马铃薯腐烂茎线虫类毒液过敏原蛋白基因(Dd-vap-1)的克隆与表达定位分析

植物寄生线虫食道腺分泌蛋白在寄生致病过程中起到至关重要的作用.用RT-PCR结合RACE的方法从马铃薯腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)中克隆了一个类毒液过敏原蛋白新基因Dd-vap-1.Dd-vap-1 cDNA全长1346bp,开放阅读框的长度为l 209 bp,推导编码一个含有402个氨基酸的蛋白序列(GenBank登录号JQ341057).推导蛋白Dd-VAP-1预测分子量为45.3 kD,等电点为6.68,序列比对分析表明,Dd-VAP-1为富含半胱氨酸分泌蛋白家族成员.原位杂交结果显示,Dd-vap-1在马铃薯腐烂茎线虫的亚腹食道腺细胞特异表达,推测该基因在马铃薯腐烂茎线虫侵染甘薯的早期阶段起重要的作用.     

马铃薯腐烂茎线虫2-Cys型过氧化物还原酶基因的克隆及低剂量杀线虫剂对其表达的影响

过氧化物还原酶(Peroxiredoxins,Prx)属抗氧化蛋白超家族,其催化活性依赖于半胱氨酸的存在.在该家族成员中,2-cysteine型过氧化物还原酶(2-Cys Prx)在抵抗外源性ROS保护植物线虫表皮免受氧化性损害以及线虫生长发育方面具有重要作用.为了解低剂量杀线虫剂对2-Cys Prx基因表达的影响,本研究采用RT-PCR和RACE技术克隆了马铃薯腐烂茎线虫Ditylenchus destructor)2-Cys Prx基因,并利用Real-time PCR检测了马铃薯腐烂茎线虫经低剂量(10、1、0.1、0.01、0.001和0.0001 μg/mL)杀线虫剂甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和涕灭威处理24 h后,2-Cys Prx基因表达量的变化.结果表明,该基因cDNA全长为784 bp,编码196个氨基酸,命名为Dd-Prx-1(GenBank登录号:JQ609353).同源性分析结果表明,Dd-Prx-1与其他线虫的2-Cys Prx具有较高的同源性.Dd-Prx-1的基因组由6个外显子和5个内含子组成.蛋白质预测N端没有明显的信号肽,但有一个含有23个亲水氨基酸的跨膜结构域.qRT-PCR分析结果表明,经低剂量甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和涕灭威处理后,马铃薯腐烂茎线虫Dd-Prx-1基因的表达量与对照相比较无显著性差异(P＜0.05).结果为深入研究植物线虫应对低剂量杀线虫剂的机制提供了基础资料.     

马铃薯腐烂茎线虫的遗传变异及其与生态因子的相关性

马铃薯腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)是世界范围内广泛分布的检疫性线虫,严重危害多种作物.马铃薯腐烂茎线虫为适应不同的生活环境而发生相应的遗传变异,可以通过不同地理种群之间遗传结构的差异来研究环境生态因子对种群遗传结构的影响.利用简单重复序列区间(inter-simple sequence repeat,SSR)分子标记技术研究了我国马铃薯腐烂茎线虫5个群体的遗传多样性、遗传变异,分析了遗传多样性与生态因子的相关性.研究结果表明,马铃薯腐烂茎线虫具有较高的遗传多样性.在种群水平,安徽省太和县种群的遗传多样性最高,河北省昌黎县的遗传多样性最低;在群体水平,5个群体的遗传多样性大小分别为安徽＞山东＞江苏＞河北＞北京.5个群体间具有较小程度的遗传变异,遗传分化系数(Gs)为0.0725;不同种群间具有频繁的基因交流(Nm=6.3933).相关分析表明马铃薯腐烂茎线虫的Shannon遗传多样性与海拔、经度、纬度、年降雨量等成正相关关系,与年均温、最高温、最低温等成负相关关系;马铃薯腐烂茎线虫的遗传距离与地理距离成正相关关系.研究结果认为马铃薯腐烂茎线虫对低温具有较强的适应性,适于在华北、东北等地生长发育,将加强北方地区马铃薯种苗和种薯的管理,对防止马铃薯腐烂茎线虫进一步扩散蔓延提供指导意义.     

甘薯茎线虫β-1,4内切葡聚糖酶基因(Dd-eng-1b)cDNA全长的克隆与序列分析

β-1,4内切葡聚糖酶是植物寄生线虫食道腺分泌的一类细胞壁降解酶,在植物线虫的侵染过程中具有重要的作用.以马铃薯腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)为材料,用RT-PCR和RACE方法,获得了β-1,4-内切葡聚糖酶基因的cDNA全长,并将该基因命名为Dd-eng-1b(GenBank登录号为FJ430142).此cDNA全长序列为1 640 bp,包括1个1 443 bp的完整ORF,编码1含481个氨基酸的蛋白,其理论分子量为50.89 kD,等电点pI为6.94.序列比对分析表明,含有糖基水解酶的保守结构域,属于纤维素酶第五家族成员,N端具有19个氨基酸残基组成的信号肽,C端含有细菌式样的纤维素结合域(CBD Ⅱ).cDNA与基因组DNA重叠分析表明,此基因包含4个内含子,长度分别为36、76、187和344bp,切割点符合5'-GT……AG-3'的规律.系统进化树分析表明,该基因与细菌Bacillus subtilis和Erwina carotovora分泌的纤维素酶属于同一支,推测该基因可能来源于细菌的水平基因转移.     

甘薯茎线虫(Ditylenchus destructor)β-1,4内切葡聚糖酶基因(Dd-eng-1b)cDNA全长的克隆与序列分析

β-1,4内切葡聚糖酶是植物寄生线虫口针分泌的一类细胞壁降解酶,在植物线虫的侵染过程中具有重要的作用。本文以甘薯茎线虫为材料,用RT-PCR和RACE方法,获得了β-1,4-内切葡聚糖酶基因的cDNA全长,并将该基因命名为Dd-eng-1b (GenBank登录号为FJ430142)。此cDNA全长序列为1640bp,包括一个1443bp的完整ORF,编码一含481个氨基酸的蛋白,其理论分子量与等电点分别为50.89KD,pI为6.94。序列比对分析表明含有糖基水解酶的保守结构域,属于纤维素酶第五家族成员,N端具有19个氨基酸残基组成的信号肽,C端含有细菌式样的纤维素结合域(CBDⅡ)。cDNA与基因组DNA重叠分析表明,此基因包含4个内含子,长度分别为36bp、76bp、187bp和344bp,切割点符合5‘-GT...AG-3’的规律。系统进化树分析表明,该基因与细菌 Bacillus.subtilis和Erwina carotovora 分泌的纤维素酶属于同一支。     

甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶基因ace-3全长cDNA的克隆和序列分析

利用RT- PCR结合RACE技术克隆了甘薯茎线虫（Ditylenchus destructor）乙酰胆碱酯酶基因cDNA,Dd-ace-3,提交GenBank登录号EF583057。该cDNA序列5’端存在反式剪接引导序列SL1,全长2517bp ,包含一个1836bp的开放阅读框;在推导出的611个氨基酸残基的前体蛋白中, N 端的前21个氨基酸残基为信号肽, C-28的位置存在糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定位点,除此之外的562个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的分子量为64396.81D。在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基 (Ser232 ,Glu360 和His479) ,以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守;在电鳐乙酰胆碱酯酶分子的催化功能域中存在14个保守的芳香族氨基酸残基,其中11个在甘薯茎线虫乙酰胆碱酯酶中完全保守。该酶的氨基酸序列与秀丽小杆线虫（Caenorhabditis elegans）ACE-3和ACE-4的同源性达56.1%和50.0%。与其它线虫和物种乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,甘薯茎线虫的乙酰胆碱酯酶与Ш型乙酰胆碱酯酶ACE-3同属一个支系。     

番茄茸毛相关基因ShMYB1的克隆与表达分析

番茄茸毛具有多种生物学功能,为了探究番茄中控制茸毛的基因,本研究采用cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends,RACE)从野生种多毛番茄(Solanumhabroc haites)LA1777中,获得了一个与茸毛相关的R2R3 MYB Subgroup 9家族新成员EST241733的全长编码区cDNA序列,命名为ShMYB1。经生物信息学分析,克隆的ShMYB1基因长1350bp,编码338个氨基酸。该基因具有保守的R2R3MYB结构域和Subgroup 9特异motif序列。荧光定量PCR结果表明,ShMYB1基因在番茄叶和花中表达量高,在根、茎、果实中没有表达。在不同发育时期的叶片中表达量差异不大,但是在幼花蕾表达量最高,随花蕾的增大,表达量显著降低。在几个番茄茸毛突变体与对应的野生型中,这个基因表达量存在明显差异。推测该基因与番茄表皮茸毛发生和花发育有关。     

松材线虫及其近缘种热激蛋白90基因(hsp90)克隆与序列分析

热激蛋白90家族(heat shock protein 90(HSP)family)是一种进化保守的蛋白质,在分子伴侣功能、细胞循环调控、抗原传递方面发挥着重要作用。本研究用RT-PCR和RACE技术,克隆得到了松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)、拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus)和豆伞滑刃线虫(Bursaphelenchus doui)热激蛋白90基因的cDNA全长序列,分别命名为Bx-hsp90、Bm-hsp90和Bd-hsp90,(GenBank登录号分别为:GU013561、HMO34943和HM347331),其cDNA全长分别为2255、2193和2232bp,开放阅读框均为2127bp,编码708个氨基酸,5'端非编码区的长度分别为33、13和13bp,3'端非编码区的长度分别为95、53和92bp。其DNA全长分别为2440、2388和2407bp,包含3个内含子。三者氨基酸序列的一致性为98.78%。进化分析表明,松材线虫、拟松材线虫、豆伞滑刃线虫与秀丽小杆线虫(Caenorhabditis elegans)的亲缘关系较近,推测三...     

马铃薯StSnRK1基因过表达提高烟草耐盐性研究

为研究马铃薯蔗糖非发酵-1-型相关蛋白激酶-1基因StSnRK1对于调控植物耐盐性的促进作用,以过表达StSnRK1的烟草株系及野生型为试验材料,研究盐胁迫下StSnRK1对植株生长的影响。耐盐性鉴定结果表明,过表达StSnRK1基因显著提高烟草植株的耐盐性。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析显示,StSnRK1基因显著上调脯氨酸生物合成相关基因(吡咯琳-5-羧酸合酶NtP5CS)、胚胎发育后期丰富蛋白基因(NtLEA5)和活性氧清除系统相关基因(超氧化物歧化酶NtSOD和过氧化物酶NtPOD)。同时,转基因烟草植株的SOD活性、POD活性和脯氨酸含量显著高于野生型烟草植株,丙二醛(MDA)含量和过氧化氢(H₂O₂)含量显著低于野生型植株。由此可见,StSnRK1基因在改良植物耐盐性方面具有重要作用,为耐盐马铃薯生物技术育种提供了理论基础。     

半滑舌鳎trim36基因cDNA克隆及表达分析

三重基序蛋白(the tripartite motif-containing protein,TRIM)家族是一类结构保守、进化快速的E3泛素蛋白连接酶,参与诸多重要的生命过程.TRIM36是TRIM家族的一员,trim36编码E3泛素蛋白连接酶.本研究在已完成的半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)全基因组测序及转录组测序的基础上,利用RACE技术克隆得到半滑舌鳎trim36基因(GenBank登录号:KU244470),序列全长为2 899 bp,其中ORF为2 214 bp,编码737个氨基酸,5’非翻译区(untranslated regions,UTR)为289 bp,3'UTR为396 bp.生物信息学分析显示,半滑舌鳎TRIM36蛋白包含1个锌指结构,2个B-BOX类型锌指蛋白结构域(B-Box-typezinc finger,BBOX),1个卷曲螺旋结构,1个羧基末端的纤连蛋白Ⅲ(fibronectin typeⅢ,FN3)结构域和1个双特异性蛋白激酶spla和兰尼碱受体(spla kinase and ryanodine receptor,SPRY)结构域.此外,在不同脊椎动物中,trim36基因与其邻近的基因具有保守的共线性关系.半定量RT-PCR及qRT-PCR结果显示,在半滑舌鳎不同组织中,trim36基因表达存在差异.trim36在卵巢中表达量最高,其次为雌、雄鱼的脑中;不同发育时期中,trim36基因在120日龄半滑舌鳎性腺中开始表达,且卵巢表达量显著高于精巢(P＜0.05).原位杂交结果显示,trim36基因杂交信号主要出现在Ⅰ期和Ⅱ期卵母细胞.trim36时空表达特征表明,其在卵巢腔的形成及Ⅰ期、Ⅱ期卵母细胞的形成中起重要作用.结果表明,trim36在性别发生方面有一定的作用,这为进一步研究鱼类ttim36基因功能及TRIM家族基因功能提供线索和参考.     

西农萨能奶山羊脂联素受体1基因(AdipoR1)cDNA克隆、表达及功能分析

脂联素(adiponectin)具有改善胰岛素敏感性,调节脂肪酸代谢和参与细胞增殖和分化的功能。本研究参考Gen Bank中已收录的牛(Bos taurus)、小鼠(Mus musculus)和人(Homo sapiens)等物种脂联素受体1基因(adiponectin receptor 1,Adipo R1)序列的同源比对结果,设计和合成PCR扩增引物,采用反转录PCR和RACE技术,分离并克隆了西农萨能奶山羊(Capra hircus)Adipo R1的c DNA序列。结果显示,Adipo R1全长2 032 bp(Gen Bank登录号:HQ846828),包括开放阅读框(open reading frame,ORF)1 128 bp,3’非翻译区(untranslated regions,UTR)719 bp和5’UTR 185 bp,该基因编码375个氨基酸。通过氨基酸序列比对发现,山羊与牛、猪(Sus scrofa)、小鼠和人的Adipo R1相似性较高,均在95%以上。蛋白质结构分析表明,其蛋白质的分子量为42.44 k D,等电点为7.19,含7个跨膜结构域,并且整个序列中不含信号肽。组织表达分析显示,该基因在肺中的表达量最高,小肠次之,在心脏中表达量最低,而其余8个组织中Adipo R1m RNA水平变化则比较平缓;奶山羊乳腺组织中Adipo R1表达量分析表明,Adipo R1的表达量在干奶期和泌乳盛期乳腺组织差异显著(P<0.05)。用不同浓度胰岛素(insulin)和催乳素(prolactin)处理奶山羊乳腺上皮细胞,结果发现,用胰岛素处理乳腺上皮细胞后,Adipo R1的表达量下调,在胰岛素浓度为50 nmo/L时效果最明显(P<0.01);用催乳素处理乳腺上皮细胞后,Adipo R1的表达量上升,在浓度为100 mg/m L时作用最明显(P<0.05),表明该基因在奶山羊乳腺上皮细胞中具有一定的调控作用。本研究为进一步揭示Adipo R1基因在奶山羊乳腺组织中的功能提供基础资料。     

玉米逆境响应基因ZmGST23克隆和表达分析

谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)是植物抗氧化系统的重要成员,在初生代谢、次生代谢、细胞信号转导及逆境响应等生物学过程中发挥着重要作用.本研究以GenBank中公布的玉米谷胱甘肽-S-转移酶23基因(ZmGST23)mRNA序列(GenBank登录号:NM_001111524)为依据,采用RT-PCR方法从玉米(Zea mays)自交系F83中克隆得到ZmGST23基因669 bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码222个氨基酸,蛋白分子量为24.84kD,理论等电点为5.68.保守结构域分析表明,该基因具有GSTs所特有的N端及C端结构域,并含有典型的G位点及H位点,属于Tau类谷胱甘肽硫转移酶.系统进化分析表明,ZmGST23编码蛋白与高粱(Sorghum bieolor)GST蛋白亲缘关系最近,且在不同物种间存在明显的种属特性.启动子序列分析结果显示,ZmGST23基因启动子区含有多个响应逆境及植物激素的作用元件,包括脱落酸(abscisic acid,ABA)响应元件、生长素(auxin,IAA)响应元件、赤霉素(gibberellin,GA)响应元件、厌氧响应元件、防御及逆境响应元件以及干旱诱导的MYB转录因子(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog,MYB)结合位点.胁迫诱导表达分析表明,ZmGST23的表达显著受干旱脱水、水涝、盐、ABA、IAA、GA、低温及高温等非生物胁迫的诱导.组织特异性表达分析表明,ZmGST23基因在幼芽和成熟叶片中表达量较高,在幼根、花丝、苞叶、雌穗及雄穗中表达量较低,存在明显的组织特异性.将ZmGST23基因片段连接至原核表达载体pEASY-E1中,转化大肠杆菌(Escherichia coli)BL21,用0.5 mmol/L的异丙基硫代半乳糖苷(isopropylβ3-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)诱导表达1～4 h后获得30 kD的诱导蛋白.本研究结果为进一步利用该基因进行玉米抗性改良提供了一定的理论依据.     

茶树脱水素基因(CsDHN)的克隆及表达分析

脱水素(dehydrins,DHNs)是植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embriogenesis abundant protein,LEA)中的一类,与低温、干旱以及盐胁迫等多种逆境反应相关.本研究采用cDNA末端快速扩增(rapidamplification of cDNA ends,RACE)技术从茶树(Camellia sinensis)中获得一种茶树脱水素基因CsDHN (GenBank登录号:FJ436978),序列分析显示,该基因cDNA全长960 bp,编码201个氨基酸,推测编码蛋白质分子量约为21kD,等电点为8.3,属于Y3SK2型脱水素.CsDHN基因有2个外显子和1个内含子.生物信息学预测显示,该脱水素蛋白亲水性强、无信号肽和跨膜区,亚细胞定位于细胞质中.表达特性分析表明,CsDHN在逆境及脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导下可上调其转录水平,4℃低温处理下表达量可提高4.2倍,而脱水处理能提高93.4倍,高盐处理能提高17.8倍,CsDHN对脱水、高盐胁迫的响应程度优于低温胁迫.CsDHN在茶树各组织器官中都有表达,其中种子中表达量最高,为叶片的11.2倍.研究表明脱水素基因CsDHN可能在茶树防御非生物逆境胁迫和参与茶树种子成熟脱水的活力保护过程起一定作用,为了解茶树抗逆分子机制提供了一定的理论基础.     

奶山羊ELOVL6基因启动子的克隆及活性区域分析

超长链脂肪酸延伸酶6(elongase of very long chain fatty acids 6,ELOVL6)主要催化C12～C16饱和或单不饱和脂肪酸的延伸,是长链脂肪酸延长反应的限速酶.本研究根据云南黑山羊(Capra hircus)的基因组序列(Gene ID:NW_005100691.1)设计引物,以血液DNA为模板,利用PCR技术扩增得到西农萨能奶山羊(C.hircus)ELOVL6基因启动子的全长序列,通过缺失分析,构建了10个包含ELOVL6启动子不同缺失片段的荧光素酶报告基因载体,与海肾荧光素酶对照报告基因载体(pRL-TK)共同转染西农萨能奶山羊乳腺上皮细胞,利用双荧光素酶系统检测不同片段的启动子活性.结果表明,克隆得到ELOVL6基因启动子全长序列2 370 bp(包含转录起始位点上游2 168 bp),其与牛(Bos taurus)、人(Homo sapiens)和鼠(Mus musculus)的基因组序列同源性分别为94％、81％和80％,LO VL6启动子上无典型的真核生物启动转录元件TATA框.缺失突变研究发现,ELOVL6基因启动子前端存在负调控元件,启动子核心区域位于转录起始位点上游109～40 bp,该序列包含过氧化酶体增殖物激活受体(peroxisom prolifeator-activated receptor,PPAR)、肝X受体(liver X receptor,LXR)、胆固醇调节元件结合蛋白-1 (sterol-regulatory element binding protein-1,SREBP-1)、特异性蛋白1(specificity protein 1,Sp1)及核因子Y(nuclear factor Y, NF-Y)等转录因子的结合位点,本研究为ELOVL6基因启动子的功能研究提供理论依据.     

一个橡胶树咖啡酸甲基转移酶基因(COMT)的克隆和表达分析

咖啡酸甲基转移酶(COMT)是木质素合成途径的关键酶,在植物抗逆反应中发挥重要作用。本研究基于本实验室已建立的橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳EST数据库,对组装后序列(Contig)检索并设计引物,利用PCR技术克隆到一个橡胶树COMT基因,命名为HbCOMT1(GenBank登录号为GI:443908530)。该基因全长1926bp,由4个外显子和3个内含子组成,编码368个氨基酸,预测蛋白的分子量为40.58kD,等电点为5.46,具有植物O-甲基转移酶的典型特征。系统进化分析显示HbCOMT1蛋白与蓖麻(Ricinus communis)和葡萄(Vitis vinifera)的COMT聚为一组,其他11种植物的COMT则另成一组。基因表达分析显示HbCOMT1在胶乳中的表达量最高,其次是叶片和树皮,花、芽中的表达量较低,种子中几乎不表达。同时,HbCOMT1基因在胶乳中的表达量随割次增加明显上升,显著受伤害诱导,受死皮调控,但对乙烯利应答不明显。本研究首次从橡胶树中克隆了一个COMT基因,了解了其基因结构与表达特性,推测该基因可能参与乳管的胁迫应答和排胶调控,为深入揭示该基因功能提供基础资料。