巴西橡胶树JAZ家族基因的克隆和表达分析

茉莉酸是调控橡胶树创伤反应及产排胶的重要激素,JAZ蛋白是茉莉酸信号途径中重要的负调控因子。目前,巴西橡胶树中已报道7个JAZ基因。本研究结合Genebank中已有的橡胶c DNA序列和本实验室转录组测序数据,通过电子克隆的方法获得5个橡胶JAZ基因全长序列,分别命名为HbJAZ3、HbJAZ4、HbJAZ5、HbJAZ6和HbJAZ12,并通过RT-PCR技术成功扩增得到HbJAZ3、HbJA5、HbJAZ6、HbJAZ12等4个基因的编码区。最后采用定量RT-PCR技术分析发现,4个橡胶JAZ基因在橡胶不同组织中的表达有明显,以及其在伤诱导和茉莉酸处理后的差异表达,发现4个橡胶JAZ基因的表达都受到茉莉酸及创伤处理的影响,说明这些JAZ蛋白参与橡胶茉莉酸调控的创伤反应,本研究为阐明橡胶产排胶调控机理打下基础。     

巴西橡胶树HbTCTP基因的克隆及表达

在先前的研究中通过抑制缩减杂交获得了一个在巴西橡胶幼态无性系与老态无性系胶乳中差异表达的片段(HbSSHl2),BlastX分析表明,由该片段编码的氨基酸与麻疯树(Jatropha curcas L.)翻译控制肿瘤蛋白(translationally controlled tumor protein,TCTP)的同源性达到92%.本研究根据HbSSHl2的序列信息设计引物,通过3L-RACE的方法获得了一个长832bp的cDNA(命名为HbTCVP),序列分析表明HbTCTP有507 bp的阅读框,68 bp的5'-UTR和255 bp的3'UTR,编码168个氨基酸,该氨基酸序列与麻疯树、油棕、花生、南瓜、番茄和拟南芥的TCTP同源性分别达到93.45%、90.48%、89.29%、85.12%、82.74%和79.76%.RT-PCR表明,HbTCTP在巴两橡胶叶片、胶乳及树皮中都有表达,乙烯利处理可诱导HbTCTP的表达,割胶抑制HbTCTP的表达,表明HbTCTP可能参与伤信号或乙烯信号传导.HbTCTP的表达分析有助于解析橡胶树幼态无性系高产的分子机制.     

巴西橡胶树FKBP基因家族成员的鉴定及表达分析

FKBP蛋白是PPIase蛋白酶家族的重要成员,在植物生长发育及响应外界胁迫中起关键调控作用。利用已发表的水稻和拟南芥FKBP序列为诱饵,本研究从橡胶树全基因组数据中鉴定出23个HbFKBPs。进化树分析表明这些成员可归为三个亚类;基因结构结果显示每个成员至少含有两个内含子,且亲缘关系较近的成员具有类似的内含子数目和排布方式;转录组数据分析表明HbFKBPs在橡胶树不同组织、叶片不同发育时期及乙烯利处理后不同阶段胶乳中的表达存在差异。橡胶树HbFKBPs的鉴定为深入探索橡胶树生长发育及响应外界胁迫中的分子机制提供一定基础。     

巴西橡胶树伤害诱导蛋白基因的克隆及表达分析

为了研究橡胶树在逆境胁迫下的分子机制,根据巴西橡胶树抑制消减(SSH)文库和NCBI数据库中的伤害诱导蛋白基因拼接序列设计嵌套引物,通过RACE技术获得基因的完整开放阅读框,命名为HbWUN1。序列分析表明HbWUN1长872 bp,含有390 bp的开放阅读框,编码129个氨基酸。生物信息学分析结果表明HbWUN1不含信号肽和跨膜结构,为亲水性蛋白。进化分析结果显示,橡胶树HbWUN1与拟南芥NP_974279.1聚成一类。RT-PCR分析结果表明HbWUN1表达无组织特异性,在胶乳中表达量最高。在叶片不同发育时期HbWUN1表达存在变化,在衰老期最高。此外,低温、伤害、高盐、乙烯和茉莉酸处理均调控HbWUN1表达,推测其可能在橡胶树逆境反应中发挥作用。     

巴西橡胶树钙调蛋白基因的克隆及表达分析

为了进一步研究橡胶生物合成的分子机制,根据巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）cDNA文库中的EST序列,利用cDNA末端快速扩增（RACE）技术分离了一个巴西橡胶树钙调蛋白基因,命名为HbCAM1。分析结果显示,该基因cDNA全长775 bp,含有完整的阅读框架,编码区为450 bp,编码149个氨基酸,5’非编码区26 bp,3’非编码区299 bp。通过序列比对以及结构预测分析,HbCAM1编码的氨基酸序列与蓖麻、毛葡萄、烟草、麻风树中相应基因氨基酸序列的一致性分别达到100%、100%、99%、99%。半定量RT-PCR分析显示,HbCAM1基因可能通过对相关代谢基因表达调节参与了乙烯利刺激橡胶树增产的分子调控。     

巴西橡胶树RALF基因家族的鉴定及其表达分析

快速碱化因子(rapid alkalinization factors, RALFs)是一种植物多肽类激素,参与胞内MAPK信号传递、细胞伸长调控、花器官发育及免疫应答等植物重要生理过程。本研究利用生物信息学方法对橡胶树RALF基因家族进行全基因组鉴定,对其序列特性、基因结构、保守基序、系统进化及表达特性进行系统研究。通过同源比对在橡胶树基因组中共鉴定到16个RALF基因,分别命名为HbRALF1～HbRALF16。序列分析结果表明,这些基因编码氨基酸数目介于108～149 aa之间,分子量和等电点分别介于11.92～16.88 kD和5.41～9.33。多序列比对结果表明,HbRALFs含有S1P蛋白酶识别位点、受体蛋白识别位点YISY保守序列和四个保守半胱氨酸。基于转录组数据的组织和乙烯刺激表达特性分析显示,16个橡胶树RALF基因至少在一个组织中表达,8个胶乳中高表达的RALF还参与乙烯刺激响应。本研究为进一步研究RALF基因家族在橡胶树关键农艺性状调控中的作用提供参考依据。     

巴西橡胶树HbDBB家族基因的鉴定与表达分析

本研究从橡胶树基因组中鉴定到9个HbDBB家族基因,并对这些基因的基因结构、启动子调控元件、染色体定位、进化和表达进行分析。结果显示,HbDBB家族成员分布在七条染色体和一个Contig上,编码蛋白的氨基酸数目为171～453个,分子量在18.20～50.13 kD,启动子区域含有多种植物激素和环境胁迫应答相关作用元件。系统进化分析表明DBB可以分成4个亚组,亚组成员在基因结构、保守基序数目和相对位置等方面具有较高相似性。表达分析显示HbDBB具有组织表达特异性,胶乳中HbDBB4和HbDBB6表达水平最高,叶片中HbDBB3和HbDBB4的表达水平最高。增产处理实验表明,HbDBB2、HbDBB4和HbDBB6受乙烯诱导,Hb DBB6受割胶诱导但不明显。叶片发育过程中,HbDBB3、HbDBB4和HbDBB9随着发育进程表达上调。本研究初步揭示了橡胶树DBB家族成员的理化特征和表达特性,为进一步研究该基因在橡胶树中的功能奠定了基础。     

巴西橡胶树HbRPB11基因的克隆与表达分析

橡胶树树皮中的次生乳管是天然橡胶合成和贮存的主要场所。生产上施用乙烯利通过延长橡胶树割胶后的排胶持续时间,调节胶乳代谢,从而达到增产的目的。但目前对于转录复合体关键成员RNA聚合酶Ⅱ在胶乳代谢过程中的动态变化尚不清楚。本研究采用RACE和RT-PCR方法,从橡胶树无性系CATAS7-33-97的胶乳中克隆到编码RNA聚合酶Ⅱ关键亚基RPB11的同源基因,命名为HbRPB11。该基因全长659 bp,包含351 bp的开放阅读框,编码一个由116个氨基酸残基组成的蛋白质。该蛋白质分子量为13.53 k D,理论等电点为5.934。实时荧光定量PCR结果表明,HbRPB11在橡胶树的多个组织中均有表达,其中在成熟叶片和胶乳中的表达量最高,并且受割胶和乙烯利处理显著上调。橡胶树不同种质间的表达模式分析显示HbRPB11基因在橡胶合成效率高的种质中的表达量要显著高于橡胶合成效率低的种质,表明该基因的表达量与橡胶合成效率呈正相关性,有可能作为生产上筛选高效合成橡胶种质材料的分子标记。     

巴西橡胶树HbNAC55的克隆及表达分析

在前期巴西橡胶树胶乳转录组测序的基础上,利用q RT-PCR技术,从巴西橡胶树中克隆得到1个NAC转录因子基因,命名为Hb NAC55。Hb NAC55全长1 755 bp,该基因编码584个氨基酸,蛋白质分子量为65.06 ku,等电点为4.79。蛋白结构分析发现,该蛋白含有一个NAM结构域,具有典型的NAC类蛋白的结构特征,与木薯、胡杨、可可、土瓶草、梅、胡桃、甜橙等物种的NAC家族成员具有较高的同源性,分别为81%、61%、56%、57%、55%和53%。通过q RT-PCR发现Hb NAC55在橡胶树胶乳中表达量最高。茉莉酸和乙烯均能诱导胶乳中Hb NAC55表达上调,其中茉莉酸甲酯处理12 h后Hb NAC55表达量提高了近6倍,乙烯处理48 h后HNAC55表达量提高了近1.7倍。本研究将为进一步研究Hb NAC55在巴西橡胶树中的功能提供了帮助。     

巴西橡胶树HbMADS5的克隆及表达分析

在前期巴西橡胶树胶乳转录组测序的基础上,通过PCR克隆了1个编码巴西橡胶树MADS-box转录因子的基因,命名为Hb MADS5。Hb MADS5全长1 077 bp,编码358个氨基酸,推测Hb MADS5蛋白分子量为40.75 k D,等电点为6.38。氨基酸序列比对分析表明,Hb MADS5具有MADS-box家族典型的MADS-box保守结构域,与蓖麻、葡萄、麻风树、甜橙、木本棉、蒺藜状苜蓿等物种的MADS-box家族成员具有较高的同源性,分别为79%、74%、72%、70%、65%和59%。Hb MADS5与麻风树中的1个MADS-box成员亲缘关系最近。Hb MADS5在巴西橡胶树根、茎、叶、花和胶乳等中都有表达,其中在胶乳中表达量最高,在根中表达量最低;茉莉酸甲酯和乙烯能诱导Hb MADS5的表达,茉莉酸甲酯处理12 h后Hb MADS5表达量提高了10倍,乙烯处理48 h后Hb MADS5表达量提高了2倍。本研究将为进一步研究Hb MADS5在巴西橡胶树中的功能提供了帮助。     

巴西橡胶树HbCytc1的克隆及表达分析

橡胶树寒害和干旱逆境响应均与活性氧代谢和淬灭有关,研究表明细胞色素c1通过参与抗坏血酸的再生在抗旱、活性氧淬灭等逆境中发挥作用。为研究细胞色素c1基因在橡胶树寒害和干旱逆境响应中的作用机制,采用5'/3'末端快速扩增技术从巴西橡胶树‘热研7-33-97’叶片中克隆了一个细胞色素c1基因,通过生物信息学软件分析,可知其推导氨基酸含有特征性Cyt_c1家族结构域,将其命名为HbCytc1。HbCytc1全长1 351 bp,ORF933 bp。根据c DNA序列推导出该蛋白氨基酸,利用DNAman与其他植物中的同源Cytc1基因进行序列比对,发现橡胶树HbCytc1与蓖麻RcCytc1(XP_002509561.1)、毛果杨PtCytc1(XP_002313590.1)、克莱门柚CcCytc1(XP_006441506.1)和烟草NsCytc1(XP_009804309.1)氨基酸的相似性分别为91%、92%、89%和87%。系统进化分析显示,HbCytc1与RcCytc1、PtCytc1位于同一分支。表达分析结果显示,该基因在花、叶片和胶乳中表达,在树皮中不表达。在干旱、机械伤害和白粉菌侵染处理下,均显著上调该基因在橡胶树叶片中表达。结果表明HbCytc1受逆境反应诱导,参与橡胶树抗逆过程。为揭示细胞色素c1的功能和橡胶树抗逆响应的研究提供理论指导。     

巴西橡胶树小橡胶粒子蛋白（SRPP）基因启动子的克隆及其功能分析

摘要：小橡胶粒子蛋白（SRPP）是巴西橡胶树中参与橡胶生物合成的重要蛋白因子之一。SRPP的氨基酸序列与橡胶延长因子（REF）和菜豆胁迫相关蛋白（PVSRP）的同源性分别为72%和68%。为了进一步研究SRPP基因表达及其调控的机制,作者采用接头连接介导的PCR散步法（ligation-mediated PCR）,克隆了SRPP基因的启动子。序列分析表明,SRPP基因启动子中与光诱导相关的顺式元件占39%,可能属于光诱导型启动子,因此,SRPP基因的表达可能受光信号的调控。此外,SRPP基因启动子还具有热激响应元件（HSE）、干旱胁迫响应元件（MBS）、防卫和胁迫响应元件（TC-rich repeats）、脱落酸响应元件（ABRE）、赤霉素响应元件（GARE）和激发子响应元件（EIRE,W box）等,这表明橡胶树SRPP基因不仅参与调控橡胶生物合成,而且可能是橡胶树中响应逆境信号的抗性基因,在橡胶树抵御逆境胁迫的生理过程中发挥重要作用。     

巴西橡胶树雄性不育相关基因HbGEX1的克隆与表达分析

蛋白配子表达1项目(Protein GAMETE EXPRESSED 1, GEX1)是一种膜蛋白,在植物物种中非常保守。本研究前期利用转录组测序技术筛选得到了与橡胶树雄性不育相关的差异表达基因GEX1序列,但其相关功能并未得到验证。本研究通过RT-PCR方法从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆得到一个GEX1的全长c DNA序列,命名为HbGEX1,其ORF长度为1 785 bp,编码594个氨基酸,理论等电点为5.51,相对分子质量为68.66 k D,总平均亲水性GRAVY为负值,为疏水性蛋白,亚细胞定位预测结果表明定位于细胞核中不是分泌蛋白,Hb GEX1具有信号肽,且信号肽的剪切位点位于第19和第20号氨基酸之间,具有3个跨膜螺旋结构,进化树显示HbGEX1与木薯(Manihot esculenta)的HbGEX1蛋白聚为一类,亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,HbGEX1在巴西橡胶雄花中的表达量比较高,在不育品种中基因的表达量高于可育品种,在橡胶树雄花的3个不同发育时期(小孢子母细胞时期,四分体小孢子时期,单核花时期)中可育品种与不育品种的表达均呈...     

巴西橡胶树HbMago3的克隆和表达分析

为了在基因组水平鉴定和分析巴西橡胶树中Mago基因家族的数量、结构和功能,本研究对巴西橡胶树Mago基因家族的数量、基因结构、染色体分布和蛋白特性进行了系统鉴定和分析;进一步克隆鉴定新的Mago基因,分析其组织表达水平和对激素(茉莉酸和乙烯)的响应。本研究从reyan7-33-97中鉴定了4个Mago基因,分别命名为HbMago1、HbMago2、HbMago3和HbMago4。HbMago2和HbMago3的可变剪切事件发生在第二个外显子,CDS存在66个碱基的差异,导致蛋白短了22个氨基酸、等电点低0.35;HbMago4可变剪切事件发生在5端的非翻译区,CDS和蛋白序列无差异。4个基因序列均包含3个外显子,HbMago1、HbMago2和HbMago4含有2个内含子,HbMago3含有3个外显子。4个基因序列分布在两条scaffold(NW-018745965.1和NW-018746420.1)上的4个位点。进化分析结果表明4个基因聚类在同一个进化枝条上,为单进化起源;橡胶树在进化过程中获得3个Mago基因而丢失1个基因。克隆了HbMago3,半定量结果表明HbMago3在根、胚...     

巴西橡胶树WRKY转录因子基因HbWRKY41的克隆与表达分析

为阐明巴西橡胶树WRKY转录因子基因Hb WRKY41的分子特征及表达特性,利用RT-PCR方法从巴西橡胶树中克隆了该基因。Hb WRKY41开放阅读框1 020 bp,编码339个氨基酸,预测蛋白分子量为38.48 k Da,理论等电点为5.52。Hb WRKY41含有1个WRKY保守结构域和1个C_2HC型锌指结构,与蓖麻、棉花、大豆及拟南芥WRKY41蛋白聚为一类,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR检测结果表明,Hb WRKY41在巴西橡胶树根、树皮、胶乳、叶和花等组织中均有表达,以在衰老叶片中的表达最高,而在胶乳和树皮中的表达相对较低。干旱、低温及高盐胁迫均可上调Hb WRKY41的表达,其中以低温或盐胁迫下Hb WRKY41的表达持续升高。Hb WRKY41可能在巴西橡胶树叶片衰老和非生物胁迫应答中起着重要调控作用。     

橡胶草SRPP5基因的克隆及生物信息学分析

天然橡胶是产胶植物中合成的聚异戊二烯高分子化合物,而小橡胶粒子蛋白是橡胶粒子膜上参与天然橡胶分子链延伸的关键因子,与橡胶的产量和质量密切相关。本研究利用PCR技术从橡胶草中克隆得到TkSRPP5基因全长序列并进行生物信息学分析。结果表明,该基因含有一个长度为654 bp的开放阅读框,并编码217个氨基酸,所编码蛋白的分子量为23.31 kD,理论等电点为4.58。TkSRPP5为亲水性蛋白,具有24个磷酸化位点,亚细胞定位预测在细胞质中。该蛋白属于SRPP家族,二级结构主要存在α-螺旋和无规则卷曲结构,与预测的蛋白质三级结构一致。系统进化树分析表明,该蛋白与菊苣的SRPP蛋白有着最近的亲缘关系。本研究为进一步了解TkSRPP5基因的功能和其在橡胶草胶乳合成中的作用机制提供了理论依据。     

巴西橡胶树HbACO16基因的克隆与功能分析

天然橡胶是一种战略性工业原料,中国消费的天然橡胶严重依赖进口。外源乙烯刺激可以激活橡胶树树皮乙烯的合成并提高橡胶树胶乳产量,但是其分子机制仍不清楚。1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)是植物体内乙烯生物合成途径中的关键酶,本研究从橡胶树树皮中克隆了预测的HbACO16的编码序列,通过生物信息学对其理化性质进行初步分析,该基因编码362个氨基酸,等电点为6.04,预测蛋白大小为48 kD。为了进一步验证其体外酶活性,在大肠杆菌中表达了HbACO16的重组蛋白,结果表明HbACO16重组蛋白不具有ACO酶活性。本研究为解析橡胶树内源乙烯合成中关键蛋白ACO的生理功能提供了参考。