OsAAP6基因在不同氮肥条件下的表达分析及其对水稻籽粒营养品质的影响

[目的]调查不同氮肥水平处理对水稻OsAAP6基因表达的影响,并进一步探究OsAAP6基因在不同氮肥条件下对其水稻籽粒中蛋白质(包括谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和清蛋白)含量和氨基酸含量等营养品质的影响作用,为今后利用OsAAP66基因提高稻米营养品质提供参考。[方法]设置5个氮肥浓度梯度,在水稻OsAAP6遗传材料中分别检测OsAAP6基因的表达水平,并利用近红外谷物分析仪和考马斯亮蓝G-250法检测分析其成熟种子中蛋白质含量和氨基酸含量等稻米营养品质性状。[结果]随着田间氮肥施加量的增加,OsAAP6基因的表达水平明显提高,并能显著促进水稻籽粒中谷蛋白的积累,进而增加水稻籽粒中总蛋白质的含量;在氮肥浓度较高的条件下,OsAAP6基因有助于提高水稻籽粒中总必需氨基酸的含量;随着氮肥施加量的增加,OsAAP6基因能够显著提高水稻籽粒中总氨基酸的含量。[结论]OsAAP6基因随着田间氮肥浓度的增加,其表达水平不断升高,并能促进水稻籽粒中蛋白质含量和氨基酸含量等稻米营养品质的提高,这为今后利用OsAAP6基因提高稻米的营养品质提供了重要参考。     

高粱SbNAC1基因克隆及初步分析

【目的】在植物抗逆信号转导途径中,NAC转录因子处于承上启下的关键位置,通过调控靶基因的表达发挥抗逆功能。本研究克隆高粱SbNAC1基因全长cDNA,并对其进行序列比对、进化分析,为深入研究其在作物抗逆反应中的生物学功能奠定基础。【方法】RT-PCR扩增SbNAC1全长cDNA,并对其进行基因序列比对和系统进化分析等生物信息学分析。【结果】SbNAC1cDNA全长966bp,编码321个氨基酸。氨基酸序列比对结果表明高粱SbNAC1与水稻SNAC1同源性达到83.69%。     

条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白TaPR10基因的克隆及特征分析

 【目的】克隆条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白PR10基因,研究其在小麦成株抗条锈病防御反应中的作用。【方法】采用电子克隆、RT-PCR技术,从条锈菌侵染的小麦兴资9104中,分离病程相关蛋白10基因;采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域及基本特性;利用实时荧光定量RT-PCR技术,分析该基因在小麦成株期和苗期受条锈菌CYR32侵染后的表达情况。【结果】分离到病程相关蛋白10基因,命名为TaPR10,ORF长483 bp,编码由160个氨基酸组成的蛋白质TaPR10;TaPR10不含跨膜区、无信号肽、定位在胞内,除具有典型的病程相关蛋白Bet_v_I家族保守结构域外,还有其它4类功能保守域;与小麦、高粱、玉米和水稻等4种植物PR10蛋白的氨基酸序列相似性在80%左右;TaPR10 DNA序列内部存在188至271位84 bp的内含子序列,其拼接位点序列具有GT-AG双核苷酸序列;TaPR10基因表达分析的结果表明,TaPR10基因在成株期和苗期反应中表达量均上调,成株期表达高于苗期。【结论】首次分离到一个条锈菌CYR32诱导的小麦TaPR10基因,该基因可能参与了小麦成株抗条锈病防御反应。     

陆稻过氧化氢酶基因（OsCATB-lh） 的克隆及生物信息学分析

为深入了解陆稻过氧化氢酶(CAT)基因的序列特点和生物信息学信息,以粳型陆稻品种泸旱3号为材料,利用同源克隆技术成功获得1条陆稻CAT基因序列(Gen Bank登录号:KR133179)。该序列全长1 739 bp,其中编码区ORF全长1 479 bp,编码492个氨基酸。生物信息学分析发现,此基因是位于水稻基因组第6号染色体的单拷贝基因。对其编码蛋白分析表明,其具有过氧化氢酶保守结构域,属于CAT家族。与水稻CAT基因序列(Os CATB)进行比较发现,Os CATB-lh与水稻Os CATB基因核苷酸序列一致性达到99%,存在6个核苷酸差异位点;与水稻Os CATB蛋白序列一致性为99%,有3个氨基酸变异位点。     

大麦幼穗MLOC-14401基因编码区的同源克隆和序列分析

【目的】编码区序列是基因作用机制、遗传多样性和进化关系等研究的重要资源。【方法】以盐城红茎大麦、青田红大麦、淳安六棱胭脂大麦和北青7号为材料,采用同源克隆技术分离、克隆MLOC-14401基因CDS序列,利用ORF Finder、BLAST和Clustal X等软件分析所克隆的CDS序列。【结果】MLOC-14401基因CDS序列全长1 248 bp、包含3个外显子、GC含量为62.82%,位于大麦3H染色体的609 892 778~609895 303 bp区间,起始密码(ATG)和终止密码序列(TAA)分别位于119 bp和1 366 bp位点。所编码多肽链包含415个氨基酸、2个MYB结构域,与普通小麦等9个物种的MYB基因编码多肽链具有不同程度的氨基酸序列相似性,保守序列位于105氨基酸与237氨基酸之间。【结论】MLOC-14401基因属大麦转录调控基因R2R3-MYB,所克隆的CDS序列对于大麦MYB基因作用机制等研究具有一定指导作用。     

水稻氨基酸透性酶基因OsAAP14启动子克隆及时空表达特性分析

【目的】克隆水稻氨基酸透性酶基因OsAAP14的启动子序列并分析其时空表达特性，为解析氨基酸转运基因生物学功能及了解水稻对有机氮源的响应和氨基酸吸收利用提供理论依据。【方法】PCR扩增OsAAP14基因的启动子序列，并与pCAMBIA1391Z空载体质粒连接构建出启动子-GUS表达载体，并通过农杆菌介导侵染水稻中花11愈伤组织，获得OsAAP14基因的启动子-GUS转基因植株，通过对转基因植株不同组织部位进行GUS染色，并采用石蜡切片技术观察各组织细胞部位表达，经5种不同氨基酸处理后进行根部GUS染色，结合实时荧光定量PCR检测OsAAP14基因在GUS染色部位的相对表达量，最后综合分析该基因的时空表达特性。【结果】克隆获得OsAAP14基因启动子序列为1993 bp，与参考序列日本晴OsAAP14（LOC_Os04g56470）序列一致。该启动子序列含有MBS、P-box、ABRE、CGTCA-motif等激素或胁迫响应元件。从OsAAP14基因的启动子-GUS植株T₀代中鉴定获得16个阳性转基因株系。T₁代材料不同组织部位GUS染色及实时荧光定量PCR结果均显示，OsAAP14基因在水稻芽伸长的基部和叶片相对表达量较高，在根、叶鞘和穗也有一定表达，但在茎中的相对表达量最低。石蜡切片分析结果显示，OsAAP14基因在根部皮层薄壁细胞、叶片的叶肉细胞、穗的颖壳内部细胞有较高的表达。碱性氨基酸的组氨酸处理下根中的OsAAP14基因表达量随着处理时间的增加显著提高（P<0.05，下同），且赤霉素和脱落酸处理下，根中的OsAAP14基因相对表达量也显著提高。【结论】OsAAP14基因在水稻不同组织均有表达，正常情况（未处理）下在水稻基部和叶片中相对表达量较高，但外源氨基酸和激素处理时，在根中该基因被诱导表达上调，说明OsAAP14基因正常情况下可能主要参与调控水稻地上部分氨基酸的运输，但当外界氨基酸和激素含量增加时则参与调控水稻根部氨基酸的运输。     

玉米NCED基因的序列特征及生物信息学分析

采用生物信息学的方法,对玉米基因组NCED基因进行序列特征及生物信息学分析。结果表明：玉米基因组中NCED基因只有1个拷贝,分布于玉米1号染色体的长臂上。玉米NCED基因全长2012bp,具有编码生成一个604个氨基酸的完整阅读框。进化树分析表明,玉米NCED基因编码蛋白与水稻（包括粳稻和籼稻）NCED蛋白亲缘关系最近,与大麦的亲缘关系次之,而与其他物种亲缘关系较远。     

大麦HvRBR基因克隆与序列分析

【目的】从栽培大麦(Hordeum vulgare)中分离并克隆对植物细胞周期起负调控作用的RBR(retinoblastoma-related),鉴定大麦RBR(HvRBR)分子特征,明确其与同源基因间的亲缘关系和分类地位,为探索动、植物生长发育过程中细胞增殖和分化相关调控途径的研究提供理论依据。【方法】通过对植物RBR生物信息学分析,根据RBR保守区域序列设计通用引物,采用PCR方法从栽培大麦DNA和苗期总cDNA中分别分段克隆,获得特征序列后在DNAMAN软件下进行序列分析、多重序列比对并构建系统树。【结果】从栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854中获得全长为5547bp的大麦HvRBR序列(GU121481),其cDNA编码区(GU121480)全长3179bp,包含一个编码975个氨基酸的开放阅读框。由其推导的氨基酸序列与已报道的RBR蛋白序列有较高的一致性。在A、B保守区之间有一个间隔区,虽然同源性较低,但是所有氨基酸序列的相似位点都包含一个半胱氨酸残基,这说明该半胱氨酸残基形成的分子内或分子间二硫键可能对整个RBR蛋白的结构和功能产生重要的影响。系统进化分析表明HvRBR与水稻同源性最高(84.3%),与苜蓿、拟南芥等双子叶植物的同源性较低(50%)。【结论】首次从大麦中得到与植物细胞周期起调控、细胞增殖和分化相关的RBR蛋白编码基因HvRBR。对栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854的HvRBR进行了分子克隆和鉴定,并通过系统进化分析将HvRBR归为植物RBR家族C亚族。     

水稻小分子热激蛋白基因 Os02g0782500对逆境胁迫和激素的响应分析

【 目 的】 分 析 水 稻（Oryza sativa） 小 分 子 热 激 蛋 白（Small heat shock protein，sHSP） 基 因Os02g0782500 对逆境胁迫和激素的响应模式，为进一步研究 Os02g0782500 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】在水稻‘中花 11’中克隆获得 Os02g0782500，并对其进行生物信息学分析；同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 Os02g0782500 在水稻不同组织及不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】Os02g0782500 编码区全长为 519 bp，编码一个含有 HSP20 保守结构域的 sHSP。系统进化分析显示，Os02g0782500 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近。顺式作用元件分析表明，Os02g0782500 的启动子区含有 28 个植物激素响应元件和 35 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明，Os02g0782500 在水稻叶片中的表达量最高；且 Os02g0782500 的表达受 6-BA、GA3、IAA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导，推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】明确了 Os02g0782500 的表达受高温、低温、6-BA、GA3和 IAA 等外界因素调控，推测 Os02g0782500 可能通过 IAA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

两个小麦甲基结合蛋白基因cDNA全长克隆及其在种子中的表达特性

 【目的】分析小麦甲基结合蛋白基因TaMBD1和TaMBD6的序列特征及其在种子形成和萌发过程中的表达模式,为探讨小麦种子形成及萌发过程中的表观遗传学调控机制积累资料。【方法】利用RACE技术进行cDNA全长克隆,采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性,并通过半定量RT-PCR分析克隆基因在小麦种子不同发育阶段及萌发过程中的表达模式。【结果】获得了小麦甲基结合蛋白基因TaMBD1和TaMBD6的cDNA全长,可分别编码193和187个氨基酸。氨基酸序列分析发现,TaMBD1和TaMBD6均包含有典型的甲基结合域,TaMBD1还包含1个CW型的锌指结构域。三维结构分析显示,TaMBD1和TaMBD6均可形成由β-折叠、α-螺旋及C-端扭曲共同构成的特定夹层结构。表达特性分析表明：TaMBD1在种子发育过程中一直保持有较高水平的稳定表达,而在萌发过程中呈现出有规律的表达动态,即胚中的表达量逐渐增强,胚乳中的表达量却逐渐减弱;TaMBD6在种子发育过程中呈现出先升高后降低的表达趋势,以开花后15 d时表达量最高,但在种子萌发过程中却未检测到其表达。【结论】首次克隆了小麦甲基结合蛋白基因TaMBD1和TaMBD6的cDNA全长,这2个基因的编码蛋白均包含有与DNA互作的典型功能域;通过对这2个基因在种子发育及萌发过程中的表达特性分析表明,TaMBD1在小麦种子的发育及萌发过程中均发挥重要调控功能,而TaMBD6仅与种子发育过程中的基因表达调控有关;研究结果为进一步探讨小麦种子形成和萌发过程的基因表达调控机制提供了重要信息。     

早园竹叶绿体atpA基因序列及系统进化分析

在构建叶绿体DNA基因组文库的基础上,克隆了早园竹叶绿体atpA基因,与禾本科水稻、玉米等11种植物atpA基因的SNP对比分析发现,早园竹与供试禾本科植物叶绿体atpA基因序列间共有110个SNP位点,其中与水稻Indica,Japonica和野生稻之间仅有1个SNP位点 与玉米、高粱、甘蔗及杂交甘蔗之间有2个SNP位点 而与小麦、大麦、匍茎剪股颖和黑麦草之间的SNP位点较多。基于atpA基因序列和编码氨基酸序列构建的Neighbor-joining系统进化树显示,供试的禾本科植物在系统进化上可划为2个进化类群和4个进化亚群,水稻与早园竹处于同一亚群。表明早园竹在进化关系上与水稻最近,其次与甘蔗、玉米和高粱进化关系较近,而与麦类及其近缘植物的进化关系较远。     

荔枝DA1同源基因的克隆及生物信息学分析

【目的】克隆荔枝种子大小调控基因DA1,对其进行生物信息学分析。为深入研究荔枝LcDA1基因的功能提供理论参考。【方法】利用生物信息学软件对荔枝DA1同源基因及其编码蛋白进行预测和分析。以荔枝种子cDNA为材料,采用RT-PCR扩增3个LcDA1基因全长。【结果】根据转录组数据获得3个DA1同源基因,分别命名为LcDA1-1、LcDA1-2和LcDA1-3。开放阅读框(ORF)分别为1479,1419和1104 bp,分别编码492,472和367个氨基酸。氨基酸序列分析结果显示3个蛋白均含有典型的UIM和LIM结构域。【结论】荔枝LcDA1蛋白具有典型的DA1保守结构域,可能在荔枝种子发育中具有重要作用。     

小麦DHAR基因的克隆及生物信息学分析

以电子克隆和RT-PCR克隆获得了1个小麦脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)基因,并对其编码的蛋白质序列进行了生物信息学分析.结果表明,该基因cDNA序列长1 187 bp,编码263个氨基酸,蛋白质分子量为28 908.2 Da,PI为6.84;具有GST-N家族和GST-C-DHAR结构域,分别属于硫氧还蛋白超家族和GST-C末端超家族;该蛋白序列无信号肽,是亲水性蛋白,定位于细胞质叶绿体中,二级结构中以无规则卷曲(40.30％)和α螺旋(37.64％)为主,并含有少量的片层结构(17.11％);该蛋白序列与大麦、二穗短柄草、玉米、水稻、拟南芥的同源蛋白序列相似性较高,其中与大麦胞质DHAR(BAJ97007.1)蛋白进化距离最近.     

小麦营养品质及其改良的研究进展

小麦种子储藏蛋白申缺乏赖氨酸和苏氨酸，尤其是赖氨酸含量很低，是影响小麦营养品质的主要因素。文中就我国小麦营养品质的研究现状及小麦蛋白质和氨基酸的遗传效应进行了综述，同时介绍了通过基因工程技术改良小麦营养品质的研究进展，并展望了其发展前景。     

大麦HvRBR基因克隆与序列分析#br#

【目的】从栽培大麦（Hordeum vulgare）中分离并克隆对植物细胞周期起负调控作用的RBR（retinoblastoma-related）,鉴定大麦RBR（HvRBR）分子特征,明确其与同源基因间的亲缘关系和分类地位,为探索动、植物生长发育过程中细胞增殖和分化相关调控途径的研究提供理论依据。【方法】通过对植物RBR生物信息学分析,根据RBR保守区域序列设计通用引物,采用PCR方法从栽培大麦DNA和苗期总cDNA中分别分段克隆,获得特征序列后在DNAMAN软件下进行序列分析、多重序列比对并构建系统树。【结果】从栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854中获得全长为5 547 bp的大麦HvRBR序列（GU121481）,其cDNA编码区（GU121480）全长3 179 bp,包含一个编码975个氨基酸的开放阅读框。由其推导的氨基酸序列与已报道的RBR蛋白序列有较高的一致性。在A、B保守区之间有一个间隔区,虽然同源性较低,但是所有氨基酸序列的相似位点都包含一个半胱氨酸残基,这说明该半胱氨酸残基形成的分子内或分子间二硫键可能对整个RBR蛋白的结构和功能产生重要的影响。系统进化分析表明HvRBR与水稻同源性最高（84.3%）,与苜蓿、拟南芥等双子叶植物的同源性较低（50%）。【结论】首次从大麦中得到与植物细胞周期起调控、细胞增殖和分化相关的RBR蛋白编码基因HvRBR。对栽培大麦籽粒皱缩突变材料GSHO1854的HvRBR进行了分子克隆和鉴定,并通过系统进化分析将HvRBR归为植物RBR家族C亚族。     

水稻组蛋白去甲基化酶基因 OsJMJ719 的克隆及表达分析

【目的】克隆水稻组蛋白去甲基化酶 OsJMJ719 基因，分析其在非生物胁迫下的表达模式，为 探究 OsJMJ719 在非生物胁迫响应中的功能提供理论依据。【方法】以水稻品种中花 11 为材料，克隆获得 完整的 OsJMJ719 基因，对其进行生物信息学分析，构建 OsJMJ719 与绿色荧光蛋白（GFP）融合表达载体 35S:: OsJMJ719-GFP，利用烟草瞬时转化体系和水稻原生质体转化的方法来观察蛋白的亚细胞定位，并应用实时 荧光定量 PCR 技术分析 OsJMJ719 基因在水稻不同组织中的表达情况以及在非生物胁迫处理下的表达模式。【结 果】OsJMJ719 基因（LOC_Os02g01940）编码区长度为 2 994 bp，编码 997 个氨基酸，OsJMJ719 启动子区域含 有 10 个植物激素响应元件和 3 个环境胁迫调控相关元件。系统进化分析结果显示，OsJMJ719 与沼生菰、粗山羊草、 小麦和大麦中的 JMJ 蛋白有较高的同源性。亚细胞定位结果显示，OsJMJ719 蛋白定位于细胞核内。荧光定量结 果显示，OsJMJ719 在种子中表达量较高，且该基因的表达受 ABA、NaCl 和 PEG6000 的诱导，推测其在非生物 胁迫过程中起重要作用。【结论】本研究展示了 OsJMJ719 基因的表达蛋白在进化树中的位置及其同源性物种， 揭示了其表达蛋白定位于细胞中的具体位置、蛋白的结构及特征，以及该基因主要受到哪些外界因素调控，为 进一步研究 OsJMJ719 基因的功能提供基础资料。     

基于RNA-seq技术的茶树CsbHLH62生物信息学分析

【目的】利用生物信息学分析方法推导CsbHLH62基因及其编码产物的理化性质、结构和功能以及同源性等。【方法】通过相关软件及网站分析CsbHLH62基因及其编码蛋白的相关信息。【结果】CsbHLH62基因编码蛋白含有277个氨基酸,是一种可溶性蛋白,定位于细胞核,该蛋白不存在信号肽,无跨膜结构,有35个潜在的磷酸化位点,是一种非分泌蛋白;功能结构分析表明131～181位氨基酸之间有一个典型的MYC的bHLH结构域,系统进化分析表明其编码的氨基酸序列与欧洲越橘亲缘关系较近,二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主,三维结构构建成功。【结论】为研究CsbHLH62基因在茶树硒富集过程中的生物学功能奠定了基础。     

高粱苯丙氨酸解氨酶(SbPAL)编码蛋白的生物信息学分析

高粱是世界上一种重要的粮食作物,具有耐寒耐高温等优良性质,挖掘高粱抗病基因(如PAL),在基因水平上进行遗传改良,提高高粱对贫瘠土地的耐受性仍是研究热点之一。以高粱的苯丙氨酸解氨酶基因(SbPAL)为研究对象,运用生物信息学方法对其编码蛋白的结构、理化性质及功能结构域进行分析,以期揭示苯丙解氨酶的基本信息。结果表明,高粱SbPAL基因的编码序列(Coding sequences,CDS)全长为2 145 bp,编码714个氨基酸;高粱SbPAL蛋白主要位于细胞基质中,二级结构以无规则卷曲和α-螺旋为主,三级结构预测其为同源四聚体结构,由4个相同亚基对称性组成,各亚基之间由配体DTT共价连接。多序列比对结果表明,高粱SbPAL蛋白与拟南芥、水稻、葡萄、烟草等蛋白的同源性较高,为83.31%,SbPAL基因与玉米、水稻和大麦有着较近的亲缘关系,PAL在这些作物中主要参与木质素和植保素的合成。此分析结果将为后续进一步研究SbPAL对木质素、植保素等合成的分子机制与抗病性关系奠定一定的理论基础。     

应用RACE法克隆雷竹笋PAL基因及序列分析

应用RACE法,克隆获得了雷竹笋PAL基因的全长序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明:雷竹笋PAL基因的开放阅读框长度为2103 bp,共编码701个氨基酸,其中具有1个保守的活性位点Ala-Ser-Gly(A-S-G);在PAL蛋白的二级结构中含有大量的α螺旋和β折叠,其三级结构模型为一个带柄的圆锥形。构建的PAL基因核苷酸序列进化树结果显示雷竹与毛竹、绿竹的亲缘关系最近,与小麦、大麦、水稻、佛肚竹的亲缘关系较近,与玉米、高粱的亲缘关系较远。     

应用RACE法克隆雷竹笋PAL基因及序列分析

应用RACE法,克隆获得了雷竹笋PAL基因的全长序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明:雷竹笋PAL基因的开放阅读框长度为2103 bp,共编码701个氨基酸,其中具有1个保守的活性位点Ala-Ser-Gly(A-S-G);在PAL蛋白的二级结构中含有大量的α螺旋和β折叠,其三级结构模型为一个带柄的圆锥形。构建的PAL基因核苷酸序列进化树结果显示雷竹与毛竹、绿竹的亲缘关系最近,与小麦、大麦、水稻、佛肚竹的亲缘关系较近,与玉米、高粱的亲缘关系较远。