芒果(Mangifera indica)黄烷酮3-羟化酶基因的克隆及其表达分析

色素苷的合成是红色芒果果实着色的主要代谢途径,黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因是花色素代谢途径上的关键酶,属于依赖型2-酮戊二酸的双加氧酶(2-ODD)家族,反应需要2-酮戊二酸、分子氧、铁和抗坏血酸,作用是催化柚皮素C3位羟基化,生成二氢山奈素(dhiydorkaempeforl,DHK)。本研究根据已经报道的F3H基因的序列设计兼并引物,采用RACE方法从芒果的果实中,克隆得到了一个F3H基因,其全长cDNA序列为1 182 bp,开放阅读框为1 092 bp,编码363个氨基酸,分子重量为40.82 k D,等电点为4.88。通过在线软件对其二级结构和三级结构进行了预测。对不同着色芒果品种中的F3H基因的表达进行分析发现:红色的贵妃品种中表达量较高,而绿色的桂七品种中表达量较低。通过系统进化树分析发现芒果中黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因编码的蛋白与荔枝、可可、柚子等植物的亲缘关系比较近。     

芒果二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的克隆及其表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)是花青素代谢后期重要的酶,是决定花青素从无色到有色的关键调控点。本研究以‘贵妃’芒果的果实为材料,采用同源克隆的方法克隆得到了一个二氢黄酮醇4-还原酶DFR基因。该基因c DNA全长为1 260 bp,开放阅读框为987 bp,编码328个氨基酸。进一步扩增得到其基因组DNA,全长为3 022 bp,分析发现其含有五个内含子,在已报道植物中表现保守。系统发育分析发现芒果DFR蛋白与火鹤花、小麦和大麦等植物具有较近的亲缘关系。对不同着色的果皮中的DFR基因表达进行分析发现,绿色果皮中表达量较高,而黄色果皮中表达量较低,暗示DFR调控花色苷合成的功能待深入研究。     

芒果CHS基因的克隆及其表达分析

为了研究芒果CHS基因的功能及其在果实着色中的分子机理,以芒果果实的c DNA和DNA为模板,采用同源克隆的方法克隆得到了一个CHS基因,该基因的开放阅读框1 194 bp,编码397个氨基酸,等电点为6.03,分子重量为43.29 k Da。基因组扩增得到了1 315 bp的片段,通过序列比对发现该基因含有1个内含子,对其在幼嫩叶片和成熟叶片中的表达进行分析,发现该基因在不同时期的叶片中都有表达,在红色幼嫩的叶片中表达量较高,成熟叶片中表达较低,初步推断该基因可能的叶片中黄酮类物质合成有密切的关系。通过聚类分析发现该基因编码的蛋白与兜兰、白芨等的CHS蛋白序列亲缘关系较近,可以与白芨、问荆草、甘蓝等聚为一类。     

芒果DELLA-GAI基因及其启动子的克隆与分析

DELLA蛋白是赤霉素(GA)代谢通路中的受体因子,参与了数种环境信号、激素信号的系统反应。本研究采用同源克隆的手段,参考NCBI登录的‘阿方索’芒果的基因组数据,克隆了‘贵妃’芒果的DELLAGAI基因。其全长cDNA序列长2 120 bp,包含一个1 719 bp的开放阅读框(ORF),编码572个氨基酸,蛋白分子量为62.9 kD,等电点为5.10。由系统进化树分析可知,可可、榴莲、番木瓜、木薯等作物与该基因编码的蛋白聚为一类。经互作蛋白分析发现,芒果DELLA-GAI可能与GID1B、GID1C、SLY1、PIF4、JAZ1、GA3OX1等蛋白存在相互作用。启动子结构分析发现,该启动子主要含有MYB响应元件、光响应元件、植物抗病相关元件、MYC响应元件、MYB识别位点以及脱落酸和水杨酸响应元件。通过检测DELLA-GAI基因在‘贵妃’芒果果实不同发育阶段的表达情况发现,其在果实成熟期和完全成熟期表达量比较高,而在幼果期的表达量比较低。该基因及其启动子的研究与分析为探究‘贵妃’芒果果实色泽及其抗逆境调控机制提供了条件。     

芒果(Mangifera indica)RCCR基因的克隆及其基因沉默载体的构建

红色叶绿素降解产物还原酶(red chlorophyll catabolite reductase,RCCR)是叶绿素降解过程的关键酶,能将叶绿素降解过程中产生的红色叶绿素代谢物(Red chl catabolit)分解代谢为原初荧光叶绿素降解产物(Primary fluorescent chl catabolite)。本研究根据转录组测序得到RCCR部分片段信息设计简并引物,采取3'和5'cDNA末端快速克隆(RACE)的技术方法,分别在三个不同着色芒果品种(红色‘贵妃’品种,黄色‘金煌’品种,绿色‘桂七’品种)中进行RCCR基因全长cDNA序列的扩增克隆得到了芒果果皮RCCR基因的全长cDNA序列。结果发现三个着色品种cDNA序列只有几个碱基的差异,以黄色金煌品种为例分析可得全长cDNA序列为1 134 bp,开放阅读框为975 bp,编码324个氨基酸,分子重量为36.21 k D,等电点为5.13。通过生物软件预测得到了三种三级蛋白结构图。对NCBI上刊载的30种不同植物构建系统发育树发现该基因编码的蛋白与橙子、克莱门柚等水果植物的亲缘关系比其他植物物种的亲缘关系近。近年来,病毒诱导的基因沉默(VIGS)是研究植物基因功能的有力工具,为深入探究RCCR基因在叶绿素降解中的作用,本研究成功构建出RCCR-pTRV2基因沉默载体,为后续研究RCCR基因在芒果果实成熟及果皮着色过程中的作用机理提供理论依据。     

芒果多胺氧化酶2(MiPAO2)基因克隆表达分析与沉默和过量表达载体的构建

本研究以芒果果皮为材料探究多胺(PAs)和多胺氧化酶2(PAO2)对芒果果实抗逆性的作用机理。多胺(PAs)如腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)是无处不在的聚阳离子,在不同的细胞代谢过程具有广泛的功能。多胺氧化酶2(polyamine oxidase 2,PAO2)是真核生物多胺分解代谢途径中的关键酶。本研究根据转录组测序得到芒果PAO2部分片段信息设计兼并引物,采取3'和5'cDNA末端快速克隆(RACE)的技术方法,分别在三个不同着色芒果品种(红色‘贵妃’品种,黄色‘金煌’品种,绿色‘桂七’品种)中进行PAO2基因全长cDNA序列的扩增,克隆得到了芒果果皮PAO2基因的全长cDNA序列命名为MiPAO2。结果发现三个着色品种cDNA序列只有几个碱基的差异,以红色‘贵妃’品种为例分析可得全长cDNA序列为1 542 bp,开放阅读框为1 209 bp,编码402个氨基酸,分子重量为43.93 kD,等电点为5.60,定位于过氧化物酶体。通过生物软件预测得到了三种三级蛋白结构图。对NCBI上刊载的30种不同植物构建系统发育树发现该基因编码的蛋白与枳的亲缘关系比其他植物物种的亲缘关系近。为深入探究MiPAO2基因在多胺分解代谢过程中的作用,本研究成功构建出MiPAO2-pTRV2基因沉默载体和MiPAO2-pGreen II 62-SK基因过量表达载体,为后续研究MiPAO2基因在芒果果实的抗盐、抗寒以及抗虫过程中的作用机理提供理论依据。     

芒果赤霉素氧化酶基因GA3ox的克隆、表达及亚细胞定位分析

赤霉素3-氧化酶(gibberellin 3-oxidases, GA3ox)是赤霉素(gibberellic acid, GA)生物合成途径中的关键限速酶之一。芒果中GA3ox基因的功能及其表达模式未见报道。本研究利用RACE技术克隆了一个芒果GA3-氧化酶基因(GA3ox),该基因全长cDNA序列为1 680 bp,编码氨基酸381个,开放阅读框(open reading frame, ORF)为1 146 bp,蛋白分子量为42.6 kD,等电点为5.13,不含信号肽,不含跨膜结构域。系统发育树分析发现,该基因编码的蛋白主要与开心果亲缘关系较近,其次为克莱门柚、甜橙、麻疯树等植物。通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该基因主要定位在细胞质中。通过对乔化、矮化芒果品种不同发育时期的叶片的实时荧光定量PCR分析发现,该基因主要在矮化品种中表达量较高,在乔化品种各个时期表达量较低,且差异不大。矮化品种中主要在开花期表达量最高,坐果期7～8周含量最低,但都高于乔化品种的任何取样时期。该基因的克隆和表达分析为下一步功能的研究及其在芒果株形调控分子机制提供理论依据。     

芒果 ANS 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果果实中ANS基因的功能。利用同源克隆方法从芒果果实中克隆得到了一个ANS基因,该基因的cDNA长度为1252 bp,开放阅读框的长度为1056 bp,编码351个氨基酸。通过系统发育分析,发现该基因编码的蛋白与荔枝、葡萄、可可豆、桑树等聚在一类。通过序列对比分析表明,已经成功得到芒果ANS基因,并对其生物信息进行了分析,为下一步芒果ANS基因的功能研究打下了基础。     

芒果MinSPS1基因的克隆及表达载体的构建

蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)既是调控蔗糖合成的关键酶又是限速酶,为了研究其在芒果果实中蔗糖合成的作用机理,本研究从芒果果肉中克隆得到一个与蔗糖合成相关的基因,将其命名为MinSPS1,其cDNA全长序列为3 344 bp,开放阅读框为3 168 bp,编码1 055个氨基酸,蛋白质分子量为118.13 k D,等电点为6.08,对MinSPS1基因编码的蛋白进行系统发育分析,发现其与柑橘具有较近的亲缘关系。采用qRT-PCR对该基因在后熟处理的贵妃芒果肉中的表达量进行分析,结果显示在完熟期贵妃芒果肉中表达量较高,而在青熟期表达量较低。本研究为深入了解芒果蔗糖合成的分子机理,进一步构建了p CAMBIA1301-MiSPS1过表达载体,为MinSPS1的功能鉴定提供理论依据。     

芒果FLC同源基因的克隆和表达分析

开花抑制基因FLC (FLOWERING LOCUS C)是春化作用中的关键基因,为探索MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,本研究利用RT-PCR克隆得到芒果MADS-box转录因子MiFLC的cDNA全长,序列分析显示该基因具有MADS_MEF2_like和K-box结构域,属于MADS-box基因家族,MiFLC基因编码区长576 bp,编码191个氨基酸,蛋白质相对分子质量22.08 kD,等电点为9.18。MiFLC的生物信息学分析表明该蛋白序列的二级结构主要由α螺旋、无规则转曲及延伸链构成,属于亲水性氨基酸。序列分析和系统进化树分析显示,MiFLC基因编码的蛋白与橙子、枳、龙眼、克莱门柚的蛋白序列同源性高,亲缘关系较近。组织特异性表达分析表明,MiFLC基因在芒果不同品种和每个品种的不同组织部位均有表达,在‘桂七’、‘金煌’、‘凯特’3个品种的表达量呈现出一致性,在营养器官中表达量最高,在花器官中表达量较低,表达量顺序依次是叶茎果花。     

芒果转录因子NAC的克隆与表达模式分析

NAC转录因子在植物生长发育、信号传导和逆境胁迫应答方面起重要的作用。本研究根据芒果c DNA-SCo T差异显示中发现的c DNA片段设计特异引物,通过改良RACE技术得到了芒果NAC基因的全长c DNA序列。序列分析显示,该c DNA全长为1 167 bp,开放阅读框长度为1 002 bp,编码334个氨基酸,推测其分子量为37.41 k D,等电点为8.76,属于NAM基因家族,命名为Mi NAC。利用实时荧光定量技术对Mi NAC基因在芒果4℃低温胁迫、盐胁迫和PEG-6000胁迫后0、24 h、48 h和72 h时叶片和茎中表达模式进行分析,实验结果显示,这三种逆境处理均诱导芒果Mi NAC基因的表达,其中Mi NAC基因对4℃低温胁迫响应程度最高,其次是PEG胁迫和盐胁迫。结果表明,该基因参与了芒果逆境胁迫的分子调控。     

西南桦4CL基因的克隆及表达分析

为研究西南桦(Betula alnoides)中木质素生物合成途径的关键酶4-香豆酸:辅酶A连接酶的调控机制,本研究采用RT-PCR技术从西南桦中克隆得到一个具有完整开放阅读框的4-香豆酸:辅酶A连接酶基因(Ba4CL, NCBI登录号为MK959316),该基因全长1 629 bp,共编码542个氨基酸。西南桦Ba4CL与光皮桦(Betula luminifera, ACJ38668.1) 4CL的蛋白序列同源性为99.63%,与白桦(Betula platyphylla, AAV65114.1)4CL同源性为99.45%;Ba4CL基因拥有4CL基因家族的保守域及具有保守序列SSGTTGLPKGV和GEICIRG,Ba4CL与桦木属植物白桦和光皮桦聚在一起。Ba4CL基因在西南桦的根、小枝、树皮和叶片中均有表达,且在小枝中表达量最高,树皮次之。本研究为培育西南桦优良用材品种提供参考。     

芒果 CCR 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果CCR基因在芒果对芒果树抗性的功能。采用传统的RT-PCR和RACE方法从芒果的枝梢中克隆得到了1个参与木质素生物合成的肉桂酰辅酶-A还原酶基因（ CCR）的全长cDNA序列,进而对得到的序列采用TMHMM、DNAMAN等软件进行生物信息学分析,发现芒果CCR基因包含编码区、3′和5′非翻译区的长度为1292 bp的cDNA序列,编码305个氨基酸;对跨膜结构域进行了预测,发现该基因无跨膜结构域;蛋白二级结构元件以无规则卷曲和β-螺旋为主;聚类分析发现,该基因与美洲山杨木、油茶等植物的亲缘关系较近,而与百合、橡胶树等亲缘关系较远。从芒果中克隆得到了一个CCR基因,并对其生物信息学进行了分析,为后续转基因工作打下了基础。     

芒果八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因的克隆与表达分析

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)影响类胡萝 卜素的合成,是合成途径中关键基因.为了研究芒果果实中PDS基因的功能,本试验采用RACE方法从'贵妃'芒果果实中克隆得到了 一个八氢番茄红素脱氢酶(PDS),该基因全长cDNA序列为1 820 bp,开放阅读框为1 650 bp,编码549...     

甜荞FaesFUL4基因的克隆与表达分析

本研究采用同源克隆的方法,从甜荞(Fagopyrum esculentum Moench.)品种‘北早生’中分离出调控果实发育的FaesFUL4基因,该基因的cDNA序列全长795 bp,包含一个长为714 bp完整的开放阅读框,共编码237个氨基酸和1个终止密码子。分子系统发生分析和同源蛋白比对结果显示:FaesFUL4蛋白属于A类MADS-box基因家族AP1/SQUA亚家族的euFUL进化系,含有MADS、I、K和C末端四个明显的结构域,且C末端转录激活区含有2个保守的模体(Motif):FUL motif和paleoAP1 motif。基因表达的组织特异性分析表明:FaesFUL4基因主要在甜荞叶片、花序和果实中表达,在根和茎中有微量表达,其在花序中的相对表达量最高。进一步分析基因在果实不同发育时期的表达量发现,其在果实迅速膨大期表达量最高。因此推测该基因不但参与调控花器官的发育过程,且对于维持果实的正常发育具有重要作用。     

核桃内果皮4-香豆酸辅酶A连接酶基因克隆及表达分析

为研究新疆核桃露仁机制,以露仁核桃种质温138为研究对象,其突变纸皮核桃为对照,采用RT-PCR技术克隆4CL基因并进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR方法研究核桃硬化过程中4CL基因相对表达量,找到4CL基因在露仁核桃内果皮中硬核发育过程中的表达特性。结果表明,WJ-4CL基因cDNA序列包括552 bp ORF,编码184个氨基酸,分子质量20.10 ku,理论等电点5.83;ZJ-4CL基因包含453 bp ORF,编码151个氨基酸,分子质量16.52 ku,理论等电点9.35;系统进化树表明,温138与纸皮核桃聚为同一支,其亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析表明,露仁核桃4CL基因在花后100 d的相对表达量为花后51 d相对表达量的117倍,硬壳完整核桃4CL基因在花后86 d相对表达量为花后51 d相对表达量的205倍,初步证明4CL基因在硬壳完整和露仁核桃的不同发育时期表达量存在明显差异。表明4CL基因参与核桃内果皮(硬壳)硬化过程且影响内果皮木质素的合成,从而造成核桃内果皮发育不全,出现露仁现象。     

橄榄果实氨基酸转运蛋白基因CaAAP1、CaAAP2和CaAAP4的克隆与表达分析

氨基酸通透酶(amino acid permease, AAP)参与植物氨基酸的转运、吸收、氮代谢等途径。为了解橄榄果实AAP基因在不同品种果实成熟发育过程的表达模式,本研究以呈味差异显著的两个品种普通橄榄‘长营’和清橄榄‘梅埔2号’为试验材料,通过RT-PCR方法克隆了3个APP基因的cDNA序列全长,并对其进行了生物学信息分析与亚细胞定位分析,同时利用实时荧光定量PCR技术分析了两个不同品种果实在不同发育时期的CaAAPs表达情况。结果表明：3个基因的序列长度分别为1 254 bp (CaAAP1)、405 bp (CaAAP2)、633 bp (CaAAP4),其编码的蛋白均为不稳定疏水性蛋白,分别含有7、1、5个跨膜区,保守基序差异较大;亚细胞定位结果表明,CaAAP1、CaAAP2主要在细胞质膜上表达。荧光定量结果表明随着果实的发育,CaAAP1、CaAAP2和CaAAP4在‘长营’果实的表达量均呈显著上升趋势,在‘梅埔2号’的表达量变化趋势较平缓,且在170 d时显著下降,两个品种CaAAPs家族基因表达量差异大,表明CaAAP1、CaAAP2、CaAAP4基因可能对橄榄果...     

芒果(Mangiferaindica)ζ-胡萝卜素脱氢酶基因ZDS的克隆及生物信息学分析

以‘红玉’芒果采后96 h的果皮为材料,采用RT-PCR技术从芒果(Mangifera indica)果皮中克隆到ζ-胡萝卜素脱氢酶基因(ZDS),其c DNA全长为1 883 bp,具有1 710 bp的开放阅读框(ORF),编码569个氨基酸。对芒果ZDS蛋白的亲水/疏水性进行预测,发现芒果ZDS蛋白所含的氨基酸亲水/疏水性主要介于+2.5~-2.6之间。通过在线软件对其进行了定位预测及二级结构和三级结构进行了预测,发现ZDS定位在叶绿体中,ZDS基因编码的蛋白质有16个螺旋,13个折叠,通过系统进化树分析发现芒果中ZDS基因编码的蛋白与柚子、甜橙、蜜柑等植物的亲缘关系比较近。     

甜瓜CmERFV-4基因cDNA克隆及特性分析

乙稀应答因子(ethylene-responsive factor,ERF)是乙烯信号通路中的组分之一,通过认别并结合下游功能基因启动子顺式作用元件GCC-box,从而实现对植物发育的调控和逆境胁迫的响应。本研究以甜瓜品种河套蜜瓜为研究材料,从成熟甜瓜果实中克隆得到554 bp的CmERFV-4基因cDNA,基于该cDNA序列,进行了蛋白理化性质、空间结构与系统进化分析。实时荧光定量PCR检测表明,在不同组织检测结果中CmERFV-4基因在子叶中的表达量最高,在不同发育阶段果实检测结果中该基因在授粉后40 d果实中的表达量最高。构建了该基因超表达载体和RNAi载体。     

烟草SKP1基因cDNA的克隆分析及原核表达

应用DDRT-PCR法获得可被壳寡糖诱导的枯斑三生烟SKP1基因cDNA的3’端序列,通过5’ RACE扩增该基因cDNA的5’ 端,进而扩增此基因cDNA的全长,通过同源性比较分析,与本塞姆氏烟草的SKP1基因同源性达81%,其cDNA全长653 bp(GenBank登录号：AY702087),其中编码区位于73~540 bp,编码一条155个氨基酸的多肽。经预测该多肽的分子量为17 527.78 Da,等电点为4.57,定位于细胞质,功能结构域分析结果显示在4~105位氨基酸有一明显的Skp1结构域,其E值为1.25e-52,因此推断该基因为枯斑三生烟的SKP1基因。将该基因编码区亚克隆到原核表达载体pET23b(+)上,转化大肠杆菌BL21(DE3),表达出与预测分子量一致的蛋白。为进一步研究该基因的功能奠定了基础。