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。     

草原樱桃PGIP基因的克隆及生物信息学分析

为了克隆草原樱桃多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因,并进行生物信息学分析。以草原樱桃叶片基因组为模板,PGIP基因保守序列设计引物,通过PCR扩增获得约1 kb的DNA片段。序列分析表明,该基因全长1 193 bp,包含有1个完整的开放阅读框,由2个外显子和1个内含子构成,外显子总长990 bp,编码330个氨基酸,其编码的氨基酸序列中含有一段典型的亮氨酸重复序列,GenBank登录号为GU068977;该基因与中国李、杏、桃、马哈利樱桃、梅等李属植物的PGIP基因序列一致度达95%～99%。系统进化分析显示,属内亲缘关系较近、属间亲缘关系较远的特点。克隆了草原樱桃PGIP基因,为樱桃抗病育种提供一条新的基因资源。     

青花菜BoPGIP1基因的分子克隆及其生物信息学分析

根据GenBank已发表的PGIP基因序列设计引物,通过PCR直接扩增的方法从青花菜 (Brassica oleracea var.italica P)中克隆了一个新的PGIP基因,命名为BoPGIP1.BoPGIP1基因序列全长为1 102 bp,由2个外显子和1个内含子构成,外显子总长为993 bp,编码330个氨基酸序列,分子量为37 kDa.对推导的氨基酸序列进行分析,发现该序列包含5个N-糖基化位点,2个蛋白激酶C磷酸化位点,5个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,4个N-豆蔻酰化位点.将BoPGIP1氨基酸序列与数据库中的其他植物PGIP进行同源序列比对,构建系统进化树,发现所比对基因都含有LRR结构,在145位点的LRR结构域在所有物种中极其保守;系统树显示,该序列最先与甘蓝型油菜和拟南芥聚类,其次和棉花、番茄和豆科作物的PGIP聚类,基本符合按形态特征分类的亲缘关系.     

甘蓝多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白BoPGIP基因的克隆及序列分析

PGIP是一种特异性结合和抑制真菌内切PG活性的细胞壁结合蛋白,在植物分子抗病育种中占有十分重要的地位。甘蓝PGIP基因的克隆和序列分析,将为进一步通过转基因技术培育抗病甘蓝新品种奠定基础。本研究通过同源序列克隆法,根据GenBank已登录的青花菜BoPGIP1(Accession: JF325875)基因全长序列设计基因特异性引物,利用PCR扩增技术从甘蓝中克隆基因,利用生物信息学的方法对其编码蛋白的结构和功能进行了预测。将获得的PGIP基因命名为BoPGIP。该基因DNA全长为1065 bp,包含1个内含子和2个外显子。外显子全长975 bp,编码342个氨基酸,分子量为36.2 kD,等电点是6.26。该基因属于PGIP基因家族,具有典型的LRR结构域;功能位点分析显示编码蛋白序列中包括4个N-糖基化位点(65~68,106~109,130~133,254~257),1个蛋白激酶C磷酸化位点(189~191),5个酪蛋白激酶II磷酸化位点(73~76,78~81,151~154,182~185,304~307)和4个N-豆蔻酰化位点(157~162,188~193,236~241,273~278);N末端具有一明显跨膜区域和一个典型信号肽序列;二级结构中包含31.79%helix,13.89sheet和54.32%loop,二级结构以无规则卷曲为主。通过对所克隆的甘蓝BoPGIP基因分析可知,该基因属于PGIP基因家族的新成员,基因的克隆及序列分析为进一步验证甘蓝BoPGIP的功能奠定了基础。     

青花菜BoPGIP1基因的原核表达及其重组大肠杆菌的抗逆性分析

为进一步验证青花菜Bo PGIPl基因的功能,通过RT-PCR方法克隆得到青花菜Bo PGIP1基因完整的编码区序列,将其克隆到原核表达载体p ET28a(+)上,转化大肠杆菌BL21(DE3),获得高效表达Bo PGIP1基因的重组大肠杆菌BL21(p ET28a-Bo PGIP1),重组菌经IPTG诱导表达以及SDS-PAGE电泳检测,结果表明,在37 k Da处有一条特异表达的蛋白质条带,与预期的目的产物大小一致;同时对重组大肠杆菌BL21(p ET28a-Bo PGIP1)的抗逆性进行分析,结果表明,BL21(p ET28a-Bo PGIP1)对Na Cl(0.4 mol/L)、Na HCO3(0.2 mol/L)和PEG6000(20%)的抗性明显高于对照菌株BL21(p ET28a),该抗性的证明为Bo PGIP1基因在植物抗逆基因工程中的应用提供了理论依据。     

条锈菌诱导的小麦MBF1转录辅激活因子基因的克隆及其特征分析

应用电子克隆和RT-PCR方法,从小麦叶片中分离出一个条锈菌诱导的编码MBF1基因的cDNA序列,暂被命名为TaMBF1a。TaMBF1a包含一个完整的429 bp的开放阅读框,编码142个氨基酸,具有MBF1保守结构域;小麦TaMBF1a氨基酸序列与水稻OsMBF1相似性达92%,与拟南芥AtMBF1a相似性达80%。TaMBF1a编码的蛋白可能是核蛋白,且该基因在小麦根、茎、叶组织中表达量基本一致。在小麦与条锈菌的亲和、非亲和互作中,TaMBF1a基因均受条锈菌诱导高水平表达,且非亲和组合表达量高于亲和组合。外源植物激素水杨酸、乙烯、脱落酸也可诱导该基因快速上调表达,表明TaMBF1a可能通过水杨酸、乙烯等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应。     

甜瓜CmDWF1基因的克隆及表达分析

油菜素内酯是调节植物生理活动的重要植物激素,DWF1是油菜素内酯合成途径中重要的合成酶之一。为了研究油菜素内酯合成酶基因DWF1在甜瓜果实发育过程中的功能,从甜瓜中克隆得到CmDWF1基因,并对该基因及其编码蛋白进行了生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR方法分析了该基因在甜瓜不同组织器官中的表达。结果表明:CmDWF1基因的开放阅读框片段长为1 701 bp,编码566个氨基酸,预测其编码蛋白的分子质量为66.115 11 ku,理论等电点为6.96,不稳定指数为48.18,总平均亲水性为-0.402,属于亲水性蛋白。CmDWF1蛋白含有FAD-binding-4结构域,推测其具有FAD氧化还原酶特性。该蛋白信号肽序列,在细胞质中的定位系数为9,推测其主要在细胞质中分布。二级结构预测显示,CmDWF1蛋白中α-螺旋的含量相对较高,为37.81%。系统进化分析表明,CmDWF1蛋白与黄瓜的亲缘关系较近;实时定量PCR结果表明,该基因在甜瓜的根、茎及叶中均有表达,但在根中表达量最高,并且在甜瓜果实授粉后25 d内表达量有明显的上升,35～45 d内表达量呈下降趋势。由以上结果可知,CmDWF1基因可能参与甜瓜油菜素内酯的合成,并进一步调节甜瓜的生长发育。     

K+通道基因MIRK在网纹甜瓜植株中的表达分析

在网纹甜瓜(Cucumis melovar.reticulatus Naud.)叶片中克隆了一个cDNA片段,片段长1 330 bp。这段cDNA序列及由此推测的氨基酸序列分析和多序列比对表明扩增的片段是编码K 通道MIRK(Melon Inward Rectifying K Channel)基因的5′端。由此cDNA片段推测的氨基酸序列包含了6个跨膜片段S1到S6,其间有一个对离子选择性有重要作用的特征序列结构GYGD(Gly-Tyr-Gly-Asp)。进化树分析显示MIRK属于KAT1亚家族,和在葡萄叶片中克隆的K 通道SIRK最相近。半定量RT-PCR试验表明,MIRK在甜瓜植株中根、茎、叶、花、果实等各器官中均有表达,主要在叶片和初期发育的果实中表达,在雌花和茎中也有表达,在根中的表达量最低。MIRK在甜瓜不同器官中的表达模式显示MIRK可能在甜瓜植株发育过程中起重要作用。     

陆地棉果胶甲酯酶GhPME6的克隆及功能分析

结合陆地棉SSH-cDNA文库的测序结果,与棉花EST数据库进行序列比对和分析,获得1条在棉纤维次生壁加厚期特异表达的EST序列,该序列编码果胶甲酯酶(PME)。利用RACE技术获得其全长cDNA序列,命名为GhPME6。基因结构分析表明,GhPME6包含1个长度为1560 bp的开放阅读框、2个外显子和1个内含子,编码含有519个氨基酸的蛋白。其氨基酸序列具有PMEI和Pectinesterase两个保守结构域。通过对不同棉属基因组中的PME6基因进行比对分析,发现PME6在进化过程中具有高度保守性。qRT-PCR分析显示,GhPME6在纤维发育次生壁加厚期大量表达,推测该基因可能对棉纤维比强度有重要影响。构建GhPME6基因的大肠杆菌表达体系,获得与预期大小一致的目的蛋白,为深入研究GhPME6对棉纤维比强度的影响奠定了基础。     

海岛棉GbMYB5基因的克隆及表达分析

为了挖掘鉴定棉纤维发育相关基因,本研究根据海岛棉RIL群体定位的纤维强度QTL位点,结合转录组数据及海岛棉全基因组数据库注释信息,筛选出1个R2R3类MYB转录因子基因Gbar_A11G032760.1,根据该基因的注释信息,克隆并命名该基因为GbMYB5,qRT-PCR分析发现,在纤维发育15、20、25 DPA (Days post anthesis),该基因在高FS (Fiber strength)材料中的表达量显著高于低FS材料,且在高FS材料中明显上调表达;氨基酸序列分析表明,GbMYB5基因的编码区长747 bp,编码248个氨基酸残基,氨基酸序列包含1个高度保守的HTH-myb DNA-binding domain;序列同源比较及系统发育进化表明,该基因与不同物种的MYB5相关蛋白氨基酸序列都存在1个高度保守的HTH结构域;GbMYB5和雷蒙德氏棉的MYB5聚集在同一分支上,该基因与雷蒙德氏棉的同类基因亲缘关系较近。利用qRT-PCR分析不同组织表达情况,发现GbMYB5基因在花瓣和花萼中极显著表达量,雌蕊和雄蕊中显著表达一般,茎组织中表达不显著。研究初步分析了该基因的氨基酸序列及表达模式,为今后棉花MYB转录因子在纤维发育阶段的功能及分子机制的研究提供依据。