCS-2。序列分析表明Bn-GCS-1的ORF长度为1 536 bp,推测编码蛋白含有511个氨基酸,分子量为57.58 kD,等电点为6.02;Bn-GCS-2的ORF为1 545 bp,推测编码514个氨基酸,分子量为57.95 kD,等电点为5.90。氨基酸序列比对和进化树分析发现,Bn-GCS-1和Bn-GCS-2与其他植物同源蛋白具有较高的一致性,且与白菜型油菜和甘蓝型油菜归为一类,亲缘关系最近。2个蛋白都由保守结构谷氨酸-半胱氨酸连接酶,γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶组成,属于谷氨酰半胱...     

华山新麦草穗发芽抗性相关基因AIP2的克隆及其序列分析

为了挖掘和利用华山新麦草(Psathyrostachys huashanica,2n=14,NsNs)的优良基因,拓宽小麦穗发芽抗性基因资源,以华山新麦草为材料,采用同源克隆的方法克隆AIP2基因,利用生物信息学软件分析其基因结构及功能。结果表明,从华山新麦草中成功克隆AIP2基因,该基因的开放阅读框为840bp,编码279个氨基酸残基,结构域预测结果显示AIP2蛋白含有完整的Ring保守域,属于锌指环家族成员。AIP2的gDNA含5个外显子,4个内含子,华山新麦草AIP2氨基酸序列与感穗发芽小麦品种中优9507的AIP2氨基酸序列的相似性为84%,与中优9507相比缺失了44个氨基酸,与抗穗发芽的乌拉尔图小麦的AIP2氨基酸序列的相似性为80%,华山新麦草和乌拉尔图小麦都有氨基酸缺失,推测这些缺失的氨基酸可能与华山新麦草穗发芽抗性强有很大关系。本研究为小麦穗发芽抗性改良提供了新的候选基因。     

水稻'宜香优2115'OsZIP3基因的克隆及序列分析

植物ZIP(Zn-regulated transporter,Iron-regulated transporter-like protein)家族蛋白是负责吸收、转运和分配Zn和Fe等离子的完整膜转运蛋白,对维持植物体内Zn和Fe平衡起关键作用,ZIP家族的成员之一OsZIP3参与Zn分配,OsZIP3是水稻锌高效相关的备选基因.为了明确OsZIP3基因在富锌水稻品种中的分子特征,本研究利用RT-PCR技术从'宜香优2115'中克隆到ZIP3基因,命名为OsZIP3-YXY2115,并对其进行生物信息学分析.序列分析结果表明,该基因的编码区(CDS)全长为1095 bp,编码364个氨基酸,蛋白序列含有6个跨膜结构,蛋白分子量38.0 kD,理论等电点8.67,不稳定指数42.34,为不稳定蛋白.结构域预测结果显示OsZIP3-YXY2115蛋白含有ZIP家族锌铁转运系列结构域,属于锌铁转运蛋白(ZRT/IRT-like protein,ZIP)家族成员.亚细胞定位预测分析表明,OsZIP3-YXY2115蛋白定位于细胞质膜中.氨基酸序列比对结果表明,其与已报道的粳稻OsZIP3 (XP_015635611.1)相似性最高.该研究结果为进一步分析ZIP3基因功能及作物富锌育种提供了一定的理论基础和基因资源.     

小麦近缘属植物1-FFT基因的克隆及功能分析

果聚糖与植物碳素分配和抗逆性有关, 在逆境胁迫中具有保护植物细胞免受伤害的作用。为明确不同来源的果聚糖1-果糖基转移酶基因在植物抗逆中的作用, 本研究分别以小麦近缘属植物华山新麦草(Psathyrostachys huashanica, 2n = 2x = 14, NsNs)、簇毛麦(Dasypyrum villosum, 2n = 2x = 14, VV)、大赖草(Leymus racemosus, 2n = 4x = 28, NsNsXmXm)为材料, 利用RACE技术克隆获得3个果聚糖1-果糖基转移酶1-FFT基因, 分别命名为Ph-1-FFT、Dv-1-FFT和Lr-1-FFT。3个基因的完整开放阅读框长度分别为1989、1950和1989 bp, 编码662、649和662个氨基酸, 其编码氨基酸序列均含有果糖基转移酶保守结构域。氨基酸序列比对及进化树分析表明, Ph-1-FFT和Lr-1-FFT高度同源, 与Dv-1-FFT位于不同的分支, 而Dv-1-FFT与普通小麦、圆锥小麦、西尔斯山羊草和乌拉尔图小麦1-FFT具有高度同源性。采用基因重组技术构建p1300-35SN-Ph-1-FFT/Dv-1-FFT/Lr-1-FFT表达载体, 利用农杆菌介导法将3个载体分别转入烟草品种W38中。对经过抗性筛选、PCR和RT-PCR验证的转基因植株鉴定发现, 其抗旱和抗寒性明显高于对照, 不同来源的1-FFT转基因植株的抗逆性差异不明显; 在逆境胁迫条件下, 转基因株系的果聚糖、可溶性糖、脯氨酸含量都显著高于对照, 而丙二醛的含量显著低于对照, 不同来源的1-FFT转基因植株的果聚糖、可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量差异不显著。本研究表明, Ph-1-FFT、Dv-1-FFT和Lr-1-FFT基因均是典型的GH32基因家族成员, 其表达可能对提高烟草抗旱和抗寒性起作用。     

镉胁迫对甘蓝型油菜苗期生长及镉积累的影响

镉(Cd)是生物毒性强的重金属元素,易在土壤-动植物-人体间富集转移,最终危害人体健康。为了筛选富集/耐镉性强的油菜品种,以6个油菜品种为材料,通过研究镉胁迫对幼苗生长、镉积累、谷胱甘肽(GSH)含量等的影响,明确不同品种镉富集能力的差异。结果表明,镉胁迫对不同油菜品种幼苗叶干重均有抑制作用,对美油88的抑制作用最大,对南油868的抑制作用最小。镉胁迫下不同油菜品种幼苗根干重存在差异,南油868最大。镉胁迫对早熟100天、丰油9号幼苗根干重抑制作用最大,而对美油88抑制作用最小。镉胁迫对不同品种幼苗根冠比均有所提高,其中美油88提高幅度最大,而南油868提高幅度最小。不同品种幼苗生物量存在差异,在正常及镉胁迫条件下,南油868的生物量均显著高于其余品种。镉胁迫对美油88幼苗生物量抑制作用最大,对南油868抑制作用最小。不同品种,镉含量存在显著差异,南油868具有高富集特性,美油88具有低富集特性。外源镉显著增加了不同油菜品种幼苗叶片谷胱甘肽含量,美油88的增幅最大,其次为南油868。最终,筛选出镉富集量最小的油菜品种美油88,镉富集量最大的油菜品种南油868,可进一步培育低镉油菜,或进...     

水稻‘宜香优2115’OsIRT1基因的克隆及生物信息分析

铁调节转运蛋白(iron-regulated transporter 1, IRT1)是植物从土壤中吸收铁的主要根系转运蛋白,参与植物铁和锌营养吸收过程,也是镉等有毒金属进入植物体内的主要途径。克隆富铁水稻(Oryza sativa L.)中IRT1基因,为研究该基因在植物铁转运过程中的功能提供参考。本研究采用同源克隆法,以富铁水稻品种‘宜香优2115’叶片总RNA为模板,通过RT-PCR获得水稻‘宜香优2115’IRT1基因,命名为OsIRT1-YXY2115,并对其进行生物信息学分析。生物信息分析表明,该基因cDNA编码区长为1 125 bp,编码374个氨基酸,蛋白序列含有9个跨膜结构,编码蛋白分子量为39.06 kD,理论等电点为8.89,溶液中的不稳定指数为45.73,为不稳定蛋白,该蛋白属于锌铁转运蛋白(ZRT/IRT-like protein, Zip)家族成员。序列同源性分析表明,其与已报道的水稻OsIRT1基因(AB070226.1)相似性最高。亚细胞定位预测分析表明,IRT1-YXY2115蛋白定位于细胞质膜中。IRT1-YXY2115基因克隆及其结构、性质与功能的...     

小麦-华山新麦草易位系24-6的鉴定

为给小麦-华山新麦草远缘杂交育种提供材料和理论基础,对普通小麦与华山新麦草杂交后代中选育出的材料24-6进行了形态学观察、细胞学检测和原位杂交(GISH)分析。结果表明:(1)通过根尖细胞学鉴定,该材料染色体数为42条,2n=42;(2)以华山新麦草Ns基因组DNA为探针,普通小麦7182基因组DNA为封阻,根尖与花粉母细胞原位杂交(GISH)显示该材料携带有2条可以配对的华山新麦草染色体臂,确定24-6为稳定的小麦-华山新麦草易位系;(3)田间观察发现24-6植株紧凑,叶色深绿,籽粒白色、呈半角质,比其母本(普通小麦7182)株高略有降低,穗长、小穗数、穗粒数、千粒重、分蘖数都有所增加。     

大赖草6-SFT基因的克隆及其转基因烟草抗旱和抗寒性分析

果聚糖合成酶(6-SFT)在植物抵御逆境胁迫中起重要作用。利用RACE结合RT-PCR技术从大赖草(Leymus racemosus中克隆到6-SFT基因,其完整开放阅读框为1863 bp,被命名为Lr-6-SFT (GenBank登录号KT387273),编码620个氨基酸,其推导氨基酸序列含有保守的果糖基转移酶结构域。氨基酸序列比对及进化树分析表明,大赖草6-SFT与华山新麦草、普通小麦、西尔斯山羊草和大麦6-SFT具有高度相似性。采用基因重组技术构建p1300-35SN-Lr-6-SFT表达载体,利用农杆菌介导法将该载体转入烟草品种W38中。对经过抗性筛选、PCR和RT-PCR验证的转基因植株进行抗旱和抗寒性鉴定,发现转基因植株与对照相比,抗旱和抗寒性明显增强;在逆境胁迫条件下,转基因植株的果聚糖、可溶性糖、脯氨酸含量都显著高于对照,而丙二醛的含量显著低于对照。本研究表明,Lr-6-SFT基因是典型的GH32家族成员,, 2n= 4x = 28, NsNsXmXm)其表达能够提高烟草对干旱和寒冷胁迫的抗性。     

华山新麦草蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因Ph-1-SST的克隆及序列分析

蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶基因1-SST在植物逆境胁迫反应中起重要作用。为了挖掘华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)抗非生物胁迫关键功能基因,以华山新麦草叶片为材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆1-SST基因的全长cDNA,命名为Ph-1-SST,登录号为KX761897。通过PCR法扩增其gDNA序列,测序结果表明该基因的gDNA和cDNA序列长度分别为3 344bp和2 001bp,编码666个氨基酸残基,序列结构分析结果表明该基因含4个外显子3个内含子,预测该蛋白相对分子质量为72.9ku,理论等电点为4.87。序列比对显示,该基因与大麦1-SST基因编码蛋白的相似性最高(90%),为糖基水解酶32家族成员。对1-SST氨基酸序列的系统进化树分析显示,Ph-1-SST及其同源蛋白位于不同分支,初步推断此全长cDNA是华山新麦草中编码蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶的一个新基因。结果为作物非生物胁迫改良提供重要基因资源。     

滨麦蔗糖:果聚糖6-果糖基转移酶(6-SFT)基因全长cDNA的克隆与生物信息学分析

为了挖掘和利用滨麦(Leymus mollis,2n=4x=28,JJNN)的优良基因,以拓宽小麦非生物胁迫抗性基因资源,以滨麦为材料,利用RT-PCR结合RACE技术从滨麦叶片中克隆到6-SFT基因cDNA的全长序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,其cDNA全长为2 086bp,开放阅读框为1 866bp(命名为Lm-6-SFT),编码621个氨基酸;其推导的蛋白分子量为69.1kDa,理论等电点(pI)为5.18,属于酸性蛋白。保守结构域分析表明,该基因推导的氨基酸序列含有SDPDG、RDP和EC结构域。多序列比对及进化树分析表明,滨麦6-SFT与冰草6-SFT在氨基酸水平具有高度的序列相似性。