互花米草NHX1基因的cDNA全长克隆、序列信息及定量表达分析

以盐生植物互花米草(Spartina alterniflora)为试验材料,利用RACE技术克隆到编码Na+/H+逆向转运蛋白的NHX1基因的cDNA全长序列。利用生物信息学软件及网站对获得的基因核苷酸序列及编码的蛋白质序列进行分析,结果发现该核苷酸序列长度为2 277 bp,开放阅读框为1 623 bp,编码540个氨基酸残基,且该基因所编码的蛋白质与植物的Na+/H+逆向转运蛋白NHX1同源,所以命名为SaNHX1基因。同时氨基酸序列比对显示,其与芦苇(Phragmites australis NHX,BAD95562.1)、玉米(Zea mays NHX,XP_008653443.1)、水稻(Oryza sativa NHX,BAA83337.1)等的NHX亲缘关系相近,同源相似性依次为94%、92%、91%。利用Qiagene Rotor Gene Q荧光实时定量PCR仪对不同时间盐处理及ABA处理的互花米草材料进行荧光定量PCR检测。结果发现,在盐处理及ABA处理的不同处理时期,该基因的相对表达量都发生了明显的变化,这表明该基因受到了盐胁迫及ABA胁迫的诱导,由此可以看出Sa NHX1基因与植物的耐盐性有着密切的关系。     

三角叶滨藜甜菜碱醛脱氢酶基因克隆及植物表达载体的构建

通过RT PCR技术从盐生植物三角叶滨藜总RNA中,扩增并克隆了BADH68基因。该基因全序列显示,核苷酸序列长1520bp,12～1515bp为1个开放阅读框架,推测的氨基酸序列全长为500个氨基酸残基,其核苷酸序列与菠菜和山菠菜同源性分别为89%和95%。利用BamHI和SacI酶切位点将BADH68基因连接到pCAMBI A2301的多克隆位点,并把35S启动子和nos终止子分别连接到BADH基因的上游和下游的多克隆位点上,获重组植物表达质粒pCAMATBADH682,并转入根癌农杆菌LBA4404中,获LBA4404(pCBAMATBADH682)菌种。     

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.     

柽柳甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因的克隆与表达分析

从柽柳(Tamarix hispida)cDNA文库中分离出甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(ThGAPDH)全长cDNA序列,该基因全长1294bp。其中:5′非翻译区84bp,3′非翻译区184bp,开放阅读框1206bp,编码含341个氨基酸的蛋白质,编码蛋白的相对分子质量为37200,理论等电点(pI)为6.97。采用实时定量RT-PCR方法研究了刚毛柽柳在PEG、NaCl、NaHCO3及CdCl2胁迫下不同时间该基因ThGAPDH的表达模式。结果表明:PEG、NaCl及CdCl2处理均能诱导ThGAPDH基因在根中的表达而抑制其在茎和叶中的表达,而NaHCO3处理均能诱导该基因在根、茎、叶中的表达。基因ThGAPDH的cDNA序列在GenBank中的登录号为GQ478708。     

棉花多胺氧化酶基因( GhPAO3)的克隆及表达分析

根据拟南芥AtPAO5的cDNA序列在雷蒙德氏棉数据库中Blastn比对获得同源PAO基因,设计特异性引物并利用RT-PCR技术克隆获得1个陆地棉PAO基因,命名为GhPAO3。对GhPAO3的cDNA序列进行生物信息学分析,结果显示:该基因cDNA全长为1 736bp,开放阅读框为1 530bp,编码506个氨基酸,预测蛋白大小为56.88ku,等电点为5.77,编码蛋白为亲水性蛋白。Real-time PCR结果表明,GhPAO3在不同组织中的表达情况不同,表达量依次是叶茎根花瓣子房雄蕊种子雌蕊。不同诱导处理下GhPAO3基因表达量也存在差异,其中低温处理和ABA处理后该基因在6h时表达量达到最大值,PEG处理后在24h时表达量达到最大值,NaCl则在处理后3h时表达量最高。表明GhPAO3基因受非生物胁迫诱导表达,可能以不同的角色参与棉花抗逆过程,结果为进一步研究该基因的功能奠定基础。     

羊草乙醛脱氢酶（ALDH）基因片段的克隆及表达分析

[研究目的]克隆羊草的乙醛脱氢酶ALDH基因片段,研究该基因在不同条件下的表达情况。[方法]采用RT-PCR技术克隆羊草的ALDH基因片段,并对其核苷酸和氨基酸序列进行分析,采用RealTimeRT-PCR方法研究该基因的表达。[结果]获得了羊草的ALDH基因片段,长度为675bp,编码225aa。核苷酸序列比较表明,与水稻ALDH1a序列(AB037421)同源性为86%,与玉米RF2C(AF348413)同源性为85%。BLASTp分析,该序列与水稻、玉米、拟南芥的乙醛脱氢酶一致性分别高达87%、86%、60%,含有醛脱氢酶基因家族的保守结构域。RealTimeRT-PCR数据表明,在诱导条件下该基因的表达量呈先升高后降低的趋势。总体上来说,该基因对盐的响应要高于干旱和冷冻。[结论]成功获得了羊草ALDH基因片段,并研究了该基因的表达情况,为进一步克隆羊草ALDH全长基因奠定了基础。     

三角叶滨藜甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的克隆及序列分析

以藜科植物山菠菜甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的保守区设计引物，通过RT-PCR技术，从三角叶滨藜cDNA中分离了两个BADH基因片段BADH3和BADH5，并利用巢式PCR、cRACE以及3′-RACE获得全长BADH3。测序结果表明，BADH3和BADH5之间的核苷酸同源性为81％，其推测的氨基酸序列同源性80％。全长BADH3核苷酸序列长1815bp，79～1578bp为一个开放阅读框架，推测的氨基酸序列全长500个氨基酸残基，相对分子质量为54700，pI为5．5。其核苷酸序列和推测的氨基酸序列与山菠菜同源性分别为95％和93％。由三角叶滨藜3′端部分BADH基因的克隆gBADH1和gBADH2推测的外显子序列分别与BADH5和BADH3完全一致，且gBADH1和gBADH2的内含子插入位置和大小有较大差异。表明三角叶滨藜BADH基因是一个多基因家族，至少存在2个成员。     

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.     

互花米草中NHX基因片段的克隆与序列分析

利用同源克隆方法从盐生植物互花米草（Spartina alterniflora）中分离并克隆出Na~＋/H~＋逆向转运蛋白基因的1段cDNA片段,长度为951 bp,推测编码317个氨基酸。氨基酸序列的对位排列分析显示,该cDNA片段对应的氨基酸序列与已知的植物液泡膜型Na~＋/H~＋逆向转运蛋白的氨基酸序列有较高的相似性,且与禾本科植物中的同源物之间的关系更为密切。     

多枝赖草谷胱甘肽还原酶基因的克隆及分析

以盐胁迫处理的多枝赖草(Leymus multicaulis)植株新鲜叶片为材料,根据其他植物谷胱甘肽还原酶(GR)氨基酸保守区序列设计简并引物,通过RT—PCR扩增到1个408 bp的cDNA片段(Genbank注册号为 AY781786);利用DNAMAN软件将5’和3’RACE获得的5’和3’端序列,拼接成1个全长1 580 bp的cDNA序列,其包含1个1 140 bp的开放阅读框架,该阅读框架编码380个氨基酸;多枝赖草谷胱甘肽还原酶氨基酸序列与其他植物的同源性为77％～92％,定量PCR结果表明,GR基因的表达随着盐胁迫时间和盐浓度的增加而加强。     

小麦ABA受体基因TaPYL9的克隆和表达分析

为了了解小麦ABA受体基因TaPYL9(Pyrabactin resistance like 9)在非生物胁迫下的功能,通过同源克隆法获得小麦TaPYL9基因,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测该基因在ABA、NaCl和PEG处理下的表达情况。结果表明,TaPYL9 cDNA全长1 173 bp,开放阅读框618 bp,编码1个包含205个氨基酸残基的不稳定的亲水蛋白,该蛋白以α-螺旋为主,含有1个由2个α-螺旋和7个β-折叠组成的PYL螺旋手柄结构;TaPYL9蛋白与山羊草AsPYL9-like蛋白亲缘关系最近,与拟南芥AtPYL9蛋白属于同一亚族;TaPYL9蛋白和AsPYL9-like蛋白保守基序相同,与拟南芥13个PYL中的AtPYL9蛋白的保守基序相似性最高;TaPYL9在ABA、NaCl和PEG处理下总体上表达量上升。综上,TaPYL9为小麦ABA受体蛋白,对ABA敏感,可能参与小麦高盐和干旱胁迫应答的调控。     

青花菜SKIP基因的克隆与表达分析

SKIP(SKI-interacting protein)在植物的生长、发育和逆境响应中起着重要作用。以青花菜为材料,在克隆SKIP基因的基础上,利用生物信息学方法进行序列分析,并通过实时荧光定量PCR研究其在生物(寄生霜霉菌、野油菜黄单胞菌)、非生物(NaCl、PEG6000)胁迫下的表达模式。结果表明,青花菜SKIP基因全长为1 836 bp,没有内含子;BoiSKIP编码611个氨基酸,具1个SNW/SKI结构域,位于推导蛋白质序列的188-347处;该蛋白质的分子量为69.22 ku,理论等电点为9.15,平均亲水性指数为-1.12,为亲水性蛋白质。系统发育分析结果表明,芸薹属植物的SKIP聚为一组,支持率达100%,BoiSKIP与甘蓝SKIP的关系最近,它们处于同一分支。基因表达分析结果表明,BoiSKIP的表达受NaCl和PEG6000的诱导,表达量分别在诱导24、12 h达到最大;BoiSKIP受寄生霜霉菌和野油菜黄单胞菌的诱导,分别在处理24 h和72 h达到最大值。青花菜SKIP基因的克隆与表达分析,为后续开展该基因在抗逆反应中的功能研究奠定了基础。     

LR 型微囊藻毒素对鲢鱼PEPCK基因表达的影响

在前期经LR 型微囊藻毒素（MC-LR）处理后建立鲢鱼肝脏组织抑制差减杂交文库的基础上,利用RACE 方法克隆了经MC-LR 处理后差异表达明显的鲢鱼磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCK 基因cDNA 全长,并对其进行了序列分析,然后通过半定量分析了经MC-LR 投与1、5、10 h鲢鱼肝脏组织PEPCK 表达水平。结果显示：鲢鱼PEPCK 基因cDNA 全长2 605 bp,包括101 bp 的5'' 端非翻译区、564 bp 的3'' 端非翻译区、1911 bp 的开放阅读框,编码636 个氨基酸。将鲢鱼PEPCK 基因cDNA 核酸及氨基酸序列与GenBank 中已发表的其他几种鱼类的相应序列进行比对,表明鲢鱼PEPCK 与翘嘴红鲌的同源性最高,其核酸及氨基酸序列的相似性分别达到97%和99%;其次为斑马鱼,同源性均达到90%以上;与星斑川鲽的同源性最差,但核酸及氨基酸序列的相似性也分别达到77%和84%,说明鱼类PEPCK 在长期的进化过程中具有很高的保守性。鲢鱼PEPCK 具有与草酰乙酯结合的特有结构域以及与GTP 三磷酸链结合的激酶1 和激酶2 基序。另外,鲢鱼投予MC-LR 后,肝脏组织PEPCK 经过1、5、10 h 的表达量均有显著升高,说明鲢鱼投予MC-LR 1 h内该基因即被诱导表达,且在10 h内皆维持较高的表达水平。这与微囊藻毒素作用有关,推测与微囊藻毒素解毒过程相关。     

一个亚洲棉MYB家族新基因的克隆及特征分析

【目的】克隆亚洲棉MYB家族的一个新基因（GaMYB2）,研究其表达模式,分析其预期编码蛋白。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆亚洲棉MYB2的cDNA序列全长;应用生物信息学软件分析该基因及预期编码蛋白的特征;采用实时荧光定量PCR技术对该基因的组织特异性和PEG6000模拟干旱胁迫处理下的表达模式进行分析。【结果】从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)中克隆了MYB家族的一个新基因MYB2,该基因全长1 117 bp,ORF全长840 bp,编码279个氨基酸,含有MYB保守域,氨基酸的BALSTP分析表明GaMYB2氨基酸序列与已报道的水稻（BAA23338.1）、小麦(AAT37168.1)等的序列有40.50%到68.20%的相似性。亚细胞定位表明该基因在细胞核中表达,实时荧光定量PCR结果表明该基因在根和花中的表达量较高,并且响应17%的PEG6000模拟干旱胁迫处理,上调表达。【结论】GaMYB2是亚洲棉MYB家族的一个新基因,并认为该基因可能在棉花调控干旱胁迫的生理适应过程中发挥重要作用。     

甘薯Ran基因的克隆和表达分析

Ran蛋白是小GTP结合蛋白家族成员之一,控制着蛋白和RNA分子的运输过程。研究发现有些Ran基因受多种逆境胁迫的诱导表达。为了获得甘薯Ran基因,本试验通过RT-PCR克隆了1个甘薯Ran基因。测序结果显示其含有长666 bp的完整开放阅读框,编码的蛋白含221个氨基酸,推测分子量为25.15 kDa。比对分析发现甘薯与多种生物的Ran蛋白的氨基酸序列同源性都超过90%,荧光定量PCR研究表明IbRan基因受低温、PEG、盐和植物激素ABA的诱导表达。这为利用基因工程手段调控甘薯的抗逆性奠定了基础。     

四翅滨藜BADH基因的克隆、序列分析及其原核表达

在构建四翅滨藜(Atriplex canescens)全长cDNA文库中通过随机克隆测序并进行EST分析基础上,得到1个四翅滨藜甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)的cDNA序列,命名为AcBADH。AcBADH cDNA包含1个长度为1 500 bp的完整开放阅读框,编码500个氨基酸,属于ALDH-SF超家族,其核酸序列与中亚滨藜的BADH基因的同源性为98%,对应编码氨基酸序列同源性为99%。将得到的序列提交GenBank(登录号:JF776157)。与其他植物BADH的氨基酸序列比对,AcBADH具有相同功能区域,包括N-端信号肽,底物结合及酶催化位点,因而推测可以参与甜菜碱的合成反应。对AcBADH与其他植物BADH的氨基酸序列的进化分析表明,AcBADH与鞑靼滨藜、中亚滨藜的亲缘关系较近。将AcBADH基因与原核表达载体pET28a连接,进行融合表达,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达出分子质量约58 kD的蛋白。     

枸杞甜菜碱醛脱氢酶基因全长cDNA的克隆与表达分析

根据GenBank中的植物甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因的同源保守区设计简并引物,采用RT-PCR技术从枸杞中扩增出BADH基因的部分保守序列,并利用巢式PCR、5′-RACE和3′-RACE获得BADH基因的全长cDNA。测序结果表明:BADH全长为1 869 bp,包含1 512 bp长的开放读码框(ORF),编码1个含503个氨基酸残基、分子质量为55.12 ku、等电点(PI)为5.19,包括醛脱氢酶高度保守序列VTLELGGKSP和其后287 bp处与酶功能有关的Cys的假定蛋白质。mRNA分析表明:BADH基因在枸杞幼苗组织中受高盐胁迫和低温胁迫的上调诱导表达,表明该基因可能在植物抵御非生物胁迫中发挥重要作用。     

白桦抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因克隆及表达分析

从白桦（Betula platyphylla Suk．）cDNA文库中获得一个抗坏血酸过氧化物酶（APX）基因全长cDNA序列,该序列去除polyA后长1049bp,其ORF全长750bp,编码250个氨基酸,编码蛋白的相对分子质量为27712．7,理论等电点6．08,保守区分析确定其含有APX蛋白保守序列,属于植物POD超家族。利用实时定量RT—PCR进一步分析白桦苗木在0．8％NaCl胁迫处理下不同时间点APX基因的表达情况。结果表明,盐胁迫处理诱导了APX基因在白桦叶片中的表达,说明APX基因与植物抗盐相关。     

甘蓝纤维素合成酶基因BoCesA的克隆与序列分析

为研究甘蓝纤维素合成酶BoCesA基因在干旱胁迫下的表达模式,通过同源克隆得到甘蓝纤维素合成酶基因的cDNA全长,利用生物信息学软件分析该基因的特征;构建含BoCesA和GFP的融合表达载体,通过基因枪转化洋葱表皮细胞试验对该基因进行亚细胞定位;利用荧光定量PCR分析基因在不同组织中的表达情况及干旱胁迫下的表达模式。甘蓝纤维素合成酶BoCesA基因的cDNA全长为2 721bp,编码906个氨基酸,在N端含有锌指结构域和2个跨膜区,C端含有6个跨膜区,除包含植物纤维素合成酶基因共有的保守区外,还包含2个高突变区。通过氨基酸序列比对分析,发现甘蓝的该基因与拟南芥的AtCesA3基因同源性较高。亚细胞定位表明BoCesA基因初步定位于细胞质膜上。荧光定量PCR分析表明该基因在叶中的表达量高于茎和根中的表达量,在NaCl、PEG处理下BoCesA表达量呈现先升高后下降的趋势。通过对甘蓝纤维素合成酶BoCesA基因在NaCl、PEG胁迫下的表达分析,预测该基因对干旱胁迫有响应,它的表达受干旱胁迫的影响,这为进一步研究基因功能奠定了基础。     

枸杞苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

为研究枸杞苯丙氨酸解氨酶基因LcPAL在干旱和盐逆境中的作用,采用RT-PCR和RACE方法克隆了LcPAL基因(Genbank No.KX781247)。该基因cDNA长度为2 544bp,含有2 163bp的完整开放阅读框,编码720个氨基酸。蛋白序列分析表明,其包含典型的PAL酶活性中心序列(GTITASGDLVPLSYIA),与其他植物的PAL蛋白有很高的同源性。系统进化树表明,枸杞LcPAL与茄科植物的PAL蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。利用实时荧光定量PCR方法检测发现,LcPAL基因在枸杞的叶中表达量最高,果实中表达量最少。其在聚乙二醇(PEG)、氯化钠(NaCl)胁迫下诱导表达,但表达模式不同。研究结果推测从枸杞中克隆获得苯丙氨酸解氨酶(LcPAL),是典型的PAL家族成员,在枸杞各组织发育过程中具有重要功能,且在枸杞抗干旱和抗盐逆境过程也起一定作用。