野生大豆△′-吡咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）基因的克隆与序列分析

根据栽培大豆（Glycine max）△′-吡咯琳-5-羧酸合成酶基因的全长序列设计引物,通过RT-PCR直接扩增的方法从野生大豆中克隆到了野生大豆（Glycine soja）的同源基因,命名为GsP5CS。GsP5CS最大开放阅读框为2148bp,编码含有716个氨基酸残基、分子量为77．9kDa的蛋白,预测等电点6．21。亲疏水性分析显示,GsP5CS含有连续的亲水片断。序列分析显示,GsP5CS与栽培大豆（Glycine max）、飞蛾豆（Vigna aconitifolia）、蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）、紫花苜蓿（Medicago sativa）、甘蓝型油菜（Brassica napus）、拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、普通小麦（Triticum aestivum）等植物的△′-吡咯琳-5-羧酸合成酶基因高度同源,序列相似性分别为94％、87％、87％、86％;75％、74％、72％。根据野生大豆与这8种植物的P5CS基因序列相似性所建立的进化树,显示与传统的分类地位基本一致。     

甘蔗△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因（P5CS）的克隆及其表达分析

△~1-吡咯琳-5-羧酸合成酶是植物脯氨酸合成过程的关键酶.应用同源性克隆结合RACE技术获得甘蔗PSCS基因cDNA全长序列2714bp,其中5'端非编码区为226bp,3'端非编码区340bp,poly(A)上游有1个聚腺苷酸五碱基AATAAA;开放读码框为2 148 bp编码715个氨基酸,含双功能域;其编码的蛋白分子量为77.7 ku,等电点为6.47.序列比对分析结果表明,P5CS基因的4个主要功能区(domain)中亮氨酸功能区(Leucine domain)相对不保守,其它功能区均较为保守.对17个物种的P5CS基因进行聚类分析,结果与公认的生物学分类及进化关系吻合.对甘蔗P5CS在根、茎、叶的表达进行实时PCR分析,结果表明,该基因在茎、叶表达量相近,但在根的表达量极低.     

玉米Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因家族生物信息学分析

Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Delta-1-pyrroline-5-carboxylate synthase,P5CS)是脯氨酸代谢途径的关键酶,对植物抵抗逆境胁迫起至关重要的作用。为了探索P5CS在玉米对逆境胁迫的响应,本文对5个玉米P5CS基因家族蛋白的基本理化性质、二级结构预测、亚细胞定位、基因结构、进化关系及保守基序等方面进行初步生物信息分析。结果显示,5个玉米P5CS蛋白中有3个偏酸性,1个显中性,1个偏碱性;2个以无规则卷曲为主要构成元件,3个P5CS蛋白主要以α白螺旋为主要构成元件;不稳定指数分析发现,4个P5CS蛋白为稳定蛋白;疏水性分析表明,所有的P5CS蛋白为亲水性蛋白;玉米P5CS家族内含子最少含有4个内含子,最多的含有19个内含子;亚细胞定位分析表明,P5CS均蛋白定位于细胞基质;进化分析表明,P5CS家族分3个亚家族。     

大豆△~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因GmP5CS1和GmP5CS2的克隆与过表达载体构建

利用同源克隆方法从强耐旱栽培大豆(Glycine max)品种齐黄22中克隆得到2个编码大豆△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的基因,分别命名为Gm P5CS1和Gm P5CS2。氨基酸序列分析发现,Gm P5CS1包含1个长度为2 163 bp的ORF,编码720个氨基酸,等电点p I为6.70,分子量大小为78.38 k Da;Gm P5CS2包含1个长度为2 271 bp的ORF,编码756个氨基酸,等电点p I为6.10,分子量大小为82.18 k Da。与NCBI公布的部分物种蛋白质序列比对发现,Gm P5CS1与紫花苜蓿(Medicago sativa)的亲缘关系最高,Gm P5CS2与豇豆(Vigna unguiculata)的亲缘关系最高。组织表达分析表明,Gm P5CS1与Gm P5CS2基因在大豆的各个组织中均有表达,其中叶和根中的表达量相对较高,茎中表达量次之,花和籽粒中的表达量相对较低。利用Gateway技术得到植物过表达载体p Earley Gate103-Gm P5CS,再转入根癌农杆菌EHA105中,为Gm P5CS基因的转化及功能分析奠定了基础。     

甜菜抗逆基因P5CS的克隆及盐胁迫下的表达分析

脯氨酸在植物适应逆境胁迫中起重要作用,脯氨酸合成酶(Proline synthetase)是脯氨酸合成代谢的关键酶,深入研究编码该酶的基因,对了解逆境下脯氨酸积累的分子机理、提高其抗逆性意义重大。本研究采用RT-PCR技术从甜菜中克隆了△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因,利用生物信息学方法对序列进行了比对及其理化特性、结构域分析,该基因ORF为2 151 bp,编码由716个氨基酸组成的蛋白。序列已提交到GENBANK(ID:KY019201)。采用实时荧光定量PCR技术测定不同时间高盐(300 mmol/L NaCl)胁迫下对甜菜幼苗叶片P5CS基因相对表达量的影响,结果表明:随着处理时间的延长,幼苗受胁迫程度加深,P5CS基因的表达上调明显,进一步说明该基因响应逆境胁迫,本研究为今后深入研究提供了依据。     

野生大豆(Glycine soja)C2H2型锌指蛋白基因的克隆与序列分析

根据大豆SCOF-1的CDs区设计特异引物,通过PCR和RT-PCR从野生大豆01-197中克隆到含两个锌指的C2H2型锌指蛋白基因,命名为GjC2H2,GenBank登录号为FJ172776.对其进行核苷酸和氨基酸同源性分析及系统发生分析,结果表明:该基因内部无内含子,长度为702bp,分子量为25.13KD,与其他锌指蛋白基因有很高的同源性,推测其与植物抗逆性有关.     

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.     

禾谷缢管蚜羧酸酯酶基因cDNA片段的克隆与序列分析

为开展禾谷缢管蚜（Rhopalosiphum padi Linnaeus）抗性的分子生物学研究,设计简并引物并采用RT—PCR技术,克隆了长度分别为260、331、337bp的3个禾谷缢管蚜的羧酸酯酶cDNA片段,命名为Rp．est1、Rp．est2、Rp．est3;3个片段推导氨基酸残基分别为87、110、112个;同源性分析表明,Rp．estl、Rp．est2、Rp．est3之间的相似性在40％左右,表明其分别代表不同基因;Rp．est1、Rp．est2、Rp．est3与其他昆虫羧酸酯酶基因序列具有较高的相似性,其GeneBank登录号分别为AY622997、AY869713、AY869714。     

基于转录组信息的艾纳香牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(BbGPPS)的克隆及序列分析

采用RT-PCR和RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术,从艾纳香(Blumea balsamifera L.DC)的叶片中克隆到单萜化合物合成的关键酶牻牛儿基焦磷酸合成酶(BbGPPS)基因。研究结果显示,BbGPPS基因的cDNA全长1 692 bp,包含开放阅读框(ORF)1 083 bp,编码361个氨基酸;亚细胞结构定位于叶绿体,既非膜蛋白也非分泌性蛋白。疏水性分析显示,BbGPPS是亲水性蛋白。同源性比对结果显示,BbGPPS蛋白与其他植物中GPPS蛋白具有高度的相似性,且具有异戊烯基结构域。系统发育分析表明,所有序列被聚为5大类,BbGPPS与其他菊科植物聚类一类,与万寿菊(Tagetes erecta)TeGPPS亲缘关系最近,其次是甜菊(Stevia rebaudiana)SrGPPS。     

艾草(Artemisiaargyi)单萜合成酶基因的克隆及序列分析

利用RACE技术从艾草(Artemisia argyi)的成熟叶片中克隆了萜类化合物生物合成的单萜合成酶(TPS)的基因,并对其进行序列特征分析和系统进化关系预测。结果表明,该基因c DNA全长为1.7 kb,开放阅读框可编码538个氨基酸残基,并包含与其功能高度相关的DDxx D保守区和RR(degenerated RRx8W)保守区。预测的Aa TPS二级结构具有28个转角,30个α螺旋,8个β折叠。预测的三维结构符合单萜合酶的立体构象。系统发育分析表明,Aa TPS基因与其他双子叶植物中的单萜合酶基因聚为一类,与菊科植物的单萜合酶基因相似性较高。     

水稻腺苷5'-磷酰硫酸激酶编码基因的克隆及其酶活分析

硫是植物生长所必需的大量元素之一。植物通过根系吸收土壤中的硫酸盐,经ATP硫酸化酶活化为腺苷5'-磷酰硫酸(adenosine 5'-phosphosulfate,APS)。APS的代谢包括初级代谢和次级代谢,分别是APS还原酶催化APS生成亚硫酸盐;腺苷5'-磷酰硫酸激酶(adenosine 5'-phosphosulfate kinase,APSK)催化APS磷酸化生成3'-磷酸-腺苷5'-磷酰硫酸(3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate,PAPS),PAPS进一步作为硫酸根供体参与胞内的硫酸化反应。近年来的研究表明,拟南芥APSK在调节硫的初级和次级代谢的过程中具有重要功能,且受氧化胁迫的APSK1在亚基C86和C119间形成二硫键降低其催化活性。水稻的同工酶是否也会受到氧化还原调控尚无相关报道。对APSK序列进行分析,发现水稻APSK1含有与拟南芥APSK1 C86和C69同源的半胱氨酸。本研究对水稻APSK1基因进行了克隆、双突变和酶活分析。OsAPSK1及双突变C36A/C69A经原核表达、纯化,获得了OsAPSK1及双突变蛋白。体外酶活分析表明,在氧化环境中OsAPSK1活性受到抑制,而C36A/C69A双突变蛋白不受氧化环境的影响。推测水稻胞内受到氧化胁迫时会降低OsAPSK1的活性,从而促进还原型谷胱甘肽的合成,提高水稻的抗氧化能力。通过分析PAPS的含量与氧化胁迫之间的相关性及不同OsAPSK亚型的活性调节机制等将有利于进一步阐明APSK在胞内的功能。     

烟草伤诱导型过氧化物酶基因(tpoxN1)启动子的克隆及分析

利用GenomeWalker的方法获得了烟草伤诱导过氧化物酶基因(tpoxN1)的5’调控序列,序列分析表明,烟草的tpoxN1基因的转录起始位点(tspA)的保守序列5’TCAATCA与其它植物基因非常一致,转录从tsp下游79bp处开始。在邻近5’区域,发现下列5个真核生物顺式调控元件:在-28bp处存在TATAbox序列(TATAAATATGT);在-66bp处具有TCCAAT序列,与众多高等真核生物的启动子的‘CAAT’相似;在-204,-749处发现有TCA-like序列;在-840处存在GC-box;在-1005处存在CCAAT-box。      

花生甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的克隆与序列分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的功能及作用机理在模式植物拟南芥中已经得到了较为充分的研究,但是在花生中还没有关于这类基因的报道,其功能也没有得到证实。本研究通过Bioedit软件在花生cDNA文库中找到了6个可能编码GPAT蛋白的基因片段,其中有3个基因没有包含完整的开放阅读框。我们通过5’-和3＇-RACERT—PCR对这3个基因的全长进行了克隆,得到了包含完整读码框的基因序列,并将序列在GenBank上注册,同时对得到的序列进行了初步分析。     

小麦细胞色素P450(TaP450)基因的克隆与序列分析

细胞色素P450是一种多功能氧化酶,在植物体内担当着生物合成、代谢解毒以及抗逆等重要功能。本研究采用RACE方法从普通小麦中同源克隆到一个新的P450基因,命名为TaP450(Genbank No.KJ541960)。该基因基因组序列全长为2 643bp,含有2个外显子和1个内含子,cDNA全长为2 033bp,含有一个1 557bp的开放读码框,推导蛋白含518个氨基酸;序列分析发现其具有保守的P450结构域,但该蛋白与已报道的小麦P450蛋白序列有较大差异,表明它是小麦P450家族的新成员;蛋白结构特征分析发现,该蛋白的分子量为57.092kD,等电点为8.63,N端具有一个含29个氨基酸的跨膜结构和一个含22个氨基酸的信号肽,亚细胞定位分析表明该蛋白属于分泌蛋白。其在小麦叶片、茎、根与种子中均有表达,但在叶片和茎中表达量最高;在胁迫处理下,该基因的表达量均上调,且在盐胁迫处理下上调尤为显著,表明该基因与盐胁迫密切相关。     

斑茅20S蛋白酶体α亚基5基因的克隆与序列分析

进行了甘蔗属近缘野生种——斑茅抗逆性基因克隆的研究。以斑茅为材料,用RACE技术克隆了斑茅的20S蛋白酶体α亚基5基因,其编码区为711 bp,编码237个氨基酸,并于genbank分析其核苷酸和推导的氨基酸序列的同源性,用Clustalx version 1.8软件分析其系统进化关系。结果表明,物种间蛋白酶体进化保守,其核苷酸序列与水稻、大豆、剑叶藓属植物的相应基因同源性分别为91％、81％、80％;其氨基酸序列与水稻、大豆、剑叶藓属植物的同源性分别达97％、95％、86％,与人的同源性也高达69％。      

油莎豆5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶基因CeEPSPS的克隆与分析

起源于非洲和地中海沿岸的油莎豆以适应性广、产油量高而成为我国的新型油料作物。为促进该物种的开发与利用,研究基于基因组和转录组数据对油莎豆及代表性单子叶植物的EPSPS基因进行系统鉴定。结果表明：与大多数植物类似,油莎豆仅含有1个EPSPS基因,其包含7个内含子,命名为CeEPSPS;RT-PCR分离到的CeEPSPS编码区序列为1584 bp,预测编码514个氨基酸,其N端的前70个残基为叶绿体信号肽,77～508位残基为高度保守的EPSP合酶结构域（PF00275）;与EPSP合酶结构域相比,信号肽在不同植物中变异较大;CeEPSPS成熟蛋白的理论分子量为47.32 kDa,等电点为5.49,总平均疏水指数为0.069,脂肪族指数为93.76,不稳定系数为31.73,与其他物种相近,均属于稳定的疏水型酸性蛋白;进化分析支持油莎豆划归为禾本目莎草科。序列比对和基因组测序分析结果显示,56份油莎豆种质不存在已报道的草甘膦抗性变异。qRT-PCR分析结果显示,CeEPSPS主要在成熟叶片和块茎中表达,其表达水平显著高于芽、幼嫩叶片、衰老叶片和芽茎。此外,本研究还构建了CeEPSPS的植物过...     

香蕉果实的1个14-3-3蛋白同源基因的克隆及序列分析(简报)

根据在香蕉果实抑制缩减文库中获得的1个14-3-3蛋白基因片段,采用PCR和RACE相结合的方法从香蕉(Musa acuminate L.AAA group cv.Brazilian)cDNA文库中筛选到其全长cDNA序列.序列测定和Blastx比对分析结果表明,该cDNA全长1 037 bp,含有1个完整的阅读框,其编码区编码261个氨基酸残基,具有植物14-3-3蛋白基因的保守结构域,并与其他植物来源的14-3-3蛋白具有很高的同源性,将其命名为Ma-14-3-36(Musa acuminate 14-3-3).采用遗传进化系统发育树的分析结果表明,Ma-14-3-36与来源于单子叶植物的多数14-3-3蛋白基因序列在同一个进化枝上.采用RT-PCR对其在香蕉果实发育不同时期的表达进行分析结果表明,在香蕉果实发育的不同时期差异表达,推测其可能在果实的发育中起作用.     

普通小麦品种豫麦34和郑丰5号ω-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

ω-醇溶蛋白是影响小麦加工品质和诱发乳糜泻(celiac disease,CD)的面筋蛋白之一。为给小麦加工品质的分子改良和预防乳糜泻提供参考依据,利用3对特异引物,采用基因组PCR法,从优质小麦品种豫麦34和郑丰5号中克隆获得41个ω-醇溶蛋白序列。NCBI BLAST分析表明,克隆序列与已知序列的相似度均在91%~99%之间,推断其为ω-醇溶蛋白基因家族的基因。开放阅读框识别分析表明,11个序列(Y34W-1~Y34W-7,ZFW-1~ZFW-4)具有完整的开放阅读框,可编码203~377个氨基酸残基。ZFW-4和Y34W-1在重复区的插入片段中存在1个额外的半胱氨酸残基。CD免疫肽识别分析表明,11个基因中均分布有3种ω-醇溶蛋白的T细胞免疫肽,且肽段PQQPFPQQ存在多个拷贝。聚类分析显示,ω-醇溶蛋白具有一定的基因组特异性,11个克隆的基因与尾状山羊草(Aegilops markgrafii)和粗山羊草(Aegilops tauchii)的ω-醇溶蛋白基因序列具有相对较高的同源性。     

大豆种子Em基因(LEA 1)启动子的克隆与序列分析

根据已公布的大豆种子Em基因(LEA1)的5'末端序列设计二个基因特异反向引物(EmS1,EmS2).以大豆基因组DNA为模版,利用染色体步行(Chromosome Walking)法,获得了Em基因起始密码子上游836bp的特异DNA片段.进行序列测定和生物信息学分析.结果表明,这段DNA序列为一尚未在基因数据库登录的DNA片段.该序列含有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box,因此可能具有启动子活性.含有1个DRE1和2个ABRE,该启动子可能受到ABA和干旱等条件的诱导.含有1个AG-motif和1个ELRE-motif,该启动子可能参与创伤和诱导子等胁迫因素的应答.含有2个RY-repeat和1个TGTCACA-Motif,该启动子片段可能具有种子特异性.结果表明,所克隆到的片段可能为基因Em的诱导型启动子,并且很可能是种子特异性启动子.     

茶树△12-脂肪酸去饱和酶基因FAD2和FAD6的克隆与表达分析

本研究在茶树转录组测序的基础上,以铁观音茶树的芽叶为材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树不饱和脂肪酸合成途径中的关键限速酶—△12-FAD(12-脂肪酸去饱和酶)基因的包含完整ORF的cDNA序列(CsFAD2和CsFAD6)。生物信息学分析结果表明,CsFAD2的全长为1 184 bp,其开放阅读框(ORF)长度1 149 bp,编码382个氨基酸,定位于内质网上,其氨基酸序列与油茶FAD2的同源性最高达97%;CsFAD6的全长为1 425 bp,其ORF长度为1 311 bp,编码436个氨基酸,定位于叶绿体上,其氨基酸序列与葡萄FAD6同源性达81%。荧光定量PCR结果表明,铁观音茶树幼苗在4℃低温胁迫处理72 h过程中,这两个基因的表达均受低温的诱导,其表达量随着处理时间的延长而升高,在处理48 h时,表达量水平最高;在100 g·L-1的PEG胁迫处理12 h过程中,这两个基因的表达均受PEG胁迫处理的诱导;在ABA(100μmol·L-1)胁迫处理72 h过程中,在处理6~24 h期间,CsFAD2的表达量显著升高,而CsFAD6的表达不受ABA处理的影响,CsFAD6的表达量在处理72 h时显著降低;在Na Cl(250 mmol·L-1)胁迫72 h过程中,CsFAD2的表达量全程降低,而CsFAD6在处理24~72 h期间表达量显著升高。