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PpNAC19蛋白定位在细胞核中。氨基酸序列比对与聚类分析表明,PpNAC19与巴旦杏(Prunus dulcis,VVA20514.1)亲缘关系较近。荧光定量PCR结果表明,PpNAC19在桃不同组织中均有表达,且在硬核期果实中表达量最高。在果实成熟过程中,黄肉桃果实中类胡萝卜素含量显著高于白肉桃果实。PpNAC19基因在黄肉桃中表达量较高,类胡萝卜素降解基因PpCCD4在黄肉桃中表达量显著低于白肉桃。双荧光素酶试验结果表明,PpNAC19能够转录抑制PpCCD4启动子活性。本试验为进一步研究PpNAC19基因在桃果实类胡萝卜素代谢过程中的功能提供了理论依据。     

草莓半胱氨酸蛋白酶基因(FaCP)的克隆及表达分析

半胱氨酸蛋白酶作为一种重要的水解蛋白酶,参与植物的许多生理过程.采用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria×ananassa)中克隆到半胱氨酸蛋白酶基因FaCP (GenBank登录号:JN979371),该基因cDNA全长1 338 bp,包含一个1 062 bp完整的开放阅读框(ORF),编码354氨基酸.生物信息学序列分析表明,FaCP开放阅读框编码的氨基酸序列与其他植物的CP蛋白同源性较高.Real-time PCR分析发现,FaCP基因在草莓果实、叶、根、茎和花萼中都有表达;在果实成熟过程中FaCP表达量逐渐增加,在粉红果最高,红果中略有下降.在草莓叶片中,随着叶片衰老,FaCP基因表达量增加明显.研究结果表明,FaCP可能参与了调控草莓果实的成熟及叶片衰老.     

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。亚细胞定位预测显示PpMADS1蛋白定位于细胞核。氨基酸序列分析及系统进化分析结果表明,PpMADS1属于MADS-box转录因子AG亚族,与乌梅亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,PpMADS1基因在芽和叶中几乎不表达,在花和果实中大量表达,黄肉桃品种金丽果实成熟后期PpMADS1表达量显著高于白肉桃品种湖景果实。双荧光素酶试验结果表明,PpMADS1转录因子对PpPSY和PpCHYB启动子具有转录激活作用。因此推测PpMADS1可能通过调控PpPSY和PpCHYB基因表达促进桃果实类胡萝卜素合成。本研究为桃MADS-box转录因子的进一步功能分析奠定了理论基础。     

桃沙红果实α-甘露糖苷酶基因(α-man)克隆及其在软化过程中的表达分析

α-甘露糖苷酶(α-man)是植物体内N聚糖加工的关键酶,在控制果实软化和延长货架期方面起重要作用.明确α-man在桃果实软化中的生理功能及其调控机制对进一步阐明桃果实的成熟软化机理具有重要意义.以商业成熟期桃(Prunus persica)沙红果实为材料,采用RT-PCR和RACE相结合的方法,克隆桃果实中α-man基因全长cDNA,并利用实时荧光PCR定量技术,检测了采后乙烯利和1-methylcyclo-propene(1-MCP)处理沙红果实软化过程中α-man基因的表达差异.结果表明:桃果实α-man基因的cDNA全长长3 491 bp,包含一个3 075 bp完整的开放阅读框,编码1 024个氨基酸(Genbank登录号:JX310861),N端含有NXT/S的糖基化位点,属糖基水解酶38家族.实时荧光PCR定量技术检测发现对照果实在贮藏第2天出现α-man的表达高峰;外源乙烯处理α-man基因表达高峰提前ld出现,且峰值显著高于对照果实;而1-MCP处理可使α-man基因的表达高峰延迟1d,且后期α-man基因的表达受到极显著抑制.据此推断桃果实α-man基因可能受乙烯生成和乙烯信号转导途径的调控,参与桃果实的软化过程.     

桃果实PpFPPS和PpGGPPS基因的克隆及表达分析

本试验以桃果实为试验材料,利用RT-PCR结合RACE技术克隆获得法尼基焦磷酸合成酶(FPPS)和牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)基因的全长c DNA序列,分别命名为Pp FPPS和Pp GGPPS,并对它们进行生物学信息及表达分析。结果表明,Pp FPPS全长1 501 bp,开放阅读框1 029 bp,编码342个氨基酸;Pp GGPPS全长1 547 bp,开放阅读框1 113 bp,编码370个氨基酸。进化树分析表明,Pp FPPS与苹果和梨的亲缘性较高;Pp GGPPS与橡胶树的亲缘性较高。蛋白质序列分析表明,Pp FPPS和Pp GGPPS均含有5个保守域和2个天冬氨酸富集区(FARM和SARM),同属反式-异戊烯转移酶家族。实时荧光定量PCR分析表明,随着果实成熟度的提高,Pp FPPS和Pp GGPPS基因在桃果实果皮和果肉中的表达量总体上呈先增加后降低的趋势,并在膨大和硬熟期达到最大值。果实膨大期后,Pp FPPS和Pp GGPPS基因在果皮中的表达显著高于果肉,这可能是桃果实成熟后期果皮类胡萝卜素含量高于果肉的重要原因。本研究结果为进一步深入研究桃果实类胡萝卜素生物合成的分子机理奠定了理论基础。     

两种不同耐贮性桃果实采后乙烯合成和果实软化相关基因表达的差异

以商业成熟期的桃(Prunus persica)栽培品种秦王(极耐贮)和沙红(不耐贮)为试材,采用气相色谱测定乙烯释放量;利用实时荧光定量PCR(quantitative Real-time PCR,q RT-PCR)技术分析乙烯合成关键酶和果实软化相关基因在两个品种中的表达差异。研究结果表明,秦王果实在贮藏期间ACC合成酶基因(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase gene,Pp ACS1)相对表达量极低,乙烯释放速率也极低,一直保持较高的硬度;而沙红果实在贮藏过程中Pp ACS1的相对表达量随软化进程迅速增加,释放大量乙烯,果实硬度下降快。秦王果实中ACC氧化酶基因(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase gene,Pp ACO1)虽有一定的表达量,但没有随贮藏时间而增加;而Pp ACO1在沙红桃中随果实的软化表达量呈显著上升的趋势。秦王果实中细胞壁降解酶果胶甲酯酶基因(pectin methylesterase gene,Pp PME)和多聚半乳糖醛酸酶基因(polygalacturonase gene,Pp PG)的表达量都极低;而在沙红果实中其表达量均呈持续增加趋势。此外,秦王果实中扩张蛋白基因(expansin gene,Pp EXP)的表达量也较低;而在沙红中表达量较高。N-聚糖加工酶α-甘露糖苷酶基因(α-mannosidase gene,Ppα-Man)和β-氨基己糖苷酶基因(β-hexosaminidase gene,Pp Hex1,Pp Hex2)在沙红和秦王贮藏期间均有较高表达量,且秦王中的表达量显著高于沙红(P<0.05)。这表明秦王果实采后不软化是由于Pp ACS1的转录受阻,不能产生乙烯,从而致使细胞壁水解酶Pp PME和Pp PG几乎不表达,果胶代谢受阻,因而果实一直保持较高硬度;而沙红果实在采后贮藏中释放大量乙烯,促进了Pp EXP、Pp PME和Pp PG的表达,引起细胞壁果胶的大量降解,导致果实迅速软化。而Ppα-Man、Pp Hex1和Pp Hex2可能不是秦王软化过程的关键基因。本研究为阐明桃果实成熟软化机理及其高效培育耐贮品种提供基础资料。     

马铃薯花青素转录激活基因stmyc的克隆与表达分析

根据GenBank 核酸数据库中报道的紫苏myc mRNA基因保守序列设计引物，用RT-PCR方法从紫色马铃薯紫皮RNA中获得花青素转录激活类基因stmyc的5’端保守区域， 通过3’-RACE获得长为600bp左右的序列。测序结果表明：基因全长1106bp，含有完整的阅读框，编码326个氨基酸，命名为stmyc，其编码的蛋白与紫苏myc基因编码蛋白的同源性02为46.98%，并具有典型的bHLH结构域。RT-PCR表达分析结果显示stmyc基因在紫色马铃薯皮、肉、茎、叶、根中都有表达，其中在紫茎中的表达量最高，紫皮中表达量最低；且该基因在白色马铃薯的皮、叶和肉中都有表达，推测该基因在马铃薯中为组成型表达。     

石榴PAL基因的克隆与表达分析

为探究石榴PAL基因的功能及表达特性,解析石榴呈色和褐变机理,以石榴品种泰山红和泰山三白甜为试材,利用RT-PCR和RACE技术克隆PAL基因全长,分析其在不同发育期的表达情况。结果表明,从泰山红果皮c DNA中克隆得到石榴PAL基因(Gen Bank登录号为KY094504)。PAL基因ORF序列长2 205 bp,编码734个氨基酸,含有典型的苯丙氨酸和组氨酸解氨酶保守结构域、PLN02457结合位点和PLN02457超家族保守结构域;石榴PAL编码蛋白的预测分子质量为79 693.87 Da,为稳定蛋白和亲水性蛋白,存在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸3个磷酸化位点,二级结构中含有丰富的α-螺旋(47.55%)和无规则卷曲(30.52%);实时荧光定量PCR分析表明,泰山红和泰山三白甜果实发育过程中,PAL表达水平呈先降低后升高的变化趋势,泰山红果实发育各时期果皮中PAL表达水平均高于泰山三白甜;2个品种发育期果皮褐变度逐渐降低,且泰山三白甜褐变度明显高于泰山红;泰山红果实发育期果皮花青苷含量逐渐升高,泰山三白甜变化较平缓,且泰山红花青苷含量明显高于泰山三白甜。2个品种PAL基因表达量与褐变度呈显著正相关,泰山红PAL基因表达量与花青苷含量呈极显著负相关。本研究结果为揭示石榴果实呈色和褐变机理提供了理论依据。     

甘蔗富含甘氨酸蛋白基因(Sc-GRP)的克隆及其表达分析

本研究在对甘蔗(Saccharum officinarum)叶片全长cDNA文库测序的基础上,通过EST (expressedsequence tag)序列测定和生物信息学分析,获得了1个编码富含甘氨酸蛋白(glycine-rich protein,GRP)基因的全长cDNA序列,命名为Sc-GRP.生物信息学分析表明,该基因全长518bp,包含一个273bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),5'端非编码区(untranslated region,UTR)长58bp,3’端UTR长187bp,且在3’端UTR中有典型的加尾信号AATAAA和polyA结构.该基因编码长度为90个氨基酸的蛋白,其理论分子量为10.12kD,等电点为5.86.Sc-GRP中甘氨酸含量最高,达到13％,且包含明显的GGX和GX重复结构单元.Sc-GRP没有信号肽和RNA结合位点.定量PCR分析结果表明,该基因在成熟叶片中的表达量远高于其在心叶中的表达量.在甘蔗茎中,随着节间成熟度的增加,其表达量逐渐升高,但在成熟根中几乎没有表达.在铝盐胁迫下,该基因在甘蔗初生根中的表达先是升高,然后随胁迫时间的增加而下降.研究结果提示该基因定位于细胞质,参与细胞的渗透调节,本研究结果为该基因的功能解析及其在甘蔗分子育种上的应用积累了基础资料.