薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

【目的】克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础。【方法】以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析。【结果】分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异。系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因。【结论】薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

[目的]克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础.[方法]以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析.[结果]分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异.系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因.[结论]薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因.     

胡萝卜MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box基因家族基因编码高度保守的转录因子,参与包括花发育在内的多种发育进程。为进一步研究胡萝卜花器官的发育,根据MADS-box基因保守区序列,设计简并引物,并利用3’-RACE法从胡萝卜(Daucus carrot)中克隆两个MADS-box基因家族的cDNA片段,根据克隆出的片段设计引物进行5’-RACE扩增以获得cDNA全长序列。序列分析和系统进化分析表明,这两个基因分别与金鱼草的DEFH49和拟南芥的AGL6序列有很高同源性。从而将两个基因分别命名为DcSEP1和DcAGL6。序列比对分析表明这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域,同时每个基因均有其比较保守的C-末端功能域。基因表达分析结果显示,DcSEP1和DcAGL6在营养器官根、茎、叶和萼片中均无表达,而在心皮和雄蕊中有微量表达。     

草莓AP1同源基因的克隆、表达及启动子分析

【目的】从草莓（Fragaria×ananassa）中克隆APETALA1(AP1)同源基因,并分析其在不同组织、器官及不同花发育阶段的表达水平,探讨其在草莓植株成花进程中的作用。【方法】根据其它物种AP1同源基因的保守序列设计简并引物,以草莓幼叶和花芽为试材,克隆得到AP1的基因片段,在此基础上利用RACE的方法分离获得其cDNA全长。利用实时定量RT-PCR分析草莓不同组织、器官及不同花发育阶段中AP1同源基因的表达水平。利用染色体步移的方法分离启动子序列。【结果】从草莓品种‘花姬’中克隆出AP1同源基因的cDNA全长序列,命名为FaAP1;其CDS长度为735 bp,编码245个氨基酸,与玫瑰AP1-1的氨基酸序列同源性最高,达到92%,与拟南芥AtAP1的氨基酸序列同源性为64.00%。FaAP1编码的氨基酸全长序列符合MADS-box基因家族特征,包含MADS-box、I-间插域、K-box域和C-末端几个结构域,是MIKC类型的MADS-box基因家族的成员。实时定量RT-PCR结果表明,在不同组织、不同花器官及不同花发育阶段中FaAP1的表达量存在差异。其启动子除了具有TATA/CAAT-box外还包含一些特异作用元件。【结论】从草莓中分离出的FaAP1基因,在花分生组织形成和花器官发育中有一定的调控作用。     

绿竹花发育相关基因BoAP3的克隆与分析

MADS—box基因家族在决定花分生组织特性和花器官发育过程中起着重要的作用。以绿竹Bambusaoldhamii开花试管苗花芽为植物材料,采用cDNA末端快速扩增技术（rapid amplification of cDNAends,RACE）技术,获得了1条MADS—box基因家族的基因,命名为BoAP3。序列分析结果表明：BoAP3开放阅读框（open reading frame,ORF）长度为654bp,编码218个氨基酸,具有典型的植物MADS—box蛋白结构,其编码肽链包含了MADS区、K区、I区和C区。B胡丹与小麦Triticum aestivum,水稻Oryzasatva等AP3-like同源基因所编码的氨基酸同源性达到80％以上。定量聚合酶链式反应（PCR）结果表明：BoAP3基因在开花试管苗的花芽中表达量是不开花试管苗营养芽表达量的8．1倍,表明该基因可能参与了花器官的发育。     

蕙兰CfMADS1基因的克隆及其时空表达特性

【目的】对蕙兰CfMADS1基因cDNA全长进行克隆和时空表达特性研究,为研究成花相关基因的功能提供参考。【方法】以蕙兰萼片cDNA为模板,利用反转录RT-PCR和RACE的方法,克隆获得CfMADS1全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。以蕙兰各时期的器官组织为材料,利用荧光定量PCR进行该基因的时空表达分析。【结果】成功克隆了CfMADS1基因(GenBank登录号为KC148540),其cDNA序列全长1 061bp,开放阅读框长744bp,编码247个氨基酸,分子式为C1 244H2 040N370O377S9。其编码的氨基酸序列与AP1/FUL亚家族中金钗石斛MADS1具有较高的同源性(85.43%),与AP1/FUL转录因子亚家族中的蛋白聚为一类。该基因编码蛋白没有明显的信号肽和跨膜域,极可能位于细胞核内,具有MADS保守域(1-61aa)和相对保守的K区(87-178aa),而且在C末端具有AP1/FUL特征基序(LPPWML),二级结构中α-螺旋所占比例较高(55.63%),三级结构与月季、水稻和水仙MADS1蛋白结构非常相似。该基因在盛花期叶中表达最强烈,花蕾期叶、葶、蕾及营养期叶、盛花期葶中表达较为强烈,子房和营养期根中表达较弱,其余器官组织中表达痕量。【结论】从蕙兰萼片中克隆得到了CfMADS1cDNA全长序列,CfMADS1与蕙兰的成花诱导、花发育以及果实形成有关。     

山核桃MADS-like基因的克隆与分析

MADS-box基因在植物花发育的整个阶段起到了极为关键的作用。根据山核桃Carya cathayensis雌花芽454测序得到的基因片段,采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术,获得了1条Cc MADS-like基因。序列分析结果表明:Cc MADS-like开放阅读框(ORF)长度为609 bp,编码202个氨基酸,具有典型的MADS-box结构域,包括高度保守的MADS盒和K区以及I区、C区。Cc MADS-like与拟南芥Arabidopsis thaliana,金鱼草Antirrhinum majus,美洲黑杨Populus deltoides,欧洲大叶杨Populus trichocarpa等的同源基因所编码的蛋白质同源性分别达到48%,65%,69%,71%。山核桃不同组织实时荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)结果表明:Cc MADS-like基因在花芽中表达量远远高于其他组织,暗示该基因极有可能参与山核桃成花发育。酵母单杂交实验表明,Cc MADS-like蛋白具有转录激活活性。     

荷花MADS-box基因的克隆及表达分析

采用RT-PCR方法从微山红莲花苞中克隆获得1个与花发育相关的MADS-box基因,命名为Ne MADS1。该基因全长729 bp,包含1个720 bp的开放阅读框,编码239个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域。序列比对和系统进化分析结果表明,Ne MADS1与E类家族AGL9/SEP-like3基因亲缘关系较近。RT-PCR分析结果表明,Ne MADS1基因在花瓣、雄蕊和心皮中表达。     

甜荞花同源异型基因FeMADS1的克隆和序列结构分析

采用同源克隆方法,并结合RACE技术,从甜荞花芽分离得到1个A类MADS-box基因FeMADS1的cDNA全长,GenBank登录号为KM386627,其cDNA全长1 107bp,包括1个编码234个氨基酸、长为705bp的开放阅读框。序列同源比对和分子系统发生分析表明,其蛋白与拟南芥AGL8(FUL)的相似性最高,属A类MADS-box基因亚家族中的euFUL进化系,含MADS、I、K和C末端4个明显的结构域,并且K结构域包含K1、K2和K3共3个保守的富含疏水氨基酸残基的亚结构域,C末端结构域含FUL型基因2个特有的模体:FUL motif和paleoAP1motfi。     

辣椒花器官发育相关PAP3基因的克隆与生物信息学分析

AP3基因属于MADS-box基因家族中控制花器官发育的B类基因,与PI基因一起参与控制植物花瓣和雄蕊的形成。克隆到了辣椒控制花器官发育的PAP3基因(Gen Bank登录号:HM104635),该基因全长929 bp,编码226个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域;与其他6种植物同源基因比对显示,它们的氨基酸序列相似性在82%~91%之间;系统进化树分析表明,PAP3属于MADS-box基因家族中的AP3/PI亚族成员,与辣椒花器官发育相关。     

洋葱花器官B类MADS-box基因AcPI的克隆及表达分析

【目的】克隆洋葱花器官B类PI/GLO家族MADS-box基因,分析其序列特征及时空表达模式,为探讨其在洋葱花发育过程中的分子遗传机制奠定基础。【方法】以洋葱花蕾总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得AcPI的全长cDNA序列。用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和Real-time PCR分析AcPI在花蕾整个生长过程中的时空表达模式。【结果】克隆获得洋葱AcPI基因（GenBank登录号：JX679083）的cDNA全长931 bp,包含615 bp的完整开放阅读框,编码205个氨基酸。蛋白分析表明,AcPI蛋白具有植物MADS-box蛋白典型的MADS和K结构域;与水仙的NTPI、风信子的HoMADS2有78%、75%的相似性,与金鱼草的GLO也有52%的相似性。系统进化树分析表明,AcPI属于B类MADS-box蛋白家族的PI亚家族。RT-PCR表达分析表明,AcPI只在生殖器官花蕾中表达,但主要在花的第一、二、三轮花器官中表达,而在营养组织根、茎和叶中不表达。Real-time PCR进一步分析表明,AcPI在花芽整个生长过程中,在心皮中微弱表达,但表达丰度呈递增趋势;而在外轮被片、内轮被片和雄蕊中强烈表达,其表达丰度除了在外轮被片中呈先增后减的趋势外,在内轮被片和雄蕊中都呈递增趋势。【结论】AcPI在洋葱第一轮花器官中的表达支持了van Tunen提出的修正的ABC模型;但AcPI在洋葱第四轮花器官中也有表达,这表明AcPI除了调控外轮被片、内轮被片和雄蕊发育外,还可能在心皮的形成发育过程中起着重要作用。     

茄子生长素响应因子SmARF8的克隆与分析

 【目的】克隆茄子生长素响应因子新基因,为研究茄子果实形成发育的分子机制提供依据。【方法】采用RT-PCR 和RACE 技术克隆茄子ARF家族相应基因的cDNA全长序列。经序列联配进行与其它物种同源基因的保守域和进化关系分析。实时定量PCR 检测目的基因在茄子不同组织中的表达情况。【结果】将该基因命名为SmARF8,它的cDNA序列全长为3 671 bp,编码阅读框全长2 676 bp。氨基酸序列分析表明,SmARF8蛋白拥有核定位序列,蛋白质结构具有ARF家族的N-端DNA结合域,中间脯氨酸、丝氨酸和苏氨酸残基富集的非保守调控域,C-末端蛋白互作域。氨基酸与拟南芥的调控单性结实基因ARF8相似性较高,进化树分析表明它们聚集在一个分支上,进化关系非常密切。SmARF8基因在幼果中表达最强,在根、茎、叶、花蕾、花朵及成熟果实中表达较强烈。【结论】从茄子中克隆得到一个生长素响应因子家族基因SmARF8。     

拟南芥心皮发育CRABS CLAW基因的克隆与荠菜遗传转化

CRABS CLAW(CRC)是控制拟南芥心皮发育的主要基因之一,属MADS box基因家族中的成员.根据GenBank收录的CRABS CLAW基因的cDNA序列设计引物,通过RT-PCR的方法,从哥伦比亚型拟南芥总RNA中扩增出CRABS CLAW基因的全长cDNA片段,将其克隆到pMD18-T载体中,经测序证明该片段与GenBank报道的序列完全一致.以Ti质粒载体pWM101为基础,构建了由组成型启动子CaMV35S调控的CRC基因的植物表达载体pWM101-CRC,通过根癌农杆菌花序浸渍法转化荠菜,获得了转CRC基因的荠菜植株.CRC基因在荠菜中的组成型表达对荠菜心皮形态和大小都产生了一定影响.     

棉蚜HSP70基因cDNA片段的克隆和序列分析

【目的】克隆棉蚜HSP70基因cDNA片段,并分析其基因序列。【方法】采集黄色型和绿色型棉蚜,实验室饲养4~5代形成单克隆系,温度处理后提取总RNA备用。根据已知昆虫HSP70基因的保守性区域,设计特异性引物,采用RT-PCR方法扩增棉蚜HSP70基因的部分序列,测序后进行核苷酸和推导的氨基酸序列分析。【结果】RT-PCR扩增得到一条长度783 bp左右的HSP70基因cDNA片段。测序结果显示,所得cDNA片段长度为783bp(GenBank登录号为:EU109426),且黄色型和绿色型棉蚜的核苷酸序列一致,编码261个氨基酸残基。由棉蚜该片段推导的氨基酸序列与其他昆虫的同源性较高。【结论】获得了棉蚜HSP70基因783 bp的cDNA片段,该片段编码261个氨基酸残基。     

辣椒MADS–box基因家族的鉴定及表达分析

利用辣椒的全基因组数据鉴定到104个MADS–box基因，对它们的理化性质、染色体定位、系统进化关系、蛋白保守基序和组织表达水平进行分析。结果表明：辣椒MADS–box基因家族各成员在染色体上的分布不均，理化性质差异较大，104个家族成员编码的氨基酸长度为100~567 aa，蛋白相对分子质量为11 203.9~ 63 559.7，蛋白理论等电点(PI)为4.63~10.46，系统进化树分析结果表明，辣椒MADS–box基因家族可分为2大类，与拟南芥和番茄的进化关系类似；组织表达水平分析结果表明，CaMADSs主要在花、果实和种子中表达，在叶片中表达量相对较低，推测MADS–box基因可能参与调控果实的发育和成熟。     

苦瓜MADS盒基因的克隆和表达研究

根据MADS box基因保守区结构 ,设计简并性引物 ,利用 3’RACE方法 ,从苦瓜 (MomordicacharantiaL .)中分离出花特异表达基因的cDNA片段 .同时利用 5’RACE方法获得了全长cDNA ,命名为BAG .序列分析表明 ,该cDNA全长 10 0 1bp ,含一个编码 2 2 8个氨基酸的完整开放阅读框 ,5’端和 3’端非翻译区分别为 5 0、2 6 7个碱基 ,poly(A)尾巴长 2 2个核苷酸 ,具有典型的植物MADS box基因的结构 .该基因编码的蛋白质与黄瓜 (CUM10 ,CAG1) ,棉花(GHMADS 2 ) ,以及拟南芥AGL11等MADS盒基因蛋白质的同源性分别为 :95 %、93%、84 %、72 % .Southern杂交分析显示 ,在基因组中至少有两个拷贝存在 .应用RT PCR和Northern杂交结果证实 ,该基因在心皮和雄蕊中特异表达     

光皮桦成花相关MADS-box基因BlMADS1的克隆与表达

MADS-box家族基因广泛分布于植物中,在花发育过程中起着重要调控作用。采用同源克隆结合c DNA末端快速扩增技术(RACE)在光皮桦Betula luminifera中克隆到1个MADS-box基因,命名为Bl MADS1。该基因可能存在2个不同的转录本Bl MADS1S和Bl MADS1L:前者为1 150 bp,编码254个氨基酸,具有MADS-box基因的典型结构,与欧洲白桦Betula pendula的同源基因相似性最高(97%);后者长1 312 bp,但仅含有690 bp的开放阅读框(ORF),编码229个氨基酸,缺失MADS-box蛋白的C端。这种缺失可能由内含子可变剪切造成。同源比对和系统进化分析表明:Bl MADS1属于AP1/SQUA亚家族的AGL79这一分支。定量聚合酶链式反应(PCR)表达分析表明:Bl MADS1基因在根、茎、叶和花器官中均有表达,但Bl MADS1S和Bl MADS1L这2个转录本表达模式存在差异。雄花序发育过程中,Bl MADS1的2个转录本的表达峰值均在萌动雄花序时期;而在雌花序发育过程中,Bl MADS1L和Bl MADS1S表达水平的峰值分别出现在初生雌花芽和萌动雌花序。图6表1参27     

大豆GmMADS4基因克隆、亚细胞定位及功能分析

【目的】挖掘大豆Glycine max MADS转录因子家族成员GmMADS4基因信息，分析其结构及功能。【方法】通过生物信息学分析，对GmMADS4基因进行基因结构、编码蛋白信息、保守结构域、系统进化树以及互作蛋白预测等分析。利用烟草叶片瞬时转化法分析亚细胞定位，通过RT-qPCR进行组织部位及响应缺素的表达模式分析，利用下胚轴复合植株转化法分析超量表达GmMADS4对转基因毛根生长的影响。【结果】GmMADS4基因开放阅读框长732 bp，编码蛋白相对分子质量为28 000；保守结构域含有MADS-box和K-box，属于II型MADS家族成员，与拟南芥的AtAP3相似性较高；GmMADS4在大豆多个部位均有表达，且在花和种子中的表达量较高；缺氮和缺磷处理均显著增加GmMADS4在叶和根部的表达量；GmMADS4主要定位在细胞核，超量表达GmMADS4显著增加转基因毛根的可溶性磷含量。【结论】GmMADS4属于大豆II型MADS家族成员，具有核定位功能，可能在大豆种子和花的发育过程中发挥作用，并参与大豆根部缺磷响应及磷稳态调节。     

拟南芥及水稻转录因子MADS密码子的偏好性比较

大多数与花发育相关的功能基因属于MADS基因家族.应用CodonW的因子分析表明,拟南芥MADS转录因子家族偏好使用A、U结尾的密码子,而水稻MADS转录因子家族偏好使用G、C结尾的密码子.同时通过氨基酸序列的多重比对,表明密码子偏好性与氨基酸序列及二级结构之间存在关联,证实了不同的密码子编码的氨基酸位于蛋白质二级结构的特定位置.     

柳属植物花发育相关的MADS-box基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】利用基因组和转录组数据鉴定分析花发育相关的MADS-box基因家族成员的结构特征及表达模式,为柳属花被缺失的分子机制研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法鉴定柳属的长梗柳(Salix dunnii)、欧蒿柳(S.viminalis)、红皮柳(S.purpurea)的MADS-box基因家族成员,并对3种柳树花发育相关的MADS-box基因系统发育关系、基因复制和丢失、基因结构和理化性质进行分析。根据雌雄花芽的转录组数据分析长梗柳花发育相关基因在花芽不同发育阶段的表达模式。【结果】在长梗柳、欧蒿柳和红皮柳中分别鉴定出82、82和98个MADS-box家族基因。3种柳树的花发育相关基因经历了基因复制和丢失,相同亚类基因结构和保守结构域相似,但部分A、B、C和E亚类基因的K-box结构域缺失。长梗柳花发育相关基因的表达结果显示,在雌花和雄花中具有不同的表达模式。其中,B亚类SdMADS26和SdMADS4基因表达量均偏低。【结论】柳属植物花发育相关基因中部分成员的基因结构和表达模式发生了变化,推测这些变化可能与柳属花被缺失相关。