谷子DnaJ蛋白基因的克隆

DnaJ蛋白是近年研究较多的同热激等胁迫反应相关的基因。本研究用0.8%NaCl胁迫下的谷子幼苗提取RNA,用反转录酶M-MLV扩增得到第一链cDNA,再以第一链cDNA为模板进行PCR扩增,克隆获得了完整的谷子DnaJ蛋白基因,该基因cDNA全长1 260 bp,编码419个氨基酸,具有DnaJ蛋白分子伴侣系统的3个保守结构域。将谷子DnaJ蛋白基因构建入表达载体pGFP,获得了谷子DnaJ基因的表达载体。该基因的克隆和表达载体构建,为谷子DnaJ蛋白基因的功能分析以及谷子耐热抗旱机理研究有重要意义。     

甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是植物特有一类的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用,尤其与非生物逆境胁迫(干旱、高盐、ABA等)的信号传导密切相关。根据玉米CIPK15基因(EU957447.1,2247 bp)核酸序列保守区域设计1对同源克隆PCR引物,以甘蔗品种崖城05-179的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增得到甘蔗CIPK基因的一条全长c DNA序列(Gen Bank登录号为KM114052)。序列分析结果表明,甘蔗Sc CIPK基因全长1782 bp,具有完整的开放阅读框(ORF,91~1631 bp),编码513个氨基酸,该基因具有CIPK基因的2个特征结构域(Kc-like superfamily和AMPKA-C-like superfamily)。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于内质网,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为α-螺旋,含有多个保守功能域,主要参与中间代谢。实时定量PCR表达分析表明,该基因表达具有组织特异性,虽在甘蔗各组织中均有表达,但在芽中的表达量最高。该基因在PEG、Na Cl、ABA、SA和Me JA的胁迫诱导过程中,受ABA胁迫后表达量最高,约为对照的5.3倍,推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关。     

玉米中QM同源基因的克隆及其差异表达分析

利用cDNA-AFLP技术和5'' RACE技术在玉米自交系黄早四Ht2上分离并克隆了QM（编码核糖体蛋白L10）同源基因(命名为ZmQM)。其cDNA全长为967 bp, 开放阅读框为738 bp,。该基因编码245个氨基酸的ZmQM蛋白,分子量为27.78 kD, 等电点(pI)为10.69, 预测含蛋白酶C磷酸化位点、N-酰基化位点和酰胺化等位点。玉米ZmQM蛋白与包括人类等l3个物种QM蛋白的同源性比较发现, 氨基酸序列相似性为66%~92%。RT-PCR分析表明, 在接种玉米大斑病菌(Exserohilum turcicum) 1号小种12 h后, 黄早四Ht2中ZmQM基因表达量较黄早四中明显上调,推测ZmQM基因可能参与黄早四Ht2对玉米大斑病菌1号小种的抗性反应。     

芒果FLC同源基因的克隆和表达分析

开花抑制基因FLC (FLOWERING LOCUS C)是春化作用中的关键基因,为探索MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,本研究利用RT-PCR克隆得到芒果MADS-box转录因子MiFLC的cDNA全长,序列分析显示该基因具有MADS_MEF2_like和K-box结构域,属于MADS-box基因家族,MiFLC基因编码区长576 bp,编码191个氨基酸,蛋白质相对分子质量22.08 kD,等电点为9.18。MiFLC的生物信息学分析表明该蛋白序列的二级结构主要由α螺旋、无规则转曲及延伸链构成,属于亲水性氨基酸。序列分析和系统进化树分析显示,MiFLC基因编码的蛋白与橙子、枳、龙眼、克莱门柚的蛋白序列同源性高,亲缘关系较近。组织特异性表达分析表明,MiFLC基因在芒果不同品种和每个品种的不同组织部位均有表达,在‘桂七’、‘金煌’、‘凯特’3个品种的表达量呈现出一致性,在营养器官中表达量最高,在花器官中表达量较低,表达量顺序依次是叶茎果花。     

春兰AGAMOUS同源基因的克隆及表达分析

为深入探索春兰(Cymbidium goeringii)中C类MADS-box基因参与春兰花器官发育调控的分子机理,用同源克隆的方法从春兰花芽中分离出两个C类MADS-box基因CygoAG1与CygoAG2。在分析其序列结构的基础上,分别检测2者在春兰不同花器官中的表达差异。序列结构分析表明:CygoAG1序列全长为831bp,包含702 bp完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码233个氨基酸和1个终止密码子;CygoAG2基因cDNA序列全长996 bp,包含705 bp完整开放阅读框,编码234个氨基酸和1个终止密码子,2个基因编码的转录因子均包含保守的MADS、K-box结构域和AG基序。分子系统发生与进化树重建结果显示:春兰CygoAG1与CygoAG2与拟南芥MADS-box基因家族中AG (AGAMOUS)基因的同源性最高。实时荧光定量分析结果表明,春兰CygoAG1基因只在花粉团、合蕊柱和子房中表达,在其它花器官及营养器官叶片中不表达,其在子房中的表达量最高。CygoAG2基因在春兰的花器官如萼片、花瓣、唇瓣、花粉团、合蕊柱和子房中均有表达,但在营养器官叶片中不表达,其在合蕊柱(雌雄蕊合生结构)中的表达量最高。CygoAG1和CygoAG2基因在春兰花器官中的表达模式呈现一定的差异。     

蒜芥茄SsUBC基因的克隆及表达分析

本研究从蒜芥茄中克隆得到泛素E2结合酶UBC基因编码区序列,命名为SsUBC,登陆Gen Bank,编号:MF872897。SsUBC基因编码区全长859 bp,编码272个氨基酸。进行进化树分析,SsUBC编码的氨基酸序列与番茄和马铃薯等茄科植物有较近的亲缘性。利用荧光定量PCR技术分析SsUBC基因在蒜芥茄各器官表达特征和不同非生物胁迫处理下(镉,高温,干旱,盐和脱落酸)根部和叶片的表达特性。结果表明,SsUBC基因表达在不同器官中具有差异性,且叶片中表达量最高。非生物胁迫处理后叶片中SsUBC基因表达变化比根部中更为显著,除盐胁迫外,其它四种处理条件下该基因在叶片中的表达量均高于根部,其中高温胁迫下表达量升高变化最为显著。除盐胁迫外,叶片中基因的表达均为上调趋势,而干旱胁迫下根中该基因表达为下调趋势。综上,SsUBC基因在蒜芥茄响应镉(1 h)、高温(1 h)、干旱胁迫(1 h)时的应答较为迅速,其次为脱落酸(9 h),且响应部位为叶片;而在盐胁迫(12 h)下应答相对较为迟缓。     

柚FIE同源基因的克隆及表达分析

FIE基因在受精前抑制胚乳发育并在受精后通过特异位点阻碍胚发育相关基因的转录。在拟南芥中,FIE突变最终导致种子败育。本研究从马家柚中克隆到1个FIE同源基因,开放阅读框(ORF)长为1 110 bp,编码369个氨基酸,命名为CmFIE (GenBank:IDMG680456),包含一个保守的WD40 motif结构域。推测其蛋白分子质量为41.443 3 k D,等电点为6.02,属于不稳定亲水性蛋白,并以折叠结构和环状结构为主。系统进化树分析表明,与甜橙(Citrus sinensis) CsFIE亲缘关系最近。qRT-PCR分析显示,CmFIE基因在马家柚种子和幼苗根、茎、叶中均有表达,但在种子中的表达量相对更高。CmFIE在正常种子中的发育过程持续表达,并在授粉后4～7周(胚乳细胞化之前和开始时)表达量下降,另外胚乳退化型败育种子中CmFIE表达水平被发现从授粉2周后开始一直高于正常种子。结果表明CmFIE对种子发育起到重要的调控作用,这与模式植物拟南芥FIE基因的功能一致。通过探究柚FIE基因生物信息学特性及在种子中的表达情况,可以为FIE基因在种子发育过程中的功能研究提供理论基础。     

陆地棉两个同源基因GhBlind的克隆与表达分析

Blind同源基因对植物株型调控起着重要作用。本研究用同源克隆策略,在陆地棉(Gossypium hirsutum L.) 腋芽部位cDNA中克隆出2个Blind同源基因GhBlind1(GenBank登录号为HQ115643)和GhBlind2(登录号为HQ115644)。GhBlind1和GhBlind2由3个外显子和2个内含子组成,分别编码359个和262个氨基酸残基。组织特异性表达分析表明, GhBlind1在腋芽部位和茎尖分生组织部位优势表达,在根、叶、茎尖、幼嫩纤维表达,而在茎部不表达;GhBlind2在腋芽部位以及根、茎、叶片、茎尖表达,而在纤维不表达。通过重组PCR技术,构建表达载体Psuper-gus-b1和Psuper-gus-b2;应用根癌农杆菌EHA105介导转化棉花胚性愈伤组织进行瞬时表达分析。将棉花胚性愈伤组织共培养4 d后,2个表达载体转化的胚性愈伤组织中均能检测到GUS活性,但Psuper-gus-b2表达活性强于Psuper-gus-b1。对Blind同源蛋白的保守结构域比对发现,GhBlind1和GhBlind2与Blind同源蛋白的一致性分别达94%和91%。以Blind同源蛋白作为外参,结合NCBI已公开的23个棉花MYB蛋白构建系统发生树,发现GhBlind1和GhBlind2与棉花大多数MYB蛋白遗传距离较远,和Blind同源蛋白组成一个较小的分支。     

蜻蜓凤梨FLD同源基因的克隆及表达分析

FLOWERING LOCUS D(FLD)是植物自主开花途径花发育基因,在植物营养生长向生殖生长转变的过程中起重要的调控作用。本研究利用同源基因克隆法结合RACE技术克隆了蜻蜓凤梨(Aechmea fasciata)花发育基因FLD的类似基因AfFLD。序列分析比对表明,AfFLD所推测的氨基酸序列包含有LSD1-LIKE亚家族两个高度保守的结构域:SWIRM结构域和胺氧化酶结构域,该蛋白与玉米、拟南芥的FLD蛋白的同源性分别为72%和73%。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析了乙烯处理不同时间FLD基因的表达模式,结果表明乙烯处理不同时间的各组中,处理后1d时FLD的表达量达到最高值,其中表达量最高为0h的2.5倍。本结果为开花自主途径中相关基因对乙烯处理后的响应机理的研究提供理论基础。     

羊草脂氧合酶同源蛋白基因LcLHP的克隆与表达分析

为验证羊草脂氧合酶同源蛋白基因Lc LHP与盐胁迫的关系,利用RACE(Rapid amplification of c DNA ends)克隆技术从羊草中克隆得到抗盐碱相关基因脂氧合酶同源蛋白基因(LHP,Lipoxygenase homology protein)的c DNA全长序列,其Gen Bank登录号为KJ472894。Lc LHP基因开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸。Lc LHP中含有PLAT/LH2结构域,该结构域蛋白家族的许多成员受胁迫诱导。同源性分析显示,Lc LHP与互花米草PLAT/LH2家族蛋白脂氧合酶、PLAT植物胁迫结构域包含蛋白等同源性较高,蛋白功能预测显示其N端可能存在信号肽并可能具有酶功能。RT-PCR分析显示,在一定盐碱胁迫条件下,随着处理试剂Na2CO3溶液处理时间的延长,LHP基因在羊草中的表达量呈单峰趋势,在12 h时达到峰值;构建重组表达载体p GEX-Lc LHP并进行IPTG原核诱导表达培养,获得了GSTLc LHP融合蛋白并用GST抗体进行Western Blot试验得到验证。     

草莓CO同源基因FaCO-2的克隆及表达分析

以草莓(Fragaria×ananassa Duch.)品种花姬为试材,通过PCR和RT-PCR方法克隆出草莓CO同源基因FaCO-2的CDS和DNA全长序列,在此基础上通过实时定量PCR的方法检测了其在草莓植株各组织和花器官中的表达。结果表明,该基因DNA序列长度为1 882 bp,含1个内含子,其CDS长度为1 146 bp,编码382个氨基酸,与其他物种的CO同源基因氨基酸序列有较高的同源性,生物信息学分析表明该蛋白分子量为42 021.69 D,等电点pI=5.49。实时定量RT-PCR结果表明,在不同的组织、花器官中,FaC0-2的表达量存在差异,在充分展开的较大叶片中的表达量最高;在4轮花器官中,只在萼片中表达,而其他花器官中不表达。     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已知抗病基因的NBS保守序列区设计4对简并引物和1对特异引物，以大豆农家种兴县灰布支黑豆为材料，应用PCR方法获得了11条来自基因组DNA的RGA序列和2条来自cDNA的RGA序列，序列长度在500—633bp之间，其中8条来自基因组DNA和2条来自cDNA的RGA序列已在GeneBank登录(登录号为：AF305388—305392，AY008380—008382，AY048863-AY048864)。13条序列都不同程度的含有NBS保守区的P-环(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3(GSRII)及跨膜区GLPL等特征序列结构，由此推导出的氨基酸序列同已知抗病基因L6、RPMl、SRPS2、N编码的氨基酸序列表现出从25％——42％的同源性。本研究克隆的RGA序列根据其相似性可分为4组，与已发表的大豆抗病类似基因(RLG)具有较高的相似性。     

芸芥抗菌核病相关基因的分子标记

芸芥属于十字花科芝麻菜属植物,在中国分布广泛.长期以来,国内外学者从植物学特征、经济性状和抗逆性等方面对芸芥品种资源进行了研究工作[1~4];李方球研究了芸芥的抗油菜菌核病[5],但从分子水平上的研究还较少.目前,转基因技术和分子标记辅助选择为高效育种展示了广阔的前景.但应用这2项技术的前提是必须首先获得优良基因克隆或优良基因紧密连锁的分子标记.本文利用RAPD技术,通过对芸芥抗病相关基因的遗传分析和分子标记,阐明其抗病相关基因的遗传,并提供可利用的分子标记,以便为芸芥抗菌核病种质鉴定和芸芥抗菌核病的分子标记辅助选择提供准确快速的鉴定方法.     

西瓜抗枯萎病基因同源序列的克隆与分析

本研究根据已克隆的抗枯萎病基因的NBS保守结构域设计了22条上游简并引物和17条下游简并引物,以西瓜抗枯萎病种质PI296341-FR和感枯萎病品种97103为材料,获得了7条来自基因组DNA的RGA序列（GenBank登录号：DQ156558-DQ156564）,均含有NBS保守区的P-环、kinase-2或kinase-3等抗病基因的特征序列结构,所编码的氨基酸序列与已知抗枯萎病基因Fom-2、I2C-1、I2C-2和I2等编码的氨基酸序列表现出11%～72%的同源性,其中来自PI296341-FR的RGA序列175R1与甜瓜抗枯萎病基因Fom-2的同源性最高,为72%。来自PI296341-FR与97103的RGA序列之间同源性较高（73%～97%）,证明了抗病基因在进化上的保守性。     

东方百合‘Seberia’AGAMOUS同源基因的克隆及表达分析

为了解决东方百合花型单一、花粉量大、污染花瓣影响美观以及引起部分人群花粉过敏等问题,本研究以东方百合‘Siberia’为材料,提取其雌蕊总RNA,通过RT-PCR方法克隆得到2个cDNA片段,其全长分别为795 bp和678 bp,分别编码264 aa和225 aa,GC含量分别为46.7%和43.2%,这两个基因片段与其他百合属AG基因同源性分别在85%和70%以上,且发现两个蛋白均属于碱性不稳定疏水蛋白。此外,2个基因均具有保守的MADS-box区、K区及典型的AGⅠ和AGⅡ区,进一步说明2个基因均属于MADS-box基因家族的AG基因(即C类基因)。通过基因表达分析再次证明上述两个基因仅在花的雄蕊及雌蕊中表达,并完全符合经典的花发育ABC模型理论。这2个AG基因在同一部位的不同发育阶段的表达特性存在显著差异,即存在一定的时空表达差异性。本研究结果为后期百合花发育、遗传转化及无花粉百合新品种培育等研究提供了一定的基础数据和科学依据。     

大蒜芥SaPOD基因的克隆及序列分析响

过氧化物酶(POD)是植物生长发育过程中调控生物体代谢及细胞抵御活性氧伤害的关键基因酶。本研究利用RACE结合RT-PCR技术克隆得到大蒜芥POD基因Sa POD全长c DNA序列。该基因全长1 315 bp,其中开放阅读框为975 bp,编码含有325个氨基酸,预测编码蛋白质的等电点为4.94,分子量为109.62 k D。Sa POD与小盐芥、拟南芥、荠菜、琴叶拟南芥、盐芥、棉花和蓖麻子的POD蛋白质序列相似性分别为96%、92%、92%、91%、78%、74%和75%,说明该基因与POD同源。Sa POD基因的克隆将为进一步基因的功能分析奠定基础。     

野芥芥酸合成酶基因fae1的克隆与序列分析

根据GenBank中脂肪酸延长酶基因fae1序列(AY 888037)设计了PCR扩增引物,以野芥总DNA为模板进行扩增得到了特异扩增条带.测序结果表明,该片段长1 651 bp,序列分析表明其氨基酸编码区为55～1 575 bp,不含内含子序列,共编码506个氨基酸.该基因序列已提交GenBank,登录号为FJ870905.BLASTn分析结果表明,野芥中fae1基因与其他芸薹属品系的fae1基因核苷酸同源性为76%～98%;BLASTp分析结果表明,野芥中的FAE1与油菜中FAE1存在32个位点差异,其中部分差异可能导致了芥酸含量的不同.     

嘉兰中酪氨酸脱羧酶基因的克隆与表达分析

酪氨酸脱羧酶(EC 4.1.1.28)是高等植物体中秋水仙碱合成的关键酶。为了探索嘉兰秋水仙碱生物合成途径的关键酶基因及其相关功能,本研究根据嘉兰转录组数据库和NCBI数据库,克隆得到一个酪氨酸脱羧酶关键酶基因(GsTyDC1)的CDS序列,并使用RT-qPCR检测GsTyDC1在嘉兰植株中不同组织的表达水平。通过烟草悬浮细胞对GsTyDC1进行稳定转化,并分析其亚细胞定位的结果。结果显示,GsTyDC1基因的CDS区全长为1 545 bp,编码514个氨基酸,蛋白分子量为56.3 kD。生物信息学分析表明,GsTyDC1与水仙、石蒜和芭蕉等百合科植物已报道的Ty DC基因聚在一类,具有类似于与其他已报道物种TyDC基因相似的保守结构区域,并且没有跨膜结构和信号肽。此外,GsTyDC1基因在嘉兰根中表达量最高,花和茎次之,在叶中表达量最低。亚细胞定位显示Gs TyDC1蛋白定位在细胞质中。本研究为下一步验证GsTyDC1基因的功能活性提供一定的基础,为阐明GsTyDC1基因在嘉兰秋水仙碱生物合成途径中的作用提供参考依据。