甘蔗S-腺苷蛋氨酸脱羧酶基因Sc-SAMDC的克隆和表达分析

【目的】克隆甘蔗(Saccharum officinarum)S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase,SAMDC)基因,并进行序列特征、原核表达和不同逆境胁迫下表达特性分析。【方法】通过对甘蔗茎全长cDNA文库测序和分析,获得SAMDC基因cDNA全长,命名为Sc-SAMDC,并进行序列分析。随后将编码S-腺苷蛋氨酸脱羧酶的cDNA片段克隆到原核表达载体pET29a(+)中,构建融合表达质粒,转化至Esherichia coli BL21(DE3)中进行表达。最后利用定量PCR技术分析甘蔗幼苗中该基因在不同外源胁迫下的表达特性。【结果】序列分析显示,甘蔗Sc-SAMDC基因(GenBank Accession number:GQ246459)cDNA全长1968bp,存在3个读码框(袖珍读码框tORF、上游读码框uORF和主读码框mORF),mORF长1200bp,编码399个氨基酸的SAMDC酶原,预测分子量为43.6kD,该酶原含有两个高度保守的功能结构域(酶原剪切位点和PEST结构域)。原核表达产物经SDS-PAGE表明,Sc-SAMDC以融合蛋白形式表达,相对分子量约为50kD。定量PCR分析表明,Sc-SAMDC基因在聚乙二醇(PEG)、NaCl、水杨酸(SA)和H2O2外源胁迫下表达特性不同,受PEG和NaCl的诱导,受SA和H2O2的抑制。【结论】本研究成功地克隆了Sc-SAMDC基因并在原核生物中进行了表达研究,分析了该基因的表达特性,为其进一步的生物学功能研究及其应用奠定了基础。     

外源ABA和乙烯利胁迫下斑茅ACO基因表达的实时PCR分析

研究了外源ABA和乙烯利胁迫处理对斑茅1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因（ACO基因）表达情况的影响。在项目组克隆斑茅ACO基因的基础上,应用实时荧光PCR技术分析斑茅ACO基因在ABA、乙烯利胁迫下的表达。结果表明,斑茅ACO基因在ABA的胁迫下,在3h有微弱上调表达,而6h日寸明显抑制,其后表达趋向平缓;在乙烯利的胁迫下,ACO基因在前期受抑制,其后呈明显上调表达,在24h后ACO基因的表达趋向平缓。斑茅ACO基因的表达受乙烯利诱导,而不受外源ABA诱导。     

草莓果实中FaSAMDC基因的克隆、生物信息学及表达分析

【目的】为明确S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)在非呼吸跃变型草莓果实成熟中的作用。【方法】以‘北农香’草莓果实为试验材料,首先通过RT-PCR克隆FaSAMDC基因,其次通过SqRT-PCR分析发育果实(小绿、大绿、褪绿、白果、片红、全红)中的FaSAMDC基因的表达量。【结果】结果表明,FaSAMDC基因含有1 116bp开放阅读框,编码371个氨基酸,含有典型的脱羧酶保守功能结构域。随着草莓的果实发育,FaSAMDC表达量呈明显下降趋势并且在白果时期达到最低值,此后随着果实着色,表达量迅速上升并且成熟期达到最高。【结论】以上研究结果证实,S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶可能参与草莓果实的成熟调控。     

水分胁迫对番茄幼苗叶片和根系中多胺代谢的影响

【目的】探讨番茄体内多胺代谢与抗旱性的关系,为植物抗旱性的深入研究提供理论依据。【方法】以番茄幼苗为材料,用不同质量浓度(0(CK),50,75,100 g/L)的聚乙二醇(PEG6000)模拟水分胁迫,研究不同水分胁迫条件下番茄幼苗叶片和根系中多胺代谢的变化。【结果】水分胁迫影响番茄幼苗叶片和根系中的多胺代谢,随胁迫时间的延长,番茄幼苗叶片和根系中游离态腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)及精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)、多胺氧化酶(PAO)活性均呈先上升后下降的趋势,且除PAO外上升幅度随胁迫程度加重而增大。番茄幼苗叶片和根系中ADC、ODC活性与Put含量极显著正相关,水分胁迫下ADC、ODC都参与番茄幼苗Put的合成代谢;PAO活性与Spd、Spm含量变化趋势相似且极显著相关,叶片与根系中的多胺代谢显著相关。【结论】水分胁迫下番茄幼苗中多胺代谢活跃,且不同水分胁迫处理间多胺代谢差异显著,多胺代谢与番茄抗旱性间关系密切。     

植物磷酸乙醇胺甲基转移酶基因(PEAMT)表达特性分析

PEAMT即磷酸乙醇胺甲基转移酶,是合成磷酸胆碱的关键酶,磷酸胆碱脱磷酸后形成胆碱,胆碱经两步连续反应合成甜菜碱。甜菜碱是一种无毒的小分子渗透调节剂,可以在植物体受到外界胁迫条件下起保护作用。文章就近年来植物PEAMT基因的表达特性研究进展作了概述,该基因的表达受多种胁迫的诱导。     

玉米咖啡酸O-甲基转移酶的全基因组鉴定与功能分析

【目的】咖啡酸O-甲基转移酶（Caffeic acid O-methyltransferase,COMT）是褪黑素生物合成中的关键酶,在植物的生长、发育和抵御胁迫中发挥着重要的作用。本研究旨在探究COMT在玉米全基因组中的分布与盐胁迫响应情况,鉴定玉米咖啡酸O-甲基转移酶（COMT）基因。【方法】通过分析玉米COMT基因家族成员的结构特征、系统发育关系、基因结构、表达模式等,对ZmCOMTs基因进行系统分析,并通过过表达ZmCOMT12拟南芥对ZmCOMT的功能进行初步验证。【结果】在玉米全基因组中共鉴定出了28个COMT基因,根据系统发育分析分为2个分支（分支Ⅰ～Ⅱ）,大部分的COMT成员具有相似的motif组成和基因结构特征。利用玉米数据库分析ZmCOMTs的表达模式发现部分基因存在组织特异性,实时荧光定量PCR发现ZmCOMTs被盐胁迫诱导表达,说明ZmCOMTs成员参与了盐胁迫的调控,过表达ZmCOMT12拟南芥提高了褪黑素的含量和耐盐性。【结论】通过序列比对、亲缘关系、蛋白结构分析得到了假定的褪黑素合成基因ZmCOMT12,过表达拟南芥发现该基因与褪黑素的合成和耐盐性相关。     

一个新的小麦非生物胁迫诱导基因的克隆及表达特性

 【目的】水分胁迫和低温是制约植物生长发育的重要限制因子，研究植物感知、传递胁迫信号，并对重要的基因进行克隆对改良作物的抗性有重要意义。本试验的目的是克隆与水分胁迫相关的基因，通过基因的功能进一步了解植物的抗旱机制，并为抗逆育种提供候选基因。【方法】试验应用噬菌体原位杂交技术从小麦旱胁迫cDNA文库中克隆了一个水分胁迫诱导基因片段W89。用5′-RACE和RT-PCR方法，获得了W89基因的全长序列。【结果】W89全长cDNA为2 392 bp，其中，编码区长1 896 bp，编码631个氨基酸。Southern杂交表明，W89是一个单拷贝基因。RT-PCR结果表明，W89受干旱、低温和ABA的诱导。氨基酸序列分析发现W89有一个DUF248保守区（pfam03141），包含一个具有SAM （Sterile Alpha Motif）结合基序的甲基转移酶区。同源性分析发现W89与一个水稻干旱诱导蛋白（BAD67956）的同源性为66%，推测W89可能是一个新的小麦干旱诱导的基因。【结论】根据甲基转移酶和SAM结合基序的功能，推测W89的SAM结合基序可能与其它蛋白或转录因子相互作用调控植物胁迫基因的表达，并且可能在干旱胁迫的早期调控信号的转导。     

黄瓜S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶全长DNA的克隆及表达分析

【目的】克隆黄瓜S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶基因的cDNA,并进行生物信息学和表达分析,为研究该基因的功能奠定基础。【方法】通过对乙烯利诱导黄瓜茎尖SSH文库的筛选,采用RT-PCR 和电子克隆技术,获得黄瓜CsSAHH基因的cDNA全长序列(NCBI编号：HQ444960, CsSAHH)。运用半定量RT-PCR,分析CsSAHH基因在乙烯利诱导后的茎尖和雌雄花不同部位的表达。通过生物信息学方法预测CsSAHH基因的蛋白结构。【结果】黄瓜CsSAHH基因的cDNA全长1 545 bp,编码485个氨基酸,其理论上的等电点pI＝5.66,分子量MW＝53.1 kD。CsSAHH基因在黄瓜茎尖受乙烯利诱导增强表达,在黄瓜雄花中的雄蕊表达较弱。CsSAHH理化性质表明,该蛋白无明显的信号肽;蛋白二级结构主要由loop 环和α螺旋构成,含少量的β折叠,预测发现该蛋白分别在85-99 氨基酸残基和262-279氨基酸残基处各有1个S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶活性功能区。CsSAHH基因氨基酸序列与苜蓿的同源性为63%,与水稻、玉米、拟南芥等作物同源性较低。【结论】成功克隆黄瓜CsSAHH基因cDNA序列,在85-99 氨基酸残基和262-279氨基酸残基处各有1个S-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶活性功能区。该基因在茎尖受乙烯利诱导增强表达,在雄蕊中表达较弱。在未处理的雌雄花芽发育不同阶段,雌花芽中表达强于幼果和雄花芽。     

小麦抗旱相关基因TaGSTF6的多态性

【目的】研究TaGSTF6基因多态性与抗旱性的关系。植物谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）是一类重要的受逆境胁迫诱导表达的酶类，能减少干旱等逆境胁迫导致的体内活性的氧积累，在植物的抗旱反应中发挥重要作用。【方法】以86份抗旱性不同的普通小麦品种和7份粗山羊草为材料，检测TaGSTF6基因的核苷酸序列长度及碱基组成多态性，并预测氨基酸序列多态性。【结果】Northern分析结果表明，小麦幼苗中TaGSTF6基因受水分胁迫诱导表达。序列多态性分析发现在长达113.6 kb的核苷酸序列中有47个单核苷酸变异位点，其中23个SNP，24个InDel，二者的频率分别为1SNP/4 940bp和1InDel/4 734bp，粗山羊草中SNP和InDel出现的频率明显高于普通小麦；仅在11份材料中预测到氨基酸序列多态性。根据核苷酸序列变异可能导致的氨基酸变异把基因编码区的变异分为两类：核苷酸转换或颠换导致的单个氨基酸变异；碱基缺失导致的移码突变或翻译提前终止，其中大多数变异属于移码突变。【结论】尽管小麦基因组庞大，重复序列多，但在功能基因TaGSTF6中SNP的分布频率非常低；虽然TaGSTF6受水分胁迫诱导表达，但其结构多态性分析未能揭示其多态性与小麦抗旱性之间的直接关系。     

番茄GT-1基因组织表达模式及非生物胁迫、植物生长调节剂响应分析

【目的】完善番茄GT-1亚家族基因的相关功能信息，为进一步研究Trihelix转录因子调控植物生长发育过程、提高植物非生物胁迫的抗性能力提供参考。【方法】利用生物信息学方法对GT-1基因进行生物进化分析，利用RT-PCR技术鉴定GT-1基因对非生物胁迫和植物生长调节剂的响应。【结果】（1）番茄中包含3个GT-1基因，即SlGT-21、SlGT-24和SlGT-35，进化分析表明番茄GT-1基因存在功能分化。（2）表达模式分析发现，3个基因于番茄所有组织中均表达，特别是果实发育阶段，推测SlGT-21、SlGT-35有部分类似功能。（3）3个GT-1基因受干旱抑制，但SlGT-24受抑制更明显；3个基因均响应盐胁迫，SlGT-21、SlGT-35基因被较明显抑制。（4）3个基因受植物生长调节剂GA（赤霉素）、 EBR（表油菜素内酯）、 MeJA（茉莉酸甲酯）抑制，但SlGT-24、 SlGT-35受ABA（脱落酸）诱导，而SlGT-24还受ACC(1-氨基环丙烷羧酸)诱导。【结论】番茄GT-1亚家族3个基因受盐、干旱的调控，且对植物生长调节剂的响应明显。该研究为深入探究GT-1亚家族成员...     

水分胁迫对大芒幼苗生长性状及几个生理指标的影响

[目的]通过研究水分对大芒幼苗生长性状和几个生理指标的影响,评价大芒的抗旱性。[方法]采用盆栽方法,设置4个土壤水分梯度(对照、轻度水分胁迫、中度水分胁迫和重度水分胁迫)。[结果]水分胁迫对大芒的生长性状和生理特性影响显著。随着水分胁迫程度的加重和时间的延长,大芒的株高在整个胁迫期间持续上升,净光合速率均呈下降趋势,蒸腾速率日变化均为先升后降的趋势,相对含水量和根系活力均呈下降趋势,但都维持在较高水平。[结论]大芒具有一定的抗旱能力。     

NaCl胁迫对转甜菜碱醛脱氢酶基因美丽胡枝子生理的影响(英文)

[Objective] The aim of this study was to explore the effects of exogenous gene introduction on osmotic adjustment of plants.[Method] After pot culture with same time,the transgenic plants expressing betaine aldehyde dehydrogenase gene(BADH)and non-transgenic plants of Lespedeza formosa were treated with different concentrations(0,0.5%,1.0%,2.0%)of NaCl solution for 30 h and some physiological indices including proline,betaine,soluble sugar,malondialdehyde(MDA)contents and superoxide dismutase(SOD)activity were assayed.[Result] There was no significant difference on the indices mentioned above between transgenic plants and non-transgenic plants under the salt-free treatment.With the increase of NaCl concentration,the transgenic plants accumulated much higher level of proline,betaine,soluble sugar and lower level of MDA than non-transgenic plants.But the differences of SOD activity increase degrees between transgenic and non-transgenic plants were not significant.Performances of the three transgenic lines were different to some extent.[Conclusion] The introduction of exogenous BADH gene enhanced the osmotic adjustment ability of L.formosa,furthermore;different transgenic lines performed differently.     

转甜菜碱醛脱氢酶基因玉米的田间筛选及生理分析

为了对已获得的转甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)玉米3个株系的后代进行田间耐盐性鉴定,采用稀释1倍的人工海水在温室内模拟田间盐胁迫进行处理,结果表明:在盐胁迫条件下,转BADH基因玉米成活率较对照高,转基因株系的叶片电导率极显著地低于对照,而叶绿素含量极显著地高于对照。转基因株系后代的耐盐性与对照材料相比具有明显的优势,验证了在田间盐胁迫条件下,BADH基因在转基因玉米后代中的表达,同时也为培育转BADH基因玉米纯系奠定基础。     

新疆耐盐植物藜的甜菜碱醛脱氢酶基因(CaBADH)的克隆、盐胁迫表达分析及植物表达载体的构建

[目的]为开展植物耐盐基因工程提供候选基因.[方法]研究以新疆耐盐植物藜为材料,利用同源克隆技术从藜中克隆到BADH基因,并通过RT-PCR方法对其在不同盐胁迫下的表达进行了初步分析,随后将该基因构建至高效植物表达载体pCN2300上.[结果](1)经测序分析并与藜科其他植物进行同源性比对显示,得到的序列为藜的BADH基因,开放阅读框长度为1 503 bp,编码500个氨基酸;(2)以BADH基因核心序列设计引物对此基因在盐胁迫下的表达进行了RT-RCR分析,发现其本底表达量较高,以100 mmol/L NaCl处理2、5、12和24 h后其表达量没有明显增加趋势,而以50 mmol/L- NaCl或KCl长期胁迫后其表达量则比对照和100 mmol/L时的表达量高;(3)经双酶切鉴定,已成功将CaBADH基因构建到植物表达载体pCN2300,得到重组质粒pCN2300-CaBADH.[结论]研究为进一步从生理和分子水平阐明藜的耐盐机制提供了一定参考.并为通过转基因技术获得耐盐作物新品种打下基础.     

新疆野生冰草抗旱功能基因BADH的克隆及表达载体的构建

[目的]克隆新疆野生冰草抗旱相关基因甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因,为进一步研究其抗旱功能奠定基础.[方法]利用同源克隆法和RACE方法扩增获得新疆草原区强抗旱植物沙生冰草抗旱相关基因BADH,并将其构建到植物表达载体pBI121上.[结果]克隆获得的新疆野生沙生冰草抗旱相关基因BADH全长1 422 bp,编码区序列全长为1 182 bp,GenBank注册号为GU181396.1,并成功构建了植物过表达载体.     

NaCl胁迫对转甜菜碱醛脱氢酶基因美丽胡枝子生理的影响

[目的]为探讨外源基因的导入对植物渗透调节的影响。[方法]以同时培育的美丽胡枝子盆栽苗为材料,测定在不同浓度（0、0．5％、1．0％、2．0％）NaCl溶液处理下转甜菜碱醛脱氢酶基因（BADH）植株及非转基因植株的部分生理指标。[结果]在未进行NaCl溶液处理时,转BADH的美丽胡枝子与非转基因植株的脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、丙二醛含量及SOD活性均不存在明显差异。随着盐浓度的增大,转BADH植株在积累甜菜碱、脯氨酸、可溶性糖能力方面明显强于非转基因植株,且转基因的不同株系之间也存在一定差异;各类植株的SOD活性随盐胁迫强度的增大均有所增强,但转基因植株与非转基因植株之间差异不显著,此外,转BADH的美丽胡枝子与非转基因植株相比,可明显抑制丙二醛在体内的快速积累。[结论]外源基因BADH的导入可提高美丽胡枝子植株在盐胁迫下的渗透调节能力,且不同转基因株系表现不同。     

转BADH基因花生幼苗抗盐性研究

[目的]为提高花生幼苗的抗盐性和BADH基因在花生耐盐基因工程中的应用提供试验依据。[方法]以根癌农杆菌LBA4404为转化受体菌,pCGⅡ（Km^1）为表达载体,将BADH cDNA导入花生,并通过测定盐胁迫下花生幼苗的根冠鲜重、细胞膜相对电导率和叶绿素含量研究转化植株的耐盐性。[结果]PCR检测结果表明转化植株有1301 bp目的带,阴性对照植株无目的带。对阳性植株进行Noiahem杂交,结果表明BADH基因已整合到转化植株的基因组中,并可以正常表达。盐胁迫下,检测组植株的根冠鲜重比对照组植株显著增加;检测组植株的相对电导率与对照组植株差异显著,转基因植株的相对电导率均低于对照植株;对照组植株的叶绿素含量比检测组植株低且差异显著。[结论]转BADH基因花生比对照植株表现出更强的耐盐性。     

榛子甜菜碱醛脱氢酶基因BADH的克隆及在越冬过程中的表达特性分析

甜菜碱是高等植物体内一种重要的渗透调节物,甜菜碱醛脱氢酶(Betaine aldehyde dehydrogen-ase,BADH)是甜菜碱合成的关键酶之一,本文基于Solexa技术对平榛花芽转录组测序结果的分析采用RACE-PCR技术克隆到一个平榛BADH基因,命名为ChBADH(HQ700873)。ChBADH cDNA全长1 691 bp,具有一个1 512 bp的潜在编码区,编码503个氨基酸,预测其蛋白质相对分子量54.7 ku,理论等电点为5.44。Ch-BADH具有BADH家族保守的VSLELGGKSP功能活性位点和特征多肽序列,序列比较和生物信息学分析结果显示ChBADH在保守结构域和其他植物来源的BADH享有高度的一致性。以ACTIN为内参,对ChBADH基因在四个时期平榛的表达模式进行了初步的研究,荧光定量结果表明,ChBADH在寒冬时期被强烈的诱导表达,是非冷适应时期的3.5倍,推测该基因可能与榛子花芽越冬有紧密关系。