小麦抗逆相关转录因子DREB密码子偏好性特征分析

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子在植物抵抗干旱、高盐、低温等非生物逆境中发挥着重要作用。为探究普通小麦抗逆相关转录因子DREB密码子的偏好性特征,本研究运用CodonW、CHIPS和CUSP软件程序分析了小麦DREB基因的密码子使用特性,并与13种植物的DREB密码子偏性进行比较。结果表明,小麦DREB基因主要偏好以GC结尾的密码子;根据RSCU值,确定小麦DREB基因的高频密码子有14个;不同作物间DREB基因的密码子选用偏好性存在一定差异;基于DREB编码序列的聚类分析比基于密码子使用偏性聚类分析更能准确地反映物种间的亲缘关系;属于真核生物的酵母菌比属于原核生物的大肠杆菌更适宜作为DREB基因表达的异源受体。小麦DREB与模式植物基因组之间密码子使用偏性差异较小,拟南芥可能比烟草和番茄更适合作为该基因转基因研究的理想受体。小麦DREB密码子偏性分析为该基因的异源表达及分子遗传研究提供了一定的理论依据。     

玉米waxy基因密码子偏好性分析

运用CHIPS、CUSP和CodonW程序对玉米waxy基因的密码子进行了分析,将分析结果与大肠杆菌、酵母基因组的密码子偏好性进行比较.结果表明,waxy基因对一些密码子的使用存在明显的偏好性,特别偏好于使用以G或C结尾的密码子,且玉米waxy基因与大肠杆菌、酵母的密码予偏爱性有较大差异,分析结果对玉米waxy基因在这两类表达系统中的表达具有一定指导意义.     

苋菜AtPAL基因密码子偏好性分析

[目的]对苋菜AtPAL基因密码子的偏好性进行分析。[方法]利用codonW、MEGA、Origin、Excel、SPSS等软件及CUSP在线程序,分析了苋菜AtPAL基因密码子使用偏好性,并与菠菜、甜菜、一品红等14个不同物种PAL基因密码子偏好性以及大肠杆菌、酵母菌等5种模式生物基因组密码子偏好性进行对比分析,同时基于不同物种PAL基因密码子偏好性及基因编码区进行聚类分析。[结果]苋菜AtPAL基因表达水平和密码子偏好性均较弱,更偏好使用A/T碱基以及以A/T结尾的密码子;聚类分析结果显示,单双子叶植物分别聚成一类,且亲缘关系近的物种往往聚成同一小类,但基于PAL基因编码区的聚类结果更接近传统意义上的物种分类;中性分析、ENc与GC3s关联性分析、奇偶偏好(PR2)分析的结果均显示,突变压力是影响PAL基因密码子使用偏好性的主要因素,同时也受自然选择压力等其他一些因素的影响;与模式生物基因组密码子偏好性对比的结果显示,拟南芥比较适合作为苋菜AtPAL基因的遗传转化受体,酵母真核表达系统比大肠杆菌原核表达系统更适合作为苋菜PAL基因的异源表达载体。[结论]为苋菜AtPAL基因进行异源表达时,选择合适受体及表达系统提供了理论基础,并为苋菜AtPAL基因密码子的优化提供了依据。     

美味猕猴桃过氧化物酶基因 AdPOD27 的密码子偏好特征分析

为了解美味猕猴桃过氧化物酶基因 AdPOD27 的密码子偏好特征,本研究采用 CodonW1.4.2、SPSS19.0、MEGA5.2 和 EMBOSS 等软件分析 AdPOD27 的密码子偏好性参数,同时对单子叶植物和双子叶植物间 POD27 的密码子使用规律进行比较。结果表明,AdPOD27 有效密码子数（ENc）、密码子 G 和 C 含量（GC）、密码子第 3 位 G 或 C 的含量（GC3s）分别50.65、0.443 和 0.429,意示着 AdPOD27 密码子偏好性较弱但偏好使用含有较多 A 和 T 并以 A 或 T 结尾的密码子;单子叶植物和双子叶植物平均 ENc 值分别为 36.93 和 52.25,单子叶植物 POD27密码子偏好性普遍强于双子叶植物;聚类分析结果表明,物种间具有严格的密码子偏好性规律。此外,AdPOD27与猕猴桃基因组密码子使用频率存在一定差异。本研究结果为进一步开展 AdPOD27 基因功能和分子进化研究提供了科学依据。     

玉米waxy基因密码子偏好性分析

运用CHIPS、CUSP和CodonW程序对玉米waxy基因的密码子进行了分析,将分析结果与大肠杆菌、酵母基因组的密码子偏好性进行比较。结果表明,waxy基因对一些密码子的使用存在明显的偏好性,特别偏好于使用以G或C结尾的密码子,且玉米waxy基因与大肠杆菌、酵母的密码子偏爱性有较大差异,分析结果对玉米waxy基因在这两类表达系统中的表达具有一定指导意义。     

茶树CsActin1基因密码子偏性分析

运用CUSP、Codon W、CHIPS程序分析茶树肌动蛋白基因Cs Actin1的密码偏性,并将其与茶树基因组密码子偏性比较,以及与其它9种植物肌动蛋白基因进行基于密码子偏性和CDS序列的聚类分析。结果显示,Cs Actin1相对密码子使用度（RSCU）与茶树基因组比较,只有6种氨基酸的密码子偏性一致,且没有如茶树基因组一样偏好使用A/T结尾的密码子,肌动蛋白基因基于RSCU的聚类结果与基于CDS序列的聚类结果虽存在差异,但都能在一定程度上反映物种间的亲缘关系。     

密码子偏性分析方法及茶树中密码子偏性研究进展

密码子偏性指同义密码子的非均衡使用。研究密码子偏性模式、密码子偏性的形成因素具有重要的生物学意义。本文主要阐述了密码子偏性研究常用的衡量参数、密码子使用模式的统计分析方法、影响密码子偏性的因素及茶树中密码子偏性研究进展。     

大麦HD-Zip基因家族密码子偏好性分析

同源异型域-亮氨酸拉链(homeodomain-leucine zipper,HD-Zip)蛋白在植物生长发育和适应性抗逆过程中发挥着至关重要的调控作用,而密码子偏好性分析是大麦HD-Zip转录因子家族分子进化及功能研究的重要补充。为探究大麦HD-Zip转录因子家族密码子偏好性特征,利用CUSP、CHIPS及CodonW等软件(程序)对32个大麦HD-Zip基因进行了分析。结果显示,大麦HD-Zip家族基因偏好以C或G结尾的密码子,使用频率最高的密码子是CUG,最优密码子为AUC和AGG。该家族基因GC3值分布较分散(0.48~0.98),有62.5%的基因ENC值小于35;GC12与GC3的相关性较强,大多数ENC值频数处于0.03~0.11的范围内,实际ENC值与预期ENC值相近,证明大麦HD-Zip家族基因密码子偏好性较弱,且在进化过程中主要受突变压力的影响。聚类分析表明,基于相对同义密码子使用度的HD-Zip基因聚类与物种进化关系没有必然相关性。对大麦HD-Zip家族代表基因HD-Zip IV 5进行最适受体分析发现,大肠杆菌更适合作为其异源表达受体,遗传转化模式植物中水稻更适合作为该基因的表达受体。本研究为大麦HD-Zip转录因子家族进一步功能研究奠定基础。     

大豆花叶病毒CP基因密码子使用偏性分析

大豆花叶病毒(soybean mosaic virus,SMV)外壳蛋白(coat protein,CP)是SMV基因组的结构蛋白,在SMV侵染大豆的过程中发挥着重要的作用。运用CUSP和Codon W等软件分析了大豆花叶病毒外壳蛋白的密码子的偏性,并与SMV基因组的密码子偏性进行了比较。结果表明,SMV CP偏好于以A/T结尾的密码子;与SMV基因组密码子偏性相比,发现只有8种氨基酸密码子偏性完全一致。ENC与GC3的相关性分析结果显示,CP的密码子使用偏好性受碱基组成等多种因素共同影响。聚类分析显示基于基因CDS序列的聚类结果与基于密码子偏性参数相对密码子使用度(RSCU)的聚类结果基本一致。通过分析CP密码子使用特性,为进一步研究其功能奠定基础。     

龙眼胚性愈伤组织DlHOS1基因克隆与表达分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR和RACE-PCR技术对植物抗寒重要调控因子HOS1(DlHOS1)进行克隆,并进行密码子使用偏爱性、生物信息学和低温胁迫下表达等方面的分析。结果表明:DlHOS1基因序列全长3 577 bp,包含ORF 3 000 bp,编码999个氨基酸,5’UTR和3’UTR分别162 bp和415 bp(GenBank登录号:KY990404);密码子使用偏爱性分析表明,DlHOS1密码子的选择偏爱性较弱,偏爱以A/T结尾;生物信息学分析结果表明,DlHOS1编码的蛋白属于不稳定的疏水性跨膜蛋白,不含信号肽,定位于细胞质和细胞核,二级结构富含α螺旋,与柑橘的亲缘关系较近;qPCR结果发现,DlHOS1能够响应低温胁迫诱导,总体上低温下其表达水平上升。研究结果认为,DlHOS1参与龙眼抗寒和低温胁迫过程。      

甘蓝型油菜NBS-LRR基家族的鉴定及密码子偏好性分析

NBS-LRR（nucleotide binding site and leucine rich repeat）是庞大且复杂的基因家族,对植物的抗病性具有非常重要的作用。为深入了解甘蓝型油菜NBS-LRR基因家族,合理开发利用基因资源,对甘蓝型油菜（Brassica na?pus L.）及相关物种的NBS-LRR基因进行了生物信息学分析,包括基因家族鉴定、系统进化分析、保守基序、基因结构、染色体定位以及密码子偏好性分析等。以拟南芥为参考,在甘蓝型油菜中鉴定到463个NBS-LRR基因家族成员,根据结构域将其分成TIR-NBS-LRR 和CC-NBS-LRR 两类,再分别细分为4 和8 个亚组。19 条染色体均有NBS-LRR基因,其中ChrC09上分布最多,达到53个;NBS-LRR基因以基因簇形式存在居多,可推测抗病基因NBSLRR发生了大规模片段复制。分析5个物种（甘蓝、白菜、甘蓝型油菜、水稻和拟南芥）的NBS-LRR家族基因密码子 偏好性,结果发现,甘蓝型油菜抗病基因有效密码子数范围与甘蓝（B. oleracea L.）更加相近。然后进一步对甘蓝型油菜和白菜（B. rapa L.）与甘蓝的共线直系同源关系进行偏好性分析,并获得相同发现,推测甘蓝型油菜可能和甘蓝在抗病基因密码子的使用偏好上更为相似。     

茶树亲环素基因cDNA全长的分析鉴定与原核表达

通过对茶树新梢cDNA文库大量随机测序,获得了一个编码亲环素的全长基因,在GenBank登录,登录号为DQ904327。茶树亲环素基因cDNA全长949 bp,其中开放阅读框全长495 bp,编码蛋白质含有164个氨基酸,分子量约为17.47 kD,等电点约为8.54,它具备5’端非编码区的“CAAT”标志及3’端非编码区的”AATAAA”poly-A加尾信号。其推测的氨基酸序列经与26条其他生物亲环素蛋白氨基酸序列进行CLUSTAL W多序列联配并以Neighbor-Joining法进行进化树构建后,发现与水稻和小麦的相似性较高,达到85%以上。根据亲环素基因开放阅读框序列设计引物,构建了原核表达载体pET/Csin-Cyp,并在大肠杆菌BL21(DE3)中成功诱导出了一个分子量为23 kD的亲环素融合蛋白。     

大豆脱氢抗坏血酸还原酶基因的电子克隆及进化分析

利用生物信息学和实验验证的技术路线,以拟南芥脱氢抗坏血酸还原酶基因cDNA序列为信息探针,对大豆EST数据库进行同源搜索,经同源性比对和序列组装,获得全长为955bp的大豆脱氢抗坏血酸还原酶基因的cDNA序列(GenBank登录号为DQ006810),经RT-PCR扩增,分子克隆和序列分析验证,结果表明与电子克隆完全一致.该cDNA序列具有完整的开放阅读框架(ORF,36bp-815bp),推测编码蛋白为259个氨基酸.通过与几种植物脱氢抗坏血酸还原酶蛋白序列的比较,发现该基因具有较高的保守性.结果表明根据物种问同源基因序列,对跨物种问EST数据库进行同源检索筛选,拼接,是新基因克隆的一条有效途径.     

大豆24kDa油体蛋白与人bFGF融合基因转化拟南芥的研究

为探索大豆油体蛋白与人bFGF蛋白在植物油体中融合表达的可行性,以大豆总DNA为模板,通过PCR扩增得到大豆油体蛋白基因（Ddoil）及启动子（Ddprm）,构建Ddprm启动的Ddoil基因与植物偏好密码子改造的bFGF基因融合表达载体p1390Ddprm-Ddoil-bFGF,花侵染法转化拟南芥,对T2代拟南芥抗性植株基因组进行PCR检测,对种子总蛋白进行SDS-PAGE分析、Western blot检测、ELISA检测及细胞活性测定,为bFGF在其他油料作物的油体系统的表达提供了参考。     

早播对四川盆地小麦新品系J210生育进程、籽粒灌浆特性和产量的影响

为了明确弱春性高产小麦新品系J210对早播的适应性以及为早播早熟型超高产品种的选育提供依据,2006-2007年在四川盆地气候生态条件下研究了不同程度早播(从10月18日到11月5日每2 d一个播期,共10个播期)对J210生育进程、籽粒灌浆特性和产量及产量构成的影响.结果表明,J210的生育进程随播期的提前而提前,全生育期和灌浆持续期随播期的提前而增长;10月18-30日间播种,单位面积穗数和粒数变化不明显,籽粒平均灌浆速率差异也很小,但粒重随播期推迟而降低.而10月30日之后播种,单位面积穗数和粒数明显减少,籽粒灌浆速率和粒重随播期推迟而增高;从产量看,以10月18日播种最高,但在10月28日之前播种减产不显著,在10月28日之后播种显著减产,10月18日播种比11月5日播种增产达29.92%.考虑到试验期间为暖冬年,认为J210在生产上的高产而又安全的播期为10月25日左右.在进行更加高产的早播早熟型小麦品种选育时,可将育种材料的播期提前到10月20日左右,这样有利于育成更加适应早播的高产稳产小麦新品种.     

盆西平原麦区小麦早播早熟与超高产的气候生态条件分析

为给盆西平原麦区稻麦两熟制条件下早播早熟型超高产小麦新品种选育提供气候生态依据,深入分析了该区小麦生育期旬平均温度、旬降雨量和旬日照时数.结果表明,该区光、热、水资源在时间上分布具有较好的同步性,从10月中下旬到翌年5月中旬的生态条件基本能够满足弱春性小麦出苗、分蘖、幼穗分化、开花结实和籽粒灌浆的需要,适当提前小麦播期,有利于开发利用10月中下旬的光、热、水资源,并延长了小麦全生育期,有利于小麦高产.综合考虑该区气候生态条件和育种现状,早播早熟型小麦品种的目标播种期、抽穗期和成熟期分别以10月20日、3月中旬和5月10日左右为宜;而产量结构以穗重型为宜,其构成因素为:穗数300×104/ha左右,穗粒数达60粒左右,千粒重50 g左右,产量7 500 kg/ha以上.     

烟草红素氧还蛋白基因NtRD1的克隆及其RNAi载体构建

采用RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术进行烟草红素氧还蛋白基因NtRD1(Nicotianatabacum rubredoxin1)全长cDNA的克降,获得了全长808 bp的cDNA,该cDNA具有完整的开放阅读框架,编码204个氨基酸,其中包含一个保守的红素氧还蛋白结构域.同源分析结果表明,NtRD1与其它植物已克隆的RDs具有较高的一致性.系统发育分析结果表明,NtRD1与其它物种RDs的亲缘关系由近及远依次是马铃薯、水稻、葡萄、拟南芥和藻类.根据RNAi(RNA interference)载体构建原则,成功地构建了干扰NtRD1的RNAi植物表达载体pCAMBIA1301-NtRD1-RNAi,为进一步探明该基因在烟草中的功能奠定了基础.     

茶树转录因子基因CsDREB-A4的克隆与温度胁迫响应的分析

基于本实验室茶树品种迎霜的转录组数据,通过PCR方法从迎霜的DNA中克隆得到CsDREB-A4基因。分析显示,该基因含开放阅读框长708βbp,编码235个氨基酸,含有AP2/ERF家族转录因子典型的保守AP2结合域,并且与大豆、番茄、葡萄、拟南芥等的DREB转录因子有高度同源性。从进化树、亲/疏水性、无序化特性、二级和三级结构等方面进行预测与分析,结果表明,该转录因子属于AP2/ERF家族中的DREB亚族的A4组,大多数氨基酸属亲水性氨基酸,无序化特征比较明显,三级结构与AtERF1相似。利用实时荧光定量PCR分析表明,在迎霜、安吉白茶、云南十里香3个茶树品种中CsDREB-A4基因均受高温、低温诱导表达。在4℃处理下,在上述3个茶树品种中CsDREB-A4基因表达量均在24βh时达到最大值,分别为对照的23、4、43倍,并且CsDREB-A4基因在迎霜和云南十里香中均比安吉白茶的基因表达上调时间更长,上调程度更大。在38℃处理下,CsDREB-A4基因在迎霜和云南十里香中表达受抑制,均只在8βh时表达量高于对照,而在安吉白茶中表达量显著增加,在12βh时高达对照的2β720倍。