橡胶树中碱性转化酶基因HbNIN7的克隆与表达分析

蔗糖主要由植物光合作用产生,其水解依赖于转化酶和蔗糖合成酶。其中,转化酶催化蔗糖不可逆分解为葡萄糖与果糖。本研究基于橡胶树的基因组和转录组数据库,采用RT-PCR技术克隆得到一个中碱性转化酶基因HbNIN7基因,预测编码683个氨基酸。同源与亚细胞定位分析表明HbNIN7属于α类中碱性转化酶,定位于线粒体。通过原核表达获得其重组蛋白,酶活性分析表明,HbNIN7重组蛋白最适酶活pH值7.2;最适酶活温度45℃;最大反应速率32.69 mmol hexose·mg^-1protein·h^-1;Km值25.04 mmol/L。利用荧光定量方法分析基因的表达特征,结果显示:HbNIN7基因在雄花中表达水平最高,且在雄花发育的不同阶段差异显著,说明Hb NIN7很可能参与橡胶树花组织中糖利用及糖信号调控。     

橡胶树炭疽菌CsPbs2基因的原核表达分析

HOG MAPK途径参与植物病原真菌生长发育、致病和对杀菌剂敏感性等过程,CsPbs2基因是HOG MAPK信号通路的关键成员。为研究CsPbs2蛋白的互作蛋白及其调控机制,本研究克隆了橡胶树炭疽菌(Colletotrichum siamense) CsPbs2基因,构建融合蛋白表达载体,利用SDS-PAGE和Western Blot检测蛋白表达。结果显示橡胶树炭疽菌(C. siamense)的CsPbs2基因全长2 051 bp,编码667个氨基酸,包含个1个内含子,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域。CsPbs2基因在进化关系上与球孢白僵菌(Beauveria bassiana)、禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的Pbs2基因有最近的亲缘关系。构建的GST-CsPbs2蛋白融合表达载体在供试条件下(IPTG:0.6 mmol/L, 0.8 mmol/L,1.0 mmol/L温度16℃和25℃)均可较好诱导表达,GST-CsPbs2融合蛋白大小约为96 kD。用GST亲和层析柱纯化获得蛋白,经Western Blot检测显示该蛋白可与GST单克隆抗体特异性结合。本研究成功构建了GSTCsPbs2蛋白融合表达载体,纯化得到GST-CsPbs2融合蛋白,为后续利用Pull-down技术钓取Cs Pbs2的互作蛋白提供基础。     

巴西橡胶树HbTCTP基因的克隆及表达

在先前的研究中通过抑制缩减杂交获得了一个在巴西橡胶幼态无性系与老态无性系胶乳中差异表达的片段(HbSSHl2),BlastX分析表明,由该片段编码的氨基酸与麻疯树(Jatropha curcas L.)翻译控制肿瘤蛋白(translationally controlled tumor protein,TCTP)的同源性达到92%.本研究根据HbSSHl2的序列信息设计引物,通过3L-RACE的方法获得了一个长832bp的cDNA(命名为HbTCVP),序列分析表明HbTCTP有507 bp的阅读框,68 bp的5'-UTR和255 bp的3'UTR,编码168个氨基酸,该氨基酸序列与麻疯树、油棕、花生、南瓜、番茄和拟南芥的TCTP同源性分别达到93.45%、90.48%、89.29%、85.12%、82.74%和79.76%.RT-PCR表明,HbTCTP在巴两橡胶叶片、胶乳及树皮中都有表达,乙烯利处理可诱导HbTCTP的表达,割胶抑制HbTCTP的表达,表明HbTCTP可能参与伤信号或乙烯信号传导.HbTCTP的表达分析有助于解析橡胶树幼态无性系高产的分子机制.     

茶树中性/碱性转化酶基因CsINV10的克隆与表达分析

基于课题组前期对茶树冷驯化系统的转录组测序分析结果,从中挑选出6条与中性/碱性转化酶基因高度相似的EST序列,电子拼接和RT-PCR验证后获得一条全长为2101 bp的核酸序列。该基因包含1923 bp的ORF,编码640个氨基酸,蛋白分子量为71. 8 kD,理论等电点（pI）为5.69。根据BlastX同源性比对显示该基因与荔枝LcNI相似性最高（80%）,为G100家族成员,属于中性/碱性转化酶基因,将其命名为CsINV10（GenBank登录号为KT359348）。对CsINV10氨基酸序列的系统进化树分析显示,其与木薯MeNINV8亲缘关系最近。进一步分析显示,CsINV10的氨基酸序列无N端信号肽,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白,并定位在叶绿体上。荧光定量PCR分析表明,CsINV10具有组织表达特异性,在茶树叶和花中的表达量最高,根系中最低。分析发现,低温（4℃）、干旱和盐胁迫分别处理茶树1 d后,成熟叶片中CsINV10的表达呈逐渐上升趋势;而在ABA条件处理下,该基因呈先升高后降低趋势,在处理5 d后基本不表达,表明该基因可能参与茶树对多种逆境胁迫的响应,这为后续进一步研究转化酶基因在茶树抗寒等逆境胁迫中的作用奠定基础。     

铁皮石斛中性/碱性转化酶家族基因的克隆和表达分析

为了探究铁皮石斛中性/碱性转化酶(neutral/alkaline invertase, NI)家族基因的生物学特性和组织表达特性,本试验从铁皮石斛转录数据库中筛选DoNI基因,采用PCR技术克隆到4个新的铁皮石斛DoNI家族基因,分别命名为DoNI1、DoNI3、DoNI4和DoNI5,并利用生物信息学软件分析家族蛋白的理化特性,采用荧光定量PCR检测和分析该家族基因的时空表达特性。结果显示：DoNI1、DoNI3、DoNI4和DoNI5分别编码611、651、554和555 aa,其蛋白分子量为63.18～73.23 kD,等电点为5.84～6.66,氨基酸序列同源性为50%～90%。具有中性转化酶的保守结构域,属于糖基水解酶GH100家族。DoNI1属于线粒体型,DoNI3属于叶绿体型,DoNI4和DoNI5属于细胞质型。在铁皮石斛花、茎、叶和根中都能检测到DoNI家族基因的表达,DoNI1和DoNI3在根中基因表达量最高,DoNI4和DoNI5在花中基因表达量最高。DoNI1在2年生茎中基因表达量最高,1年生茎中次之,3年生茎中最低。不同生长年限茎中的DoNI3与DoNI1基因...     

巴西橡胶树HbMago3的克隆和表达分析

为了在基因组水平鉴定和分析巴西橡胶树中Mago基因家族的数量、结构和功能,本研究对巴西橡胶树Mago基因家族的数量、基因结构、染色体分布和蛋白特性进行了系统鉴定和分析;进一步克隆鉴定新的Mago基因,分析其组织表达水平和对激素(茉莉酸和乙烯)的响应。本研究从reyan7-33-97中鉴定了4个Mago基因,分别命名为HbMago1、HbMago2、HbMago3和HbMago4。HbMago2和HbMago3的可变剪切事件发生在第二个外显子,CDS存在66个碱基的差异,导致蛋白短了22个氨基酸、等电点低0.35;HbMago4可变剪切事件发生在5端的非翻译区,CDS和蛋白序列无差异。4个基因序列均包含3个外显子,HbMago1、HbMago2和HbMago4含有2个内含子,HbMago3含有3个外显子。4个基因序列分布在两条scaffold(NW-018745965.1和NW-018746420.1)上的4个位点。进化分析结果表明4个基因聚类在同一个进化枝条上,为单进化起源;橡胶树在进化过程中获得3个Mago基因而丢失1个基因。克隆了HbMago3,半定量结果表明HbMago3在根、胚...     

甘薯细胞壁蔗糖转化酶基因IbCWIN家族成员鉴定及表达分析

甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料作物和新型的生物能源作物,细胞壁蔗糖转化酶是植物源、库组织蔗糖代谢的关键酶,但关于甘薯细胞壁蔗糖转化酶基因IbCWIN家族成员的研究尚未见报道。本研究测定供试品种不同组织部位的蔗糖淀粉含量,利用生物信息学方法对IbCWIN基因家族的理化性质、保守结构域、系统进化关系、启动子作用元件、组织特异性表达模式进行分析。结果表明,甘薯茎中蔗糖含量最高,须根和叶次之,块根最低;块根淀粉含量最高,极显著高于其他部位。甘薯中含有10个IbCWIN基因,编码氨基酸442～1115个,蛋白质分子量范围49.56～124.44kD,等电点为5.0～9.1。分布在8条染色体上,都含有Glyco₃2保守结构域及相同或相似的保守基序motif,属于糖基水解酶基因家族GH32。IbCWIN与木薯MeCWINV同源性高, IbCWIN基因家族启动子区域含有多种类型的顺式作用元件。qRT-PCR结果表明,IbCWIN基因家族在甘薯不同组织中均有表达且有多种表达模式,其中IbCWIN2和IbCWIN9在块根中表达量显著高于其他组织部位。本研究为下一步探索甘薯IbCWI...     

甘蔗中性/碱性转化酶基因(SoNIN1)的克隆和表达分析

中性/碱性转化酶(Alkaline/Neutral Invertase)能不可逆地催化蔗糖分解为葡萄糖和果糖, 在植物生长发育中起重要作用。本研究采用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种GT28心叶中克隆到甘蔗中性/碱性转化酶基因全长cDNA序列, 基因命名为SoNIN1。该基因全长2289 bp (GenBank登录号为JX109944), 开放阅读框为1812 bp, 编码603个氨基酸, 相对分子量为67.79 kD, 等电点为6.41。具有中性/碱性转化酶保守结构域, N-端不含跨膜结构和信号肽。其编码氨基酸序列与玉米、水稻和黑麦草的亲缘关系较近, 属于同一进化分支。利用染色体步移技术克隆到SoNIN1基因5¢侧翼启动子序列, 长度为1174 bp (GenBank登录号为KC854419)。启动子序列含有多个CAAT-box和TATA-box等基本作用元件, 参与分生组织特异性激活, 参与干旱诱导的MYB结合位点, 脱落酸、茉莉酸甲酯和赤霉素响应等作用元件。利用实时荧光定量PCR技术, 在生理成熟期甘蔗茎、叶、花序和芽中均能检测到SoNIN1的表达, 其表达量在叶中最高, 芽中次之, 而在+1节间最低。苗期根和叶中SoNIN1基因都受PEG和NaCl诱导表达。     

巴西橡胶树钙调蛋白基因的克隆及表达分析

为了进一步研究橡胶生物合成的分子机制,根据巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）cDNA文库中的EST序列,利用cDNA末端快速扩增（RACE）技术分离了一个巴西橡胶树钙调蛋白基因,命名为HbCAM1。分析结果显示,该基因cDNA全长775 bp,含有完整的阅读框架,编码区为450 bp,编码149个氨基酸,5’非编码区26 bp,3’非编码区299 bp。通过序列比对以及结构预测分析,HbCAM1编码的氨基酸序列与蓖麻、毛葡萄、烟草、麻风树中相应基因氨基酸序列的一致性分别达到100%、100%、99%、99%。半定量RT-PCR分析显示,HbCAM1基因可能通过对相关代谢基因表达调节参与了乙烯利刺激橡胶树增产的分子调控。     

瓯柑中性转化酶基因(CrInv1)克隆及序列特征分析

研究旨在克隆瓯柑中性转化酶基因(Inv),了解其序列特征,为从分子生物学水平研究瓯柑果实蔗糖代谢提供参考。采用同源克隆和RT-PCR技术对瓯柑Inv基因进行扩增,得到的基因命名为CrInv1,基因登录号为KF694988。用生物信息学方法对获得的序列进行预测蛋白结构域、系统进化分析以及分子量、等电点分析,获得瓯柑转化酶基因序列信息。克隆获得CrInv1基因全长为1932 bp的cDNA序列,预测编码643个氨基酸。序列比对结果显示,在不同物种中Inv基因高度保守,CrInv1与NCBI网站上其他物种的序列同源性均高于70%。Primer 5.0软件预测CrInv1蛋白的相对分子量为72.18 kDa,理论等电点(pI)为6.882,为中性转化酶蛋白,富含非极性氨基酸,亚细胞定位在膜内。系统进化树结果显示,瓯柑CrInv1蛋白与草莓、荔枝等的亲缘关系较为接近,而与葡萄、桃、苹果的Inv蛋白分属不同分支。试验获得了瓯柑CrInv1基因及相关序列信息,为后续瓯柑果实蔗糖代谢分子生物学研究提供了参考。     

巴西橡胶树膜结合NAC转录因子HbNTL1的克隆及生物信息学分析

本实验根据巴西橡胶树胶乳cDNA文库中筛选到的NAC EST序列,克隆了橡胶树膜结合NAC转录因子,HbNTL1的cDNA和基因组DNA序列。生物信息学分析显示HbNTL1基因包含6个外显子和5个内含子,开放阅读框(ORF)为1704bp,编码了567个氨基酸。HbNTL1编码蛋白的相对分子量为62.52 kDa,理论等电点PI为4.62,N-端具有保守的NAC结构域,高度变异的C-端有一个跨膜结构域(TM)。序列比对和系统进化分析表明HbNTL1蛋白属于NAC转录因子家族中的NAC2亚族,推测其可能与橡胶树生长发育和胁迫应答有关。     

巴西橡胶树伤害诱导蛋白基因的克隆及表达分析

为了研究橡胶树在逆境胁迫下的分子机制,根据巴西橡胶树抑制消减(SSH)文库和NCBI数据库中的伤害诱导蛋白基因拼接序列设计嵌套引物,通过RACE技术获得基因的完整开放阅读框,命名为HbWUN1。序列分析表明HbWUN1长872 bp,含有390 bp的开放阅读框,编码129个氨基酸。生物信息学分析结果表明HbWUN1不含信号肽和跨膜结构,为亲水性蛋白。进化分析结果显示,橡胶树HbWUN1与拟南芥NP_974279.1聚成一类。RT-PCR分析结果表明HbWUN1表达无组织特异性,在胶乳中表达量最高。在叶片不同发育时期HbWUN1表达存在变化,在衰老期最高。此外,低温、伤害、高盐、乙烯和茉莉酸处理均调控HbWUN1表达,推测其可能在橡胶树逆境反应中发挥作用。     

巴西橡胶树HbUBC22基因克隆与表达分析

泛素蛋白酶体途径（ubiquitin proteasome pathway, UPP）是细胞内最重要的且具有高度选择性的蛋白质降解途径,而泛素结合酶E2/UBC是该途径的一个关键酶。本研究通过对巴西橡胶树同源EST序列拼接和RT-PCR扩增的方法,克隆了一个巴西橡胶树的泛素结合酶基因HbUBC22,该基因的开放阅读框（ORF）共807 bp,编码268个氨基酸,编码蛋白含有一个保守的UBC结构域和一个高度保守的半胱氨酸催化位点。系统进化关系分析发现,HbUBC22蛋白与蓖麻、杨树、油茶和葡萄的UBC蛋白的同源性最高,分别为89%、85%、85%和81%;在拟南芥基因组中,HbUBC22则与AtUBC22的同源性最高达到73%。表达谱分析结果显示,HbUBC22受乙烯利和茉莉酸甲酯诱导显著上调表达。原核表达分析结果表明,经IPTG诱导后,HbUBC22能够在大肠杆菌中表达出目标蛋白。本研究结果为进一步研究HbUBC22在橡胶树中的生物学功能奠定了良好基础。     

巴西橡胶树小橡胶粒子蛋白（SRPP）基因启动子的克隆及其功能分析

摘要：小橡胶粒子蛋白（SRPP）是巴西橡胶树中参与橡胶生物合成的重要蛋白因子之一。SRPP的氨基酸序列与橡胶延长因子（REF）和菜豆胁迫相关蛋白（PVSRP）的同源性分别为72%和68%。为了进一步研究SRPP基因表达及其调控的机制,作者采用接头连接介导的PCR散步法（ligation-mediated PCR）,克隆了SRPP基因的启动子。序列分析表明,SRPP基因启动子中与光诱导相关的顺式元件占39%,可能属于光诱导型启动子,因此,SRPP基因的表达可能受光信号的调控。此外,SRPP基因启动子还具有热激响应元件（HSE）、干旱胁迫响应元件（MBS）、防卫和胁迫响应元件（TC-rich repeats）、脱落酸响应元件（ABRE）、赤霉素响应元件（GARE）和激发子响应元件（EIRE,W box）等,这表明橡胶树SRPP基因不仅参与调控橡胶生物合成,而且可能是橡胶树中响应逆境信号的抗性基因,在橡胶树抵御逆境胁迫的生理过程中发挥重要作用。