新疆红肉苹果转录因子MsMYBIO基因的克隆、序列分析及原核表达

目的：克隆新疆红肉苹果[Malus sieversii f．neiclzwet-zkyana（Dieck）Langenf]MYB10转录因子基因,进行序列分析和原核表达研究,为进一步探索红色发育机理及选育新的栽培红肉苹果奠定理论基础。     

扁桃AcSFB基因的克隆与原核表达分析

 利用RT-PCR和RACE技术, 从新疆栽培扁桃‘鹰嘴’花药中获得了一个全长的SFB ( S-hap-lotype-specific F-box gene) 基因(GenBank登录号为FJ362525) , 命名为AcSFBd。该基因全长1 125 bp, 编码374个氨基酸, 在N末端含有一个大约50个氨基酸组成的F2box基序, 含有两个高变区(Hva和Hvb)和两个可变区(V1和V2) 。生物信息学的方法成功预测了AcSFBd蛋白分子质量为43 kD, 为亲水性、非分泌型蛋白, 在基质内起连接酶(EC6. - . - . -) 的作用。成功构建了原核表达载体, 并转化大肠杆菌BL21 (DE3) , SDS2PAGE检测结果显示表达了一个约60 kD的蛋白。     

矮牵牛CHS基因启动子克隆、序列分析及植物表达载体构建

应用PrimerPremier5.0软件,根据GenBank数据库报道的查尔酮合成酶基因启动子序列(EF199747)设计1对特异性PCR扩增引物,以矮牵牛品种‘午夜蓝色’叶片总DNA为模板,用TaqDNA聚合酶成功扩增出1条约0.5kb的DNA片段,回收该片段并连接到pMD18-T载体上。结果表明:经测序该启动子片段长550bp;bl2seq分析结果表明该启动子与目标序列相似性高达100%;PLACE在线分析显示在克隆片段中含有TATAbox、CAATbox、capsite、antherbox、box1、box2、Gbox及TACPyAT-box等顺式元件;并构建了矮牵牛CHS基因启动子融合标记基因GUS的植物表达载体pPhCHS::GUS。     

柿果实扩张蛋白基因cDNA克隆及原核表达

以‘富平尖柿’（Diospyros kaki L.‘Fuping Jianshi’）果实不同发育时期提取的总RNA为模板,利用RT-PCR结合RACE技术扩增得到5个扩张蛋白基因：成熟期CDK-Exp3（1 168 bp）,转色期CDK-Exp4（1 120 bp）和CDK-Exp5（1 018 bp）,膨大期CDK-Exp6（1 129 bp）和CDK-Exp7（1 121 bp）;5个基因的开放阅读框（ORF）均为765 bp,编码254个氨基酸;构建了CDK-Exp3原核表达载体pET-CDK-Exp3,并转化于E.coli BL21（DE3）,SDS-PAGE检测结果显示表达了一个约43 kD的蛋白。     

龙眼14-3-3基因的克隆与原核表达

 以龙眼(Dimocarpus longan Lour. ) 为试材, 应用同源克隆和RACE方法从花芽中获得了调控 蛋白14-3-3的全长cDNA序列, GenBank登录号为FJ479618 (GI: 218202931) 。该cDNA全长1 121 bp, 包括一个783 bp的开放阅读框, 编码261个氨基酸, 序列比较分析显示14-3-3 cDNA具有较高的保守性。半定量RT-PCR分析结果表明, 14-3-3 mRNA在龙眼叶芽、叶片、花芽和成熟的花中都有表达, 但在花芽中表达量最大。构建了pET14-3-3原核表达系统, 将14-3-3全长cDNA在大肠杆菌中表达, 获得一个分子量约为34 kD的可溶性融合蛋白, 经Western blotting验证, 该蛋白为14-3-3蛋白。     

茭白lea3基因全长cDNA的分离克隆及序列分析

第3组胚胎晚期丰富蛋白(LEA3)是一组在胚胎发育后期丰富表达的蛋白,同时它还受水分胁迫和ABA的诱导,与植物抗旱性密切相关。本研究以经过干旱处理的茭白幼苗的mRNA为模板,根据禾本科lea3基因的保守序列设计简并引物进行RT-PCR,得到lea3基因的部分序列,然后结合RACE方法获得全基因两端的序列,经拼接得出茭白lea3基因的全长cDNA,序列分析结果表明该基因的开放阅读框为666bp,编码221个氨基酸,包含2个LEA3基元序列。通过与已报道的LEA3蛋白序列比较,与禾本科中水稻、大麦、小麦、雀麦、玉米的同源性分别为51.2%、41.0%、41.1%、42.0%和40.5%。最终得出结论,茭白lea3基因具有已知物种lea3基因的特征,可以为该基因的功能研究提供参考。目前,该基因已在GenBank中登录,编号为GQ494017。     

龙眼转醛醇酶基因的克隆与原核表达

转醛醇酶作为磷酸戊糖途径非氧化阶段的关键酶,在调节植物PPP对环境胁迫的应答中起重要作用.该研究应用RACE方法克隆了龙眼(Dimocarpus longan Lour.)花芽中转醛醇酶的基因,获得一段长度为1 655 bp的cDNA,其中包括一个1 320 bp的开放阅读框,已登陆GenBank,登陆号为FJ472991(GI:217795375).将转醛醇酶全长cDNA在大肠杆菌中表达,获得一个约55 kD带有组氨酸标签的外源蛋白.RT-PCR结果显示,TAL mRNA在龙眼成花逆转花芽中有较明显的表达量上调,说明TAL在一定程度上影响了龙眼正常成花.     

梅PGIP基因的克隆及全序列分析

 通过PCR扩增, 从梅基因组中得到1条全长1 192 bp的多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白( PGIP)基因序列。该序列包含有1个完整的开放阅读框和1个内元。比对结果表明, 克隆到的序列与桃、马哈利樱桃中相应序列一致度分别为96%和95% , 其蛋白质序列与桃、马哈利樱桃的蛋白质序列一致度分别为97%和94%。该蛋白质序列中包含着一段亮氨酸重复序列。     

独行菜LaSPS基因的克隆与生物信息学分析及原核表达

以独行菜(Lepidium apetalum)幼苗叶片为试材,采用PCR方法,扩增得到LaSPS基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),构建pET-32a-LaSPS原核表达载体并在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中表达LaSPS重组蛋白。结果表明:LaSPS基因ORF长1 269bp,编码422个氨基酸,包含茄呢醇焦磷酸合酶结构域,是异戊烯基合成酶家族的成员;序列分析发现,LaSPS蛋白定位于叶绿体中,不含信号肽没有跨膜区;通过序列比对和系统进化分析,显示LaSPS蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtSPS2蛋白相似度为91%,亲缘关系最近;在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达LaSPS重组蛋白,为研究LaSPS基因在独行菜质体醌生物合成途径中的功能奠定了基础。     

脐橙CsNAC基因的克隆及其在果实贮藏过程中的表达分析

从脐橙(Citrus sinensis Osbeck)果皮褐变相关基因的cDNA抑制差减文库中,筛选了一个与NAC基因家族同源的EST序列,通过RACE技术成功克隆了CsNAC基因全长cDNA序列共1 203 bp,并对其进行了序列分析。结果表明,CsNAC包含一个918 bp的开放阅读框(ORF),编码305个氨基酸,预测的蛋白质分子量为35.2 kDa,等电点为6.72;CsNAC蛋白N端具有一个高度保守的NAC结构域;进化树分析表明CsNAC属于NAC蛋白家族的ATAF亚家族,可能参与胁迫反应。荧光定量PCR表达分析结果表明,CsNAC在果实贮藏过程中,随着果皮褐变的发生,与对照相比褐变果皮中的表达水平明显增强。说明CsNAC基因与脐橙果实的果皮褐变具有密切关系。     

铁皮石斛DoCDPK基因的克隆与表达分析

利用RACE技术和RT-PCR相结合,从铁皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo）中克隆得到长度分别为1 863和1 729 bp的钙依赖蛋白激酶（calcium-dependent protein kinase）基因DoCDPK1与DoCDPK2的cDNA全长序列,开放阅读框分别为1 539和1 536 bp,编码512和511个氨基酸,编码蛋白表现为亲水性,结构稳定,二级结构主要由α–螺旋和无规卷曲构成。qRT-PCR分析结果表明DoCDPK1和DoCDPK2主要在铁皮石斛叶片中表达;4 ℃低温和400 mmol · L^-1 NaCl处理后,DoCDPK1和DoCDPK2在各个时间点上（2、4、8、12和24 h）的表达量有不同程度提高,而100 mmol · L^-1 ABA处理后DoCDPK1和DoCDPK2的表达量呈现不同变化趋势,推测DoCDPK1和DoCDPK2参与低温等非生物胁迫的响应。     

桦褐孔菌纤维素酶基因的克隆与原核表达

成功获得了桦褐孔菌(Inonotus obliquus)JL 01菌株的内切葡聚糖酶(IO-EG)和β-葡萄糖苷酶(IO-BGL)的cDNA全长序列.eg2基因cDNA序列全长(ORF)为1149 bp,编码382个氨基酸,bgl2基因cDNA序列全长(ORF)为2583 bp,编码860个氨基酸;成功构建了30a-eg2和30a-bgl2大肠杆菌表达菌株,诱导培养后,SDS-PAGE电泳分析表明两个菌株均表达蛋白,且蛋白以包涵体形式存在,为桦褐孔菌高效外源基因表达系统的建立提供了基础.     

甜樱桃DELLA蛋白基因PaGAI的克隆与表达分析

 利用RT-PCR和RACE技术从甜樱桃（Prunus avium L.）嫩叶中克隆了赤霉素信号转导途径中的关键负调控因子DELLA蛋白基因cDNA全序列,将其命名为PaGAI。该基因cDNA全长2 310 bp,开放阅读框ORF为1 788 bp,推测其编码一个含有595个氨基酸残基的多肽链,蛋白质分子量约64 kD。生物信息学分析结果表明,PaGAI编码蛋白具有DELLA蛋白保守结构域,其N端存在两个非常保守的酸性结构域DELLA和VHYNP作为信号感知区域,C端有VHIID、RVER 和SAW结构域作为阻遏区域。PaGAI与其它植物的DELLA蛋白具有较高的同源性,其中与苹果MdRGL2b蛋白同源性最高,达到84%。构建pGEX-4T-1/PaGAI原核表达体系,并转化E. coli BL21,经0.5 mmol · L-1 IPTG诱导蛋白表达,SDS-PAGE检测获得了分子质量为91 kD的融合蛋白,半定量RT-PCR分析表明,PaGAI在花、果实、叶片、韧皮部中普遍表达,在花与韧皮部中的表达远远强于在果实与叶片中的表达。     

罗汉果葡萄糖基转移酶基因SgUGT4的克隆及表达研究

以授粉后70 d的罗汉果为材料,采用RT-PCR和RACE技术克隆到一个葡萄糖基转移酶基因,命名为SgUGT4。该基因cDNA全长1 726 bp,包含完整的开放阅读框1 344 bp,编码447个氨基酸。构建pET32a-SgUGT4原核表达载体,转化大肠杆菌Rossetta-gami（DE3）,经IPTG诱导获得分子量约65 kD的目的基因融合蛋白。系统进化分析表明,SgUGT4与具有罗汉果苷合成活性的拟南芥和甜叶菊葡萄糖基转移酶AtUGT73C3、AtUGT73C5、AtUGT73C6、SrUGT73E1聚在一个亚家族。实时荧光定量PCR检测表明,SgUGT4在罗汉果甜苷Ⅴ主要积累部位果肉的表达量高于茎、叶、花和果皮,在根和种子中几乎不表达;果实发育40 ~ 50 d,甜苷Ⅴ开始积累,SgUGT4表达量则逐渐升高,50 d时急剧上升;甜苷Ⅴ含量越高的品种,SgUGT4表达量也越高。SgUGT4可能在罗汉果甜苷Ⅴ生物合成过程中发挥作用。     

黄瓜液泡膜H+-PPass基因CuPPase的cDNA克隆、序列分析与表达

 利用GenBank 登录的植物液泡膜焦磷酸酶氨基酸保守区序列设计简并引物,利用RT-PCR 和RACE-PCR 技术从黄瓜叶片中获得了一个液泡膜H⁺-PPase 基因,命名为CuPPase,GenBank 注册号为GQ223786。CuPPase 蛋白与南瓜、绿豆同源性最高,分别为94%,92%。生物信息学分析表明,该基因全长2 650 bp,开放阅读框（ORF）2 307 bp,编码768 个氨基酸;CuPPase 蛋白大小约80 kD,理论pI值为5.32。该基因有14 个强的跨膜螺旋结构,PlantCare 分析结果显示该基因序列具有脱落酸诱导、生长素诱导、赤霉素诱导、水杨酸诱导、低温诱导、干旱诱导的顺式作用元件。RT-PCR 表明,CuPPase 在叶和根中表达较高,茎中表达较低。CuPPase表达受盐胁迫以及高温、低温胁迫诱导,但与处理时间有密切关系,其表达均表现先升高后降低的趋势。     

茶树LEAFY基因的克隆和表达分析

以茶树（Camellia sinensis）大叶且无蕾不开花的突变体‘大叶龙’及其母株为材料,通过同源克隆结合RACE-PCR方法,克隆了LEAFY（LFY）同源基因的全长cDNA序列,两种序列分别命名为CsLFL1和CsLFL2,其cDNA全长分别为1 448和1 466 bp,各自包含1 191和1 197 bp的完整开放阅读框,编码396和398个氨基酸。它们与漆树科、无患子科以及壳斗目（山毛榉目）一些物种的LFY同源序列具有77% ~ 79%的一致性,具有植物LFY成员作为转录因子的脯氨酸富集区、亮氨酸重复、酸性和碱性结构域以及保守的C–端等典型结构特征。系统发育分析表明,它们属于双子叶植物LEAFY分支,并且亲缘关系最近,说明两者的形成是发生在茶树物种进化过程中较晚期的复制事件。两种序列在正常开花母株及‘大叶龙’中没有区别,在母株花芽中强烈表达,在母株和‘大叶龙’叶芽中有微弱表达。这些结果说明CsLFL1和CsLFL2代表了茶树中LFY的同源基因,并且可能参与茶树的成花启动过程。     

苹果细胞质型苹果酸脱氢酶基因克隆、表达及酶活性分析

根据亚细胞定位,苹果酸脱氢酶可分为5种类型,其中依赖于NAD的细胞质型苹果酸脱氢酶(cyMDH)在植物上的研究较少.从苹果果实中分离了cyMDH的全长cDNA序列,命名为Mal-cyMDH (GenBank登录号为DQ221207),该序列含有一个996 bp的开放阅读框(ORF).序列同源性分析表明Mal-cyMDH与其他物种cyMDH有较高的同源性,进化树分析表明几乎所有的cyMDH可以聚类在一个分支上,并且cyMDH可能是MDH的最原始种.原核表达得到一个37 kD左右的融合蛋白,酶活测定表明该酶主要催化合成苹果酸.苹果果实中cyMDH酶活分析表明在高酸和低酸基因型中该酶的还原活性存在明显差异.     

草莓FaMDHAR和FaGR的克隆与表达分析

为了探讨草莓中单脱氢抗坏血酸还原酶（Monodehydroascorbate reductase,MDHAR）和谷胱甘肽还原酶（Glutathione reductase,GR）基因的功能,采用同源克隆的方法从‘丰香’草莓中克隆得到cDNA全长序列,并采用实时定量PCR方法对其在不同组织和不同发育阶段果实中的表达模式进行分析。结果表明：草莓MDHAR基因cDNA（FaMDHAR,GenBank登录号：KP025946）全长1 305 bp,编码434个氨基酸,分子量约为47 kD,含有保守的FAD结合结构域,定位于细胞质中。GR基因cDNA（FaGR,GenBank登录号：JQ339738）开放阅读框全长1 491 bp,编码496个氨基酸,分子量为53 kD,定位于细胞质中。FaMDHAR在各组织中均有表达,在成熟果实中表达量最高,叶和花次之,根中最低;在果实发育过程中FaMDHAR在绿果期有相对较高的表达,随后急剧增加,到白熟期最高,之后下降并维持在相对稳定水平。FaGR在叶和花中表达较高,在成熟果实中较低;在果实发育过程中,表达量从小绿期呈现增加趋势,至转红果期达最高,随后逐渐下降,在成熟果实中较低。果实发育过程中酶活性变化呈现出与各自基因表达量相似的变化规律。经过4 ℃低温处理24 h后的草莓叶片中,FaMDHAR相对表达量较对照显著增加,而FaGR无显著变化。草莓中FaMDHAR和FaGR表达存在时空差异,并对低温逆境响应存在差异。