两种苎麻纤维素合酶基因cDNA序列的克隆及表达

从苎麻转录组数据出发, 利用Blast工具从中分析出与多种植物纤维素合酶高度相似的片段CL789和Unigene20360。根据片段信息设计特异性引物, 从苎麻[Boehmeria nivea (Linn.)Gaud.]栽培种湘苎3号中克隆纤维素合酶核心片段, 并利用5'及3'RACE技术获得2个片段的全长cDNA。两者都具有典型的纤维素合酶特征结构域, 表明为2个苎麻纤维素合酶基因CesA的cDNA序列, 分别命名为BnCesA2和BnCesA3。BnCesA2基因编码区全长度3240 bp, 编码1 079氨基酸多肽; BnCesA3基因编码区全长3120 bp, 编码1039氨基酸多肽。对BnCesA2和BnCesA3基因在湘苎1号、湘苎3号、湘潭大叶白和城步青麻苎麻品种木质部和韧皮部荧光定量PCR分析显示, 2个基因在不同品种苎麻的木质部及韧皮部都有表达, 但表达量存在着一定差异, 整体而言BnCesA2具有更高的表达水平, 其木质部和韧皮部的表达都为BnCesA3的2~5倍。推测BnCesA2和BnCesA3都参与了苎麻细胞壁的次生合成。     

苎麻生长素结合蛋白ABP1基因cDNA的克隆及表达

以苎麻[Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.]栽培种湘苎3号为材料, 通过简并引物RT- PCR 结合RACE技术克隆了苎麻生长素结合蛋白ABP1基因的全长cDNA分子, 其序列全长为849 bp, 编码一段189个氨基酸的推导蛋白质。经基因比对及蛋白质结构分析与已报道的几种植物生长素结合蛋白有高同源性, 认为是苎麻生长素结合蛋白基因cDNA, 命名为BnABP1。半定量RT-PCR分析结果显示ABP1在苎麻三麻成熟期的茎、叶和芽组织中均有表达, 其表达量为芽＞叶＞茎, 相对内标分子18S rRNA的表达量依次为0.755、0.632和0.360。但在根中没有检测到表达, 说明该基因更多地表达于细胞生长旺盛的幼嫩组织。     

西葫芦种皮纤维素合成酶基因CpCesA的克隆及表达分析

裸仁西葫芦因其种皮退化无需脱壳而备受关注,纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,是影响西葫芦种皮形成的重要因素,而纤维素合成酶(CES)在植物纤维素合成过程中起关键作用。为深入探究西葫芦CpCesA基因对种皮形成的调控机制,本研究通过克隆获得CpCesA的基因序列,利用生物信息学方法分析其结构和编码蛋白的理化性质。利用实时荧光定量PCR检测种皮不同发育时期和西葫芦不同组织部位CpCesA的表达模式。通过克隆获得CpCesA开放阅读框序列全长2 952 bp,生物信息学分析表明,其编码的蛋白质在葫芦科作物中有很强的保守性,且具有纤维素合成酶家族蛋白的保守结构域,属于质膜蛋白。实时荧光定量PCR结果显示：在种子发育过程中,Cp Ces A在裸仁西葫芦种皮中的表达量比有壳西葫芦普遍显著偏低,有壳西葫芦在授粉后10 d CpCesA表达量达到最高,而裸仁西葫芦则在授粉后20 d达到最高后开始下降。不同品种种皮发育相同时期、同一品种不同发育时期Cp CesA表达量表现均不同,这表明CpCesA与西葫芦种皮的发育和形成有着密切关系。组织表达分析表明,Cp CesA在两种西葫芦叶片、茎、根、花瓣等不同组...     

马尾松纤维素合成酶基因PmCesA1的克隆及其分析

植物纤维素合成酶(Ces A)是林木中纤维素合成过程中的重要酶,与木材形成密切相关。本研究以马尾松嫩枝的总RNA反转录得到的c DNA为模板,利用反转录PCR和RACE技术克隆得到马尾松Ces A1基因的全长c DNA序列,命名为Pm Ces A1。序列长度为3 142 bp,包含有一个长为2 955 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码984个氨基酸。序列分析表明:Pm Ces A1序列与已报道的火炬松(Pinus taeda)Ces A1基因(AY789650.1)的相似性达99%。对Pm Ces A1所编码蛋白的氨基酸序列聚类分析,结果显示马尾松与松科植物具有较近的亲缘关系。采用实时定量PCR测定了Pm Ces A1在马尾松的嫩枝、叶和根中的表达量,发现以嫩枝中的表达量最高(2.53)。本研究获得的全长基因可以用来构建正义表达载体,再通过遗传转化得到转基因植株,可进一步分析该基因在植株内的表达情况和作用机制,为马尾松纤维素合酶的研究和获得高纤维得率的马尾松良种提供帮助。     

苎麻ACC合酶基因(BnACS1)的克隆和表达分析

根据苎麻转录组测序中的ACS基因片段, 利用RT-PCR结合RACE技术从湘苎3号中克隆了该基因的全长cDNA序列, 命名为BnACS1, 在GenBank中的登录号为JQ970520。该基因的cDNA序列全长为1 674 bp, 其开放阅读框长1 470 bp, 编码489个氨基酸多肽, 预测其分子量和等电点分别为54.55 kD和6.37, 与苹果(AB034993)、枇杷(GQ370520)、苦瓜(AF248734)、牡丹(DQ337250)、烟草(AY426755)和胡杨(AB033502) ACS基因核苷酸序列的相似性分别为74%、74%、72%、71%、70%和70%, 氨基酸序列的相似性分别为75%、74%、71%、71%、70%和74%。半定量RT-PCR分析表明, BnACS1基因在根、茎、茎尖、叶片、雌花和雄花中均有表达, 其中在根和雄花中表达较高, 在茎中表达最低。荧光定量PCR分析表明, BnACS1受ABA和干旱的诱导表达上调, 不受高盐诱导表达。     

马蓝色氨酸合成酶基因的克隆、序列及表达分析

通过对马蓝转录组数据分析,从马蓝叶片cDNA中克隆得到了色氨酸合成酶基因完整的编码序列(CDS),长度为807 bp,命名为BcTSA(GenBank登录号:MG857654),可编码269个氨基酸,并对其蛋白质理化性质、结构域、跨膜区、信号肽、磷酸化位点、糖基化位点、编码蛋白的二、三级结构、亚细胞定位进行了分析。蛋白序列多重比对结果显示与其他植物的TSA蛋白序列具有一定的同源性,并通过qRT-PCR法检测BcTSA基因在不同器官的表达与外源激素茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)诱导表达情况。推测其编码的蛋白为亲水蛋白,相对分子质量为28.9 kD,理论等电点(pI)为5.65,无跨膜区;亚细胞定位分析结果显示,BcTSA定位在叶绿体中的可能性大,没有信号肽;有18个磷酸化位点,存在6个潜在的糖基化位点,二级结构主要由α-螺旋构成;BcTSA氨基酸序列与其它15种物种氨基酸序列的保守区域达到81.35%的相似性;BcTSA基因在马蓝不同组织中均有表达,在叶中的表达量最高,根中最低;另外,发现BcTSA基因响应外源诱导子对代谢的调控。BcTSA基因的克隆与序列分析,有助于研究BcTSA基因的功能,对提高马蓝有效成分的含量具有重要意义。     

苎麻ACC氧化酶基因(BnA CO2)的克隆、时空表达及原核表达分析

ACC氧化酶(ACC oxidase, ACO)是乙烯合成途径中的一个关键酶。本研究通过RT-PCR结合RACE技术克隆得到一个ACO基因,命名为Bn ACO2,该基因cDNA序列全长为1 377 bp,开放阅读框为957 bp,编码318个氨基酸多肽,预测其分子量和等电点(pI)分别为36.145 kD和5.60。生物信息学分析表明,BnACO2编码蛋白没有信号肽和跨膜结构域,亚细胞定位于细胞质。与川桑等物种ACC氧化酶基因核苷酸序列同源性在83%以上,氨基酸序列同源性在87%以上。通过系统发育树发现该基因和山黄麻、大麻ACO基因亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,苎麻Bn ACO2基因在苎麻各部位均有表达,特别是在雌花花芽中表达显著。最后成功构建原核表达载体p QE-Bn ACO2,诱导表达出的目的蛋白分子量大小约为36.15 kD,与预测的蛋白大小一致。这为进一步研究BnACO2基因的功能提供了科学依据。     

甘蔗S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因(ScSAM)的克隆及表达

利用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种新台糖22号(ROC 22)中克隆获得SAM基因的cDNA序列,命名为ScSAM,GenBank登录号为KC172558。用生物信息学方法预测分析其序列,cDNA全长1466 bp,含有1个1191 bp的完整开放阅读框(ORF),编码396个氨基酸,与高粱和玉米等植物的SAM蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,甘蔗ScSAM与高粱的SAM蛋白亲缘关系较近。Real-time PCR分析表明ScSAM为组成型表达,在根中的表达量最高,是叶中表达量的3.6倍。其在黑穗病菌胁迫和低温(4℃)、聚乙二醇(PEG)、NaCl非生物胁迫下均被诱导表达,但表达模式不同;在H₂O₂胁迫下其表达被抑制。推测其可能参与甘蔗抗黑穗病过程,且在甘蔗抗寒、抗旱、抗盐和抗氧化等胁迫过程中也起某种作用。     

南荻纤维素合成酶CesA基因的生物信息学分析

于PacBioSMRT单分子实时测序技术进行3代转录组测序,辅以2代测序,构建出一个完整的,准确的南荻Unigene库.通过与近源物种比对后,拼接出南荻(Miscanthus lutarioriparius)纤维素合成酶基因(cellulose synthase gene)CesA4、CesA7和CesA9的序列,并将...     

植物纤维素合成酶基因的进化分析

从基因库中调取已完成测序的纤维素合成酶CesA(Cellulose synthase)基因序列和氨基酸序列,共涉及15个物种的89个基因,基于以上氨基酸序列,应用常用的系统发生关系树生成软件MEGA3.1,做出这89个基因的系统发生关系树。综合已知的模式植物CesA基因的功能(仅指初生壁或次生壁形成特异性),可推测某些未知功能基因的可能功能。研究还发现绿竹CesA基因与玉米和大麦CesA基因在系统发生关系和同源性方面关系密切。CesA一级结构可变区中半胱氨酸、丙氨酸、甘氨酸和丝氨酸等氨基酸的含量变化较大,在同一位点半胱氨酸多是与丙氨酸、丝氨酸和缬氨酸发生相互替换。     

苎麻基因组微卫星的分离与鉴定

以苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud.]栽培品种芦竹青为材料,经MseⅠ酶切并与相应接头连接,然后与生物素标记的探针(CT)15杂交,再用链亲和素包被磁珠(Dynabeads M-280)捕捉杂交产物,以21碱基接头寡核苷酸为引物经PCR扩增获得了双链目的片段,回收300~1 000 bp DNA片段,然后克隆到pMD18-T载体上,转化至DH5α中,这样就构建了苎麻富含(GA)n微卫星的部分基因组文库。随机挑取36个克隆,以锚定简单重复序列为引物对其进行PCR筛选。测序分析了22个阳性克隆,每个克隆都含有微卫星DNA,阳性克隆率为61.1%,微卫星种类以与探针互补的（GA/CT）_n为主,占83.3%,同时还存在（TG/AC）_n和三碱基、六碱基为单元构成的苎麻微卫星,如(GAC)_n、(ACG)_n、(TCT)_n、(TCG)_n、(GAA)_n、(CCGACG) _n、(GAGAAA)_n等。最后以18个微卫星位点设计了18对苎麻微卫星特异引物。GA/CT重复单元的长度从7到40范围内变化,平均为19.2,显示了它们将产生良好多态性,为一种强有力的遗传标记。苎麻微卫星DNA标记可广泛应用于苎麻基因型鉴定,基因和QTL分析,分子标记辅助育种,系谱分析等。     

环剥对苎麻开花的诱导效应

研究了５个品种（系）、３个环剥时期及两种密度下,环剥对苎麻（短日植物）开花的诱导效应。结果表明：环剥能诱导头麻成熟期已有花芽分化的品种（系）于５至６月的自然长日下只开雄花,比短日（１０小时光照）处理株花蕾多、花期长,但环剥不能诱导同等条件下无花芽分化的品种开花。对成熟茎环剥比成熟前环剥、稀植比密植表现出更好的诱导效果。     

苎麻Actinl基因克隆及其在韧皮部纤维不同发育阶段的表达

通过cDNA文库的PCR筛选法获得苎麻内源肌动蛋白基因片段,采用苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,结合RACE技术获得了苎麻的Actin1蛋白编码基因(BnACTIN1)的cDNA全长序列(GenBank登录号为DQ665832,2009年8月1日公布), 该基因全长cDNA序列1 782 bp,编码区长1 134 bp,编码377个氨基酸残基。Blastn分析表明,BnACTIN1基因与桑树(Morus alba: DQ785808)、蓖麻子(Ricinus communis: AY360221)、棉花(Gossypium hirsutum: AY305723-305736)等植物的肌动蛋白基因序列有高度的同源性。对推导的氨基酸序列进行分子进化分析表明,该基因与棉花Actin蛋白家族AAP73451.1、AAP73457.1聚为一类,三者之间的亲源关系最近。建立荧光定量PCR体系,用18S rRNA和Histone3内参基因对表达水平均一化,分析BnACTIN1基因在苎麻纤维细胞伸长过程中的表达水平变化。结果表明,在株高97 cm时最高,约为株高11、150和220 cm时表达量的230倍以上,是株高47 cm时期的20倍。本研究揭示的所获得BnACTIN1序列为苎麻的Actin1蛋白编码基因,其最高表达时期开始于纤维快速伸长时期,但稍早于纤维发育的高峰期,推测该基因可能与韧皮部纤维伸长过程中的肌细胞骨架形成有关。     

光敏感雌性不育苎麻的光周期反应特性研究

光周期敏感雌性不育苎麻(PFSR)头、二、三麻均能成花, 但头、二麻雌性败育, 三麻雌性可育, 雄性发育正常, 年度间表现稳定. 对其光周期特性研究分析表明: (1) 6至7月, PFSR雌性育性转换的临界日长在13.0 h/d至13.5 h/d之间, 败育发生早而彻底; (2) 经SD+LD和LD+SD处理, 雌性表现为相邻节位间由可育到不育或不育到可育的跃变,     

环剥及折梢诱导苎麻成花的比较研究

比较折梢与环剥对圆叶青及黄荆皮品种成花诱导效应的差异。对圆叶青,折梢远不及环剥的成花诱导效应,但黄荆皮的折梢与环剥处理株几乎具有同等的成花诱导效果并优于圆叶青。环剥及折梢应于6月上、中旬进行。折梢角度应为90°左右。     

苎麻油纤兼收对纤维产量及单纤维支数的效应

以光钝感苎麻NG1为材料, 于三麻现蕾始期摘除花器, 每7天收获一次种子和原麻, 并与同期收获的自然开花结实株(ck)比较. 结果发现: 虽然同期收获的开花结实株的原麻产量低于摘除花器株, 但前者的单纤维支数反而高于后者. 种子成熟期迟于纤维工艺成熟期两个星期, 于种子成熟期收获, NG1的单纤维支数比工艺成熟期下降仅5.20%, 原     

油菜柠檬酸合酶基因的克隆及在逆境下的表达

柠檬酸合酶是植物多种代谢途径的限速酶, 及代谢变化的标志酶。为了解油菜柠檬酸合酶基因的生理功能, 以甘蓝型油菜叶片cDNA为模板, 设计特异性引物, 获得一编码柠檬酸合酶基因的cDNA序列, 全长1 659 bp, ORF区含476个氨基酸残基, 序列比对显示其蛋白序列与拟南芥有较高的同源性(96.0%), 氨基末端含一线粒体靶信号。聚类分析表明, 油菜柠檬酸合酶基因与其他植物内该基因高度同源。对油菜幼苗进行植物生长调节物质、高温和低温、强光照和弱光照、盐、菌核病、干旱和水渍等处理, 采用半定量PCR法对油菜叶片柠檬酸合酶基因的表达模式进行检测, 发现在盐胁迫、暗光和强光的处理下, 柠檬酸合酶基因的表达基本没有变化;在水渍、干旱、IAA和6-BA胁迫下, 其表达有所升高, 但出现峰值的时间不同, ABA对表达模式的影响与IAA相反;感染菌核病后其表达降低;对GA₃的应答呈鞍型。对部分处理采用荧光定量PCR验证, 其结果与半定量PCR结果基本一致。