草莓果实中BG基因的克隆及功能分析

脱落酸(abscisic acid,ABA)能促进草莓(Fragaria×ananassa)果实的发育成熟,葡萄糖苷酶(β-glucosidase,BG)能通过水解ABA葡萄糖酯(ABA glucose ester,ABA-GE),把非活性的ABA转换成有活性的ABA,因此,BG参与果实发育进程.但是目前还没有遗传学证据来揭示BG对果实发育的作用机理.为了研究BG在果实发育中的作用,本实验以草莓品种甜查理为试材,通过PCR分子克隆的方法分离到3个编码BG的基因FaBG1、FaBG2和FaBG3;首先对3个基因进行生物信息学、时空表达分析,以及测定果实内源ABA含量的变化;其次通过分子调控FaBG3基因的表达量影响果实内源BG的活性,分析草莓果实的生理指标以及与ABA信号路径、色素代谢和细胞壁代谢相关基因的表达水平.实验结果表明,BG蛋白含有一个BglB区域,是能水解其他的复合物的特异区域.随着草莓果实的发育成熟,ABA的含量逐渐升高,FaBG1基因的表达量一直很低,FaBG2的表达量呈总体的下降趋势,只有FaBG3的表达量与ABA含量变化相一致.利用RNA干扰技术调低草莓果实中FaBG3基因的表达量也下调了FaBG1和FaBG2的表达量,同时降低了果实中BG的活性,导致果实中ABA含量、果实色素和可溶性固形物含量降低,提高了果实的硬度等生理指标,与生理指标相关的如色素代谢基因查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)、类黄酮-3-羟化酶(flavonoid-3-hydroxy-lase,F3H)、类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(UDP Glc-flavonoid 3-O-glucosyl transferase,UFGT)和二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavo-nol-4-reductase,DFR),果实软化基因果胶甲酯酶(pectin methylesterase,PE)、伸展蛋白(expansin,EXP)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)和果胶酸裂解酶(pectate lyases,PL),果实香味代谢基因醌氧化还原酶(quinone oxidoreductase,QR)、酰基转移酶(alcohol acyltransferase,AT)和ABA信号路径中的基因抗副球菌素蛋白(pyrabatin resistance,PYR)、ABA不敏感体1(ABA insensitive 1,AB11)、ABI3、ABI4和ABI5的表达量等分子指标也出现了不同程度的变化,最后导致了果实延迟成熟.与此相反,FaBG3基因超表达的草莓果实出现了提前着色成熟的现象.果实生理及分子指标的变化可揭示BG调控草莓果实发育进程的机理.     

黑果枸杞和宁夏枸杞中黄酮醇合酶基因的克隆及表达分析

黑果枸杞和宁夏枸杞为枸杞属中两种重要的药用植物,具有极大的药用价值。本研究利用转录组数据克隆了黑果枸杞和宁夏枸杞黄酮醇合酶基因（Flavonol synthase,FLS）,分别命名为LrFLS及LbFLS,并通过实时定量PCR（real-time quantitative PCR）分析其在两种枸杞果实四个发育时期中的表达模式。研究结果表明：LrFLS与LbFLS各编码一条由350个氨基酸残基组成的蛋白序列。蛋白序列分析表明：LrFLS、LbFLS相似度高达99%,各含有两个保守的功能域。进化分析表明,LrFLS和LbFLS同属茄科的烟草、马铃薯的FLS蛋白序列相似度最高。实时定量PCR结果表明,LrFLS在S2时期的表达量最高,在果实发育过程中呈现先升高后降低的趋势;而LbFLS在S2时期表达量最低,呈现先降低后升高的趋势。本研究为揭示黄酮醇在黑果枸杞和宁夏枸杞果实中的累积具有一定的启示作用。     

洋葱AcLOX1基因的克隆及其表达分析

脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)是植物十八碳酸代谢途径的关键酶,与种子老化密切相关.洋葱(Allium cepa)种子为短寿命种子.研究LOX基因与洋葱种子发育及老化的关系具有重要的意义.本研究以洋葱授粉后的子房和种子为材料,利用RT-PCR结合快速克隆cDNA末端(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)技术,获得AcLOX1 (GenBank登录号:KU363822)基因全长.用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和qRT-PCR分析AcLOX1在洋葱不同部位、种子发育过程以及种子储存过程中的表达模式.结果表明,该基因全长为2 847 bp,包含一个2 619 bp的开放阅读框,编码873个氨基酸.氨基酸序列分析表明,AcLOX1具有PLAT_LH2 (polycystin-1,lipoxygenase,alpha-toxin_lipoxygenase homology)和LOX两种结构域;与桉树(Eucalyptus grandis)、杏(Prunus dulcis)、葡萄(Vitis vinifera)等物种的LOX基因氨基酸序列同源性高达66％～73％.系统进化树分析表明,AcLOX1与其他物种的9-LOX聚在一起.时空表达模式表明,AcLOX1基因在洋葱各组织中均有表达,在授粉后5～25 d随着时间增长其表达量增加,但在授粉后25 d到成熟及储存一年的种子中少量持续表达.本实验初步证实了AcLOX1对洋葱种子发育具有促进作用且与种子老化相关联,为阐明洋葱种子短寿命的作用机制提供了理论依据.     

金柑磷酸蔗糖磷酸酶的基因克隆、表达与蛋白结构分析

磷酸蔗糖磷酸酶（SPP）是植物蔗糖生物合成最后一步催化反应的关键酶，对调控植物生长发育不同时期的蔗糖合成过程有重要作用。为探索金柑（Fortunella crassifiolia Swingle）SPP基因及其编码蛋白的序列特征及其在果实发育过程的表达特性，本研究以四倍体品种脆蜜金柑（F. crassifiolia Swingle cv. Cuimi）为试验材料，采用反转录PCR和cDNA末端快速克隆（RACE）方法从金柑果肉中克隆SPP基因，对其进行生物信息学和原核表达分析，并检测果实发育不同时期该基因在果肉中的表达量。结果表明，FcSPP基因的cDNA序列全长1 638 bp，最长开放阅读框（ORF）为1 191 bp，编码396个氨基酸，理论等电点为6.57，为稳定的亲水性蛋白，二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。FcSPP蛋白含有S6PP和S6PP＿C保守结构域，属于植物磷酸蔗糖磷酸酶家族成员。系统进化分析结果显示，FcSPP蛋白与甜橙SPP同源性最高，在进化树上与拟南芥等双子叶植物SPP划归为一类。此外，本研究构建了FcSPP基因的原核表达载体，诱导表达获得纯化的FcSP...     

小麦生理型雄性不育系中反式烯脂酰-CoA还原酶基因(TaECR)的克隆及表达分析

超长链脂肪酸(VLCFAs)代谢在花药发育中发挥着重要的作用,而反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2,3-enoyl-CoA reductase,ECR)是催化超长链脂肪酸合成的脂肪酰-CoA延长酶之一.为进一步研究杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育的机理,根据己报道二穗短柄草(Brachypodium distachyon)ECR基因,采用电子克隆获得序列并设计引物,从小麦(Triticum aestivum)中克隆ECR的开放阅读框cDNA序列,命名为TaECR,将该序列提交至GenBank,登录号为KC222053.序列分析表明,TaECR基因编码310个氨基酸,具有反式烯脂酰-CoA还原酶的经典结构域.表达分析表明,TaECR基因在小麦花药、颖片、叶和根中均有表达,其中在根中的表达量最底;与可育系相比,TaECR基因在生理型不育系三核期中表达急剧下调,在单核期和二核期表达趋势无显著变化,并与其蜡质积累量变化趋势基本一致,这表明TaECR基因调节的超长链脂肪合成途径可能参与了SQ-1诱导的败育过程.     

设施油桃果实发育过程中有机酸代谢的研究

以设施栽培"超红珠"油桃为试材,测定了果实发育过程有机酸含量及相关代谢酶——柠檬酸合酶(CS)、苹果酸酶(ME)、苹果酸脱氢酶(MDH)的活性,并对果实中有机酸积累及酶活性的关系进行了分析。研究结果表明:随油桃果实发育,其有机酸含量呈先升高后降低趋势,于盛花后49d达到最高值;苹果酸含量与总有机酸含量变化趋势相似;柠檬酸含量呈逐渐升高趋势,至果实成熟有所降低;果实成熟期苹果酸与柠檬酸含量相近。有机酸相关代谢酶CS活性变化与柠檬酸含量相关性不大;果实发育后期ME活性逐渐升高,促进了苹果酸的降解和转化;MDH活性变化与苹果酸含量显著相关。因此抑制果实发育前期MDH的活性、促进果实发育后期ME的活性可以降低果实酸含量,提高糖酸比。     

砀山酥梨肉桂酸4-羟化酶基因的克隆及表达分析

木质素是梨(Pyrus)石细胞的重要成分之一,木质素合成代谢对石细胞形成发育有着重要影响.肉桂酸4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase,C4H,EC l.14.13.11)是细胞色素单加氧酶超家族中CYP73A亚家族的一员,同时为木质素合成代谢中的一个关键酶.本研究从砀山酥梨(Pyrus bretschneideri cv.Danshan Su)果实中克隆出一条肉桂酸4-羟化酶基因的全长cDNA序列,命名为PbC4H,GenBank登录号为:KF663548.PbC4H全长1 764 bp,具有1 515bp的ORF,编码504个氨基酸.PbC4H与多个物种C4H基因编码的氨基酸序列具有较高的同源性,说明其在进化过程中较为保守.结构域分析表明,PbC4H具有跨膜结构域和典型的细胞色素P450结构域特征.qRT-PCR分析发现在梨果实发育的不同时期,PbC4H基因表达量呈现先增加后下降的趋势,其中在花后55 d达到最高.构建了PbC4H原核表达载体pET-32a-PbC4H,在大肠杆菌(Escherichia coli) BL21菌株中诱导表达出PbC4H融合蛋白.亚细胞定位表明PbC4H蛋白定位于细胞膜上.本研究结果为利用分子生物学技术调控梨木质素的合成和石细胞的发育提供了基础资料.     

无核葡萄VvWRKY20基因的克隆及其在胚珠败育过程中的差异表达分析

WRKY转录因子是植物特有的一类超家族转录因子,在植物的生长、发育和衰老过程中都有WRKY转录因子的参与.本研究利用SRAP-cDNA技术,以无核葡萄(Vitis vinifera)品种无核白胚珠各发育时期的cDNA为材料,克隆获得了311 bp的差异表达片段,进一步在有核葡萄(V.vinifera)品种黑比诺胚珠中进行验证.BLASTn分析表明,差异表达片段为葡萄基因组预测的WRKY20基因序列(XM_002272334.2)的部分序列.以序列XM 002272334.2为模版设计引物,通过RT-PCR技术在无核白胚珠cDNA中克隆到一个长1796 bp的同源序列,其ORF为1653 bp,编码550个氨基酸,命名为VvWRKY20(GenBank登录号:JQ782602).生物信息学分析表明,Vv WRKY20含两个WRKY保守结构域,两个C2H2锌指结构域,两个DNA结合位点,为WRKY家族中的Ⅰ类成员.其分子量为60140.4D,等电点为6.10,不稳定系数为51.01,属于不稳定蛋白.实时荧光定量PCR分析,该基因在无核白胚珠发育过程中表达量大且变化十分很明显,最大值与最小值之比为17.56,在有核品种黑比诺中,表达较低且表达水平保持相对稳定,最大值与最小值之比仅为2.52.在同一发育时期,该基因在无核白中的表达量也远高于在黑比诺葡萄中的表达量,10d时为15.77倍,30 d时达到229.12倍.有核与无核品种Vv WRKY20基因表达的差异表明,该基因可能参与无核葡萄胚珠败育.研究结果为进一步研究葡萄胚珠败育机制提供基础资料.     

印度南瓜Na+/H+逆向转运蛋白基因CmaSOS1的克隆与表达分析

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(SOS1)是植物耐盐的关键因子之一,在植物响应非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为解析印度南瓜SOS1基因的序列特征和功能,利用生物信息学和分子生物学方法对其进行研究。结果表明,克隆获得印度南瓜SOS1基因cDNA全长序列,命名为CmaSOS1,GenBank登录号:NW_019272028。序列分析表明,CmaSOS1基因的cDNA全长3 940 bp,包含一个3 429 bp的开放阅读框架,编码1 142个氨基酸。CmaSOS1基因含有23个外显子和22个内含子,全长46 314 bp。CmaSOS1蛋白的分子量为126.7 kDa,理论等电点为5.92,包含12个跨膜结构区域,具有一个Na_H_Exchanger superfamily结构域和一个CAP_ED superfamily结构域;CmaSOS1蛋白属于疏水性稳定蛋白,二级结构元件多为无规卷曲和α-螺旋。CmaSOS1蛋白与葫芦科的中国南瓜、西葫芦、甜瓜、黄瓜和苦瓜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源性较高,序列一致性分别为98%、98%、90%、89%和89%。实时荧光定量PCR分析表明,CmaSOS1基因在印度南瓜的根和叶中表达量较高,在茎、花、果实中的表达量较低;该基因受NaCl和聚乙二醇(PEG)诱导后均呈上调表达,推测CmaSOS1基因可能在印度南瓜抵御盐分胁迫和干旱胁迫过程中发挥重要作用。本研究为进一步揭示CmSOS1在非生物胁迫下的功能奠定了基础。     

三角褐指藻GPAT生物信息学及表达差异分析

三羧酸甘油酯(TAG)是植物细胞中油脂的主要储存形式,甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)是TAG生物合成过程中的第1个限速酶。为探明三角褐指藻油脂含量变化与GPAT基因表达量之间的关系,本研究利用转录组测序结果设计引物,采用RT-PCR技术克隆了三角褐指藻GPAT的cDNA全长,并对其进行生物信息学分析;通过RT- qPCR研究不同光照强度和温度下三角褐指藻GPAT的表达差异及总脂含量。结果表明,三角褐指藻GPAT的cDNA全长序列为1 743 bp,含有1个长度为1 305 bp的ORF,编码434个氨基酸,含有3个保守序列区。保守结构域分析表明, 三角褐指藻GPAT属于LPLATs超家族,且具有GPAT特征性的酰基结合位点。系统进化分析表明,三角褐指藻GPAT与大洋洲海链藻的亲缘关系最近。RT- qPCR结果显示,随着光照强度和温度的提高,三角褐指藻GPAT表达量均呈先上升后下降的趋势,且在25℃、37.5 μmol·m^-2·s^-1时达到最大值,与藻体内总脂含量变化趋势一致;此外,GPAT表达量与总脂含量随着温度的变化呈显著正相关(r=0.980, P<0.05),推测三角褐指藻GPAT可能是三角褐指藻脂类代谢途径的关键基因。本研究为今后利用基因工程手段提高植物体内油脂含量提供了优质的基因资源,同时为进一步揭示三角褐指藻脂类物质合成的分子调控机制奠定了一定的理论基础。     

桃PpNAC19的克隆及其对PpCCD4启动子活性的调节分析

为探究桃NAC基因对类胡萝卜素积累的调控作用,本研究从桃中克隆得到PpNAC19基因.序列分析表明,PpNAC19(XP_007223324.1)开放阅读框为867 bp,编码288个氨基酸,预测蛋白质分子量为33.2 kDa,平均疏水系数为-0.719,属于亲水性蛋白,含有一个典型的NAM结构域.亚细胞定位预测PpN...     

茶树CsSNAT基因的克隆与表达分析

为明确茶树SNAT基因的序列特征和表达特点,在茶树转录组测序的基础上以茶树(Camellia sinensis)品种舒茶早为试验材料,通过SMART^TM RACE技术克隆茶树褪黑素合成途径中关键限速酶5-羟色胺-N-乙酰转移酶CsSNAT基因的cDNA全长序列,并分析其基因结构和表达模式。结果表明,CsSNAT基因序列全长1 014 bp,其中包含742 bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸,预测等电点7.64,蛋白分子量27.36 kDa。氨基酸序列比对显示,CsSNAT蛋白与其他高等植物的SNAT蛋白具有较高同源性,与葡萄 VvSNAT(CBI31163)同源性最高,为66.19%。诱导蛋白最佳条件为温度28℃,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.5 mg·L^-1,诱导时间6 h,在上清液中可获得大量分子量为66 kDa的可溶性融合蛋白。实时定量 PCR 分析表明,CsSNAT在褪黑素处理6 h后表达量最高,为对照的3倍;茶尺蠖取食6 h后,CsSNAT表达显著上调。不同激素处理结果显示,CsSNAT受脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)诱导表达。本研究结果为5-羟色胺-N-乙酰转移酶功能研究奠定了一定的基础。     

Molecular cloning and characterization of an alpha-amylase occurring in the pulp of ripening bananas and its expression in Pichia pastoris

Alpha-amylases (EC 3.2.1.1) are glycosyl hydrolases with endoglycolytic activity on the alpha-1,4-d-glucosidic linkages in starch. In bananas, the mobilization of starch accounts for sugar accumulation during ripening, and among several hydrolytic enzymes, alpha-amylase is the only enzyme argued to be able to attack the intact granules, indicating a pivotal role for this enzyme. A 1953 bp full-length banana alpha-amylase cDNA (MAmy), encoded for a sequence of 416 amino acids, was cloned and used for heterologous expression in Pichia pastoris. The cloned MAmy presented the highly conserved motifs common to alpha-amylases, and the amylolytic activity of the extracts from yeast transformed with MAmy demonstrated that it encodes for a functional alpha-amylase, suggesting a putative role for this gene in starch degradation during fruit ripening.     

非标记定量蛋白质组学分析冻结方式对中华管鞭虾肌肉差异蛋白质的影响

为了探究冻结方式对中华管鞭虾(Solenocera melantho)肌肉差异蛋白质的影响,本试验运用非标记(label-free)定量蛋白质组学技术,研究液体浸渍冻结、真空包装结合浸渍冻结、静止空气冻结、真空包装结合空气冻结4种方式对中华管鞭虾差异蛋白表达的影响。结果表明,与新鲜中华管鞭虾相比,上述4种冻结方式处理后的虾肌肉中分别有269、162、299、289个差异蛋白,其中表达上调的蛋白分别有100、59、63、61个,表达下调的蛋白分别有169、103、236、228个。筛选出甘油-3-磷酸脱氢酶(NAD⁺)、β-胸腺素2个差异蛋白,有望成为与冻结中华管鞭虾品质变化相关的指示蛋白标志物。本研究为深入了解中华管鞭虾在不同冻结方式下的品质变化机制,以及寻找出与新鲜度相关的指示蛋白提供了理论依据,也为虾的冻结工艺技术提供了参考。     

腾冲红花油茶花蜜蛋白1,6-二磷酸果糖醛缩酶的鉴定、克隆与分析

为鉴定出花蜜中某些影响花蜜化学组成的功能蛋白,并探讨其在花蜜分泌及组分调控过程中的功能,以腾冲红花油茶为试验材料,利用MALDI-TOF/MS质谱分析方法初步鉴定出腾冲红花油茶花蜜中含有1,6-二磷酸果糖醛缩酶(FBP2),然后根据质谱得到的部分肽段序列设计特异性引物,采用SMART RACE方法克隆腾冲红花油茶花蜜FBP2全长cDNA,命名为CRFBPase (GenBank登录号:MG764086)。序列分析表明,该cDNA全长1 077 bp,编码358个氨基酸,分子质量为38 428.13 Da,等电点为7.56。经同源比对分析发现CRFBPase基因序列与普通油茶的FBP2基因序列同源性高达98.8%,同时酶活检测结果也进一步证实该花蜜中含有FBP2,且该酶的活性会随着花蜜分泌累积时间的延长而增加。实时荧光定量PCR结果显示,CRFBPase基因在开花后第5天的蜜腺和花部组织中均有一定量的表达且蜜腺中表达量最高,开花后第5天(泌蜜高峰期)蜜腺显著高于花蕾期。本研究结果为进一步揭示FBP2在植物花蜜形成、分泌及糖组分调控过程中的作用机制提供了一定的理论依据。     

光皮桦BlCCoAOMT基因的克隆、表达及单核苷酸变异分析

咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)是植物木质素合成过程中的一个关键酶,对木质素组成和结构有重要的作用。为探究BlCCoAOMT基因在木质素合成中的作用,本研究从光皮桦中克隆了该基因,并分析其基因结构和表达模式,以及在73个基因型中的单核苷酸多态性(SNP)。结果表明,BlCCoAOMT基因cDNA全长1 114 bp,含有一个744 bp的完整ORF,编码一个由247个氨基酸残基组成的蛋白;该编码蛋白包含高等植物CCoAOMT所有的8个典型保守基序。BlCCoAOMT在木质化茎段中优势表达,且随着木质化程度提高而逐渐增强,表明BlCCoAOMT可能参与光皮桦木质素的生物合成;在拉弯处理的6 h到7 d间,该基因在应拉区发育木质部中的表达显著下调,与应拉木木质素含量的下降相符。共检测到BlCCoAOMT基因有119个SNP位点,平均每14 bp就有1个SNP位点,其中在外显子区域存在26个SNP位点,表明不同基因型中存在丰富SNP变异;在不同群体间BlCCoAOMT基因的分化程度无显著差异,且非同义突变和同义突变的位点的比值均小于1,表明在演化进程中主要受到了纯化选择压力。本研究结果为深入解析光皮桦木质素合成分子机制及后续分子标记辅助育种提供了理论依据。     

桃PpMADS1的克隆及对类胡萝卜素合成基因的调控研究

为探究桃MADS转录因子基因的序列特征、表达模式及其对类胡萝卜素合成的调控作用,本研究从桃果实中克隆得到一个MADS-box家族基因,命名为PpMADS1.结果 表明,PpMADS1的开放阅读框(ORF)为732 bp,编码243个氨基酸,蛋白具有亲水性,稳定性较差,其二级结构以α-螺旋为主要构成元件,且与三级结构相似...     

杜梨精氨酸脱羧酶基因PbADC的克隆与表达分析

精氨酸脱羧酶(ADC)是植物多胺生物合成途径中的关键酶.为探索ADC基因在杜梨中的序列特征及其对非生物胁迫的应答特性,采用反转录PCR(RT-PCR)技术从杜梨中克隆PbADC基因,利用生物信息学软件进行序列分析,并通过荧光定量PCR技术检测其在不同组织中的表达水平和对多种非生物胁迫的响应.结果表明,PbADC基因的开...