罗汉果SgNPY2基因的克隆及在单性结实幼果中的表达

在转录组分析基础上,选择罗汉果生长素信号途径关键酶基因NPY2的unigene,结合RACE技术,克隆其全长cDNA;采用实时荧光定量PCR,比较研究该基因在2,4-D诱导单性结实幼果中的表达规律。结果:获得2 465 bp的全长cDNA序列,命名为Sg NPY2,Gen Bank登录号KU554698,最长ORF编码625aa的BTB/NPH3超家族蛋白;分子进化分析表明,该蛋白与黄瓜和西瓜中同源蛋白亲缘关系较近,与桑树的亲缘关系较远;定量分析表明,SgNPY2基因的表达与幼果内源IAA含量表现相反的变化规律,在20日龄以内SgNPY2在罗汉果幼果中均表达,且随着日龄的增加其表达量"先升后降",约7日龄幼果中表达量最高,2,4-D诱导单性结实幼果比人工授粉的相同日龄幼果中的表达量高,至12日和20日龄幼果中达到显著差异,暗示罗汉果幼果中SgNPY2与生长素极性运输及果实起始发育迅速生长密切相关,受2,4-D诱导表达,为深入其功能研究和品种改良提供了基础。     

割手密DREB2类转录因子的克隆与比较分析

DREB类转录因子是一类植物中特有的,在非生物逆境胁迫中起重要作用的调控因子。本研究以割手密为材料,采用同源基因克隆的方法克隆获得2个DREB2类转录因子基因Ss DREB2-1和Ss DREB2-2(Gen Bank登录号分别为KU963264和KU963265)。序列分析表明,这2个基因的长度分别为814 bp和709 bp,分别编码262和227个氨基酸;预测其蛋白质分子量分别为28.66 k D和24.95 k D,等电点(PI)分别为5.42和6.47。氨基酸亲水/疏水性分析表明,这2个转录因子属于亲水性蛋白。多序列比对分析表明,两基因序列的相似性为98.7%。原核表达分析表明,这2个基因编码区能正常表达出目的蛋白,说明得到的这2个基因为功能基因而非假基因。     

罗汉果乙烯合成酶SgA CS1基因的克隆与表达分析

在转录组unigene序列基础上,结合RACE技术,从罗汉果总RNA中克隆乙烯合成关键酶-1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶1(ACS1)全长cDNA,同时,应用hi TAIL PCR技术获得Sg ACS1的DNA全长。通过实时荧光定量PCR检测该基因在雄株、雌株以及Ag~+处理后的雌株在取/授粉前后的叶、茎、芽、花蕾、花中的相对表达量。克隆得到1 749 bp的cDNA全长,最长开放阅读框为1 530 bp,编码509个氨基酸,命名为Sg ACS1(GenBank登录号为KX620760),编码蛋白与同源物种苦瓜的相应蛋白序列相似性为86%,该蛋白具有磷酸吡哆醛转移酶结构域和转氨酶结合结构域,属于天冬氨酸转氨酶家族;获得Sg ACS1的DNA全长为3 245 bp,其中含有3个内含子,该内含子和5'UTR含有多个高水平转录调控因子、激素响应元件和环境胁迫相关的作用元件,暗示该基因参与转氨反应、生物体内乙烯的合成代谢等生物学过程,并且与其他激素共同发挥作用维持机体的正常生命活动。实时荧光定量PCR结果表明,Sg ACS1在罗汉果各个部位和时期均有表达,其中在授粉后的雌株花蕾中相对表达量最高,其次是授粉前后雌株的花和取粉前后雄株的芽,而Ag~+处理后的雌株在授粉后的花蕾和芽中的相对表达量最低,说明该暗示罗汉果Sg ACS1参与花芽形成、雄蕊原基分化、蕾中雄蕊发育以及雌花形成,Sg ACS1在雌株蕾中受到授粉或银离子诱导上调表达。     

陆地棉微管结合蛋白CLASP家族基因的鉴定及表达分析

CLASP蛋白(CLIP-associated protein,CLASP)是一种调节微管结构与功能的微管结合蛋白,在植物生长发育及形态建成过程中起着至关重要的作用。本研究利用生物信息学的方法,在陆地棉基因组数据库中鉴定出6个编码CLASP蛋白的基因。多重序列比对及系统进化树分析表明,陆地棉CLASPs可分为2个亚家族(I和II),亚家族I含有HEAT重复结构域和典型的CLASP-N端结构域,亚家族II只含有CLASP-N端结构域。实时荧光定量PCR结果表明,6个CLASPs基因在棉花各组织中均有表达,但表达模式各不相同,其中CotAD_63740(Gen Bank登录号为KX881965)和CotAD_04861(Gen Bank登录号为KX881961)在纤维中优势表达,CotAD_48232(Gen Bank登录号为KX881962)、CotAD_48665(Gen Bank登录号为KX881963)、CotAD_55570(Gen Bank登录号为KX881964)和CotAD_68468(Gen Bank登录号为KX881966)在茎中优势表达,表达模式的不同表明CLASPs在棉花不同组织中功能不同。本研究为深入研究棉花CLASPs的功能奠定了基础。     

两个烟草多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因的克隆和表达分析

为了研究多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)在烟草中的生物学功能,运用生物信息学方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,从烟草中克隆到2个多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因c DNA和DNA全长序列,分别命名为Nt PGIP1(Gen Bank登录号:KF317203)和Nt PGIP2(Gen Bank登录号:KF317204)。Nt PGIP1基因全长为1 413 bp,编码338个氨基酸;Nt PGIP2基因全长为1 185 bp,编码329个氨基酸;两基因均没有内含子序列,核苷酸序列有50%的一致性,编码的氨基酸序列有54%的一致性。两基因编码蛋白均含有植物PGIP蛋白特有的重复保守序列LXXLXXLXXLXLXXNXLXGXIPXX。对PGIP基因在烟草不同组织表达量分析发现,两基因在根、茎、叶和芽中均有表达,其中均在茎中表达量最高,其次是根,叶中表达量很低。     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

割手密2个DREB2基因的克隆与比较分析

干旱应答元件结合蛋白(dehydration responsive element binding protein,DREB),在植物应对干旱、盐碱和低温胁迫的反应中起非常重要的调控作用。利用已知的甘蔗栽培种DREB2转录因子序列,设计引物,按照同源克隆的方法,获得了2个割手密DREB2基因组DNA序列,分别命名为Ss DREB2-a和Ss DREB2-f(Gen Bank登录号分别为:KU963272和KU963277)。序列分析结果表明,Ss DREB2-a基因序列全长为1 578 bp,Ss DREB2-f基因序列全长为1 729 bp,2个基因均包含1个内含子和2个外显子。Ss DREB2-a和Ss DREB2-f基因的c DNA序列全长分别为824 bp和971 bp,均编码262个氨基酸。序列比对分析显示,2个基因的序列相似性为96.6%,编码的蛋白相似性为98.9%,存在3个氨基酸变异位点。系统进化分析结果显示,割手密DREB2转录因子与高粱、牛鞭草、斑茅、玉米等植物的DREB2转录因子的同源关系最近。基因的获得为下一步了解DREB2基因表达与割手密抵御非生物胁迫能力之间的关系奠定了基础。     

甘薯光形态建成抑制因子COP1的cDNA克隆及表达分析

COP1(constitutive photomorphogenesis 1)是光形态建成的一个抑制因子。本研究采用快速扩增cDNA末端(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆得到了甘薯COP1的cDNA序列,并通过实时荧光定量PCR检测其在甘薯不同组织部位的表达情况。结果表明,获得的COP1的cDNA全长为2 224 bp,含有完整的开放阅读框(2 016 bp),编码671个氨基酸,并命名为ibCOP1(Gen Bank登录号:KT749985)。序列对比结果显示,甘薯ibCOP1与牵牛花的COP1氨基酸序列相似性高达96%。实时荧光定量PCR结果显示,ibCOP1在甘薯根、茎、叶和花中都有表达,在成熟紫叶中表达量最高,根中表达量最低。本研究首次克隆甘薯COP1基因,为进一步研究其生理功能奠定基础。     

鲤鱼TLR8基因的克隆及其组织表达谱分析

为获得鲤鱼TLR8基因序列,并明确其在不同组织的表达情况,通过RT-RCR方法克隆了鲤鱼TLR8基因序列,利用荧光定量PCR分析了TLR8基因的表达特征。结果表明:所得鲤鱼TLR8基因序列1349 bp,开放阅读框(ORF)序列1113 bp,Gen Bank登录号为KT886923。另外,该克隆序列与金钱鲃、斑马鱼的序列同源性分别达到91%、82%,但与人和鼠等哺乳动物的序列同源性却很低。表达分析显示,TLR8基因在所有被检测的鲤鱼组织中均表达,尤其是在肠道和脾脏中的表达水平显著高于其他组织(P0.05)。本研究成功获得了鲤鱼TLR8基因序列,证明其在肠道、脾脏和皮肤中的特异性表达,为进一步研究TLR8基因在鲤鱼免疫应答中的作用提供了基础。     

北美鹅掌楸CCD1基因的克隆与表达分析

本研究以北美鹅掌楸为试验材料,从北美鹅掌楸和鹅掌楸转录组数据库中挖掘出37条CCD基因家族的EST序列,并将这些序列归类于CCD基因家族中。以其中一条预测为CCD1的EST序列为基准设计引物,通过反转录PCR(RT-PCR)与c DNA末端快速扩增(RACE)技术从北美鹅掌楸中克隆得到一条全长为1 929 bp的序列,命名为LtCCD1基因。该基因包含102 bp 5'端、177 bp 3'端非翻译区序列和1 650 bp的开放阅读框,共编码549aa。LtCCD1基因与多个物种CCD1基因相似度大于80%,其编码的蛋白质拥有CCD基因家族典型的结构域RPE65。系统发育分析发现,LtCCD1基因编码的蛋白质与Anthurium amnicola、Crocus ancyrensis和番红花的CCD1基因编码的蛋白质亲缘关系较近。LtCCD1蛋白质分子量为61.96 kD,等电点为6.10,属酸性蛋白;无规则卷曲是该蛋白质二级结构的主要成分。利用在线软件Target P进行亚细胞定位预测并结合CCD1蛋白在其它植物中的定位信息,推测该蛋白可能位于细胞质内。使用实时荧光定量PCR技术对该基因进行组织特异性表达分析,发现LtCCD1基因在北美鹅掌楸的花瓣、花萼、雄蕊、雌蕊、花芽、叶、叶芽、茎8个组织中均有表达,表达量从大到小的顺序依次为:叶、花萼、花瓣、茎、雌蕊、叶芽、花芽、雄蕊。该研究结果可为进一步分析北美鹅掌楸中CCD1基因的功能奠定基础。     

金花茶黄烷酮3-羟化酶基因CnF3H的克隆及表达分析

本研究利用反转录PCR和RACE方法,从中国珍稀濒危植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中获得了黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因的c DNA全长,命名为Cn F3H,Gen Bank登录号为HQ290517。碱基序列分析表明,该Cn F3H基因c DNA序列全长为1 360 bp,5'非翻译区(untranslated regions,UTR)长54 bp,3'UTR长202 bp,开放阅读框长为1 104 bp编码367个氨基酸。氨基酸序列比对分析表明,Cn F3H与茶(C.sinensis)F3H同源性高达99%。二级结构预测表明,无规则卷曲在Cn F3H蛋白结构中所占比例最大,其次为α-螺旋和延伸链。相对荧光定量PCR分析表明,Cn F3H基因的表达量在幼蕾期、初蕾期和膨大期的表达量较高,之后逐渐降低;Cn F3H基因在花器官不同部位中均有表达,其表达量高低顺序为雄蕊、花瓣、萼片、雌蕊和苞片。本研究为全面深入地研究金花茶花色形成的分子调控机理提供了充实的理论依据。     

苹果MdPDS基因的克隆及表达分析

八氢番茄红素脱氢酶(PDS)是苹果类胡萝卜素生物合成途径的关键酶。本研究运用电子克隆与RACE技术克隆得到‘澳洲青苹’苹果Md PDS基因(Gen Bank登录号:KU508828),该c DNA序列全长2 005 bp,包含1 725个碱基(121~1 845 bp)的完整开放阅读框,编码575个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,Md PDS编码的氨基酸序列与其他植物的PDS蛋白具有很高的同源性;其同样含有一个二核苷酸结合域和一个类胡萝卜素结合域。系统进化树分析表明,Md PDS与杏、碧桃和草莓蛋白亲缘关系较近,聚为一类。实时荧光定量PCR结果表明,Md PDS在‘澳洲青苹’苹果不同组织均有表达,其在树皮、果皮及叶片中的表达要明显高于花中的表达。此外,Md PDS在着色期套袋果实果皮中的表达量随果色增加而上升,而在非套袋果皮中的表达则变化不明显。上述结果表明Md PDS在苹果果实色泽发育过程中起着重要作用,也为进一步研究其生物学功能奠定了基础。     

独行菜GRAS转录因子家族分析及LaSCL18基因克隆与冷相关性研究

以耐受低温萌发停滞期的种子为实验组,以低温萌发停滞期的种子为对照组,对独行菜(Lepidium apetalum Willd.)种子转录组进行了高通量测序。基于测序数据库资源,本研究对独行菜GRAS类转录因子进行了分析,除去冗余,发现独行菜种子共有GRAS家族270个成员。其中138个成员相对于低温萌发停滞组,在耐受低温萌发的独行菜种子中上调表达,128个下调表达,4个表达水平无差异。进一步选择了一个极显著上调表达的GRAS基因片段,通过Blastn同源序列比对分析表明,该基因片段与拟南芥GRAS基因家族SCL18全长基因一致性最高,达到96%,故本研究将其命名为La SCL18(Gen Bank登录号KY466159)。结合同源序列克隆法、采用RT-PCR技术克隆获得该GRAS基因c DNA序列,全长1 633 bp,编码一个完整的开放阅读框。生物信息学分析表明,该c DNA序列编码435个氨基酸、具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域、亲水性较高、是一个水溶性较好的球状蛋白。编码蛋白分子质量139.883 k D、理论等电点为4.97、不具有跨膜区和DNA结合位点,表明其在调控相关基因转录时可能不直接与DNA序列结合,而是与其它转录因子相互作用后发挥功能。实时荧光定量PCR分析表明,独行菜幼苗在低温胁迫处理后La SCL18基因表达量迅速显著升高,初步推测La SCL18基因表达与独行菜幼苗耐受低温有关。     

油用牡丹PsFAD6基因的克隆与表达分析

本研究以油用牡丹(Paeonia suffruticosa)叶片为试验材料,采用RACE和RT-PCR的方法克隆得到油用牡丹ω-6脂肪酸脱氢酶(ω-6 FAD)基因cDNA全长,命名为PsFAD6(GenBank登录号:KY233120)。序列分析表明,该基因cDNA序列全长1 819 bp,其中开放阅读框1 326 bp,编码441个氨基酸,3'端非编码区长271 bp,5'末端非编码区长192 bp;多序列比对表明,油用牡丹PsFAD6氨基酸序列含有3个保守结构域,系统发育分析显示油用牡丹与葡萄处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和TargetP亚细胞定位分析得知,PsFAD6蛋白无信号肽,具有3个跨膜域,可能定位于叶绿体中发挥功能。组织特异性分析表明,PsFAD6在油用牡丹的根、茎、叶、花瓣、雌蕊、雄蕊、种子中均有表达,其中,在叶片中表达量最高,雄蕊次之,在雌蕊中表达量最低;不同发育时期种子中,80 d表达量最高,60 d次之,在20 d中表达量最低     

苦瓜转录因子McEIL2的克隆及其表达分析

本研究从已构建的苦瓜果实均一化文库筛选得到一个EIN3-like同源EST序列,结合RACE技术,克隆得到EIN3基因c DNA全长序列,命名为Mc EIL2(Gen Bank登录号:KF595122)。该基因全长2 122 bp,开放阅读框1 890 bp,编码629个氨基酸,预测该蛋白的分子量为71.58 k D,与黄瓜Cus EIN3、甜瓜Cm EIL1、苜蓿Mt EIL1、绿豆Vr EIL1和番茄Le EIL1的蛋白同源性分别为89.61%、78.37%、71.23%、69.09%和65.66%。Mc EIL2基因的编码蛋白亚细胞定位于细胞核,荧光定量分析表明Mc EIL2基因表达量在幼果期先强后弱,绿熟期最低,破色期表达量大幅增加至最高随后下降,推测该基因参与苦瓜果实成熟软化调控过程。本研究初步明确了Mc EIL2基因在苦瓜成熟过程表达模式,可为今后进一步揭示苦瓜果实成熟软化的分子机制奠定基础。     

萼脊兰TUB基因片段的克隆及序列分析

为了给筛选萼脊兰内参基因和研究TUB基因的生理功能提供研究基础,对萼脊兰TUB基因片段进行克隆与序列分析。采用CTAB法提取萼脊兰盛花期花瓣总RNA,并运用RT-PCR方法克隆萼脊兰TUB基因序列,长度为1 055 bp,编码351个氨基酸残基,氨基酸序列中存在微管蛋白的保守区域GGGTGSG。序列分析结果表明:与其他已登录物种的TUB基因相比,其核苷酸序列的同源性达75%~96%,与朵丽蝶兰(JN185665.1)同源性高达96%,氨基酸序列的同源性也在96%以上,且与单子叶植物的同源序列表现出较高的相似性。在Gen Bank注册,登录号为KP686397。     

向日葵盐诱导HD-Zip类转录因子HB-12的克隆及表达分析

HB转录因子家族基因在植物生长、发育、生物和非生物胁迫中发挥着重要作用。根据已知序列Unigene551_All设计引物,利用SMARTer RACE技术从向日葵中克隆了一个HD-Zip类转录因子HB-12,该基因全长cDNA序列821 bp,包括长度为573 bp的开放阅读框,编码190个氨基酸。预测该蛋白的分子量和等电点分别为22.55 kD和5.58,具有一个同源异型框结构域(homeobox domain,HD)和一个同源异型框结合类亮氨酸拉链结构域(homeobox associated leucine zipper domain,HALZ),属于向日葵HD-ZipⅠ类蛋白,基因登录号为KU315052。HB-12蛋白不存在跨膜域,亚细胞定位预测其可能位于细胞核。聚类分析发现向日葵HB-12与茄科作物马铃薯和番茄HB-12基因亲缘关系较近。利用PCR技术扩增了HB-12全长cDNA对应的g DNA序列,该序列自起始密码子ATG至终止密码子TAA长度为652 bp,由2个外显子和1个内含子组成,基因登录号为KU315053。Real-time PCR结果表明,HB-12在向日葵根、下胚轴和叶中的表达存在器官特异性,且受盐、ABA及PEG的诱导表达。HB-12基因的克隆及表达分析为向日葵抗逆分子育种和功能研究奠定了基础。     

甘蔗CDK基因的cDNA全长克隆与表达分析

植物细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,与周期蛋白(Cyclins)协同作用,是重要的细胞周期性调控因子。本研究从甘蔗受花叶病毒侵染的转录组数据库中获得一条与高粱(Sorghum bicolor)CDK基因(Gen Bank登录号为XP_002466536.1)高度同源的Unigene序列,通过RT-PCR扩增获得长度为1799 bp的甘蔗Sc CDK基因(Gen Bank登录号为KR258796)。序列分析显示Sc CDK基因含一个完整的开放阅读框(65~1603 bp),编码512个氨基酸,且具有CDK典型保守结构域,如ATP结合位点、磷酸结合位点及活化环A-loop。此外,生物信息学预测显示该基因编码的蛋白定位于细胞核,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为无规则卷曲,主要参与蛋白翻译。实时荧光定量PCR分析表明,Sc CDK基因的表达具有组织特异性,其在蔗芽上的表达量最高,其次是在蔗肉、蔗根、叶鞘和蔗皮中;在PEG、Na Cl和ABA的胁迫诱导过程中,Sc CDK均表现上调作用,且受ABA胁迫后表达量最高,约为对照组的1.9倍。推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关,同时受ABA的诱导,参与细胞周期分裂。     

梨休眠DELLA蛋白PpGAI基因的克隆与表达分析

赤霉素(gibberellins,GA)通过DELLA蛋白的去阻遏作用来调控植物生命循环过程。为研究DELLA蛋白在梨花芽休眠过程表达情况及功能,以不同砂梨品种‘蜜雪梨’和‘黄花梨’为试材,分别采集整个休眠时期花芽,利用转录组测序数据、梨基因组CDS数据库筛选梨DELLA蛋白编码基因Pp GAI。分离并克隆得到两条Pp GAI基因,其开放阅读框(ORF)分别为1 743 bp和1 905 bp,命名为Pp GAI-1和Pp GAI-2,Gen Bank登录号为KU311002和KU311003,编码580和634个氨基酸,预测其均为亲水性蛋白,其蛋白分子量为62.98 k D和69.72 k D。进化树分析表明Pp GAI-1与苹果的亲缘关系最近,而Pp GAI-2与杜梨的亲缘关系最近。荧光定量研究显示在‘蜜雪梨’中两个Pp GAI基因均在休眠期出现一个表达低峰,在休眠解除临界期、休眠解除期和萌动期出现3个表达高峰;在‘黄花梨’中两个Pp GAI基因均在休眠解除临界期明显上调表达,并在萌动期达到最大表达峰值。本研究所获得梨两个编码DELLA蛋白Pp GAI基因对梨花芽休眠解除起到调控作用,且在不同砂梨品种间的休眠调控模式有所不同。     

松墨天牛寡糖基转移酶亚基STT3B的克隆与表达分析

为阐明松墨天牛寡糖基转移酶亚基STT3B的结构特点和在不同虫态、成虫的不同部位以及幼虫组织中的表达情况,采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和快速扩增c DNA末端(RACE)技术克隆松墨天牛STT3B基因cDNA,命名为MaSTT3B,其Gen Bank登录号为KT362368。序列分析显示其长度为2 552 bp,其中开放阅读框长2 322bp,编码773个氨基酸。MaSTT3B的氨基酸序列与赤拟谷盗相似性最高,为93%,在系统发育树的同一个分支上。用实时荧光定量PCR分析MaSTT3B的相对表达量,结果表明:STT3B在蛹中的表达量高于成虫;在成虫足的表达量最高;在幼虫各组织中,体壁的相对表达量最高。