番茄WRKY转录因子基因片段的克隆及序列分析

【研究目的】本研究以番茄苗为实验材料,克隆出番茄WRKY转录因子的一个基因片段并对其核酸序列进行分析。【方法】根据本课题组已经克隆出的番茄特异的WRKY基因片段和番茄EST序列设计特异引物,利用RT-PCR技术获得番茄WRKY转录因子的一个基因片段并连接到pMD19-T载体中,转化DH5α,,筛选阳性克隆,用双酶切分析法对其进行鉴定并进一步对核酸序列进行测序分析。【结果】结果表明,克隆获得的WRKY转录因子基因片段约为680bp,用GenBank中的Blastn程序分析表明,其与CaWRKY（AY789641.1）、WIZZ（wizz mRNA）（AB028022.1）的相似性分别为86％和84％。【结论】WRKY转录因子在番茄中受JA诱导,这为克隆番茄WRKY基因全长,进而为番茄抗病育种奠定基础。     

葡萄VvWRKY71转录因子的生物信息学分析

WRKY转录因子在植物中广泛存在,参与了生长发育和逆境等多种生物学过程。利用生物信息学方法对葡萄VvWRKY71转录因子的理化性质、二级结构、保守结构域、亚细胞定位、功能和系统进化等方面进行了预测和分析。结果表明：该蛋白由311个氨基酸组成,分子量为34.8KDa,属于亲水性不稳定蛋白;蛋白质二级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋组成;其C端具有高度保守的WRKY结构域,亚细胞定位结果表明该蛋白位于细胞核,功能预测结果显示其主要参与了转录和转录调控过程。     

黄灯笼辣椒MYB4转录因子的克隆与序列分析

MYB转录因子是最大的转录因子家族之一,存在于所有真核生物中。R2R3型MYB是植物中最常见的MYB转录因子类型,它调控着植物组织发育、非生物胁迫反应和代谢等多种生物学过程。本研究从海南黄灯笼辣椒(Capsicum chinense)中克隆分离CcMYB4-2 (PHU22609.1)和CcMYB4-12 (PHT97629.1)转录因子,这两个转录因子是典型的R2R3型MYB。CcMYB4-2基因的ORF(开放阅读框)为753 bp,编码250个氨基酸,分子量为28.74 kD,理论等电点为9.39,CcMYB4-12基因的ORF为810 bp,编码269个氨基酸。CcMYB4-2和CcMYB4-12均不含信号肽,无跨膜结构域,是一类不稳定的非分泌亲水蛋白。进化关系得出,CcMYB4-12与拟南芥AtMYB4、AtMYB7、AtMYB32聚类在一起,已知AtMYB4、AtMYB7、AtMYB32可抑制苯丙烷代谢路径上木质素和类黄酮的合成,推测CcMYB4-12在辣椒中可能通过抑制木质素和类黄酮代谢途径,从而调节辣椒素的合成。对这对基因的启动子区域进行预测,含有多个激素响应元件和逆境响...     

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。     

乌拉尔甘草转录因子GlMYB84的克隆及其过表达分析

为了探析转录因子GlMYB84在调控甘草黄酮类化合物合成过程中的作用,克隆并对其表达情况与甘草黄酮合成之间的关系进行分析。根据前期转录组测序结果,用PCR方法扩增获得GlMYB84基因的全长cDNA序列并进行生物信息学分析,亚细胞定位确定其编码蛋白在细胞中的位置。采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)法检测GlMYB84基因在各个组织中及不同生长阶段的表达量,过表达后检测甘草黄酮的含量。结果首次在甘草中克隆到GlMYB84基因,其cDNA序列包含1个1 167 bp的ORF,共编码341个氨基酸,在细胞核中发现编码的蛋白质。GlMYB84的表达水平在甘草根中较高,且随着植株的生长而增高。黄酮的含量与基因的表达量呈正相关。本研究为植物细胞培养技术工业化生产甘草黄酮类化合物提供了参考理论依据。     

陆地棉质体转录活性因子基因GhPTAC的克隆及其耐盐性分析

为了挖掘新的耐盐基因及调控途径,利用基因芯片技术及抑制性差减文库技术筛选到质体转录活性因子,通过RACE及RT-PCR技术克隆到该基因的cDNA全长,命名为GhPTAC。该cDNA全长1 564 bp,其中ORF 1 038 bp,推测编码345个氨基酸残基的多肽。生物信息学分析表明GhPTAC为拟南芥PTAC13同源基因,同源性60.6%。编码蛋白为转录活跃的染色体(TAC)的一个组分,参与叶绿体基因组转录终止/抗终止调节。Real-time PCR分析结果表明,GhPTAC受盐胁迫诱导上调表达,在耐盐材料中9806中表达水平明显高于盐敏感材料中S9612,这与芯片结果一致。     

烟草Myb转录因子NtBL1基因的克隆及其表达分析

为揭示Blind基因在普通烟草中的功能,通过同源克隆的方法从普通烟草K326的基因组中克隆得到1个Blind-like基因,即NtBL1,用PROSITE(ExPASy)、Sopma和Swissmodel等软件对NtBL1进行蛋白质结构域分析和高级结构预测,用Mega 7.0和MEME软件对NtBL1及其同源蛋白进行了进化树构建和结构分析,用半定量PCR分析了NtBL1基因在花、叶、根、茎、苗中的表达模式,用qRT-PCR技术分析了ABA、NaCl和PEG处理下NtBL1基因的表达模式。结果表明,NtBL1的开放阅读框长度为1 014 bp,编码337个氨基酸。半定量PCR结果表明,NtBL1在烟草的大部分组织和各时期普遍表达,但是根中的表达量最高。蛋白质结构域分析显示NtBL1是典型的R2R3 Myb家族蛋白,含有2个Myb-type HTH类型的DNA结构域。蛋白质高级结构预测表明,NtBL1蛋白高级结构主要由无规则卷曲和α-螺旋组成。进化和结构分析结果表明,NtBL1基因与番茄Blind等基因的进化距离较近,且具有相似的模体结构。qRT-PCR的结果显示NtBL1基因的表达受ABA的诱导,在处理24 h达到最高表达量;NtBL1基因的表达受NaCl处理的抑制,在24 h出现最低表达量。因此,NtBL1基因可能参与激素和盐胁迫调控下的侧生分生组织的发育。     

玉米NAC转录因子片段的克隆及分析

以三叶期玉米幼苗为材料,根据NAC转录因子特有的保守结构设计特异引物,利用RT-PCR技术获得一个玉米NAC转录因子的基因片段,并对该片段进行了测序和生物信息学分析。测序分析结果表明,克隆得到的NAC转录因子基因片段为230 bp,聚类分析结果表明其属于NAC家族的NAM亚类。该片段的获得为克隆玉米NAC转录因子基因全长,进而为玉米抗逆育种奠定了基础。     

樟树WRKY转录因子的克隆与表达分析

WRKY转录因子超家族在植物生物和非生物胁迫响应、生长发育、代谢过程中起着重要的调控作用。本研究基于樟树叶高通量转录组数据设计特异引物,以芳樟醇型樟树叶片为材料,克隆获得6个CcWRKY转录因子,分别命名为CcWRKY1,CcWRKY2,CcWRKY3,CcWRKY4,CcWRKY5,CcWRKY6;序列多重比对显示,CcWRKY蛋白均含有一个保守WRKYGQK氨基酸残基;系统进化分析表明,除CcWRKY2属于第Ⅱ类,其余5个基因均属第Ⅲ类WRKY转录因子亚家族;杨树原生质体瞬时表达结果显示,6个CcWRKY蛋白均定位于细胞核;实时定量PCR检测结果揭示:6个基因在不同组织的表达模式较为相似,均是嫩叶表达量高于花蕾,嫩茎和幼果;在不同化学型中,3个基因CcWRKY1,CcWRKY2,CcWRKY4在芳樟醇型樟叶中优势表达,CcWRKY3在樟脑型叶中表达量相对较高;而CcWRKY5,CcWRKY6的表达均相对较低。推测CcWRKY1,CcWRKY2,CcWRKY4可能参与单萜类化合物芳樟醇的合成调控。     

蒙古冰草WRKY转录因子基因的序列分析

WRKY转录因子是一类与植物抗逆相关的蛋白家族,通过激活植物抗逆应答基因的表达而提高其抗逆性。为挖掘蒙古冰草(Agropyron mongolicum)抗旱相关的WRKY基因,本研究在已有转录组测序数据的基础上,用Plant TFDB数据库中的Prediction和Blast对WRKY基因筛选及保守结构域分析,对筛选出的WRKY转录因子用Ex PASy Proteomics Server和MEME程序预测其分子量、等电点和基序、并用MEGA7.0.7与已报道具有抗旱功能的16个WRKY蛋白进行多序列比对分析并构建系统进化树。结果表明:蒙古冰草中筛选出14个WRKY基因,其蛋白大小在63~677 aa范围内,分子量和等电点分别介于7.1~73.3 k D和6.09~10.09之间;基序预测得到1个特征基序,2个保守基序,最长的基序含29个氨基酸。蒙古冰草WRKY转录因子蛋白基本上比较保守,WRKYGQK没有发生变异,但存在着Q残基的变异;进化树分为两大类,一类为Unigene19129、Unigene47036、Unigene50921、其C端锌指结构是C2HC,另一大类Unigene29536、Unigene43681、Unigene52656等C端锌指为C2H2;蒙古冰草中筛选出的WRKY基因与16个具抗旱功能的WRKY基因均有同源性,推测这14个WRKY转录因子参与蒙古冰草干旱逆境下的反应。     

杜鹃花ARFs转录因子RmARFgn的克隆和生物信息学分析

生长素是重要的植物激素,参与调控植物生长、发育和器官分化等几乎所有生理过程。生长素响应因子家族是生长素发挥调控功能的重要基因,在生长素信号传导过程中起重要的作用。从百里杜鹃景区广泛种植的高山杜鹃中克隆了一个ARF类转录因子基因,命名为RmARFgn。该基因编码蛋白含700个氨基酸,与水稻生长素早期响应基因OsARF1高度相似。通过调控RmARFgn基因在杜鹃花内的表达,可以控制杜鹃花的花期和器官形态。该研究为杜鹃花的发育调控打下了基础。     

木薯转录因子MeERF117的克隆及表达分析

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)类转录因子是植物应答多种逆境胁迫机制中的关键组分,研究木薯AP2/ERF家族成员将有助于解析该家族在木薯抗逆胁迫中的功能。基于已有木薯基因组序列信息,以木薯块根cDNA为模板,克隆得到一段长度为927 bp的cDNA,命名为MeERF117,该基因编码308个氨基酸。MeERF117蛋白分子量为35.08 kD,且该蛋白仅含一个AP2/ERF结构域,属于ERF转录因子家族。在进化关系上,Me ERF117蛋白与巴西橡胶树的ERF蛋白最相近。亚细胞定位观察到MeERF117蛋白分布于细胞质和核中。实时荧光定量PCR (Real-time quantitative PCR)方法检测MeERF117基因在木薯块根采后生理性变质(Post-harvest physiological deterioration, PPD)过程中的相对表达量,发现PPD的发生可提高MeERF117因子的表达水平,在PPD后期(48 h)时MeERF117的相对表达量是未发生PPD (0 h)时的2倍,表明木薯块根PPD的发生...     

橡胶草Tk-bZIP11转录因子基因的克隆及其表达模式分析

橡胶草(Taraxacum kok-saghyz)种植过程中经常受干旱等胁迫影响，提高品种的抗逆性具有重要意义。为了研究bZIP转录因子在橡胶草逆境响应中的功能，本研究从橡胶草中克隆了Tk-bZIP11基因，其ORF全长468 bp，编码156个氨基酸。蛋白结构分析结果表明，Tk-bZIP11蛋白具有bZIP转录因子特有的保守结构域，同时具有核定位信号。在进化关系上，Tk-bZIP11与莴苣(Lactuca sativa) Ls-bZIP11亲缘关系最近，并具有相同的保守基序。亚细胞定位结果表明，Tk-bZIP11定位在细胞核中。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析结果表明，Tk-bZIP11在橡胶草的不同组织均有表达，其在叶片中表达量最高，是花梗中表达量的3.28倍。在经甘露醇诱导的渗透压胁迫下，Tk-bZIP11在处理后呈现显著下调表达。在NaCl和PEG-4000模拟的胁迫处理下，Tk-bZIP11在处理后12 h内均呈现上调表达，24 h后呈现下调的规律。在植物激素茉莉酸甲酯、乙烯利和脱落酸处理下，Tk-bZIP11表达量也是在处理的前12 h显著上调表达，之后下调表达。...     

拟南芥转录因子CBF2的克隆与生物信息学分析

本研究旨在克隆转录因子CBF2并对其进行生物信息学分析得到该基因相关信息。试验以拟南芥基因组DNA为模板,根据GenBank中拟南芥转录因子CBF2(FJ491243.1)已知序列设计引物,回收扩增的目的片段与T-easy载体连接后转入大肠杆菌(E.coli DH5α),经蓝白斑筛选后提取重组体的质粒,经滞后筛选、PCR、酶切鉴定无误后进行测序。经生物信息学分析,该基因全长651 bp,其中编码区长648 bp,编码216个氨基酸,其蛋白的分子式为C₁₀₅₆H₁₆₂₃N₂₉₃O₃₃₃S₁₆,相对分子质量为24.26 kDa,等电点为5.00,该蛋白为亲水性非分泌型蛋白,无信号肽存在;其蛋白质二级结构以α-螺旋、β-折叠和无规卷曲为主。肽链可能含有9处丝氨酸磷酸化位点,6处苏氨酸磷酸化位点,以及2处酪氨酸磷酸化位点。本研究通过对CBF2基因的生物信息学分析,获得了该基因的相关信息,并与已有研究结果进行比对分析,推测该基因在植物抗逆过程中有重要的作用。     

木薯转录因子基因MeHDZ14的克隆与分析

HD-Zip家族基因在植物生长发育和逆境胁迫中起重要作用。为了研究MeHDZ14基因在非生物胁迫(尤其是干旱)应答中的作用,选用对干旱信号反应灵敏、相对耐旱的木薯品种"SC124"作为实验材料,利用RT-PCR克隆了MeHDZ14基因。生物信息学分析发现,MeHDZ14基因编码的蛋白具有典型的HD-Zip保守结构域。将该基因编码的蛋白与GFP融合,亚细胞MeHDZ14:GFP重组蛋白定位于细胞核。同时,酵母Y187中的转录自激活试验结果也表明,MeHDZ14蛋白具有明显转录自激活功能。推断MeHDZ14是一个典型的HD-Zip I转录因子。MeHDZ14启动子区具有多个ABA响应元件ABRE(ABA response element)。基因差异表达分析结果表明,MeHDZ14基因在叶片和根中的表达受干旱胁迫的诱导,并对外源ABA具有明显的响应。因此,认为MeHDZ14基因通过ABA依赖信号传导途径参与调控木薯干旱响应。此外,还发现MeHDZ14基因的编码区虽然存在数个SNP,但表现出高度保守性,且在不同木薯品种中的表达对干旱胁迫均有明显的响应,为进一步研究该基因的功能奠定了基础。     

茄子SmWRKY1转录因子基因克隆及序列分析

克隆茄子转录因子SmWRKY1基因,对其序列进行分析,为SmWRKY1基因在茄子抗逆分子育种的应用中提供理论依据。以茄子幼苗为试材,依据GenBank上已提交的番茄、甜椒、烟草的WRKY基因序列设计引物,提取总RNA利用RT-PCR方法扩增得到基因片段,克隆、测序并通过NCBI在线和DNAMAN等软件对其核酸及氨基酸序列进行分析。同源克隆得到SmWRKY1,核酸序列930 bp,翻译为310个氨基酸组成的蛋白序列,其中Ser和Thr量最多,分别占总氨基酸数的12.0%和11.0%。NCBI检索SmWRKY1属于WRKY基因超家族,第114至120个氨基酸含有WRKY保守结构域“WRKYGQK”,其锌指结构为C2H2型,初步证实SmWRKY1属于第二大类WRKY转录因子。DNAMAN构建茄子SmWRKY1与不同植物WRKY蛋白的系统发育树,表明茄子WRKY1与番茄中的WRKY1蛋白亲缘关系最近,同源性达96%。WRKY基因在植物耐逆性的研究中有着重要的作用,通过克隆出SmWRKY1基因片段,为进一步克隆其全长、研究其功能做前期准备,为分子育种、培育茄子耐逆性新品种奠定了一定的基础。     

喜树转录因子CaERF1的克隆与生物信息学分析

AP2/ERF (APETALA2/ethylene response factor)家族转录因子在调控植物生长以及次生代谢积累等方面具有重要功能。本研究从喜树叶片中克隆AP2/ERF家族转录因子,并利用生物信息学分析该转录因子序列与结构。结果表明,从喜树叶片中成功克隆了597 bp大小的转录因子,并命名为CaERF1,成功构建重组质粒pGMT-CaERF1;CaERF1蛋白由199个氨基酸组成,与拟南芥中ORA47具有较高同源性,且属于不稳定的亲水性蛋白质;二级结构以无规则卷曲占比最高,为68.84%,并在15～80氨基酸区域存在一个AP2结构功能域。该转录因子的克隆以及结构分析为进一步研究CaERF1的功能奠定基础,同时为研究AP2/ERF类转录因子调控喜树碱等次生代谢产物合成提供数据支持。     

棉花转录因子GhGT30基因的克隆及转录功能分析

Trihelix转录因子广泛参与植物生长发育、非生物胁迫应答等一系列生理活动。本研究根据表达序列标签(EST)电子拼接,结合cDNA末端快速扩增技术(RACE)和RT-PCR技术,从棉花中克隆了一个cDNA全长为2 210 bp的新基因,其开放读码框为2 025 bp,编码一个675氨基酸的蛋白,分子量约76.26 kD,等电点为6.21。SMART蛋白结构预测发现,该基因在N端和C端各有一个trihelix结构域,属于GT-2型trihelix转录因子,被命名为GhGT30 (GenBank登录号为JQ013098)。氨基酸序列比对显示,该蛋白和其他高等植物的GT蛋白有较高的同源性。进化树分析表明,GhGT30基因和大豆GmGT-2B基因处在同一进化树分支。拟南芥原生质体中瞬时表达分析表明,GhGT30主要定位于细胞核中。实时荧光定量PCR分析表明,该基因在棉花的花、纤维(12 DPA)中的表达量明显高于根、茎、叶及胚珠(0 DPA),同时,该基因对干旱、高盐、低温及脱落酸(ABA)等处理都有一定程度的响应,推测该基因对棉花非生物胁迫的调控起重要作用。