茶树ACC氧化酶基因全长cDNA的克隆与表达分析

ACC(1-氨基环丙烷-1-羧酸)氧化酶是植物乙烯合成过程中的关键酶之一,对乙烯的合成具有重要的调控作用。在茶树新梢cDNA文库测序所获得ESTs基础上,利用RT-PCR技术,克隆得到编码ACC氧化酶基因的全长序列,GenBank登录号为DQ904328。该基因长1232bp,编码320个氨基酸残基,预测分子量为36.2kD,等电点5.41。多序列联配表明茶树ACC氧化酶具有高度保守区域,基于邻接法的进化树显示与柿树ACC氧化酶的亲缘关系最近。对经高、低温后的不同品种进行RT-PCR分析,结果发现ACC氧化酶基因的表达量与品种的抗逆性有一定的相关性。     

文心兰HSP70基因的克隆及表达分析

为研究文心兰热激蛋白70基因（命名为OnHSP70）的分子特性及表达特点,以文心兰‘柠檬绿’（Oncidium hybridum ‘Honey Angel’）为材料,采用RT-PCR技术克隆OnHSP70,利用生物信息学方法分析其分子特性,通过qRT-PCR技术分析其在不同组织及不同非生物胁迫处理下的表达特点。生物信息学分析表明：该基因开放阅读框为1944 bp,编码647个氨基酸,翻译的蛋白为稳定蛋白,属于HSP70超家族,其蛋白二级结构由41.11%的α-螺旋、17.77%的延伸链、7.73%的β-转角和33.38%的无规卷曲组成,具有2个高度保守的功能域。聚类分析表明：该蛋白与铁皮石斛和深圳拟兰的HSP70亲缘关系较近。qRT-PCR分析表明：文心兰HSP70在4种不同组织器官中具有表达差异性,在花中的表达量最高;高温处理后基因的表达量明显上升;40 ℃高温胁迫4 h时表达量达峰值;茉莉酸甲酯及水杨酸处理时表达量呈现下调响应。本研究为后期该基因功能研究及提高文心兰对高温的适应性提供理论基础。     

文心兰 PAD4 基因克隆及表达分析

为了研究文心兰（Oncidium hybridum）抗病相关基因 PAD4 在文心兰抗病种质资源培育中的功能,采用 RT-PCR 结合 RACE 法,从巧克力文心兰(Oncidium Sharry Baby ‘Sweet Fragrance’)中克隆得到一条全长 2 214 bp 的基因的 cDNA 序列,开放阅读框长 1 894 bp,预测可编码 647 个氨基酸,5′UTR 长度为 65 bp,3′UTR 长度为 255 bp。生物信息学分 析表明：PAD4 编码的蛋白属于水解酶超家族,有 6 个跨膜螺旋,无信号肽,亚细胞定位预测其主要定位于细胞质膜上。 系统进化树表明,文心兰 PAD4 与同为兰科植物的小兰屿蝴蝶兰（Phalaenopsis equestris）、铁皮石斛（Dendrobium catenatum）、深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）亲缘关系最近。同源分析结果显示,与铁皮石斛的 PAD4 蛋白同源性最 高（78.08%）。实时荧光定量 PCR 分析显示,PAD4 在文心兰不同组织部位中都有表达,在假鳞茎中的表达量最高,其 次是下端叶,在根中的表达量最低。接种软腐病病原菌显示,PAD4 在感病文心兰中表达量上调,侵染后 4 h 时快速响 应并达到最高值。SA（salicylic acid）和 CaCl2 都能够诱导 PAD4 的表达,都在 24 h 时达到最高峰。研究表明,PAD4 基因可能在文心兰抗病过程中有重要作用。     

香蕉NPR1E基因的克隆及表达分析

NPR1基因可参与调节植物对病原菌的广谱抗性,在植物系统抗性中起着关键的调控作用。通过RACE(rapid-amplification of cDNA ends)方法从香蕉根系中获得NPR1E基因,命名为MaNPR1E(GenBank登录号分别为：KF582550)。MaNPR1E是香蕉NPR1基因编码框全长cDNA,包含一个1 755 bp的最大开放阅读框,编码一个含584个氨基酸的蛋白质。经蛋白质序列同源比对发现,其含有完整的BTB/POZ结构域、锚蛋白重复ANK序列和NPR1-like-C结构域,属于典型的NPR1蛋白。系统进化树比对分析表明,MaNPR1E与海枣PdNPR3(XP_008808341.1)和油棕EgNPR3(XP_010914123.1)的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,该基因组成型表达于香蕉各组织。实时荧光定量PCR分析表明,接种枯萎病菌后MaNPR1E的表达在感病品种中被抑制,而在抗病品种中被激活;MaNPR1E的表达受乙烯利和水杨酸的诱导。上述结果表明,MaNPR1E可能在香蕉抗枯萎病过程中扮演重要的调控角色。     

玉米ZmFAR1基因的克隆与表达分析

FARs为脂酰辅酶A还原酶,在植物生长发育和抵御非生物胁迫过程中起着重要作用。为进一步研究FARs在玉米中行使的生物学功能,在玉米中克隆1个脂酰辅酶A还原酶1基因(ZmFAR1),该基因全长1 883 bp,开放阅读框长1 491 bp,编码496个氨基酸,分子量为55.983 k Da。生物信息学分析表明,ZmFAR1蛋白的分子式为C₂₅₂₂H₄₀₁₀N₆₉₀O₇₀₁S₂₄,为稳定的碱性亲水蛋白,存在59个磷酸化位点,未发现信号肽,存在跨膜结构域,最大可能定位于细胞质。氨基酸残基组成中主要以α螺旋和无规则卷曲为主。系统进化树分析表明,ZmFAR1蛋白与南荻和高粱的FAR蛋白相似度最高。利用实时荧光定量PCR技术对ZmFAR1在模拟盐、干旱两种非生物胁迫条件下对根、茎、叶3种组织的表达模式进行研究,结果表明,ZmFAR1呈现组织特异性表达,在叶中的表达量最高。盐和干旱处理下,ZmFAR1的表达量出现明显变化,推测ZmFAR1可能在不同程度参与了玉米对非生物胁迫的应答。     

小麦AQPs蛋白TaPIP1基因cDNA克隆及其表达分析

为探索小麦水通道蛋白在氮素处理过程中的生物学功能,以0.1%尿素处理6.0 h的周麦19幼根为材料,利用RTPCR方法克隆了小麦PIPs类型的水通道蛋白基因TaPIP1,并分析了该基因的组织表达特性及其在尿素处理过程中的表达特征。TaPIP1全长1 062 bp,包括61 bp的5′非翻译区,128 bp的 3′非翻译区和一个长度为873 bp、编码290个氨基酸的开放阅读框。序列分析表明,TaPIP1基因与已知小麦（GQ452384和AAM00368）、大麦（BAA23746,CAA54233和BAA23745）、水稻（BAA24016）和玉米（AAK26754 ,ACG39699,ACG37183,CAA57955和AAK26756）等单子叶植物来源的同类基因同源性较高,相似性为85.9%～99.3%。半定量RTPCR表达谱分析显示,TaPIP1在抽穗期小麦的根、茎和旗叶中均能表达。氮素处理下该基因表达分析结果显示,TaPIP1在萌发期小麦根系中的表达受尿素的诱导。     

小桐子ＡＣＯ１基因的克隆与表达分析

     为探讨ACO1基因在小桐子抗逆中的作用,本研究基于小桐子最新注释的基因组数据库,首次克隆了小桐子ACO1基因的全长编码框序列,命名为JcACO1,并对其功能结构域、系统进化、基因结构及器官和低温表达特性进行了分析。结果表明,克隆的JcACO1基因全长为1 022bp,编码319个氨基酸,预测分子量为36.0kDa,等电点5.5。序列比对表明,小桐子JcACO1在序列中部保守性较高,具有1个Pcbc superfamily保守结构域。进化树分析显示,小桐子JcACO1基因与毛果杨、橡胶树、木薯的同源性较高。qRT-PCR表达分析表明,小桐子幼苗JcACO1基因存在器官表达特异性,在叶与茎中表达量较高,而在根中表达量较低。另外,JcACO1基因在三种器官中都受低温诱导,低温胁迫24h时,基因在根与茎中表达量最大。说明JcACO1基因表达量升高,以响应小桐子的抗冷胁迫。     

无核荔枝凝集素基因的克隆与表达分析

应用PCR技术克隆了无核荔枝凝集素(LcLec)基因的部分cDNA(JF920723)和gDNA(JF920724)序列,序列分析表明,获得的cDNA序列含有一个468 bp的完整开放读码框结构,编码含155个氨基酸残基的多肽序列,该氨基酸残基序列与木菠萝家族的甘露糖结合凝集素同源。获得的gDNA序列含有3个内含子,长度分别为124、108和119 bp。荧光定量PCR结果表明,LcLec基因的表达量在无核荔枝果皮发育前期上升,之后下降至稳定水平;在采后果皮衰老阶段,随果皮褐变指数上升LcLec基因表达量上升。     

丰水梨多酚氧化酶基因的克隆与原核表达

通过PCR方法克隆丰水梨PPO基因全长,并将其登录Genebank,登录号JQ861265。基因全长1782 bp,无内含子,编码的PPO属于亲水性蛋白质,无跨膜结构,含有593个氨基酸,分子量约为65.8 k Da,理论等电点为8.4。N端含有一段由47个氨基酸组成的转运肽。去除转运肽的成熟PPO分子量为60.8 k Da,理论等电点为6.69。PPO中含有两个铜离子结合区,主要位于PPO二级结构中的α-螺旋区域中。原核诱导目的蛋白在诱导3~6 h后积累量较大。诱导蛋白(PPO前体和成熟PPO)均能氧化儿茶素形成茶黄素。     

香草兰VpLFY基因的克隆与表达分析

花分生组织特征基因LEAFY在植物花芽分化与成花诱导途径中起着重要的调控作用。通过RACE方法从香草兰中克隆VpLFY基因的全长cDNA序列。结果显示,该基因包含一个1 493 bp的开放阅读框,编码491个氨基酸残基。经蛋白质序列同源比对分析结果发现,VpLFY属于FLO-LFY家族。组织特异性研究结果表明,VpLFY基因在香草兰组织中属于组成型表达。荧光定量分析结果表明,VpLFY基因分别在香草兰纯花芽和混合花芽的不同发育阶段中有着较强的表达。     

文心兰OnCOBRA基因克隆及表达模式分析

以文心兰试管苗为材料,采用RT-PCR结合RACE法,克隆文心兰OnCOBRA基因的cDNA全长和DNA序列。结果表明:COBRA全长为1 601 bp,开放阅读框(ORF)为1 386 bp,共编码461个氨基酸;OnCOBRA的DNA序列共2 949 bp,且含有6个外显子和5个内含子。生物信息学结果表明,OnCOBRA属于不稳定的疏水蛋白,具有信号肽、跨膜结构和CCVS保守区域,亚细胞定位于细胞膜中;与无油樟、玉米、籼稻、拟南芥等具有较高的同源性。系统进化树分析结果表明,文心兰OnCOBRA蛋白与玉米(ZmCOBRA)、无油樟(AtCOBRA)、籼稻(OsCOBRA)处于统一分枝,推测OnCOBRA基因是COBRA基因家族的成员。qPCR结果表明,OnCORBA为组成型表达,在成苗期表达量最高,在文心兰类原球茎时期表达量最低。     

玉米抗病相关基因ZmEDS1的克隆及表达分析

从玉米中克隆ZmEDS1基因的cDNA序列,全长2 164 bp,开放阅读框(Open reading frame,ORF)长1 860 bp,编码619个氨基酸。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白等电点为6.05,分子量为68.74 kDa,内部无信号肽结构,N端有一个酯酶结构域。系统进化树分析表明,玉米ZmEDS1蛋白和高粱EDS1L蛋白的亲缘关系最近,同源性高达94%。采用实时荧光定量PCR分析病毒侵染下该基因在感性材料郑58和抗性材料D863F中的表达模式,在两种材料中,ZmEDS1基因均在病毒侵染48 h的表达量最高,分别达到0 h对照组感、抗材料的1.56、3.47倍,在抗病材料D863F中的表达水平高于感病材料郑58。初步判断,ZmEDS1基因应答病毒的侵染过程,且在感病材料和抗病材料中的响应模式存在差异。     

小麦抗逆相关基因 TaGB1的克隆及其表达特性分析

为了解小麦的 TaGB1基因特性、表达情况及其与双子叶植物同源基因的进化关系,以小麦品种济麦22为研究对象,采用同源克隆的方法获得小麦G蛋白β亚基编码区序列, TaGB1编码区全长1 143 bp,编码380个氨基酸,预测分子量为41 kD,基因组序列中包含6个外显子和5个内含子,分别位于小麦基因组的4A、4B、4D染色体上,不同拷贝的氨基酸同源性高达99.91%。 TaGB1基因结构中包含7个WD40保守域,表达产物位于胞质和质膜上。经系统发育进化关系分析,单子叶植物与双子叶植物的G蛋白β亚基分化形成两大分支; TaGB1在进化关系上与单子叶植物较近,而与拟南芥等双子叶植物较远。 TaGB1在ABA、盐、热和干旱胁迫条件下上调表达,植物的根、茎、叶等部位均有表达,叶片中表达量较高,说明该基因可能参与调控植物的抗逆反应。     

芒果核苷二磷酸激酶(NDPK)基因克隆及表达分析

采用3′RACE和RT-PCR技术克隆芒果核苷二磷酸激酶基因全长c DNA序列,并用实时荧光定量PCR分析该基因的表达模式。结果表明:Mi NDPK1基因c DNA全长1 019 bp,开放阅读框为447 bp,编码148个氨基酸。Mi NDPK1蛋白定位于细胞质,无信号肽和跨膜区域,具有典型的核苷二磷酸激酶活性结构域和其他磷酸化活性位点;与麻疯树、橡胶树同源性最高为89%,与菠菜同源性最低为82%。Mi NDPK1在芒果各组织中均有表达,以叶片中表达最高,其次是花和果皮;在芒果进入生殖时期的花芽分化期表达量最高,此后在芒果果实发育进程中逐渐降低并趋于平稳。结合病害处理转录组样本中的差异性表达结果,推测芒果Mi NDPK1基因在花芽分化进程、抗病性诱导及免疫应答通路上发挥重要作用。     

二穗短柄草2C型蛋白磷酸基因BdPP2C1的克隆及表达分析

从二穗短柄草中扩增得到一个2C型蛋白磷酸酶基因,命名为BdPP2C1。BdPP2C1与拟南芥中PP2C家族进行系统进化分析,结果表明,BdPP2C1与拟南芥A类PP2C家族成员的亲缘关系较近。利用实时荧光定量PCR表达分析系统,分析在非生物逆境胁迫及相关信号分子处理下BdPP2C1基因的表达情况。结果表明:该基因的表达受脱落酸(ABA)和双氧水抑制,并且受渗透和低温胁迫诱导。因此,BdPP2C1是非生物逆境胁迫中的一个应答因子,并且可能受相关信号分子调控。     

小麦 TaWIN1基因的克隆和表达分析

14-3-3蛋白家族在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。 TaWIN1基因是小麦14-3-3基因家族成员之一,为了进一步了解该基因的功能,本研究以普通小麦中国春为材料克隆了 TaWIN1基因并进行了生物信息学分析和表达分析。结果表明, TaWIN1基因含有801 bp的开放阅读框,编码266个氨基酸,含有完整的14-3-3蛋白家族结构域;该基因的编码蛋白为酸性蛋白,不具有跨膜区,可能定位于细胞质;进化分析显示,小麦TaWIN1蛋白与大麦14-3-3E、二穗短柄草GF14-D的亲缘关系最近; TaWIN1基因在小麦不同发育时期和不同组织中均有表达,但在10 mm幼穗中的相对表达量最高,其次为苗期叶片和旗叶,在根中表达量最低;根中 TaWIN1基因在干旱、高温、低温和盐胁迫下均显著上调表达;叶片中 TaWIN1基因在干旱、低温和盐胁迫下均显著上调表达,而在高温下则显著下调表达。     

路易斯安那鸢尾LiNramp2基因克隆与定量表达分析

利用RACE技术克隆了路易斯安那鸢尾LiNramp2基因全长cDNA序列,其大小为1 786 bp,预测编码519个氨基酸,蛋白质具有11次跨膜结构域,与其他Nramp蛋白同源性达80%以上,说明LiNramp2同其他同源基因保守性很高。定量表达结果显示,LiNramp2在路易斯安那鸢尾叶片和雄蕊中表达量较高,在雌蕊中表达量最低,根和茎表达量差别不大。随着铅处理时间增加,LiNramp2基因在根系表现缓慢下降,在叶片中表现先升高后下降的趋势,但差异不显著。     

卡特兰ChCHS1和ChDFR1基因的克隆及表达分析

以卡特兰紫色花品种‘粉女郎’（Cattleya hybrid‘Pink Lady’）为材料,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中分离得到了一个查尔酮合酶（chalcone synthase, CHS）和一个二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase, DFR）同源基因的cDNA全长,分别命名为ChCHS1和ChDFR1,GenBank登录号分别为KP171693和KP171694。序列分析结果发现：ChCHS1的cDNA全长1 508 bp ,编码394个氨基酸;ChDFR1基因的cDNA全长1 250 bp,编码350个氨基酸。同源性检索和生物信息学分析表明,这2个基因编码的蛋白都具有各自的功能位点和保守性特征多肽序列。氨基酸序列比对与系统进化树分析显示,ChCHS1、ChDFR1基因在兰科中与蕙兰、石斛兰关系最近,与百合科关系较近。相对实时荧光定量PCR结果表明,ChCHS1 和ChDFR1都在蕾期表达量最低,伴随花朵的开放,表达量逐渐上升,最终分别在花朵盛开期和接近开放时达到最高。     

四倍体小麦Langdon HMT1基因的克隆及原核表达

硒是人类不可缺少的重要微量元素之一,人类必须补充足够的硒才能保证身体健康。同型半胱氨酸甲基转移酶(homocysteine-S-methyltransferase,HMT)基因与植物富硒关键酶硒代半胱氨酸甲基转移酶(selenocysteine methyltransferase,SMT)基因同源。为了发掘并利用麦类作物中的富硒关键酶基因,基于NCBI已公布的节节麦(Aegilops tauschii Coss.)同型半胱氨酸甲基转移酶1基因(AetHMT1)的序列设计HMT1基因的特异性引物H1-F/H1-R,克隆四倍体小麦Langdon HMT1的开放阅读框(open reading frame,ORF)后进行序列分析,并通过原核表达验证该基因。结果表明,利用H1-F/H1-R从四倍体小麦Langdon(LDN)克隆出两条长度均为975bp的序列,分别命名为LDNHMT1-1和LDNHMT1-2。LDNHMT1-1、LDNHMT1-2与AetHMT1基因一样,均编码342个氨基酸,分子量大小分别为35.19kDa和35.18kDa。通过氨基酸序列比对和进化树分析发现,LDNHMT1-1、LDNHMT1-2与其他HMT、SMT有较高的相似性。构建原核表达载体,并通过SDS-PAGE鉴定,成功获得LDNHMT1-1、LDNHMT1-2的原核表达菌株,且原核表达的蛋白质与预测分子量大小一致。