核桃FLOWERING LOCUS T(JrFT)基因的克隆及表达分析

为了了解核桃FLOWERING LOCUS T(JrFT)基因在核桃雌雄异熟开花机制中的作用,以核桃雌先型品种‘极早丰’与雄先型品种‘新早丰’在3个时期(2月6日、3月21日及4月7日)的雌、雄花芽为试验材料,结合荧光定量PCR(qRT-PCR)、RT-PCR扩增、生物信息技术,分析了核桃JrFT基因的结构与表达,预测了JrFT基因的功能。结果表明:核桃JrFT基因在‘极早丰’与‘新早丰’3个时期的雌、雄花芽中均有表达;在不同时期同一花芽JrFT基因的表达量有所差异;在同一时期,JrFT基因在雌花中的表达量明显高于雄花,在‘新早丰’雄花中的表达量高于在‘极早丰’雄花中的表达量。克隆获得了JrFT基因的CDS序列,其长度为525 bp,编码174个氨基酸,含有高度保守的PEBP蛋白结构域。在NCBI数据库进行Blast比对显示:核桃JrFT基因与其他木本植物FT同源基因的相似性较高,可达到80%以上;JrFT蛋白与其他植物FT蛋白的相似性也很高。系统进化分析也同样说明JrFT基因属于PEBP家族基因。因此推测JrFT基因可能在核桃开花进程中具有一定的促进作用。     

红掌FLOWERING LOCUS T同源基因的克隆及生物信息学分析

通过高通量测序技术获得红掌成花素基因FT,对其进行序列分析,通过与已报道同源基因的比较,预测基因FT能够显著促进转基因植物开花,为开展红掌分子育种提供了有益基因资源。     

山核桃FLOWERING LOCUS C同源基因鉴定与表达分析

 根据本课题组对山核桃Carya cathayensis花芽454测序获得的CcFLC基因的2个开放阅读框（ORF）分别设计引物并进行聚合酶链式反应（PCR）扩增,获得开放阅读框大小分别为639 bp和612 bp,编码212个和203个氨基酸,GenBank登录号分别为JQ829074和JQ829075,都具有典型的MADS-box结构域,核苷酸和氨基酸序列同源性分别为78%和67%,5′端高度同源,3′端差异较大。与太行花Taihangia rupestris和梨Pyrus pyrifolia等物种的FLC-like基因的氨基酸序列同源性达到40%~57%。氨基酸疏水性分析显示,它们的羧基端都是疏水性氨基酸,而氨基端是亲水性氨基酸,大部分氨基酸残基是疏水性的。实时定量PCR结果显示：CcFLC基因的2个开放阅读框在山核桃的营养枝的幼茎、幼叶、顶芽,以及短果枝的雌花芽和雄花芽中都有表达,但相对表达量存在较大差异,同一组织中ORF1 的表达丰度明显高于ORF2。ORF1 表达量在茎中最高,但在叶和雄花芽的表达量最低;ORF2 在雌花芽中相对表达量最高,茎中表达量最低。图7参23     

核桃FLOWERING LOCUS T(JrFT)基因的克隆及表达分析

为了了解核桃FLOWERING LOCUS T(JrFT)基因在核桃雌雄异熟开花机制中的作用,以核桃雌先型品种‘极早丰’与雄先型品种‘新早丰’在3个时期(2月6日、3月21日及4月7日)的雌、雄花芽为试验材料,结合荧光定量PCR(qRT-PCR)、RT-PCR扩增、生物信息技术,分析了核桃JrFT基因的结构与表达,预测了JrFT基因的功能。结果表明:核桃JrFT基因在‘极早丰’与‘新早丰’3个时期的雌、雄花芽中均有表达;在不同时期同一花芽JrFT基因的表达量有所差异;在同一时期,JrFT基因在雌花中的表达量明显高于雄花,在‘新早丰’雄花中的表达量高于在‘极早丰’雄花中的表达量。克隆获得了JrFT基因的CDS序列,其长度为525 bp,编码174个氨基酸,含有高度保守的PEBP蛋白结构域。在NCBI数据库进行Blast比对显示:核桃JrFT基因与其他木本植物FT同源基因的相似性较高,可达到80%以上;JrFT蛋白与其他植物FT蛋白的相似性也很高。系统进化分析也同样说明JrFT基因属于PEBP家族基因。因此推测JrFT基因可能在核桃开花进程中具有一定的促进作用。     

龙眼SPS基因克隆及其表达分析

[目的]克隆龙眼蔗糖磷酸合成酶基因(DlSPS)并分析其表达特性,为深入探究SPS基因家族成员在植物生长发育过程中的调控机制提供理论依据.[方法]以石硖龙眼为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆DlSPS基因,对其进行生物信息学分析,并用实时荧光定量PCR检测龙眼不同组织[根、茎、叶、幼果、果皮、花、熟果(果肉和果皮)]的相对表达量;测定分析果实发育过程中蔗糖含量、SPS活性及DlSPS基因表达的相关性.[结果]克隆获得的DlSPS基因(GenBank登录号为KP769779)cDNA全长3504 bp,编码1057个氨基酸残基,其编码蛋白分子量118.38 kD,理论等电点6.09,脂溶指数85.53,不稳定系数43.69,亲/疏水性平均值-0.412,为不稳定的亲水蛋白.DlSPS蛋白与温州蜜桔(BAA23213.1)SPS蛋白同源性最高,聚在同一小分支上,表明二者亲缘关系较近.DlSPS蛋白二级结构中,α-螺旋占35.0%,延伸链占13.8%,无规则卷曲占51.2%,与其三级结构预测结果相符.DlSPS基因在不同组织中均有表达,但表达量存在明显差异,其中在叶中的表达量显著高于其他组织(P<0.05,下同),其次是在幼果和花中的表达量,在根、果肉、果皮和茎中的表达量较低.龙眼果实发育过程中,蔗糖含量和SPS活性均呈先上升后下降的趋势,但蔗糖含量在谢花后101 d达最大值,而SPS活性在谢花后94 d活性达最大值,说明SPS活性与蔗糖积累具有一定的相关性.DlSPS基因的表达量随着果实发育呈略微下降—大幅上升—略微下降的变化趋势,在谢花后101 d表达量达到最大值,此时蔗糖含量也达最大值.[结论]SPS在龙眼不同组织生长发育过程中对蔗糖积累发挥重要作用,尤其是对叶片和果实中蔗糖积累发挥关键作用.     

新疆早实核桃FLOWERING LOCUS C同源基因的克隆与序列分析

[目的]通过克隆得到新疆早实核桃FLC同源基因,对其相关生物信息学进行分析,为在分子生物学水平上揭示早实核桃成花机理奠定基础.[方法]通过RT-PCR法克隆获得早实核桃FLC的同源基因cDNA全长.采用生物信息学手段对该基因的保守结构域、疏水性和二级结构进行分析.[结果]该基因命名为Pw-FLC基因,在GenBank注册,登记号为KF729795.PwFLC基因含开放阅读框612 bp,编码203个氨基酸,具有典型的MIKC型MADS-box结构域.[结论]该片段与其他植物的FLC同源基因序列同源性达48;～ 97;.推测该蛋白分子量为23.779 kD,理论等电点为5.96.     

四季蜜龙眼果实生长发育动态及其数学模型研究

【目的】研究反季节四季蜜龙眼果实生长发育动态,为制定高产、优质四季蜜龙眼栽培管理措施提供参考依据。【方法】跟踪测定反季节四季蜜龙眼发育期果实的纵径、大横径、小横径、单果重、果皮重、果肉重、种子重及可溶性固形物含量等指标,分别采用多项回归和求导方法建立四季蜜龙眼果实的生长发育数学模型和物质累积速度模型。【结果】反季节四季蜜龙眼果实生长发育需108 d,成熟阶段历时21 d。果径生长曲线前期上升较慢,中期上升较快;果肉重、果皮重、种子重和单果重在花后52 d开始快速增加;可溶性固形物含量在花后66~94 d快速增长,最高峰达25.1%。根据果实各指标数据建立的四季蜜龙眼果实生长发育数学模型,拟合出多项回归方程式,其中纵径、大横径、小横径、单果重及果肉重的拟合方程为二次方程,果皮重、种子重及可溶性固形物含量的拟合方程为三次方程,动态模型回归方程经F检验均达显著差异水平(P<0.05),决定系数R2均大于0.9800,达极显著差异水平(P<0.01);物质累积速度模型显示,果实纵径、大横径和小横径及单果重和果肉重5个指标的累积速度模型为一次直线方程,果皮重、种子重和可溶性固形物含量的累积速度模型为二次方程。【结论】四季蜜龙眼的生长发育动态及其数学模型可作为制定四季蜜龙眼高产、优质栽培管理措施的参考依据。     

龙眼DlbZIP21基因克隆与表达分析

【目的】分析bZIP转录因子基因DlbZIP21在石硖和四季蜜两个龙眼品种不同组织和年周期表达水平的差异性,为揭示不同龙眼品种成花差异的分子调控机制提供理论依据。【方法】以石硖和四季蜜龙眼为试材,克隆其DlbZIP21基因,并对其编码蛋白理化性质特性、磷酸化位点和结构域进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR分析该基因的时空表达特征。【结果】克隆获得石硖和四季蜜龙眼DlbZIP21基因分别命名为DlbZIP21-sx和DlbZIP21-sj,其开放阅读框(ORF)均为1353 bp,各编码450个氨基酸残基,预测蛋白质分子量分别为49.80和49.81 kD,理论等电点均为6.53。BLAST比对和系统发育进化树分析结果表明,DlbZIP21-sx与DlbZIP21-sj蛋白的同源性为99.78%,同时与大豆、水稻和菜豆的亲缘关系较近。DlbZIP21基因在花芽中的表达量表现为四季蜜龙眼比石硖龙眼高5倍;在年周期中,从1～12月DlbZIP21基因在四季蜜龙眼中的表达量均普遍高于石硖龙眼,其中在花芽分化期和开花期(12月—翌年4月)的表达量高于石硖龙眼6～8倍。【结论】DlbZIP21基因可能在四季蜜龙眼成花中发挥重要作用,且在诱导四季蜜龙眼一年多次成花过程中扮演重要角色。     

荔枝 LEAFY 同源基因克隆及表达分析

采用RT-PCR与RACE-PCR相结合的方法,从‘糯米糍’荔枝Litchi chinensis花芽中分离得到了‘糯米糍’荔枝LEAFY同源基因(LcLFY)的cDNA全长序列.基因全长1 397 bp,其中编码区1 171个碱基,推测编码390个氨基酸.采用半定量PCR技术研究了LFY同源基因在荔枝花芽分化进程的表达情况.结果表明,在‘糯米糍’荔枝花芽分化开始时检测到LFY同源基因的表达,在花序原基出现前后表达增强,但在花分化的阶段表达水平明显减弱.     

烟草(云烟87)NBS-LRR类同源抗病基因克隆及分析

[目的]克隆并分析烟草NBS-LRR类抗病基因的同源序列(RGAs),为采用同源克隆技术挖掘烟草抗病基因提供理论参考.[方法]从基于NBS-LRR类抗病基因保守序列设计的简并引物中筛选扩增效果较好的引物用于扩增烟草RGAs,采用DNAMAN 6.0翻译成氨基酸序列,并与已知的其他植物抗病基因进行聚类分析.[结果]克隆获得6条与参比抗病基因具有高度同源性的烟草RGAs,大小在500 bp左右,但仅有4条RGAs具有连续的开放阅读框(ORF)及编码NBS功能结构域的核苷酸序列,命名为TRGA-87-1~TRGA-87-4.这4个烟草RGAs编码的氨基酸序列均含有NBS类抗病蛋白的多个典型保守基序,与已知的多种植物抗病基因编码的氨基酸序列均具有较高的相似性,其中,与烟草相关抗病基因编码的氨基酸序列相似性最高,为97.00%~100.00%,与其他植物的抗病基因编码氨基酸序列相似性为29.00%~53.00%,这些序列可分为3个亚类,其中TRGA-87-2与烟草N和亚麻L6聚为一类(TRGAⅠ),属于TIR-NBS-LRR类;TRGA-87-3和TRGA-87-4与水稻Xa-1和番茄Mi聚为一类(TRGAⅡ),属于non-TIR-NBS-LRR类,TRGA-87-1与拟南芥RPM1聚成一类(TRGAⅢ),属于non-TIR-NBS-LRR类.[结论]同源扩增技术可用于烟草中抗病基因的克隆、功能分析及定位等研究.     

山核桃水通道蛋白CcPIP同源基因克隆与表达分析

利用RACE方法,在山核桃嫁接过程中扩增出山核桃水通道蛋白同源基因CcPIP。应用生物信息学软件进行分析,预测该序列编码294个氨基酸,具有6个跨膜区,有MIP家族信号序列和高等植物PIP高度保守序列。通过NCBI同源性比较分析表明,该基因与葡萄、菜豆等物种的水通道蛋白基因同源性达到99%。荧光定量RT-PCR分析表明,CcPIP基因在芽中的表达量最低,其次是雄花序,果实,幼叶和茎,而在根中表达量最高。在山核桃嫁接前后,CcPIP基因在接穗中表达趋势和在砧木中的表达一致。CcPIP基因的表达量在山核桃嫁接前砧木和接穗中都有强烈表达,但在嫁接后3 d急剧下降,分别在砧木和接穗中下降了5倍和2倍。在随后的11 d里,CcPIP基因的表达量在砧木和接穗中开始上升,至嫁接后14 d基因的转录水平比嫁接后3 d分别增加了7倍和4倍。该CcPIP基因参与山核桃嫁接成活的水分运输过程中起到基因表达调控的作用。     

水牛波形蛋白基因克隆及其表达分析

[目的]克隆水牛波形蛋白(VIM)基因,并明确VIM基因在水牛成熟卵母细胞(MII期)和早期胚胎(2-细胞阶段)中的表达情况,为研究VIM在卵母细胞成熟及附植前胚胎发育中的作用机理打下基础.[方法]根据GenBank上已公布的水牛VIM基因mRNA序列设计引物,采用RT-PCR克隆水牛VIM基因,利用在线软件程序对克隆获得的水牛VIM基因进行生物信息学分析,同时以细胞免疫荧光试验检测VIM在水牛成熟卵母细胞(MII期)及早期胚胎(2-细胞阶段)中的表达情况.[结果]水牛VIM基因长度为1469 bp,其编码区长度1401 bp,编码466个氨基酸.水牛VIM基因序列与人类、黑猩猩、食蟹猴、家犬、马和牛的VIM基因序列具有高度的同源性,分别为93%、93%、93%、94%、94%和99%;基于VIM基因序列构建的系统发育进化树也显示水牛与牛的亲缘关系最近.水牛VIM的分子量为53.73 kD,理论等电点(pI)5.05,主要在线粒体中表达,稳定性差(不稳定系数53.65),具有较强的亲水性,无跨膜结构,不属于分泌型蛋白,其蛋白结构以α-螺旋为主.VIM在水牛成熟卵母细胞(MII期)及早期胚胎(2-细胞阶段)中均有表达,且在成熟卵母细胞中的表达量明显高于早期胚胎.[结论]水牛VIM基因编码序列具有较高的保守性,且在水牛成熟卵母细胞(MII期)中的表达量明显高于早期胚胎(2-细胞阶段).     

花生球蛋白基因克隆及其表达分析

利用噬菌斑原位杂交技术从花生未成熟种子cDNA文库中筛选到一个花生种子贮藏蛋白基因全长cDNA,该cDNA包含一个1 886 bp的开放阅读框,可编码536个氨基酸残基,Northern分析发现,该基因在种子发育早期开始表达,在之后的各个时期表达水平均较高。     

白斑狗鱼StAR基因克隆及其表达分析

【目的】克隆白斑狗鱼（Esox lucius）类固醇激素合成急性调节蛋白（StAR）基因（ElStAR）并分析其组织表达差异,为开展StAR基因生物学功能研究及揭示白斑狗鱼性腺发育机制提供基础资料。【方法】根据GenBank已公布的白斑狗鱼基因组测序结果（NC_047581.1）设计特异性引物,采用RT-PCR克隆ElStAR基因cDNA序列,通过ClustalX、ExPASy、TargetP 1.1、TMHMM 2.0和SignalP 5.0等在线软件进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR进行ElStAR基因组织表达定量分析。【结果】ElStAR基因cDNA序列长度1485 bp,其开放阅读框（ORF）为864 bp,共编码287个氨基酸残基;ElStAR氨基酸序列与北极红点鲑StAR氨基酸序列的相似性最高（93.33%）,与海鳟、条纹鲈鱼、金头鲷、大菱鲆、斑马鱼、半滑舌鳎的相似性均高于75.00%,而与小家鼠的相似性最低（59.15%）;基于StAR氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树也显示白斑狗鱼与北极红点鲑和海鳟等鲑科鱼类处于同一分支。ElStAR蛋白相对分子量为32.23 kD,理论等电点（pI）为8.98,为不稳定的亲水性蛋白;具有START结构域,无信号肽及跨膜结构,符合线粒体靶向肽的基本特征。ElStAR蛋白二级结构由α-螺旋（占40.77%）、无规则卷曲（占35.89%）、延伸链（占18.12%）和β-折叠（占5.23%）组成,其三级结构是由α-螺旋配合多个β-折叠卷曲盘旋而成。ElStAR基因在白斑狗鱼精巢、卵巢、头肾、肝脏、肌肉及脑组织中均有不同程度的表达,且在精巢中的相对表达量极显著高于在卵巢中的相对表达量（P<0.01）,呈明显的性别二态性表达模式。【结论】ElStAR基因编码蛋白结构和功能十分保守,具有典型的START结构域,对胆固醇的运输和调节起重要作用。ElStAR基因在白斑狗鱼精巢及卵巢中的表达存在极显著差异,可能在维持白斑狗鱼精巢的发育形成中发挥重要作用。     

木霉T88 β-l,6-葡聚糖酶(BGN16.2)的基因克隆、表达及同源建模

利用RT-PCR方法克隆得到β-l,6-葡聚糖酶BGN16.2的cDNA序列,并采用半定量RT-PCR法,研究以茯苓粉及病原菌细胞壁为诱导物对该基因诱导表达的影响。构建该酶基因到酿酒酵母诱导型表达载体pYES2上,转化酿酒酵母,用CMC糖化力法对目的基因表达产物的酶活性进行检测。克隆得到BGN16.2的cDNA基因开放阅读框长度为1290bp,编码429个氨基酸,推测蛋白分子量为48kDa,预测的等电点pI为5.25。该基因能在酿酒酵母中表达有生物活性的β-l,6-葡聚糖酶并分泌到胞外。发酵液中的酶活在培养60h时达到最高(2.1U·mL-1),最适酶解温度为50℃,最适pH值为5.5。对该酶的一二级结构进行生物信息学分析的基础上,利用同源建模的方法完成了该酶的活性区域三级结构的建模。     

白桦抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因克隆及表达分析

从白桦（Betula platyphylla Suk．）cDNA文库中获得一个抗坏血酸过氧化物酶（APX）基因全长cDNA序列,该序列去除polyA后长1049bp,其ORF全长750bp,编码250个氨基酸,编码蛋白的相对分子质量为27712．7,理论等电点6．08,保守区分析确定其含有APX蛋白保守序列,属于植物POD超家族。利用实时定量RT—PCR进一步分析白桦苗木在0．8％NaCl胁迫处理下不同时间点APX基因的表达情况。结果表明,盐胁迫处理诱导了APX基因在白桦叶片中的表达,说明APX基因与植物抗盐相关。     

兴凯湖翘嘴鲌(Culter alburnus)LPL基因克隆及其表达

采用RT-PCR和RACE技术,进行兴凯湖翘嘴鲌LPL基因的克隆与表达分析,旨在为其脂肪性状的研究奠定基础.根据Genbank中已知的鲤科鱼类LPL基因序列设计引物,克隆出兴凯湖翘嘴鲌(Culter alburnus)脂蛋白酯酶(idella lipoprotein lipase,LPL)的c DNA序列;将其提交到Genbank,获得基因登陆号为KC166 231;兴凯湖翘嘴鲌LPL基因c DNA序列共1 947 bp,基因编码区序列共1 524 bp,编码一个终止密码子和507个氨基酸;通过Blast与Genbank上发表的其他物种的CDS区进行比对发现,与草鱼(Ctenopharyngodon)的同源性达到98%.采用荧光定量PCR(Real-time PCR)技术检测了兴凯湖翘嘴鲌野生群体和养殖群体在不同年龄、不同组织中LPL的表达量.结果表明,随年龄的增长野生群体与养殖群体LPL基因相对表达量差异增大,4龄养殖群体LPL基因相对表达量是同期野生群体的17.54倍,二者差异显著(P0.05);LPL基因在心脏当中表达水平最高,脾和肝脏中的表达量次之.     

甜樱桃PaMADS4基因克隆及其表达分析

为研究甜樱桃在高温下胚囊发育的分子机理,以甜樱桃品种‘拉宾斯’为试材,采用RT-PCR结合RACE方法克隆胚囊发育相关的MADS-box SEP类基因c DNA全长,使用半定量PCR法进行特异性表达分析,通过温室和露地环境PaMADS4实时荧光定量分析不同温度下的表达。克隆得到一个基因全长999 bp,命名为PaMADS4(Gen Bank登录号:JQ686726),包含一个735 bp的开放阅读框,编码244个氨基酸;序列比对和进化分析表明,PaMADS4与拟南芥SEP基因家族亲缘关系最近;组织特异性分析表明PaMADS4在四轮花器官中均表达;开花后PaMADS4在露地中的表达量明显大于温室。     

粉蕉MbACO2基因克隆及其表达分析

【目的】克隆粉蕉1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）氧化酶（ACO）基因（MbACO2）,并进行表达分析,为研究ACO基因家族在香蕉果实发育成熟过程及逆境胁迫过程中的功能作用提供参考依据,也为改良香蕉采后贮藏提供潜在的基因资源。【方法】利用RT-PCR从粉蕉果实克隆MbACO2基因,运用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化性质、亲疏水性、保守结构域及二、三级结构。利用农杆菌介导的瞬时转化法进行亚细胞定位,并利用实时荧光定量PCR检测MbACO2基因在果实发育成熟过程及高盐、干旱和低温胁迫处理下的表达情况。【结果】克隆获得的MbACO2基因开放阅读框（ORF）长度为918 bp,编码305个氨基酸残基,其蛋白分子量为34.583 kD,理论等电点（pI）为5.43,属于亲水性蛋白,具有典型的植物ACO蛋白家族的结构特征,含有DIOX_N和2OG-FeⅡ_Oxy 2个保守结构域。MbACO2氨基酸序列与同属的香蕉（Musa acuminata AAA group）ACO氨基酸序列（XP_010908825.1）相似性最高,为98.04%,表明其具有高度的保守性。MbACO2蛋白在细胞核和细胞质中均有表达。随着粉蕉果实发育成熟,MbACO2基因表达量整体呈升高趋势,极显著高于开花后0 d（对照）（P< 0.01,下同）,尤其是在果实采后6 d,其相对表达量达最高值。高盐、干旱和低温胁迫处理下,MbACO2基因的相对表达量较对照（未胁迫处理）显著（P< 0.05）或极显著提高。【结论】MbACO2基因属于ACO基因家族成员,含有该家族的典型结构域,在粉蕉果实发育成熟过程及逆境胁迫的应答中发挥正向调控作用,高盐、干旱和低温胁迫处理均能诱导其上调表达。