‘鸭梨’钙调素基因的克隆与表达分析

以‘鸭梨’为材料,用RT-PCR及RACE技术克隆CaM,并借助实时定量PCR技术分析‘鸭梨’花、叶及果实不同发育时期的表达模式,获得了2个长度为764和801bp的CaM cDNA序列,分别命名为PbCaM1和PbCaM2,二者均含有450bp完整开放阅读框,编码149个氨基酸,且氨基酸序列相同。‘鸭梨’CaM在系统进化上具有高度保守性,与苹果相比,两者氨基酸序列为100%一致性。PbCaM1和PbCaM2具有时空表达特异性,它们在成叶、盛花期花瓣和幼果期表达量较高。本研究表明CaM具有高度保守性,PbCaM1和PbCaM2在‘鸭梨’果实早期生长发育过程中起着非常重要的作用。     

黄冠梨PbpNCED3基因的克隆与表达

【目的】克隆黄冠梨Pyrus bretschneideri ‘Xuehuali’×P. pyrifolia ‘Shinsseiki’叶片中的9-顺式-环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(NCED)基因的全长cDNA序列,研究不同程度干旱条件下该基因的表达及与叶片内源脱落酸(ABA)的动态变化关系,为明晰该基因在梨树抗旱中的分子机理提供理论依据。【方法】根据转录组数据得到的PbpNCED3序列进行同源序列扩增,通过生物信息学分析确定其属于NCED家族基因。通过酶联免疫吸附法测定不同水分条件下梨叶片内源ABA的含量,通过实时荧光定量测定Pbp NCED3基因的表达量。【结果】Pbp NCED3cDNA序列全长为1 831bp,编码603个氨基酸(GeneBank登录号为:MH749461)。该蛋白具有NCED发挥功能所依赖的4个保守的组氨酸,有NCED家族特有保守结构域序列MIAHPKxDP和HDFAITE及RPE65结构域,N-端含有靶向叶绿体的转运肽。蛋白结构预测发现,该蛋白与玉米vp14(NCED家族蛋白)比对序列相似性为70%,且具有两亲性的α螺旋结构。PbpNCED3基因的表达量与梨叶片ABA的含量成正相关关系(相关系数为0.914),且二者都受到干旱的诱导。【结论】试验所得到的黄冠梨PbpNCED3属于NCED家族基因,该基因响应干旱胁迫,其表达量与内源ABA的含量动态变化趋势一致。     

‘红阳’猕猴桃MYB基因的克隆与表达

为探讨MYB基因在‘红阳’(Actinidia chinesis‘Hongyang’)猕猴桃果实着色过程中的重要作用,利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆了‘红阳’猕猴桃的一个MYB转录因子基因。该基因的cDNA全长962bp,序列包含一个666bp的开放阅读框(ORF),编码221个氨基酸残基的蛋白质,其N端具有2个典型的MYBDNA结合域。同源性分析显示,该酶的氨基酸序列与矮牵牛、葡萄、番茄、金鱼草等植物中花青素途径相关的MYB转录因子基因的相似性都达到80%以上。实时荧光定量PCR分析结果显示,AcMYB在‘红阳’猕猴桃中的表达量与花青素含量呈正相关,二者均在果实转色主要阶段维持较高水平,推测该基因在调控花青素合成的过程中起着重要作用。     

‘砀山酥梨’果实CCoAOMT基因的克隆与表达分析

[目的]通过克隆‘砀山酥梨’(Pyrus bretschneideri ‘Dangshansuli’)果实中咖啡酰-辅酶AO-甲基转移酶(CCoAOMT)基因的全长序列,并对其进行生物信息学及基因表达差异分析,阐释了其在梨果实木质素合成途径的作用,以期为今后利用基因调控技术来改变果实中石细胞含量从而改善梨果实品质提供一定的理论依据。[方法]以15年生‘砀山酥梨’果实为试材,根据从NCBI数据库中搜索得到关于植物木质化的CCoAOMT基因序列与梨基因组数据库调取的序列比对,利用RT-PCR技术克隆得到了木质素生物合成途径中的一种关键酶基因PbCCoAOMT,GenBank登录号为KJ577544。[结果]该基因全长1133bp,具有1个744bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸。序列比对及系统进化树分析表明:CCoAOMT酶是氧甲基转移酶类,与其他植物CCoAOMT编码的蛋白序列有较高的相似性,尤其与枇杷的相似度最高,达到98.79%,且亲缘关系最近。利用荧光定量PCR技术对其在果实不同发育时期表达模式的分析发现,基因表达量呈先上升后下降的趋势,与梨果实中石细胞含量的变化趋势相似。[结论]初步认为从‘砀山酥梨’中克隆得到的PbCCoAOMT基因可能参与了梨果实中木质素的代谢。     

烟草钾转运体基因TPK1的电子克隆及生物信息学分析

[目的]克隆烟草钾吸收转运基因,分析其亲缘关系,并预测其结构、性质与功能,为烟草钾转运体基因的功能研究提供基础.[方法]以利用RACE技术克隆出的烟草钾转运体基因片段的3'端序列为探针,对烟草EST数据库进行搜索,筛选与探针同源性在95%以上的EST序列,再利用DNAStar软件进行拼接.然后,应用多种生物信息学数据库...     

‘凤丹’牡丹PoERF113基因的克隆及表达分析

为克隆‘凤丹’(Paeonia ostii)花瓣衰老相关基因PoERF113的序列,分析其编码蛋白性质,探索其在不同发育时期花瓣、不同组织和不同品种的表达模式及对乙烯的响应,采用RT–PCR技术,从‘凤丹’牡丹中克隆到花瓣衰老相关基因PoERF113。该基因属于AP2/ERF家族,其开放阅读框(ORF)为636bp,编码1个由211个氨基酸残基组成的蛋白,含有1个AP2保守结构域,不包含跨膜结构,蛋白相对分子质量约为53 000,理论等电点(pI)为5.13,为不稳定蛋白,具有亲水性;qRT–PCR分析结果表明,PoERF113基因在露色期、初开期、半开期、盛开期、始衰期、衰败期均有表达,主要在‘凤丹’露色期的花瓣和叶片中表达;在早花‘凤丹’突变株系中表达量最高;PoERF113基因在早花‘凤丹’突变株系与‘凤丹’中的序列相同,不存在碱基差异;PoERF113基因对乙烯有响应,其表达量随处理时间和生育进程的延长呈逐渐升高的趋势,推测该基因可能与乙烯诱导后导致花衰老进程相关。     

‘无籽’瓯柑CsLTP和CsLOX基因的克隆与表达分析

采用同源序列法, 结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends, RACE)技术, 克隆获得‘无籽’瓯柑Citrus suavissima ‘Seedless’脂转移酶基因CsLTP和脂氧合酶基因CsLOX的全长cDNA序列; CsLTP cDNA全长667 bp, 1个开放阅读框, 编码215个氨基酸, 与脐橙C. sinensis, 粗柠檬C. jambhiri的脂转移蛋白的相似性分别为95%和60%;CsLOX cDNA全长2 915 bp, 1个开放阅读框, 编码895个氨基酸, 与粗柠檬、美洲黑杨Populus deltoids的相似性分别为99%和51%。荧光定量聚合酶链式反应(PCR)表明:CsLTP和CsLOX的表达量均在‘无籽’瓯柑花粉粒形成期开始显著下降, 并显著低于普通瓯柑Citrus suavissima。‘无籽’瓯柑花粉发育过程中油脂的转运及氧化的异常, 可能成为‘无籽’瓯柑花粉败育的原因之一。     

烟草WRKY8基因的克隆与表达分析

利用数据库资源和RT–PCR技术获得烟草WRKY8基因,序列分析表明,该基因包含1 551 bp的开放阅读框,编码516个氨基酸。基因编码的蛋白含有2个WRKY结构域,其锌指结构类型为C2H2(C–X4–5–C–X22–23–H–X1–H)。推测其可能定位于细胞核并具有复制转录及调控的功能,从而参与对植物生长发育和胁迫应答的调节。RT–PCR结果表明,NtWRKY8基因受低温诱导表达。     

辣椒‘9704A’雄性不育特异基因hsf的克隆及表达分析

对辣椒细胞质雄性不育系‘9704A’和其同核保持系‘9704B’早期花蕾转录组的Solexa测序结果进行分析,发现1个差异性表达基因,其在不育系中的表达比在保持系中的表达高10倍,该基因与番茄、葡萄、拟南芥中的hsf基因同源性分别为87%、73%和70%,推测该基因为辣椒的hsf基因。根据该基因序列设计引物,从辣椒‘9704A’中克隆该基因的全长及核心cDNA序列,克隆到的hsf全长与核心序列与转录组测序获得的序列一致,进一步分析表明,该基因属于hsf基因家族成员。用定量PCR分析hsf基因在‘9704A’和‘9704B’2种辣椒的根、茎、叶和晚期花蕾中的表达情况,结果表明,该基因在不育系叶组织的表达量为其在保持系叶组织表达量的13.7倍,在不育系晚期花蕾中的表达量也为其在保持系晚期花蕾的3倍,而在2种辣椒系的茎中的表达量都很低,在2种辣椒系的根中的表达量均较高。     

‘辽宁2号’DELLA蛋白编码基因的克隆及表达分析

以‘辽宁2号’核桃的叶片为试材,通过同源克隆和RACE技术克隆DELLA家族蛋白的编码基因,并进行了同源性分析和氨基酸序列的多重比对;通过实时荧光定量PCR分析了该基因在‘辽宁2号’核桃中的组织特异性表达情况。主要研究结果如下:获得了DELLA蛋白编码基因的cDNA全长,命名为JrGAI(Genebank:JF766606),cDNA全长为2 361bp,包含1 842bp编码区序列,推测其编码的蛋白包含613个氨基酸,分子量为66.78kDa。同源性分析及氨基酸序列的多重比对结果表明该蛋白与其他物种的DELLA蛋白高度相似,并且具有完整的DELLA、TVHYN、VHIID、RVER和SAW等结构域;实时荧光定量PCR结果显示JrGAI基因在‘辽宁2号’核桃的叶芽、混合花芽、叶片、雄花、茎段和果实中普遍表达,并且在休眠期组织中具有较高的表达量,其中以休眠期的混合花芽中的表达量最高。     

‘无子瓯柑’CHS基因家族的克隆和表达分析

为研究查尔酮合成酶基因（CHS）家族在‘无子瓯柑’Citrus suavissima‘Seedless’雄性不育发生过程中的作用,以克里曼丁橘Citrus clementina基因组数据库为参照,在‘无子瓯柑’和瓯柑Citrus suavissima的转录组和蛋白质组测序结果中筛选出4个CHS同源差异表达基因,并对其克隆和表达量分析,对克里曼丁橘CHS基因家族成员进行生物信息学分析。结果表明:‘无子瓯柑’和瓯柑CHS基因编码区核苷酸序列相似度达98%以上。小孢子母细胞发育各时期CHS基因表达量在瓯柑和‘无子瓯柑’间差异显著。与瓯柑相比,‘无子瓯柑’小孢子母细胞时期Ciclev10005133m,Ciclev10030093m和Ciclev10015535m的表达量显著下调;减数分裂时期Ciclev10005133m,Ciclev10001405m和Ciclev10015535m的表达量显著下调;四分体时期Ciclev10001405m和Ciclev10030093m的表达量显著减少。在花粉粒成熟时期的花蕾中,Ciclev10001405m与Ciclev10005133m在花药中特异性表达。CHS同源基因在花药不同时期中的差异表达可能是‘无子瓯柑’花药发育异常的重要原因,并最终导致‘无子瓯柑’雄性不育。     

‘红肉脐橙’八氢番茄红素合成酶基因的克隆与原核表达

【目的】克隆、分析‘红肉脐橙’（Citrus sinensis Osbeck cv. Cara Cara）八氢番茄红素合成酶（phytoene synthase,PSY）基因,并进行原核表达。【方法】以‘红肉脐橙’果实中分离的mRNA为模板,通过RT-PCR扩增到PSY cDNA片段,并分析其序列;利用PCR技术获得‘红肉脐橙’PSY cDNA的编码区全长,并将其克隆到原核表达载体pET28a(+),获得重组质粒pET-CitPSY转化大肠杆菌BL21（DE3）并诱导表达。【结果】‘红肉脐橙’PSY cDNA长1 520 bp,最大开放读码框为1 308 bp,可编码436个氨基酸,核酸序列及其推导的氨基酸序列与已知其它植物PSY核酸、氨基酸序列之间的相似性分别在75%和70%以上,并且发现‘红肉脐橙’PSY的N末端存在转运肽信号序列,成熟的PSY包含1个跨膜结构域。原核表达获得了具有较高表达水平的融合蛋白6×His-PSY,Western-blot试验证实表达的融合蛋白能与抗6×His的单抗发生特异性反应,分子量约为52 kD。【结论】该研究为进一步开展柑橘果实色泽分子改良奠定了基础。     

茶树休眠相关基因CsAGL8的克隆与表达分析

【目的】克隆茶树CsAGL8基因序列,并探究该基因与茶树休眠的关系。【方法】以峨眉问春等茶树品种的休眠芽为材料,采用RT-PCR扩增MADS-box转录因子家族基因CsAGL8,并进行BLAST比对等生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR检测CsAGL8在茶树8个组织和越冬期间的相对表达量;遗传转化拟南芥,对转基因植株进行表型观测及开花相关基因分析。【结果】CsAGL8的CDS全长为720 bp,编码239个氨基酸,含有高度保守的MADS-box结构域和半保守的K-box结构域,与拟南芥的AtAGL8相似性最高。CsAGL8编码区表现出一定的多态性,启动子区域存在较多的光、激素和胁迫响应等顺式作用元件。表达分析表明：CsAGL8在茶树不同组织中均有表达,在休眠顶芽中的表达量最高;越冬期间,CsAGL8的表达量呈先升高后降低的趋势,在特早生品种峨眉问春芽中的相对表达量显著低于对照品种,且下调时间早于对照品种。过表达CsAGL8,拟南芥转基因植株会早花10～15 d。【结论】CsAGL8可能参与了茶树越冬休眠调控。     

荔枝‘妃子笑’AP2同源基因的克隆及表达

根据笔者课题组荔枝基因组数据库,从‘妃子笑’荔枝中克隆了1个AP2同源基因LcANT,其cDNA全长2 087 bp,编码695个氨基酸,含有2个保守的AP2/EREBP结构域。生物信息学分析结果表明,LcANT含有7个内含子,亚细胞定位预测于细胞核,LcANT蛋白为疏水性蛋白,二级结构多为无规则卷曲。通过BLAST比对发现,LcANT与许多植物的ANT转录因子具有高度同源性,与开心果相似度最高,高达82%。利用q?PCR,对LcANT在‘妃子笑’荔枝中的表达模式进行了表征,发现其在春梢、秋梢和花序中表达量较高,暗示其可能参与调控花器官及其他植物营养器官的发育。LcANT基因的获得为后续研究其对荔枝营养器官生长发育的调控作用奠定了基础。     

‘红早酥’梨花青苷合成相关基因的克隆及表达分析

以‘早酥’梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)及其红色芽变‘红早酥’梨为试材,采用同源克隆方法,分别从这2种材料的果皮中,得到花青苷生物合成途径中3个关键结构基因PbCHS、PbDFR、PbUFGT和2个调控基因PbbHLH、PbMYB10的cDNA编码区序列。生物进化树分析表明,这5个花青苷合成相关基因序列与其他植物均具有较高的同源性。通过荧光定量PCR,研究花青苷合成基因在不同幼嫩组织器官中的表达情况。结果表明,大部分基因在‘红早酥’梨的幼叶、叶柄、花瓣、幼果、花梗中的表达量均高于‘早酥’梨,其中PbUFGT和PbMYB10在二者中的表达差异尤为显著。     

‘西伯利亚’百合丙二烯氧化物环化酶基因LsAOC的克隆及其表达分析

【目的】研究茉莉酸(JA)信号途径在花香的形成及释放中的作用。【方法】以‘西伯利亚’百合(Lilium ‘Siberia’)为试验材料,通过RACE技术克隆得到了丙二烯环化酶基因(allene oxide cyclase,AOC),并将其命名为LsAOC。【结果】该基因全长741bp,编码246个氨基酸,与麝香百合和岷江百合的序列极为相似。在不同花期与器官中基因相对表达量存在差异。在花朵不同开放阶段,盛开期表达量最低,在其他3个时期表达量无显著差异。LsAOC在内花被片、叶片、子房和外瓣中的表达水平较高。【结论】AOC基因可能通过JA信号途径在花朵发育中发挥调控作用。     

‘合作猪’TDRP1基因的克隆及生物信息学分析

【目的】丰富猪TDRP1基因研究的基础数据.【方法】以猪NM_001198925序列为参考,设计特异性引物,通过克隆测序获得‘合作猪’TDRP1基因完整CDS序列,并进行生物信息学分析,同时采用实时荧光定量PCR方法检测TDRP1基因在不同组织中的表达特性.【结果】获得了TDRP1基因完整的CDS序列(GenBank登录号:KU743254),共684bp,其编码186个氨基酸多肽.与参考序列相比,在编码区第33、348位点处发生了同义突变(C→G、C→T).TDRP1基因分子式为C_(897)H_(1421)N_(259)O_(287)S_2,理论等电点(PI)为5.86,不稳定系数为62.66,疏水指数为64.03,平均亲水性为-0.939,属不稳定可溶性酸性蛋白质.二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主,属混合类蛋白质.亚细胞定位结果显示,TDRP1编码的蛋白质在遗传物质复制和转录、翻译过程中发挥功能的可能性分别为26.3%、14.3%,明显高于发挥其它功能的可能性.mRNA表达分析表明,TDRP1基因在垂体和睾丸中高表达,肺、肾、小脑、卵巢中度表达,肝、脾、大脑、胃、小肠中低表达,心脏组织中不表达.【结论】成功克隆了‘合作猪’TDRP1基因的完整CDS区序列,并发现了2个SNP位点;多组织转录表达分析表明TDRP1在垂体和睾丸中表达较高,可为深入研究TDRP1基因的功能提供参考.     

小麦TaMlo8基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦Mlo基因家族新成员,分析其编码蛋白的结构、进化地位以及其在小麦根、茎、叶组织和生物胁迫下的表达模式。【方法】采用电子克隆、RT-PCR技术,从小麦品种"水源11"中分离出1个Mlo的cD-NA序列基因,对其进行克隆和序列分析;利用InterProScan、TMpred、SignalP等在线分析工具,预测TaMlo蛋白的保守结构域、跨膜结构、信号肽、细胞定位等特征;采用DNASTAR软件分别进行氨基酸序列同源性比对和进化树分析,并利用qRT-PCR技术对其表达谱进行分析。【结果】以玉米ZmMlo8基因为种子序列,克隆了小麦新基因TaMlo8(暂命名)cDNA序列,该序列长1 897bp,ORF为1 497bp,编码499个氨基酸;InterProScan和SignalP预测结果显示,其为Mlo家族成员,含信号肽和7个跨膜区;BLASTX结果显示,TaMlo8与玉米ZmMlo8蛋白的相似性达78%;系统进化树显示,TaMlo8与玉米ZmMlo8处于同一分支下,而与小麦其他Mlo家族成员处于不同的分支上,进一步说明TaMlo8为小麦Mlo家族的新成员;表达谱分析表明,TaMlo8是组成型低表达,在小麦根、茎、叶组织中的表达量基本一致,在小麦与条锈菌互作的非亲和体系中诱导表达,在小麦与白粉菌的感病反应中诱导表达。【结论】克隆到1个小麦Mlo基因新成员TaMlo8,其在小麦与条锈菌的抗性反应和小麦与白粉菌的感病反应中起一定作用,说明TaMlo8基因对条锈菌和白粉菌的抗病路径可能不同,为进一步研究其在小麦生物胁迫反应中的潜在功能奠定了基础。     

马铃薯StPYL1和StPYL8基因的分子克隆与表达分析

PYL(Pyrabactin resistance like)是最新发现的一种ABA受体蛋白,在ABA信号转导过程中起着重要的作用。本研究采用RT-PCR方法从马铃薯品种Désirée中克隆St PYL1和St PYL8 c DNA序列(Gen Bank登录号:KJ660844、KJ660845)。St PYL1 c DNA开放阅读框长度为696 bp,编码一个由231个氨基酸残基组成的蛋白;St PYL8 c DNA开放阅读框长度为561 bp,编码一个由186个氨基酸残基组成的蛋白。结构分析显示:St PYL1蛋白含有3个α螺旋、3个β折叠;St PYL8蛋白含有2个α螺旋、4个β折叠;二者均含有START-like结构域;蛋白三级结构比较显示,St PYL1与拟南芥At PYL1相似,St PYL8与拟南芥At PYL9相似。系统进化树分析发现,St PYL1与苜蓿Mt PYR1、St PYL8与拟南芥At PYL8亲缘关系较近。组织表达分析结果表明,St PYL1和St PYL8在茎叶中均有表达,St PYL1在茎中表达最高,St PYL8在叶中表达强于茎。St PYL1和St PYL8在马铃薯块茎中都有所表达,但整个块茎发育阶段St PYL8表达量高于St PYL1。外源ABA处理诱导St PYL1和St PYL8上调表达,盐和干旱胁迫对St PYL8表达的影响大于对St PYL1的影响。     

甘蔗独脚金内酯生物合成基因ScCCD8的克隆与表达分析

【目的】克隆甘蔗的ScCCD8,分析其序列特征并预测其功能,研究在甘蔗不同组织部位、不同胁迫处理条件以及不同生长时间点ScCCD8的表达情况,为该基因在甘蔗基因工程育种中的应用提供理论支撑。【方法】以NCBI中检索的甘蔗CCD8同源片段EST序列为模板设计引物,扩增甘蔗CCD8的片段,采用RACE和RT-PCR技术分别从甘蔗品种新台糖22号中克隆CCD8的5′、3′目的片段和全长cDNA序列,以生物信息学方法对序列进行预测分析,利用qRT-PCR方法分析CCD8在不同组织、不同逆境胁迫条件下和不同生长时间点的表达特性。【结果】克隆获得甘蔗CCD8,命名为ScCCD8,GenBank登录号为KP742973.1。该cDNA全长2 016 bp,含有1个1 623 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码540个氨基酸,编码的蛋白质分子量为59.534 kD。生物信息学分析表明ScCCD8编码的蛋白是定位于叶绿体上的非分泌性蛋白,不是典型的跨膜蛋白,没有信号肽位点。存在着多个糖基化位点和磷酸化位点等活性位点。序列分析表明,ScCCD8与其他植物的CCD8蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,甘蔗ScCCD8与高粱的CCD8蛋白亲缘关系较近。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析表明,ScCCD8的表达具有组织特异性,在根中的表达量最高,是老叶中表达量的18倍。其在模拟重度干旱胁迫（20% PEG）、盐胁迫（200 mmol·L^-1 NaCl）、磷缺乏（1/8 mmol·L^-1）和营养缺乏(纯水培养)4种胁迫处理下,茎尖中的ScCCD8均被诱导表达,且在处理24 h以后,ScCCD8的表达量增加较为明显。在不同生长时期,ScCCD8在甘蔗不同生长时期的茎尖中均有表达,且在幼苗期的表达量高于萌芽期和分蘖期。【结论】从甘蔗品种ROC22中克隆获得的甘蔗独脚金内酯生物合成关键基因ScCCD8是CCD8基因家族成员,推测ScCCD8可能与甘蔗SLs响应逆境胁迫有关。