马铃薯Pti5转录因子的克隆及植物表达载体构建

ERF家族是植物特殊的一类转录因子。ERF蛋白通过其结构域与不同顺式作用元件相互作用从而来激活或抑制靶标基因,在植物抗病、抗逆反应中都起到重要作用。本研究通过PCR扩增了马铃薯EFR基因家族的一员Pti5基因,并通过酶切、连接把Pti5基因片段克隆到质粒pCAMBIA1301上,构建了Pti5转基因过表达载体,为Pti5基因转化及后续的功能鉴定奠定了基础。     

马铃薯AP2/ERF转录因子的克隆及植物表达载体构建

AP2/ERF基因家族转录因子普遍存在于植物中,参与植物体内的各种生物学过程,包括植物的生长发育、生物和非生物胁迫响应等。前期转录组测序的结果发现马铃薯‘加湘1号’一个AP2/ERF家族基因(PGSC0003DMG400012154)在接种晚疫病菌(Phytophthora infestans)24 h后被显著激活。从接种P.infestans 24 h的‘加湘1号’的总RNA中通过RT-PCR获得了该基因CDS序列为885 bp,BLAST分析显示该基因编码一个295个氨基酸残基的蛋白,并且含有1个AP2/ERF结构域,是AP2/ERF转录因子家族中的ERF亚家族的一员。本研究将该基因与XcmⅠ酶切的表达载体pCXSN连接,转化大肠杆菌,通过测序挑选插入正确克隆酶切验证,并成功转化农杆菌。本研究结果为进一步研究该基因的功能提供了帮助。     

柑橘R2R3-MYB类转录因子CitMYB20的克隆与表达分析

为解析柑橘R2R3-MYB转录因子家族成员CitMYB20基因的分子生物学特征及受柑橘黄龙病病菌和溃疡病病菌的诱导表达情况。本研究同源克隆了不同柑橘品种中CitMYB20基因的开放阅读框序列,利用生物信息学方法预测其生物学功能并分析比较该基因在不同品种间的序列差异。在洋葱表皮细胞中瞬时表达观察CitMYB20的亚细胞定位。利用qRT-PCR技术分析黄龙病病菌胁迫和溃疡病病菌胁迫时CitMYB20的表达量变化。研究结果显示柑橘CitMYB20基因在晚锦橙、酸柚、纽荷尔脐橙和四季橘中的相似度达到99.01%,高度保守。晚锦橙中该基因含有3个外显子和2个内含子,其开放阅读框为804 bp,编码267个氨基酸残基。CitMYB20蛋白的N端高度保守,具有两个R结构域,属于典型的R2R3类型的MYB转录因子家族的成员。洋葱表皮细胞亚细胞定位分析结果表明该基因定位于细胞核中。CitMYB20基因受黄龙病病菌胁迫时,在黄龙病敏感品种晚锦橙和耐性品种酸柚中均显著上调表达,其中在耐病品种酸柚中上调表达24倍,在感病品种晚锦橙中上调表达34倍;而在溃疡病病菌胁迫时,CitMYB20基因仅在溃疡病抗性品种四季橘中显著差异表达,感病后上调表达3倍。推测该基因对黄龙病和溃疡病的应答差异可能是因为不同的调控机制造成的,构建CitMYB20基因过表达载体拟对不同病原的应答情况进行深入研究。     

甘薯基因组R2R3-MYB转录因子鉴定与分析

MYB是植物中数量众多且功能重要的转录因子家族.本研究通过生物信息学方法从未经注释的甘薯全基因组序列中筛选鉴定出MYB家族基因,分析了R2R3-MYB类基因的结构与功能.结果 发现,甘薯基因组中含有R2R3-MYB转录因子基因88个,均含有完整的R2、R3保守结构域,且R2、R3保守结构域中分别含有8个和9个高度保守的碱性氨基酸.MEME分析结果表明,甘薯R2R3-MYB蛋白序列中含有10个保守基序,其中80％以上的R2R3-MYB序列中含有motif 1、motif2、motif3、motif4、motif5以及motif7;利用circos软件定位R2R3-MYB序列在染色体上的分布情况,发现甘薯88个R2R3-MYB基因不均匀分布在15条染色体上,其中5号染色体上数量最多,达15个,4号和13号数量最少,仅2个,经序列比对分析,发现它们在染色体内和染色体间均存在复制关系,其中存在于染色体间潜在复制关系的基因有6对,染色体内有20对,且这20个基因对中有19对在染色体上成簇状分布.经序列功能预测与归类,有44个R2R3-MYB转录因子基因可归入拟南芥R2R3-MYB基因分类的13个亚组中,分别参与响应生物与非生物胁迫、花青素合成、花药发育等途径.进一步分析发现,甘薯中有36个R2R3-MYB转录因子基因可能在响应生物和非生物胁迫上发挥重要功能,其中9个基因在尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.batatas,Fob)胁迫下表达量出现明显上调/下调变化,27个在低温胁迫下表达量出现明显上调/下调变化.甘薯R2R3-MYB转录因子结构域高度保守,R2和R3结构域中均含有较高的保守基序;进化树及转录组测序分析显示部分基因可能参与植物生长发育、代谢调控以及生物与非生物胁迫等途径,可为甘薯抗性育种提供参考.     

博落回bHLH转录因子的克隆、表达分析及植物表达载体构建

碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)类转录因子在植物的发育、抗逆和次生代谢产物的调控等方面起重要的作用。通过将其他物种的bHLH基因序列在博落回转录组数据库中进行比对筛选到1个同源性较高的unigene(McbHLH1)并对序列生物信息学分析,该基因开放阅读框(ORF)长为744 bp,编码247个氨基酸,预测其编码的分子质量为27.021 kD,理论等电点为10.08。实时荧光定量结果显示McbHLH1基因在根部表达量最高,茎和叶子中表达量极低。表明McbHLH1可能参与博落回苄基异喹啉生物碱(BIAs)的合成与调控,并构建植物表达载体用于基因功能验证。     

R2R3-MYB转录因子GmMYB184调节大豆异黄酮合成

异黄酮是一类主要含在豆科植物中的次生代谢物, 在植物防御体系中发挥重要作用, 并与人类健康密切相关。大豆异黄酮含量受多基因和复杂代谢网络控制, 调控代谢途径上的结构基因不能显著改变大豆异黄酮含量, 与异黄酮代谢途径相关的转录因子的鉴定和应用可能会有效解决这个问题。本研究克隆了一个与大豆异黄酮合成相关的R2R3类型MYB转录因子GmMYB184, 并进行了初步的功能验证。亚细胞定位研究结果表明GmMYB184转录因子定位于细胞核。组织表达分析结果表明该转录因子基因与IFS2 (异黄酮合酶2编码基因)的表达模式相同。同时, GmMYB184和IFS2的表达模式与异黄酮的积累模式相似。谷胱甘肽诱导表达分析表明该转录因子基因与IFS2共同被诱导, 说明这两个基因可能参与同一或相似的生物过程。采用双荧光素酶报告系统分析其对异黄酮合成途径关键基因的转录激活活性影响, 发现GmMYB184能够促进IFS2和CHS8启动子表达活性分别提高5倍和7倍。最后, 通过发根农杆菌介导的遗传转化系统, 找到该转录因子在异黄酮合成调控中的直接作用证据。沉默GmMYB184导致大豆毛状根异黄酮含量的显著下降。但是, 过表达GmMYB184不足以显著提高毛状根中异黄酮的含量。总之, 本研究为大豆异黄酮合成分子机制探索及大豆异黄酮品质改良提供了理论依据。     

月季R2R3-MYB转录因子全基因组鉴定与分析

月季是世界著名的观赏植物,具有极高的观赏价值和经济价值.本研究基于月季基因组利用生物信息学对月季R2R3-MYB基因家族进行全面鉴定,并对这些基因的结构、保守域和组织特异表达进行研究,解析月季R2R3-MYB转录因子在月季发育过程中的生物学功能.根据己报道的拟南芥R2R3-MYB基因,利用本地BLAST以及Hmmer工具鉴定月季基因组(Rosa chinensis' Old blush')中的R2R3-MYB基因,共鉴定出120个月季R2R3-MYB家族基因.系统进化树分析表明,月季R2R3-MYB家族基因可被分为34个亚组;其家族成员氨基酸序列N端均含有2个不等重复结构域R2和R3;基因结构分析显示,月季R2R3-MYB家族基因含有1～11个外显子;染色体定位发现120个基因分别定位在月季的7条染色体上,并发生8次串联重复事件;通过对基因组相关性分析共发现16对重复基因的R2R3-MYB基因簇.基因表达模式分析表明,120个基因在月季发育中均有表达,根据表达聚类分析可分为6个亚组,每个亚组之间存在表达差异.     

紫粒小麦高原115中R2R3-MYB转录因子TaMYB3-4A的克隆及功能分析

花青素在小麦生长发育中参与多种生理生化过程,关于花青素合成机理已被深入研究。本研究利用同源克隆从紫粒小麦高原115中克隆到Ta MYB3-4A基因。Ta MYB3-4A基因组为序列为853 bp,其完整开放阅读框序列为729 bp,含有一个124 bp的内含子;编码蛋白为242个氨基酸,具有典型的MYB结构域,属于R2R3-MYB蛋白。利用不同的MYB蛋白构建系统发育树,Ta MYB3-4A编码蛋白与调控花青素合成的MYB蛋白聚为一类。Ta MYB3-4A与b HLH基因共同瞬时表达能够诱导白色胚芽鞘中花青素的合成。不同组织特异性表达分析,Ta MYB3-4A基因在高原115胚芽鞘和种皮中表达量高,茎中次之,叶片和颖壳中表达量弱,但在根中并未检测到。研究表明Ta MYB3-4A基因编码蛋白为R2R3-MYB转录因子,调控小麦高原115不同组织中花青素生物合成。     

大白菜DREB类转录因子cDNA的克隆及植物表达载体的构建

以干旱处理的大白菜自交系85-1为材料,利用RT-PCR技术获得了大白菜DREB类转录因子基因的cDNA编码序列,命名为BcDREB1(GenBank登录号为:EU924266).序列分析表明,BcDREB1核苷酸序列长663 bp,编码214个氨基酸,含有一个典型的AP2结构域,具有DREB转录因子的典型特征.将该基因的cDNA编码序列连接到植物表达载体pCAMBIA2301中,成功构建了大白菜BcDREB1基因的植物表达载体pCAM-BcDREB1,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能奠定了基础.     

转录因子CBF4基因的克隆及其植物表达载体的构建

为应用转录因子CBF4基因对苜蓿进行抗逆性改良,试验利用聚合酶链式反应技术(PCR)从拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株中克隆了CBF4基因,与GenBank中基因序列同源性可达99.41%,并将该基因连接到植物表达载体PBI121中,成功构建了适于苜蓿农杆菌遗传转化的植物表达载体,为下一步利用CBF4基因快速培育耐逆性强的苜蓿新品种奠定了基础.     

木薯MeTCP4转录因子的克隆、表达分析及植物表达载体的构建

TCP转录因子家族基因参与植物生长及环境胁迫的多重调节,然而该家族基因在木薯中少有研究。木薯TCP家族基因有36个,系统进化树分析MeTCP4家族可分为8个亚组。MeTCP4基因是木薯TCP家族36个基因之一,可被miR319转录后剪切。MeTCP4基因开放性阅读框(ORF)长1 269 bp,编码422个氨基酸,预测编码蛋白质相对分子质量为45.75 kD,理论等电点为6.17。从木薯基因组中成功克隆得到MeTCP4基因全长cDNA,荧光定量RT-PCR结果显示MeTCP4基因在各组织器官都有表达,根部表达最低、茎次之、叶子中表达最高并且MeTCP4基因受干旱及低温胁迫抑制。构建高、低植物表达载体,为进一步研究该基因的功能提供依据。     

甜菜NAC转录因子BvNAC46基因的克隆及植物表达载体的构建

以干旱处理的强抗旱甜菜品种HI0466为材料,通过RT-PCR技术克隆到一个甜菜NAC类转录因子基因的cDNA序列,命名为BvNAC46(GenBank登录号:XM_010689163.2)。序列分析表明,该基因序列全长1 047 bp,包含一个576 bp的开放阅读框(ORF),编码191个氨基酸,为稳定的疏水性蛋白,推测理论分子量为88.725 kD,亚细胞定位于细胞核中。含有一个NAM保守结构域,具有NAC转录因子的典型特征。将该基因的cDNA编码序列连接到植物表达载体pCAMBIA2301中,成功构建了甜菜BvNAC46基因的植物表达载体pCAMBIA2301-BvNAC,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能提供参考。     

番茄转录因子LeMADS-MC正反义植物表达载体的构建

为进一步阐明转录因子家族MADS-Box对番茄果实成熟的调控途径,本研究利用聚合酶链式反应技术(PCR)从番茄(Solanum lycopersicum)cDNA中克隆LeMADS-MC基因和LeMADS-antiMC基因核心片段,将这2个基因通过酶切分别正向连接到pCAMBIA1300-221载体和反向连接到pCXSN载体中,并用冻融法将重组载体导入农杆菌中。获得的重组载体分别通过PCR及酶切鉴定符合预期结果且测序结果与NCBI同源性高达100%。结果成功构建了适合于番茄农杆菌遗传转化的植物表达载体,为下一步通过LeMADS-MC基因研究果实成熟衰老机理奠定了物质基础。     

CBF1转录因子基因的克隆及两种启动子调控下的植物表达载体的构建

CBF1转录激活因子能调控一组抗干旱、抗低温基因的表达,更有效地提高植物抗干旱、抗低温的能力。现在国内外许多研究机构已经利用导入该转录因子来提高植物的抗寒性、抗旱性,并且获得一定的成功,但在园林植物上的应用还有待探讨。因此,本研究以拟南芥叶片为材料,通过PCR方法对其基因组DNA扩增,成功地克隆了逆境诱导型启动子和CBF1转录因子并分别构建了花椰菜花叶病毒CaMV35s启动子和rd29a启动子调控下的CBF1融合基因表达载体,为下一步转化园林植物,利用CBF1基因综合改良园林植物抗逆性及进一步探讨CBF1基因的抗逆分子机理奠定了物质基础。     

马铃薯miR159的克隆及人工表达载体构建

MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码小分子RNA,是体内重要的内源性基因调节因子,主要是在转录后水平调控靶基因的表达。本研究是通过人工microRNA技术(artificial microRNA,简称amiRNA),与PCR技术克隆得到了701 bp的miR159片段,然后将获得的miR159片段通过双酶切后链接到植物表达载体p CPB121,构建了马铃薯amiR159表达载体。经PCR和酶切分析鉴定,确认载体构建成功。为后期通过马铃薯的遗传转化研究miR159/MYB的调控模式提供了帮助。     

小麦转录因子TaMyb2s的克隆及表达

利用小麦TaMyb2基因特异引物, 克隆了3种类型TaMyb2的cDNA序列, 分别命名为TaMyb2-I、TaMyb2-II和TaMyb2-III。氨基酸序列比对结果表明, TaMyb2s的序列高度相似。系统进化树分析显示, TaMyb2s与来自大麦、水稻等的直系同源基因编码蛋白的亲缘关系较近; TaMyb2s的3种类型与小麦基因组没有明显的对应关系。实时定量PCR检测结果表明, 小麦幼苗中的TaMyb2s均参与对渗透胁迫的应答反应, 但表达模式不尽相同, TaMyb2-III对渗透胁迫的应答最迅速, TaMyb2-I次之, TaMyb2-II最迟缓。从小麦不同发育时期幼嫩组织中TaMyb2s的表达情况推测, TaMyb2-I和TaMyb2-III可能主要在生长发育的前期调控下游基因, 而TaMyb2-II主要在发育后期发挥作用。