木质素生物合成关键酶咖啡酸-O-甲基转移酶基因(COMT)的研究进展

木质素是植物苯丙烷代谢途径的重要产物之一,其生物合成涉及到许多酶的参与。其中咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid-O-methyltransferase,COMT)是木质素特异途径中的一个关键酶,可催化咖啡酸、5-羟基松柏醛和5-羟基松柏醇甲基化分别生成阿魏酸、芥子醛和芥子醇,参与S-木质素的合成。本文主要对COMT基因的特征、COMT在木质素生物合成中的作用及COMT基因对植物木质素合成调控的研究现状进行了综述,并对COMT基因的研究方法和在生产中的应用作了展望。     

兴安落叶松纤维素合酶基因的克隆及生物信息学分析

纤维素合成酶(cellulose synthase, CesA)是植物体纤维素合成途径中的关键酶,其表达风度影响纤维素的合成及植物的生长发育。纤维素合成酶是由多基因编码,该基因家族的每一个成员有不同的表达模式,可能发挥不同的作用。本研究利用兴安落叶松(Larix gmelinii)的转录组数据,调查了其纤维素合成酶基因家族。在兴安落叶松的转录组数据库中检索到6条编码纤维素合酶的Unigene,根据这些基因序列,利用RACE和RT-PCR技术克隆了其全长基因序列,分别命名为LgCesA1、LgCesA3、LgCesA4、LgCesA5、LgCesA6和LgCesA8,并进行了生物信息学分析。结果发现,该6个LgCesA基因的编码序列长度为829～1 100个氨基酸,其编码的蛋白质均定位于质膜上,含有保守的功能结构域,属于跨膜蛋白,它们在进化上可分为两个分支。研究结果为比较分析兴安落叶松CesA基因家族成员的表达模式,鉴定其功能奠定了基础。     

铁皮石斛咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)密码子偏好模式分析

咖啡酸-O-甲基转移酶(COMT)是木质素合成过程的关键酶,参与苯丙烷代谢。了解铁皮石斛COMT(Caffeic acid-O-methyltransferase)基因密码子的偏好性可为其功能和分子进化研究提供科学依据。采用Codon W、EMBOSS、SPSS、Origin等分析铁皮石斛COMT的密码子偏好参数,并通过ENC绘图、中性绘图和PR2-plot分析探讨COMT基因密码子偏好性形成的可能因素,同时使用SPSS19.0和MEGA6.0进行聚类分析。结果显示,铁皮石斛COMT基因ENC值、GC含量以及GC3分别为49、0.452和0.396,表明其密码子偏好性较弱,偏好使用A或T结尾的密码子;ENC、中性绘图分析显示突变压力是COMT密码子偏好性形成的主要作用力;铁皮石斛COMT基因和同为兰科植物的香味蝴蝶兰(Phalaenopsis bellina)的亲缘关系最近,两者的GC1s、GC2s、GC3s、GC、CAI和ENC也较为相近,表明物种进化关系上越相近其密码子偏好性也较为相似,但有些物种仍存在一些差异。此外,从密码子使用频率分析得出酵母菌真核表达系统适合铁皮石斛COMT基因的异源表达,模式植物烟草、番茄可以作为其遗传转化受体。本研究为COMT基因功能进一步研究提供参考。     

马铃薯甲基转移酶基因StDRM2的克隆及表达分析

DNA甲基化对植物的生长发育至关重要,DNA甲基转移酶建立和维持着DNA甲基化,其中结构域重排甲基转移酶DRM2催化非对称位点的从头甲基化.为了初步探究马铃薯StDRM2基因的功能,本研究利用同源克隆基因技术从马铃薯'青薯9号'中克隆了StDRM2基因,利用Gateway技术构建过表达载体,农杆菌遗传转化马铃薯'大西洋...     

扁蓿豆DNA甲基转移酶基因MrMET1的克隆及表达分析

DNA甲基化是一类重要的表观遗传修饰,在植物对非生物胁迫的响应中发挥重要作用.DNA的甲基化需要DNA甲基转移酶催化.为挖掘扁蓿豆中DNA甲基转移酶基因,解析其是否参与扁蓿豆抗逆性应答,本研究利用RT-PCR技术从扁蓿豆中克隆到1个胞嘧啶5-甲基DNA转移酶基因,该基因含1 071 bp的开放阅读框,编码357个氨基酸...     

绿竹咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因的克隆与分析

咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶（CCoAOMT）是木质素生物合成过程中的一个关键酶类。采用RT-PCR及RACE方法从绿竹中分离了CCoAOMT家族的一个基因,命名为BoCCoAOMT1（GenBank注册号为EF028662）。BoCCoAOMT1的cDNA全长873bp,含有一个780bp的读码框,编码一个259aa的蛋白,分子量约为29kD。序列分析结果表明,BoCCoAOMT1的编码肽链含有CCoAOMT类基因所有的保守序列元件,与禾本科植物水稻的CCoAOMT类基因有着很高的一致性,达到90.0%。系统进化树分析表明,BoC-CoAOMT1与水稻的CCoAOMT亲缘关系较近。     

七叶一枝花糖基转移酶基因的克隆及表达分析

糖基转移酶处于重楼皂苷生物合成途径的最后一步,催化薯蓣皂苷元或偏诺皂苷元的糖基化形成各种重楼皂苷,具有重要的研究价值。本研究通过对七叶一枝花进行转录组高通量测序、表达谱结合含量关联分析,筛选得到1条可能参与重楼皂苷生物合成的糖基转移酶(glycosyltransferase, GT)候选基因。通过克隆,获得Pp-GT全长基因(GenBank登录号:MW208819),长度为1 443 bp,就Pp-GT的蛋白质序列及进化等进行了生物信息学分析,并对其基因表达模式进行了研究。该研究为下一步重楼皂苷合成途径的阐明和Pp-GT基因的功能验证提供了科学依据。     

扁蓿豆DNA甲基转移酶基因MrDRM2的克隆和生物信息学分析

由DNA甲基转移酶催化的DNA甲基化在调控基因表达及植物生长发育中发挥重要作用.本研究根据扁蓿豆(Medicago ruthenica L.)的转录组测序信息设计特异性引物,利用RT-PCR技术从中克隆到1个DNA甲基转移酶基因的cDNA片段,长1 767 bp,编码588个氨基酸残基.利用生物信息学分析推测这个基因属...     

紫苏酪氨酸氨基转移酶基因片段的克隆及表达分析

为获得紫苏迷迭香酸合成途径中的酪氨酸氨基转移酶基因,本研究采用同源克隆的方法,根据已报道的其他物种的TAT基因序列设计并合成简并引物,成功克隆得到了紫苏TAT基因片段（GenBank登录号：JN032113.1）,该片段长为579 bp,共编码193个氨基酸残基,并命名为PfTAT。氨基酸序列比对分析发现其与彩叶草、丹参、拟南芥和罂粟的一致性分别为97%、94%、69%和58%,系统进化树分析表明PfTAT与唇形科植物的亲缘关系最近。采用半定量RT-PCR法分析PfTAT在紫苏的根、茎、叶中均有表达,且叶中的表达量较高,内源性植物激素信号分子对PfTAT表达量影响的实验表明,脱落酸、水杨酸处理均能够不同程度得上调PfTAT转录水平的表达。     

兴安落叶松Ty1-copia型逆转座子逆转录酶序列的克隆及生物信息学分析

为深入了解兴安落叶松的基因组构成及其逆转座子基因的特征,本研究克隆了其逆转座子逆转录酶序列,并进行了生物信息学分析。根据Tyl-copia型逆转座子逆转录酶的保守序列设计简并引物,并利用PCR技术获得了26条逆转座子逆转录酶序列。这些序列去除引物后的核苷酸长度范围为237~251 bp,序列间相似度为55.9%~90.9%,可被分为6个家族。氨基酸预测结果显示,有3条序列存在移框突变,9条序列存在终止密码子突变。系统进化分析显示,所克隆的17条没有发生终止密码子突变的序列分别与处于不同进化阶段的其他植物的Tyl-copia型逆转录酶具有共同的起源。研究结果证实兴安落叶松含有类型丰富的Tyl-copia型逆转座子,可为该物种逆转座子基因资源的开发和利用提供依据。     

花生γ-生育酚甲基转移酶基因(γ-TMT)的克隆及序列分析

γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)催化γ-生育酚转变为生物活性最高的α-生育酚,是决定植物中维生素E成分和活性的关键酶。本研究采用电子克隆与PCR相结合的方法获得了花生６个栽培品种(A. hypogaea L.)和花生区组4个二倍体野生种中γ-TMT的全长DNA序列,定名为AhgTMT;从栽培品种丰花2号中获得γ-TMT的cDNA序列,定名为AhrTMT。同一栽培品种的AhgTMT与AhrTMT的序列完全对应,说明该基因无内含子。AhrTMT编码区长1 059 bp,编码352个氨基酸残基的AhTMT蛋白。AhTMT分子量为39.09 kD,等电点6.72,总平均亲水性–0.12;预测的二级结构中α-螺旋占55.40%, β-折叠占10.51%, 无规则卷曲占34.09%;被定位于叶绿体,含有甲基转移酶保守的SAM结构域。AhTMT与已报道植物γ-TMT氨基酸序列的相似性为61.75%~72.80%。栽培品种的AhgTMT与A. ipaensis (BB)、A. batizocoi (BB)、A. duranensis (AA)、A. kuhlmannii (AA) 4个野生种的核苷酸序列同源性分别是100%、99.91%、99.74%、95.63%。     

大兴安岭兴安落叶松群落结构分析

为了揭示大兴安岭兴安落叶松群落结构的内部特征问题,以内蒙古大兴安岭牙克石林管局下属6个林区的兴安落叶松群落为研究对象,对兴安落叶松群落结构和种群空间分布格局进行调查与分析。结果表明：兴安落叶松群落群落结构简单,兴安落叶松单优种,伴生有较少白桦、山杨和樟子松;林分密度差异较大,最大达到了2040株/hm2,最小为340株/hm2。群落林分直径主要分布6~32 cm范围之内,绝大多数林木直径均处于小径级范围内,说明各林场林分均处于旺盛的生长发育时期。兴安落叶松群落种群分布格局呈随机分布、呈均匀分布和集群分布,而聚集分布型居多。     

茶树茉莉酸羧基甲基转移酶基因(CsJMT1)的克隆与表达分析

茉莉酸羧基甲基转移酶(jasmonic acid carboxyl methyltransferase,JMT)在茉莉酸类介导的植物生长发育以及防御调控中发挥着重要作用.本研究以茶树品种'黔茶1号'为材料,利用RT-PCR方法克隆了一个JMT基因并将其命名为CsJMT1.该基因编码区全长1077bp,编码358个氨基酸...     

大兴安岭兴安落叶松群落多样性分析

以内蒙古大兴安岭牙克石林管局下属6个林区的兴安落叶松群落为研究对象,通过对群落物种多样性的量化分析,探讨大兴安岭兴安落叶松群落物种多样性分布规律。结果表明：兴安落叶松群落种群物种多样性总数分布范围为0~28种,垂直结构上变化规律明显,草本层物种数最多,其次是灌木层,最小的是乔木层。群落丰富度最大的为阿里河西陵梯林场,主要是灌木层,草本层物种较多。最小的为克一河库亚林场的兴安落叶松群落,该群落草本层物种较小。     

甘蓝型油菜乙酰转移酶基因的克隆及功能验证

为探究乙酰转移酶基因对甘蓝型油菜脂肪酸代谢的影响,以低亚麻酸油菜20～35 d自交种cDNA为模板,克隆了乙酰转移酶基因(Acetyltransferase gene,AT)的2个拷贝(114和148),并进行生物信息学分析以及构建了过表达载体和干扰载体,并转化拟南芥,经潮霉素筛选T0种子,PCR鉴定抗性苗后,收获T1...     

小麦谷胱甘肽S-转移酶基因的克隆及原核表达

为了进一步研究小麦谷胱甘肽-S-转移酶基因(TaGST)的功能,采用RT-PCR方法分离了小麦谷胱甘肽-S-转移酶基因(TaGST)的ORF全长c DNA,并进行了生物信息学分析。结果表明:小麦TaGST基因的ORF全长690 bp,编码229个氨基酸;TaGST蛋白分子质量为25.81 k Da,p I为5.29。系统进化分析表明,该基因编码蛋白与水稻OsGST蛋白的氨基酸同源性最高,与已知植物GST家族成员的氨基酸序列聚类分析将TaGST聚为Phi类GST。构建原核表达载体p ET32-TaGST,对TaGST基因进行原核表达,SDS-PAGE结果表明,其所表达蛋白与预期蛋白大小一致。为进一步研究该基因的特性和功能奠定了理论基础。     

葡萄VvMSA基因的克隆及表达特性分析

为了解VvMSA基因的功能,以抗性葡萄品种Vidal Blanc组培苗为试材,克隆得到VvMSA基因,对其序列进行了生物信息学分析,并利用实时定量PCR分析了其组织表达特性和多种非生物胁迫和信号应答表达特性。结果表明,VvMSA基因片段大小为450 bp,编码149个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示,VvMSA蛋白分子量约为16.703 k Da,等电点为5.68,不稳定系数为41.71,推测为不稳定蛋白。VvMSA含有65个氨基酸组成的ABA/WDS保守结构域。在进化上属于单独一个分支,它和已报道过的番茄Le ASR1分别属于同一个祖先进化出的2个分支。实时荧光定量PCR分析显示,VvMSA在葡萄不同组织中均有表达,花中表达量最高。多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等能诱导VvMSA不同程度的上调表达,盐胁迫3 h时诱导表达量最高。同时,VvMSA受逆境胁迫信号分子NO和H_2S不同程度诱导表达上调,而SA则抑制VvMSA表达。激素ABA、GA_3、IAA和ET均能不同程度诱导VvMSA表达上调,并且VvMSA盐处理下的表达模式与ABA诱导的类似。综合以上结果推断VvMSA可能通过调控ABA信号途径来调节葡萄对盐胁迫应答。     

小麦糖基转移酶基因TaUGT73D1的克隆及表达分析

为探讨TaUGT73D1基因在小麦花发育过程中雄蕊和雌蕊形成的作用,本研究利用小麦三雌蕊突变体TP和雄蕊同源转化型不育突变体HTS-1两个品种,从中克隆得到了TaUGT73D1(UDP-glycosyltransferase73D1)的3个同源基因TaUGT73D1-2A、TaUGT73D1-2B、TaUGT73D1-2D,通过基因碱基序列分析表明TaUGT73D1-2A、TaUGT73D1-2B、TaUGT73D1-2D基因序列全长分别为1 907 bp、1 912 bp、1 905 bp,开放阅读框分别为1 365 bp、1 467 bp、1 461 bp,分别编码454、488、486个氨基酸残基,通过与小麦基因组比对,发现这3个同源基因分别位于染色体2AL、2BL、2DL上。TaUGT73D1-2A、TaUGT73D1-2B、TaUGT73D1-2D与乌拉尔图小麦Tu UGT73D1的编码区相似度分别为97.68%、96.52%、99.05%,蛋白序列相似度分别为73.57%、95.08%、95.70%。系统进化分析表明,该类基因与单子叶植物的UGT基因聚在一起,表明其亲缘关系较近,而与双子叶植物相隔较远,表明其亲缘关系较远。利用Real-time PCR分析TTaUGT73D1-2A、TaUGT73D1-2B、TaUGT73D1-2D基因在不同花器官雌蕊(P)、雄蕊(S)及雌蕊化雄蕊(PS)中表达模式。结果表明,该类基因在雄蕊中表达量最高,在雌蕊及雌蕊化中几乎不表达。因此推测TaUGT73D1基因可能与小麦雄蕊同源转化为雌蕊性状有关。本研究为进一步探讨小麦TaUGT73D1基因的功能提供了理论依据。     

甜瓜CmERFV-4基因cDNA克隆及特性分析

乙稀应答因子(ethylene-responsive factor,ERF)是乙烯信号通路中的组分之一,通过认别并结合下游功能基因启动子顺式作用元件GCC-box,从而实现对植物发育的调控和逆境胁迫的响应。本研究以甜瓜品种河套蜜瓜为研究材料,从成熟甜瓜果实中克隆得到554 bp的CmERFV-4基因cDNA,基于该cDNA序列,进行了蛋白理化性质、空间结构与系统进化分析。实时荧光定量PCR检测表明,在不同组织检测结果中CmERFV-4基因在子叶中的表达量最高,在不同发育阶段果实检测结果中该基因在授粉后40 d果实中的表达量最高。构建了该基因超表达载体和RNAi载体。     

胡椒碱合成相关BAHD酰基转移酶基因的克隆与分析

胡椒碱是胡椒中重要的功能物质和品质指标之一。本研究以中国胡椒的主栽品种‘热引1号’为材料,基于胡椒基因组数据和转录组数据,筛选参与胡椒碱合成相关BAHD酰基转移酶,对候选的酰基转移酶基因进行克隆、分析和诱导表达。结果表明从胡椒基因组中鉴定出BAHD酰基转移酶基因78个。基于多序列比对及motif分析,胡椒BAHD酰基转移酶成员分为7类,特征结构域主要为HXXXD、DFGWG、YFGN。表达模式分析筛选出在胡椒果实中特异表达的BAHD基因7个,并成功克隆到全长序列。其中,Pn1.3303、Pn1.3375编码的氨基酸包含完整且未发生突变的特征结构域,在胡椒种子中特异表达,表达模式与胡椒碱合成紧密相关。将2个目的基因分别构建到原核表达载体pGEX-4T-1上,最终成功诱导表达出N末端与GST标签融合的目的蛋白。本研究为胡椒碱生物合成相关BAHD酰基转移酶的鉴定提供了基因资源。