葡萄霜霉菌糖基水解酶基因的表达模式与功能分析

【目的】克隆葡萄霜霉菌（Plasmopara viticola）糖基水解酶（glycosyl hydrolase,GH）基因（PvGH）,分析其特征以及在葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中的表达模式,研究其抑制/促进烟草叶片程序性细胞死亡（PCD）以及影响烟草疫霉（Phytophthora nicotianae）侵染的能力,为深入探究调控寄主植物免疫的机制提供理论依据。【方法】以葡萄霜霉菌Pv5-27菌株作为试材,采用RT-PCR方法扩增获得8个PvGH基因全长,并对其基因及编码蛋白进行生物信息学分析;利用酵母信号肽诱捕系统（SST）验证PvGH的分泌活性;利用实时荧光定量PCR技术检测葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中PvGH的表达模式;同时利用农杆菌介导的PVX病毒表达系统在本氏烟上瞬时表达PvGH效应蛋白,分析其对INF1和BAX触发的烟草PCD的抑制能力以及促进烟草疫霉侵染的能力。【结果】8个PvGH基因序列与通过全基因组预测的序列完全一致,长度为1 092—1 392 bp,分别编码364—464个氨基酸,与其他卵菌同源蛋白相似性高达60.62%—86.36%。8个PvGH均不含跨膜结构...     

青花菜钙依赖蛋白激酶基因BoCDPK1的克隆与表达

钙依赖蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CDPK)为Ca²⁺传感蛋白,在植物生长发育和逆境响应中起着重要作用。在克隆青花菜BoCDPK1基因的基础上,开展序列分析、系统发育分析和表达分析,为后续的基因功能鉴定和抗逆育种奠定基础。该研究以青花菜为材料,利用PCR法克隆1个CDPK 基因,利用生物信息学对序列进行分析,并采用qRT-PCR研究该基因在霜霉菌和核盘菌侵染下的表达模式。测序结果表明,BoCDPK1的基因组DNA全长为2 414 bp,具6个内含子,编码区全长为1 647 bp,编码548个氨基酸;BoCDPK1有1个S_TKc和4个EF手性结构域。多序列比对结果表明,BoCDPK1与芸薹属植物同源序列的相似性最高,仅个别氨基酸残基存在差异,它们在系统发育树上聚于一组。qRT-PCR结果表明,BoCDPK1的表达受霜霉菌和核盘菌的诱导,表达量均呈现先上升后下降的规律。在霜霉菌的诱导下,BoCDPK1的表达量在72 h达最大值,为对照的3.4倍;而在核盘菌侵染下,BoCDPK1的表达量在36 h达最大值。该研究明确了青花菜BoCDPK1基因的序列特点、系统发育关系和表达特征。     

青花菜转录因子基因BoWRKY3的克隆与表达分析

以青花菜为材料,从叶片中分离WRKY转录因子基因BoWRKY3(登录号:JN120758),并进行序列分析;利用逆转录聚合酶链式反应(RT‐PCR)对霜霉菌侵染前后叶片BoWRKY3的表达模式进行分析.测序结果表明:BoWRKY3的基因组DNA全长为1136bp,有3个内含子,长度分别为81、101和96bp;编码区全长为858bp,编码285个氨基酸,具WRKYGQK保守区和CX5CX23HX1H锌指结构.RT‐PCR结果表明,BoWRKY3的表达受霜霉菌诱导,表达量在接种6~36h时最高,暗示该基因与青花菜霜霉病抗性相关.序列比对结果表明,BoWRKY3与十字花科同源基因的差异最小,而与禾本科作物的序列差异最大,关系最远.     

葡萄抗病相关基因VvIPK2的克隆、序列分析及表达

以金星无核葡萄叶片为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术克隆得到IPK2同源基因全长cDNA序列,命名为VvIPK2(GenBank登录号:KF752483),全长1 853 bp,含有1个918 bp的开放阅读框,编码305个氨基酸,预测VvIPK2蛋白质分子量为3.421×104,理论等电点为5.38。系统进化分析表明,VvIPK2编码的氨基酸序列与拟南芥、盐芥、大豆和菜豆的一致性分别为65.23%、63.56%、54.84%和52.18%。荧光定量RT-PCR分析结果表明,VvIPK2在葡萄叶片和茎中的表达水平高于根和花,葡萄霜霉病菌侵染后72 h内均可诱导VvIPK2基因的表达,且相对表达量均高于对照(处理0 h),说明VvIPK2基因在葡萄应答霜霉病菌侵染过程中可能发挥着重要作用。     

纹枯病菌诱导水稻表达的WRKY基因克隆及分析

[目的]克隆纹枯病菌诱导的水稻上调表达基因。[方法]对应用抑制差减杂交技术（SSH）获得的纹枯病菌诱导水稻表达的EST序列K16进行电子克隆,根据电子克隆产物设计引物进行RT—PCR、克隆测序,利用生物信息学技术对克隆产物进行功能预测。[结果]克隆出一个长度为1079bp的序列,结构功能分析显示该基因编码236个氨基酸的蛋白,存在多个功能位点,含有2个典型的WRKY结构域和1个C2H2锌指型结构,该基因与水稻WRKY8、WRKY24和WRKY30基因有较高的同源性。[结论]经电子克隆获得的纹枯病菌诱导表达的基因为典型的WRKY家族基因,该基因可能在水稻抗纹枯病中起重要作用。     

小麦根腐离蠕孢菌诱导小麦β-1,3-葡聚糖酶基因的克隆及其表达

为了明确小麦受小麦根腐离蠕孢侵染后β-1,3-葡聚糖酶基因的表达情况,采用RT-PCR方法在受小麦根腐离蠕孢菌侵染后的小麦叶片中扩增β-1,3-葡聚糖酶基因,然后对侵染后的小麦叶片总RNA进行Northern斑点杂交。结果表明,克隆到了β-1,3-葡聚糖酶基因,该基因在小麦被侵染12 h时开始表达,在48 h后未见表达。对照中未见表达。可推断出此β-1,3-葡聚糖酶基因是被小麦根腐离蠕孢菌（Bipolaris sorokinianum）侵染后诱导表达的。     

胶孢炭疽菌漆酶基因Lac2的序列特征与表达分析

为了探明分离自芒果的胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)漆酶同工酶基因的序列特征,进一步研究该菌的分子致病机理。以该菌为材料,采用同源克隆和RT-PCR法获得胶孢炭疽菌漆酶基因Lac2(KF924625)。结果表明,其编码区大小为1 785 bp,编码594个氨基酸,分子量为65.53 ku,等电点是6.56,含4个铜离子结合保守结构域;聚类分析发现,其预测蛋白与西瓜炭疽病菌(Colletotrichum orbiculare)的漆酶laccase-1(ENH77191.1)同源性最高,达到79%;半定量RT-PCR分析表明,在分生孢子不同萌发时段,Lac2的表达量有明显的升降趋势,接种后6 h表达量最低,9 h最高。可见Lac2具备真菌漆酶基因家族的序列特征,初步推测它可能与C.gloeosporioides分生孢子萌发侵染寄主有关,也可能参与调控芒果胶孢炭疽菌的漆酶活性和抗氧化反应等。     

灰葡萄孢Bctre1的基因组定位、蛋白质结构预测及表达分析

本研究选取灰葡萄孢菌株BC 05.10为试材,克隆Bctre1基因的核苷酸序列并对其进行生物信息学分析,同时采用荧光定量PCR法研究该基因在不同侵染时期、分生孢子萌发过程中以及不同碳源、海藻糖诱导下的表达情况。结果表明:该基因ID号为5428296,全长3 341 bp,位于scaffold_17负链的495 880～499 211位置,与核盘菌Sstre1的同源关系较近; BcTRE1蛋白由1 033个氨基酸残基编码组成,该蛋白N端具有2个6发卡结构的超糖苷酶家族和1个C端糖基水解酶家族63。荧光定量PCR结果显示,随着侵染时间的延长Bctre1表达量显著增加(P0.05),48 h后表达量增加不显著;Bctre1在分生孢子萌发24 h时表达量最高;Bctre1在海藻糖为单一碳源的培养基中表达量最高,在海藻糖诱导下12 h后Bctre1表达量显著增加(P0.05)。综上,Bctre1与侵染寄主过程中分生孢子萌发及不同碳源利用密切相关,在侵染后期对促进菌丝生长发挥重要作用。     

稻瘟菌P-ATPase基因MoCTA3的克隆及表达分析

为分析P-ATPase基因与稻瘟菌致病性的相关性,从稻瘟菌中克隆了一个P-ATPase基因MoCTA3,然后对其进行了序列分析和氨基酸序列比对,并利用qRT-PCR检测了该基因在稻瘟菌侵染水稻叶片不同时期以及菌丝阶段的表达情况。结果表明该基因全长3 747 bp,含有6个外显子和5个内含子,编码1 096个氨基酸,含有7个跨膜结构域,第24～98位有一个保守的钙离子转运结构域;其编码氨基酸与朱红丛赤壳、尖孢镰刀菌、蝗绿僵菌、炭疽菌等真菌的P-ATPase氨基酸相似性分别为77%、78%、83%和79%;基因表达结果显示该基因在菌丝阶段的表达量明显高于孢子阶段和侵染阶段,且在孢子侵染水稻过程中随侵染时间延长表达量逐渐升高,72 h时达到高峰,随后降低,说明MoCTA3可能参与了稻瘟菌的侵染过程,在稻瘟菌的致病性方面具有重要作用。     

纹枯病菌诱导水稻表达的WRKY基因克隆及分析（摘要）

[目的]克隆纹枯病菌诱导的水稻上调表达基因。[方法]对应用抑制差减杂交技术（SSH）获得的纹枯病菌诱导水稻表达的EST序列K16进行电子克隆,根据电子克隆产物设计引物进行RT-PCR、克隆测序,利用生物信息学技术对克隆产物进行功能预测。[结果]克隆出一个长度为1079bp的序列,结构功能分析显示该基因编码236个氨基酸的蛋白,存在多个功能位点,含有2个典型的WRKY结构域和1个C2H2锌指型结构,该基因与水稻WRKY8、WRKY24和WRKY30基因有较高的同源性。[结论]经电子克隆获得的纹枯病菌诱导表达的基因为典型的WRKY家族基因,该基因可能在水稻抗纹枯病中起重要作用。     

黄瓜CsCBS克隆及其对霜霉病和棒孢叶斑病抗性功能的初步验证

黄瓜霜霉病和棒孢叶斑病由藻界卵菌门古巴假霜霉菌[Pseudoperonospora cubensis(Berk.M.A.Curtis)Rostovzev]及多主棒孢霉[Corynespora cassiicola(BerkCurt)Wei]侵染引起,是黄瓜生产主要病害。文章利用抗霜霉病与棒孢叶斑病黄瓜品种‘D9320’和感霜霉病与棒孢叶斑病黄瓜品种‘D0401’为试验材料,通过转录组测序技术筛选黄瓜抗病性候选基因CsCBS,探究CsCBS基因在黄瓜抗两种病害中作用。克隆获黄瓜CsCBS,其包含1个1 263 bp开放阅读框,编码420个氨基酸。在编码区有11个外显子,9个内含子,含1个CBS结构域和1个DUF结构域。在单一接种棒孢叶斑病菌、霜霉病菌及同时接种两种病原菌3种处理下,接种2~24 h,CsCBS在抗病品种‘D9320’中表达量均显著高于对照;同时接种2种病原菌处理在4 h时表达量最高,为对照57倍。CsCBS对棒孢叶斑病菌响应最强烈,且持续时间长。在感病品种‘D0401’中,CsCBS表达量均低于对照或与对照持平,表达量极低且过表达CsCBS,显著提高其对霜霉病及棒孢叶斑病抗性。CsCBS转基因黄瓜T_0代植株丙二醛含量显著低于对照,可溶性糖含量高于对照。研究结果为阐述黄瓜双抗分子机理提供理论基础。     

结球白菜转录因子基因BrCCCH的克隆与分析

CCCH型锌指蛋白是1种转录因子,在植物生长、发育和逆境反应中起着重要的调控作用。本研究以结球白菜叶片为材料,利用PCR技术克隆到1个CCCH基因。结果表明,BrCCCH的基因组全长为2 302 bp,具6个内含子,编码450个氨基酸,BrCCCH编码蛋白有5个保守的C X8 C X5 C X3 H基序;序列比对结果表明,BrCCCH与13种植物CCCH基因的相似性为45%～97%,与同属植物芜菁的相似性最大,与禾本科的乌拉尔图小麦的相似性最小;从进化树上看,不同科的植物各自聚为1组,支持率达100%。BrCCCH基因的克隆为后续开展其表达分析和基因功能鉴定奠定了基础。     

中国野生毛葡萄白粉菌诱导响应VqAP基因的克隆及表达分析

【目的】克隆中国野生毛葡萄"商-24"天冬氨酸蛋白酶(AP)基因的cDNA序列,明确其在葡萄抗病防御机制中的作用。【方法】在前期获得的中国野生毛葡萄株系"商-24"AP基因(VqAP)EST序列的基础上,采用RT-PCR克隆AP基因的cDNA序列,对其序列及编码产物进行生物信息学分析,并通过实时定量PCR和半定量PCR,分析VqAP基因在白粉菌诱导不同时间(0,6,12,24,48,72,96和120h),不同激素(100μmol/L水杨酸,50μmol/L乙烯和0.5g/L茉莉酸甲酯)刺激及不同组织(嫩叶、嫩茎、花、果皮、卷须)中的表达情况。【结果】序列分析表明,VqAP基因序列长度为1 377bp,具有开放阅读框,编码458个氨基酸残基,相对分子质量为50.48ku,等电点为8.73。保守结构域分析表明,VqAP编码产物含有2个保守的具有催化活性的天冬氨酸残基,位于Asp-Thr/Ser-Gly(DT/SG)结构域,该基因编码的氨基酸序列属于植物天冬氨酸蛋白酶A1家族,为非典型的天冬氨酸蛋白酶。荧光定量PCR结果表明,接种白粉菌后6h,VqAP基因表达量为0h的6倍多,之后迅速下调;不同激素处理后,该基因也均诱导表达,这可能是由于VqAP基因参与了植物早期的抗病反应,以及由不同激素诱导的发病相关基因的调节作用。半定量PCR结果表明,在葡萄嫩叶、嫩茎、花、果皮、卷须等不同组织中VqAP基因的表达量不同,这可能与它参与了植物不同组织中功能蛋白的合成与降解有关。【结论】VqAP的表达响应病原菌侵染并受生物胁迫相关激素的调控,可能在葡萄防御病原菌侵染的机制中发挥重要作用。     

大豆组成型三重反应基因GmCTR1的克隆与功能分析

【目的】植物激素乙烯参与植物的生长发育以及生物与非生物胁迫过程。组成型三重反应基因CTR1作为乙烯受体下游一个负调控因子,结合乙烯受体共同参与乙烯的信号转导途径。本研究通过对大豆(Glycine max)的组成型三重反应基因CTR1进行克隆和诱导表达分析,以及在大豆发状根中过表达该基因后进行疫霉根腐病的抗性分析,探究CTR1在大豆与疫霉菌互作过程中的功能。【方法】利用同源克隆的方法,以拟南芥的AtCTR1序列为探针,在大豆基因组数据库中搜索同源性最高的基因即为大豆的GmCTR1(Glyma.13G151100),并从Williams82中将GmCTR1克隆出来。对GmCTR1进行多重序列比对、系统进化分析和疫霉菌的诱导表达分析。构建植物过表达载体p Bin GFP2:GmCTR1。应用发根农杆菌介导的遗传转化方法获得大豆发状根,经GFP荧光筛选得到大豆过表达GmCTR1的阳性发状根和转入空质粒的阴性对照发状根。对过表达GmCTR1发状根和阴性对照发状根侵染疫霉菌后,检测病斑长度、疫霉生物量和抗性相关基因的表达。【结果】根据同源序列比对结果,将与拟南芥At CTR1(AT5G03730)同源性最高(75.3%)的大豆基因Glyma.13G151100命名为GmCTR1,从Williams82中克隆得到GmCTR1的CDS序列。该基因的CDS序列全长2 511 bp,编码836个氨基酸的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,蛋白质量为92.35 k D,等电点为6.51。多重序列比对结果显示,GmCTR1氨基酸具有CTR1同源蛋白的典型结构域和关键特征。构建系统发育树进行进化分析发现,GmCTR1与菜豆(Phaseolus vulgaris)、蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的CTR1亲缘关系十分相近,在同一个分支上,且与菜豆的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果表明,在大豆疫霉菌P6497侵染后,GmCTR1受诱导逐渐上调表达,在侵染48 h后表达水平达到最高,随后表达量降低。利用酶切连接方法将GmCTR1的CDS序列构建到植物过表达载体p Bin GFP2中,PCR和酶切验证获得了重组质粒p Bin GFP2:GmCTR1。对发状根接种疫霉菌后发现,过表达GmCTR1减弱了对疫霉根腐病的抗性,疫霉菌侵染36 h后过表达发状根与对照相比病斑长度显著增长。过表达GmCTR1发状根中疫霉菌的生物量与对照相比增加,与大豆抗病反应相关基因的表达水平显著降低。【结论】GmCTR1在大豆与疫霉菌的互作过程中发挥一定的负调控作用。     

大白菜BrCOX11基因的克隆及表达分析

为了研究大白菜中细胞色素C氧化酶的功能,以雄性不育系及保持系、抗感根肿病DH系为材料,在对大白菜BrCOX11基因克隆的基础上,利用生物学软件对其编码蛋白进行分析和构建进化树。结果显示,大白菜BrCOX11基因编码区大小为861 bp,所编码的氨基酸序列与NCBI收录的COX11氨基酸序列相似性非常高,属于COX家族;分子进化树分析表明,大白菜BrCOX11与芸薹属、拟南芥属及萝卜属亲缘关系最近,而与棉花属、胡萝卜属和黄瓜属等亲缘关系较远;大白菜BrCOX11蛋白是亲水性蛋白。通过分析BrCOX11基因表达发现,BrCOX11基因的表达量和大白菜的生长时期有关系,在果荚中表达量最高;在根肿菌侵染后的根部组织中表达上调,而在根肿菌侵染后的叶片组织中表达下调;在保持系中的表达量明显高于不育系。     

中国野葡萄锌指蛋白基因的克隆及生物信息学分析

【目的】在受白粉病菌侵染的中国野葡萄叶片中克隆锌指蛋白基因全长,研究葡萄抗白粉病的分子机制。【方法】在前期采用mRNA差异显示技术获得的中国野葡萄华东葡萄株系白河35-1抗白粉病基因表达差异cDNA片段T11GG/B0324-292的基础上,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了该cDNA全长序列,并结合生物信息学方法对所获取的序列进行分析。【结果】该cDNA全长2663bp(GenBank登录号HM008621),具有完整的开放阅读框,基因全长2223bp,编码1个由740个氨基酸组成的锌指蛋白(Zinc finger protein),5′和3′非翻译区长度分别为395和44bp。多重比较分析表明,该基因推导的氨基酸序列与拟南芥、蒺藜苜蓿、水稻的C3H亚型CCCH型锌指蛋白的同源性分别为61%,70%和60%。【结论】利用RACE技术获得了锌指蛋白基因全长,为进一步研究锌指蛋白基因与葡萄抗白粉病的关系奠定了基础。     

红地球葡萄贮藏中致病菌鉴定及发生规律研究

[目的]研究红地球葡萄贮藏过程中主要腐烂致病菌及其发病规律,为确定红地球葡萄贮藏过程中的病害提供方法。[方法]使用Martin培养基分离致病菌,PDA培养基鉴定,再将鉴定后的致病菌反接研究侵染规律。[结果]确定红地球葡萄贮藏过程中灰霉菌、交链孢菌、青霉菌3种主要致病菌。其中,灰霉菌在红地球葡萄果粒、果梗检出机率均较高,其次是交链孢菌,而青霉菌果粒、果梗检出频率均较低。灰霉菌、交链孢菌于葡萄果梗、果粒上在有伤和无伤条件下均可侵入红地球葡萄组织;青霉菌在果粒上有伤或无伤均可侵入,在果梗上只有在有伤时才可侵入。灰霉菌和交链孢菌在冷藏保鲜过程中表现较高活力,是主要危害致病菌。[结论]为防止贮藏红地球葡萄腐烂病害发生提供了一定的科学依据。     

LeWRKY2基因的克隆及功能分析

【目的】克隆番茄WRKY2转录因子,为研究番茄抗病反应的分子机理和分子育种奠定基础。【方法】根据克隆出的番茄LeWRKY2基因特异片段（GenBank登录号：EU755368.1）,运用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cNDA ends,RACE）技术克隆番茄LeWRKY2 cDNA全长,并用生物信息学的方法对其进行分析。用实时荧光定量PCR方法检测番茄经JA、番茄灰霉菌（Botrytis cinerea）、放线菌酮（cycloheximide）刺激时LeWRKY2基因的表达情况。【结果】①从番茄中克隆到一条全长为1 007 bp的cDNA序列,命名为LeWRKY2基因,阅读框471 bp,编码156个氨基酸。②LeWRKY2蛋白含有1个WRKY结构域和1个C2H2型锌指结构,可能具有转录、转录调控、信号传导功能。③100 μmol•L-1 茉莉酸（jasmonic acid,JA）刺激番茄幼苗0-60 min时,LeWRKY2基因的相对含量与JA刺激时间成正比;而刺激60-150 min时,LeWRKY2基因的相对含量与JA刺激时间成反比;④番茄灰霉菌可以诱导LeWRKY2基因的的表达,且在4 h时表达量达到最高;⑤LeWRKY2基因的转录产物的合成不依赖于蛋白质的从头合成。【结论】LeWRKY2是一种参与番茄防御反应的早期快速反应基因。     

葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因的克隆、序列分析及表达

为验证葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因在葡萄抗病防御机制中的作用,本研究以金星无核葡萄叶片为试验材料,采用RT-PCR技术克隆得到1个长度为1 244 bp的葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因。采用生物信息学方法对其开放读码框和理化性质进行分析,结果显示,该基因包含1个长度为1 083 bp的完整开放阅读框,编码的蛋白质含360个氨基酸,分子量为89 440,理论等电点为4.83。系统进化分析结果显示,β-1,3-葡聚糖酶基因所编码的氨基酸序列与桃、豌豆和水稻的同源性分别为62.1%、60.8%和33.1%。定量PCR分析结果显示,在霜霉病菌侵染后的72 h内均可诱导该基因的表达,且表达量均高于对照,表明β-1,3-葡聚糖酶基因在葡萄应答霜霉病菌侵染过程中可能发挥一定作用。