甜菜蔗糖磷酸合酶基因(BvSPS1)的克隆、表达及酶活性分析

蔗糖磷酸合酶是植物中控制蔗糖合成过程中催化6-磷酸果糖转化为蔗糖的关键酶。为了研究该基因的表达特性,本实验采用RT-PCR方法从甜菜中克隆甜菜蔗糖磷酸合酶基因(BvSPS1)。BvSPS1开放阅读框为3138bp,编码1045个氨基酸。推测BvSPS1氨基酸序列跨膜区域位于第561～593位,与酿酒葡萄(Vitis vinifera)和烟草(Nicotiana tabacum)的序列同源性分别为75.45%和74.59%。利用半定量RT-PCR对BvSPS1进行组织特异性表达检测,结果表明该基因主要在主根及侧根表达,在叶和叶柄中表达较弱,酶活性分析结果与之相同。离体叶片在10%葡萄糖溶液中培养6～12h后,BvSPS1基因表达水平提高,在10%蔗糖中培养相同时间则无变化。     

白木香倍半萜合酶基因AsVS的克隆与表达分析

法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate, FPP)是植物萜类化合物合成途径的重要前体之一,经不同的酶催化可形成各类萜类化合物,Vetispiradiene合酶可催化FPP形成Solavetivone和Lubimin的前体Vetispiradiene。本研究利用白木香转录组数据,首次克隆了编码白木香Vetispiradiene合酶的基因(命名为As VS, Genbank登录号为MH378283),AsVS基因序列全长为1 632 bp,编码543个氨基酸,该氨基酸序列与马来沉香倍半萜合酶聚类于同一分支,具有较近的亲缘关系,该蛋白植物倍半萜的保守性结构域DDXXD,NST/DTE和R(R)X8W,相对分子量为62.73 kD,理论等电点为5.51,包含40个磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;不含跨膜结构域。RT-qPCR分析结果表明AsVS基因在结香剂处理过程中于白木香茎干样品中持续上调表达,其第6天及第9天的表达量分别为对照处理的2.36和5.02倍。此结果为进一步研究As VS基因在白木香萜类化合物的合成及沉香致香成分富集中的功能提供了理论基础。     

两种苎麻纤维素合酶基因cDNA序列的克隆及表达

从苎麻转录组数据出发, 利用Blast工具从中分析出与多种植物纤维素合酶高度相似的片段CL789和Unigene20360。根据片段信息设计特异性引物, 从苎麻[Boehmeria nivea (Linn.)Gaud.]栽培种湘苎3号中克隆纤维素合酶核心片段, 并利用5'及3'RACE技术获得2个片段的全长cDNA。两者都具有典型的纤维素合酶特征结构域, 表明为2个苎麻纤维素合酶基因CesA的cDNA序列, 分别命名为BnCesA2和BnCesA3。BnCesA2基因编码区全长度3240 bp, 编码1 079氨基酸多肽; BnCesA3基因编码区全长3120 bp, 编码1039氨基酸多肽。对BnCesA2和BnCesA3基因在湘苎1号、湘苎3号、湘潭大叶白和城步青麻苎麻品种木质部和韧皮部荧光定量PCR分析显示, 2个基因在不同品种苎麻的木质部及韧皮部都有表达, 但表达量存在着一定差异, 整体而言BnCesA2具有更高的表达水平, 其木质部和韧皮部的表达都为BnCesA3的2~5倍。推测BnCesA2和BnCesA3都参与了苎麻细胞壁的次生合成。     

越南油茶环阿屯醇合酶基因的克隆及表达分析

为研究越南油茶(Camellia vietnamensis T. C. Huang ex Hu)中环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的分子作用机制,本研究采用同源克隆的方法克隆得到环阿屯醇合酶基因全长并命名为CvCAS,对其进行生物信息学分析及表达模式研究。结果表明,CvCAS全长2 411 bp,包括一个2 277 bp完整的开放阅读框,编码758个氨基酸,与茶(Camellia sinensis)、中华猕猴桃(Actinidia chinensis var. chinensis),刺楸(Kalopanax septemlobus)和人参(Panax ginseng)的CAS蛋白序列相似度均在85%以上,系统发育树分析显示CvCAS与茶(Camellia sinensis)和向日葵(Helianthus annuus)的CAS蛋白序列聚为一支。预测其蛋白分子质量为86.6 kD,理论等电点为6.20,无跨膜螺旋区,属于不稳定亲水性蛋白。序列比对分析表明,CvCAS具有氧化鲨烯环化酶(OSCs)超家族典型结构位点(DCTAE),三萜合成酶高度保守结构...     

薰衣草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因LaDXR的克隆及表达分析

为了解薰衣草LaDXR 基因在薰衣草萜类化合物生物合成过程中的调控机理,本研究以薰衣草品种"杂花"为材料,采用RT-PCR技术克隆了薰衣草LaDXR 基因,并对该基因进行了结构及表达分析.结果表明,LaDXR 基因序列全长为1 428 bp,编码475个氨基酸,蛋白分子量为51.63 kD,是一种稳定的亲水蛋白;LaD...     

花生蔗糖合酶基因AhSuSy的克隆和干旱胁迫表达分析

蔗糖合酶(sucrose synthase, SuSy)是蔗糖代谢途径中的关键酶, 在植物生长、发育和渗透调节过程中起着重要的作用。本研究利用同源克隆、RACE和TAIL-PCR相结合的方法从花生叶片中分离了蔗糖合酶基因, 命名为AhSuSy (GenBank登录号JF346233)。该基因cDNA序列全长2 790 bp, 包含一个2 421 bp的开放阅读框(ORF), 5′端非编码区57bp, 3¢端非编码区为312 bp。根据编码区预测AhSuSy编码806个氨基酸, 与大豆、拟南芥、玉米等植物中相关蛋白的氨基酸序列同源性达75%以上; 成功构建了该基因的原核表达载体pET32a-AhSuSy, 在IPTG诱导下得到92 kD左右的蛋白, 与理论值一致。半定量RT-PCR分析表明AhSuSy在花生根、茎、叶中均有表达。利用10%PEG模拟干旱处理花生幼苗, 分析胁迫后AhSuSy的转录水平, 同时测定蔗糖合酶活性和蔗糖含量, 发现三者均表现为处理后4~12 h逐渐升高, 相关性分析显示花生中蔗糖含量与蔗糖合酶活性的相关系数达0.993(P=0.007<0.01), 处理后12~24 h逐渐降低。推测该基因响应干旱调控, 在花生抗旱胁迫中可能起着一定的作用。     

油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达

柠檬酸合酶是植物多种代谢途径的限速酶, 及代谢变化的标志酶。为了解油菜柠檬酸合酶基因的生理功能, 以甘蓝型油菜叶片cDNA为模板, 设计特异性引物, 获得一编码柠檬酸合酶基因的cDNA序列, 全长1 659 bp, ORF区含476个氨基酸残基, 序列比对显示其蛋白序列与拟南芥有较高的同源性(96.0%), 氨基末端含一线粒体靶信号。聚类分析表明, 油菜柠檬酸合酶基因与其他植物内该基因高度同源。对油菜幼苗进行植物生长调节物质、高温和低温、强光照和弱光照、盐、菌核病、干旱和水渍等处理, 采用半定量PCR法对油菜叶片柠檬酸合酶基因的表达模式进行检测, 发现在盐胁迫、暗光和强光的处理下, 柠檬酸合酶基因的表达基本没有变化;在水渍、干旱、IAA和6-BA胁迫下, 其表达有所升高, 但出现峰值的时间不同, ABA对表达模式的影响与IAA相反;感染菌核病后其表达降低;对GA₃的应答呈鞍型。对部分处理采用荧光定量PCR验证, 其结果与半定量PCR结果基本一致。     

桑树花青素合酶基因的克隆与信息学分析

花青素合酶ANS是花青素合成过程中的一个关键限速酶。本文利用同源克隆、RT-PCR从桑椹中克隆出花青素合酶(MaANS)基因, 并进行生物信息学分析和组织特异性表达分析。通过染色体步移法获得的MaANS基因的5′端和3′端, 获得基因全长1 535 bp, 由2个外显子和1个内含子组成,包含完整CDS区域为1 077 bp, 编码358个氨基酸, 与来源于草莓、甘薯、苹果、沙梨的ANS基因同源性均达到80%以上。MaANS编码的蛋白质属于2-酮戊二酸双加氧酶家族。MaANS在进化树中的位置与草莓最近,与苹果、沙梨次之。组织表达分析表明, MaANS基因在幼叶和成熟果实中高水平表达,表明该基因的表达具有组织特异性,为研究桑树果色的形成原因和表达调控奠定了基础。     

片球菌素基因的克隆及表达

从乳酸片球菌中提取质粒DNA作为模板,根据GeneBank公布的细菌素结构基因,设计一对特异性引物,进行PCR扩增片段,将该片段定向克隆到pTA2载体,测序,与发表的基因序列比较,同源性为100%,然后克隆到表达载体Pet-28a,转化到Escherichia coli DH5α,经过卡那霉素平皿筛选,质粒酶切,PCR两步验证,获得阳性重组质粒,并转化表达宿主菌E.coli BL21(DE3)感受态细胞,以异丙基硫代-βD-半乳糖苷(IPTG)诱导表达,Tricine-SDS-PAGE电泳,显示在4 600 Da处出现条带,与已报道的细菌素分子量大小符合.表达产物对单核细胞增多症李氏杆菌有抗菌作用.     

铁皮石斛DoSAMDC-like基因的克隆及原核表达

本研究从药用植物铁皮石斛中克隆得到S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosyl-L-methionine decarboxylase)基因(DoSAMDC-like)并进行序列分析和原核表达。SAMDC基因家族具有多个成员,本研究采用同源克隆的方法对铁皮石斛中尚未报道的新成员DoSAMDC-like基因进行克隆,并与拟南芥SAMDC基因家族成员和铁皮石斛基因组注释序列进行比对分析、蛋白质特征及原核表达等分析。基因序列分析表明,DoSAMDC-like基因编码区全长1104 bp,推测编码368个氨基酸,氨基酸序列具有SAM_decarbox超家族共同的保守结构域。多序列比对及进化树结果表明,克隆获得的DoSAMDC-like基因序列对应于基因组测序注释的XM_020825443.2序列,一致性为99.55%,与铁皮石斛SAMDC1基因一致性为80.16%。异源表达结果表明,DoSAMDC-like基因受IPTG诱导,蛋白分子量约为47 kD。DoSAMDC-like基因的克隆和原核表达,可为参与铁皮石斛多胺代谢、生物碱合成相关基因的蛋白质生化活性等研究提供了帮助。     

毛白杨植物络合素合酶(PtPCS)基因克隆及其表达研究

植物络合素(PCs)是植物细胞中一类螯合重金属离子的多肽,对细胞解毒和重金属的富集有重要的作用。植物络合素合酶(PCS)是合成PCs途径中的关键酶。本研究克隆了毛白杨的植物络合素合酶基因PtPCS,该基因cDNA序列全长1512bp,可编码503个氨基酸;与其它8种植物同源基因比对显示,它们的氨基酸序列相似性在67%～74.1%之间;构建进化树发现,这9种植物明显的分为两大分支,并且两大分支PCS蛋白的高级结构显示出明显的差异,一种呈月牙状,一种为伞状,重金属超富集植物均为月牙状结构。对毛白杨在不同镉浓度处理下PtPCS基因的表达情况分析发现,毛白杨根、茎、叶中PtPCS基因均表现出先升高后缓慢降低的表达趋势,并且在同一镉浓度处理下,毛白杨不同器官PtPCS基因的表达具有规律性,即根表达量最强,茎次之,叶片最弱。研究结果不仅为植物育种提供了重要的基因资源,也为剖析毛白杨的镉抗性和富集特性的研究奠定了良好的基础。     

葡萄肌醇半乳糖苷合成酶基因VvGolS2-4的克隆及表达特性分析

为了研究葡萄肌醇半乳糖苷合成酶基因家族的特性,以抗低温品种左优红组培苗为材料,通过同源克隆技术,获得VvGolS2、VvGolS3和VvGolS4全长CDS,对其序列进行了生物信息学分析,同时利用实时定量PCR技术探究了3个基因的组织表达特性和响应逆境因子及相关信号分子的特性。结果显示:3个基因c DNA大小分别为954,978,1 011 bp,分别编码317,325,336个氨基酸序列;3个蛋白分子量分别为36.65,36.97,38.12 k Da;等电点分别为5.12,5.33和5.16,且均在C端含有一个疏水的五肽APXAA;实时荧光定量PCR证明,3个GolSs在葡萄不同组织中表达情况不同,VvGolS2和VvGolS4在叶片中表达量最高,而VvGolS3则在花和卷须中表达量最高;不同逆境因子及逆境信号分子均会影响VvGolS2、VvGolS3和VvGolS4基因的表达量,其中VvGolS2和VvGolS4基因的表达受盐诱导最明显,VvGolS3基因的表达受低温诱导最明显;另外,胁迫信号分子乙烯、过氧化氢和脱落酸均可诱导VvGolS2基因表达量上升,而VvGolS3基因的表达受脱落酸和乙烯的诱导,乙烯、过氧化氢和硫化氢则均可诱导VvGolS4基因表达量上升。综上推测,3个Vv GolSs均与葡萄抵御逆境胁迫相关,但各自功能可能有所不同。     

马蓝色氨酸合成酶基因的克隆、序列及表达分析

通过对马蓝转录组数据分析,从马蓝叶片cDNA中克隆得到了色氨酸合成酶基因完整的编码序列(CDS),长度为807 bp,命名为BcTSA(GenBank登录号:MG857654),可编码269个氨基酸,并对其蛋白质理化性质、结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点、编码蛋白的二、三级结构、亚细胞定位进行了分析。蛋白序列多重比对结果显示与其他植物的TSA蛋白序列具有一定的同源性,并通过qRT-PCR法检测BcTSA基因在不同器官的表达与外源激素茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)诱导表达情况。推测其编码的蛋白为亲水蛋白,相对分子质量为28.9 kD,理论等电点(pI)为5.65,无跨膜区;亚细胞定位分析结果显示,BcTSA定位在叶绿体中的可能性大,没有信号肽;有18个磷酸化位点,存在6个潜在的糖基化位点,二级结构主要由α-螺旋构成;BcTSA氨基酸序列与其它15种物种氨基酸序列的保守区域达到81.35%的相似性;BcTSA基因在马蓝不同组织中均有表达,在叶中的表达量最高,根中最低;另外,发现BcTSA基因响应外源诱导子对代谢的调控。BcTSA基因的克隆与序列分析,有助于研究BcTSA基因的功能,对提高马蓝有效成分的含量具有重要意义。     

甘蔗ABA信号转导关键酶SoSnRK2.1基因的克隆与表达分析

蔗糖非酵解型蛋白激酶(SnRK)是植物体内ABA信号转导途径的关键调控酶, 在植物的抗逆境生长过程中发挥着重要的作用。本研究通过RT-PCR和RACE-PCR技术克隆出编码甘蔗SnRK2蛋白的基因SoSnRK2.1。该基因cDNA序列全长为1385 bp, 包含一个1002 bp的开放阅读框(ORF)。根据氨基酸序列预测SoSnRK2.1基因编码333个氨基酸残基, 与其他高等植物中相关蛋白的氨基酸具有高度的相似性, 尤其是与禾本科的玉米和水稻。构建该基因的原核表达载体pET-SoSnRK2.1, 在IPTG诱导下可得到38 kD 左右的蛋白, 与理论值一致。实时荧光定量PCR分析表明, SoSnRK2.1基因在ABA、干旱(PEG)+ABA、干旱(PEG)、NaCl、低温(4℃)和H₂O₂外源胁迫下均呈诱导表达的趋势。推测该基因参与调控干旱、高盐和低温等胁迫过程, 在甘蔗抗逆境胁迫中起重要作用。     

木薯中肌醇半乳糖苷合成酶基因在大肠杆菌中的表达

本研究利用从木薯中克隆到的肌醇半乳糖苷合成酶基因构建到高效表达载体pGEX-6p-1上,构建重组载体MeGolS5-p GEX,并对GST-MeGolS5融合表达的IPTG诱导浓度、诱导不同温度、不同菌液浓度和诱导时间等条件进行优化。研究结果表明:随诱导时间增长GST-MeGolS5融合蛋白表达量提高,在37℃时,OD600为0.4左右,诱导4 h MeGolS5-GST融合蛋白的表达量达到最大,在0.2 mmol/L IPTG浓度下,可以有效诱导MeGolS5-GST融合蛋白的表达;MeGolS5重组菌株可以耐受5%的PEG6000模拟的干旱胁迫。本研究结果可为解析MeGolS5基因的功能以及在木薯抗旱过程中的作用机理提供参考。     

紫色不结球白菜花色苷合酶基因BrcANS的克隆与表达分析

以不结球白菜紫色品系NJZX1-3和其绿色突变体NJZX1-0及其后代F₂的2个株系NJZX2-1和NJZX2-2为材料,研究花色苷合酶基因在紫色不结球白菜叶片花色苷合成途径中的作用。利用同源克隆的方法,分别在NJZX1-3及NJZX1-0中克隆到花色苷合酶基因;经序列比对发现,花色苷合酶基因的核苷酸和氨基酸序列在2种材料和大白菜中完全一致,长度为1077 bp,编码358个残基,第211~307肽段具有2OG-Fe (II)双加氧酶家族基因的结构域,被命名为BrcANS。BrcANS蛋白与同科芥菜的同源性高达99%,进化关系亦与其最相近。在全部4种材料鲜叶中,总花色苷的含量(TAC)与叶片紫色程度是一致的,其中,NJZX1-3叶片中总花色苷含量最高,达到80.15±5.74 mg 100 g^–1 FW;BrcANS表达量为NJZX1-0 < NJZX2-1 < NJZX2-2< NJZX1-3,与其总花色苷含量呈正相关。BrcANS的mRNA在NJZX1-3和NJZX1-0两种材料的不同组织中特异性表达：在叶片中高度表达,而在其他组织中表达较弱;另外,在两种材料间的表达亦存在显著差异,在NJZX1-3叶片中的表达丰度显著高于NJZX1-0。随着叶龄的增大,紫色不接球白菜叶片紫色变浅,BrcANS的表达量下降,但在NJZX1-3和NJZX1-0间的表达差异亦明显减小。以上结果表明,BrcANS基因是紫色不结球白菜中花色苷合成的关键基因之一,其mRNA表达量与叶片紫色直接相关,可能在其转录水平上调控叶片中紫色的形成。     

番茄褪绿病毒CP基因克隆、序列分析及原核表达

为制备番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,To CV)抗血清,以番茄病叶为试验材料,提取总RNA,根据To CV CP基因设计特异性引物,利用RT-PCR方法克隆目的基因,构建原核表达载体p ET32a-To CVCP,在大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株中表达CP蛋白。结果表明:To CV CP基因(Gen Bank登录号:KT809400)全长774 bp,编码257个氨基酸,与Gen Bank中其他地区分离物核苷酸序列同源性为97.2%~99.6%,推导的氨基酸序列同源性为97.3%~100.0%。核苷酸序列保守位点占全部位点的91.3%,氨基酸序列保守位点占全部位点的88.3%,表明不同地理来源的番茄褪绿病毒的CP基因保守性较高。将To CV CP基因克隆到原核表达载体p ET-32a(+)上,并在体外条件下诱导表达出融合蛋白。SDS-PAGE分析表明,转p ET32a-To CVCP载体的大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株表达了分子量约33 k Da的重组蛋白。该重组蛋白在37℃,1.0 mmol/L IPTG、诱导6 h,表达量最大。     

籽粒苋C_4关键酶丙酮酸磷酸双激酶基因的原核表达及酶活性测定

为了进一步探究籽粒苋丙酮酸磷酸双激酶(AhPPDK)蛋白的作用机制,构建了AhPPDK基因的原核表达载体,通过碱裂解提取质粒,经限制性内切酶酶切,采用1.0%琼脂糖凝胶电泳检测酶切产物,选择正确表达的阳性重组子,将测序正确的重组质粒p EASY-E1-AhPPDK转化菌株Transetta(DE3);利用IPTG诱导蛋白表达。SDS-PAGE凝胶电泳分析表明,重组AhPPDK能在大肠杆菌Transset(DE3)中高效表达,表达的重组蛋白质分子量约为108 k Da,与预期分子量相符,且为可溶性蛋白。利用紫外分光光度法测量结果表明,原核表达的AhPPDK具有酶活性,且上清粗酶液活性高于沉淀粗酶液。研究结果可为进一步探明AhPPDK蛋白的作用机制和转基因利用奠定基础。