甜菜蔗糖磷酸合酶基因(BvSPS1)的克隆、表达及酶活性分析

蔗糖磷酸合酶是植物中控制蔗糖合成过程中催化6-磷酸果糖转化为蔗糖的关键酶。为了研究该基因的表达特性,本实验采用RT-PCR方法从甜菜中克隆甜菜蔗糖磷酸合酶基因(BvSPS1)。BvSPS1开放阅读框为3138bp,编码1045个氨基酸。推测BvSPS1氨基酸序列跨膜区域位于第561～593位,与酿酒葡萄(Vitis vinifera)和烟草(Nicotiana tabacum)的序列同源性分别为75.45%和74.59%。利用半定量RT-PCR对BvSPS1进行组织特异性表达检测,结果表明该基因主要在主根及侧根表达,在叶和叶柄中表达较弱,酶活性分析结果与之相同。离体叶片在10%葡萄糖溶液中培养6～12h后,BvSPS1基因表达水平提高,在10%蔗糖中培养相同时间则无变化。     

小麦亚硝酸还原酶基因及调控序列克隆、定位和表达分析

利用in silico及反向PCR技术, 从小麦中克隆了亚硝酸还原酶编码基因及其调控序列, 进一步利用原核诱导表达、半定量RT-PCR、AS-PCR及生物信息学手段对克隆的新基因进行鉴定及染色体定位分析。开放阅读框预测结合测序结果表明, 该基因gDNA长2 881 bp, 包含4个外显子和3个内含子, cDNA长1 830 bp, GenBank登录号分别为FJ555239和FJ527909, 预测编码产物大小约为65.7 kD, 与NCBI已公布的亚硝酸还原酶基因编码产物同源性达60%以上, 其中与其他单子叶谷类作物同源性达80%以上。IPCR技术延伸该基因5′端侧翼序列至-2 924 bp (以ATG起始计算), 经1 mmol L^-1 IPTG诱导后可表达大小约为70 kD的蛋白(含约3.8 kD的组氨酸标签)。RT-PCR结果显示, 30 mmol L^-1 KNO₃处理小麦幼苗1 h, 亚硝酸还原酶基因表达量最高。酶活性测定表明, 随着KNO₃处理时间延长亚硝酸还原酶活性增强。AS-PCR检测发现, 该基因在普通小麦6A及6B染色体上至少各存在1个拷贝。     

甜菜叶绿体rbcL基因的克隆与序列分析

rbcL基因编码1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶,在光合作用和光呼吸中均起重要作用。利用植物叶绿体基因组在进化中高度保守的特点,根据烟草、水稻和菠菜叶绿体基因组全序列设计合成引物,以甜菜叶绿体DNA为模板,PCR扩增了包含甜菜rbcL完整基因(GeneBank登录号为DQ067450)在内的一段序列,序列分析表明:该片段全长2023bp,其中包括1425bp的编码区序列,推测编码475个氨基酸。同源性比较显示,该基因编码区序列与烟草、菠菜、油菜、豌豆、水稻、玉米、矮牵牛、苜蓿、地钱、葡萄、猪毛菜及松树的rbcL基因核苷酸同源性为77.38%~96.45%,氨基酸同源性为85.53%~98.11%。因此,可以确定所克隆的基因为甜菜叶绿体rbcL基因。     

甜菜BvHKT6基因的克隆及表达模式分析

为调查甜菜高亲和性 K⁺转运蛋白基因的功能,本研究从自育高糖型甜菜(‘BS02’)中分离了高亲和性 K⁺转运蛋白基因,命名为 Bv HKT6。该基因包含有 1 620 bp 的开放阅读框,编码 539 个氨基酸,蛋白分子量 60.11 k D,理论等电点 9.24。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于细胞质膜,含有 8 个跨膜结构域及 4 个空隙结构域,具有 HKTs 超家族中特有的 Trk H 和 Trk G 保守结构域;该蛋白属于 HKTs 家族中的亚家族Ⅰ,并且与藜科植物如藜麦、菠菜 HKTs 的亲缘关系较近。定量 PCR 结果表明 Bv HKT6 基因能够被Na Cl、KCl 和 ABA 等诱导表达,且分别在 400 mmol/L Na Cl、200 mmol/L KCl、20 mmol/L ABA 处理下在根和叶中的表达量达到最大值。此外,在不同浓度 Na Cl 处理下,Bv HKT6 基因在根中的表达量明显高于在叶中的表达量,而在不同浓度 KCl 和 ABA 处理下,正好与之相反,表明该基因在响应不同胁迫时具有明显的组织特异性...     

渗透胁迫和盐胁迫对荞麦硝酸还原酶及亚硝酸还原酶活性的影响

以盐敏感荞麦品种TQ-0808和耐盐荞麦品种川荞1号为试验材料,采用NaCl和等渗PEG-6000处理,研究渗透胁迫和盐胁迫对不同耐盐性荞麦品种硝酸还原酶(NR)及亚硝酸还原酶(NiR)活性的影响。结果表明,高浓度盐胁迫下盐敏感荞麦品种叶片NR及NiR活性显著降低,而耐盐荞麦品种降低幅度相对较小,且高浓度盐胁迫下盐敏感荞麦品种叶片NR及NiR活性的降低幅度明显大于渗透胁迫的,说明Na⁺毒害效应发挥了主要作用。另外,两个荞麦品种叶片NR活性高低与其叶片硝酸盐含量呈正相关。     

甜菜谷氨酰胺合成酶基因在不同氮素条件下的表达分析

采用半定量RT-PCR技术对甜菜胞液型谷氨酰胺合成酶（GS1）和质体型谷氨酰胺合成酶（GS2）基因进行mRNA的表达检测,同时进行谷氨酰胺合成酶活性的测定,研究不同氮素处理对谷氨酰胺合成酶（GS）基因表达的调控,并以三磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）为内参照进行基因表达水平的半定量分析。结果显示,NO3^-：NH4^＋〉1和NO3^-：NH4^＋=50：50较NO33^-：NH4^＋〈1更能促进GS活性;NO33^-：NH4^＋=80：20和NO3^-：NH4^＋=50：50较NO3^-：NH4^＋〈1更能促进GSI基因的表达;NO3^-：NH4^＋〉1和NO3^-：NH4^＋=50：50较NO3^-：NH4^＋〈1更能促进GS2基因的表达。说明硝态氮比例较高的混合态氮较铵态氮比例较高的混合态氮及单一铵态氮更能促进GS活性和GS基因的表达,氮素能有效地在转录水平上调控甜菜幼苗叶片GS基因的表达。     

甜菜素合成相关基因BvDDC1的克隆与表达分析

甜菜素是一种重要的天然色素,具有广阔的应用前景。为探究调控甜菜素合成关键基因BvDDC1功能,本研究测定了不同生长阶段甜菜‘Yellow chard’的甜菜素含量和BvDDC1的相对表达量,同时采用同源克隆技术获得BvDDC1基因序列,并对其进行生物信息学分析及功能预测。结果表明:甜菜叶片中甜菜素含量随甜菜生长时间的延长呈现上升趋势,且BvDDC1在不同时期甜菜叶片中均有表达,呈现先上升后下降的趋势。甜菜素含量越高,BvDDC1表达量越高。BvDDC1序列全长为1509 bp,编码502个氨基酸,编码蛋白不具有跨膜结构,预测其在膜外发挥作用。系统进化树显示与菠菜亲缘关系较近,同源性最高。本研究结果可为解析甜菜素生物合成提供科学依据。     

苎麻纤维素合成酶基因cDNA的克隆及表达分析

以苎麻 [Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.] 栽培种湘苎3号为材料, 通过简并引物RT-PCR结合RACE技术首次成功克隆苎麻纤维素合成酶基因BnCesA1 5′端450 bp序列以外的全部cDNA 序列, 序列长3 276 bp, 编码一段938个氨基酸的蛋白质。经基因比对及蛋白质结构分析确证是苎麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析显示：BnCesA1在苎麻根、茎、叶和芽组织中均有表达, 其表达量为茎＞叶＞芽＞根, 相对表达量依次为 0.791、0.381、0.319和0.183。从其表达模式可以推测该基因同时参与了苎麻细胞初生和次生细胞壁纤维素的合成。     

甘蔗中性/碱性转化酶基因(SoNIN1)的克隆和表达分析

中性/碱性转化酶(Alkaline/Neutral Invertase)能不可逆地催化蔗糖分解为葡萄糖和果糖, 在植物生长发育中起重要作用。本研究采用RT-PCR和RACE技术从甘蔗品种GT28心叶中克隆到甘蔗中性/碱性转化酶基因全长cDNA序列, 基因命名为SoNIN1。该基因全长2289 bp (GenBank登录号为JX109944), 开放阅读框为1812 bp, 编码603个氨基酸, 相对分子量为67.79 kD, 等电点为6.41。具有中性/碱性转化酶保守结构域, N-端不含跨膜结构和信号肽。其编码氨基酸序列与玉米、水稻和黑麦草的亲缘关系较近, 属于同一进化分支。利用染色体步移技术克隆到SoNIN1基因5¢侧翼启动子序列, 长度为1174 bp (GenBank登录号为KC854419)。启动子序列含有多个CAAT-box和TATA-box等基本作用元件, 参与分生组织特异性激活, 参与干旱诱导的MYB结合位点, 脱落酸、茉莉酸甲酯和赤霉素响应等作用元件。利用实时荧光定量PCR技术, 在生理成熟期甘蔗茎、叶、花序和芽中均能检测到SoNIN1的表达, 其表达量在叶中最高, 芽中次之, 而在+1节间最低。苗期根和叶中SoNIN1基因都受PEG和NaCl诱导表达。     

野生角瓜根结线虫抗性相关基因CmWRKY20的克隆与表达分析

WRKY转录因子参与调控与植物免疫反应相关的转录重编程,对植物抗病性发挥调控作用。为了解析WRKY在野生角瓜对根结线虫(RKN)抗性中的作用,通过RT-PCR并结合RACE技术从角瓜根系中克隆CmWRKY20全长cDNA序列,采用DNAStar和DNAMAN进行氨基酸序列与系统进化分析,通过qRT-PCR进行基因表达分析,利用农杆菌介导的烟草叶片细胞转化法进行编码蛋白的亚细胞定位。结果表明,CmWRKY20转录因子cDNA序列全长1 603 bp,5′非翻译区646 bp,3′非翻译区320 bp,ORF长度1 017 bp,编码338个氨基酸,GenBank登录号MN365875;CmWRKY20具有1个核定位信号和1个WRKY保守结构域,锌指基序为C₂H₂,归类于WRKY第Ⅱ组,与黄瓜、甜瓜等作物WRKY的氨基酸序列同源性较高,亲缘关系较近;CmWRKY20表达表现为抗病材料高于感病材料,根、茎高于叶片,CmWRKY20受根结线虫快速诱导,水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)对CmWRKY20表达既有协同效应又有拮抗作用,CmWRKY2...     

苎麻肉桂酰辅酶A还原酶基因cDNA序列的克隆与分析

根据苎麻转录组测序信息,利用RACE法克隆出2个肉桂酰辅酶A还原酶基因全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并利用荧光定量技术对苎麻快速生长期、成熟期和成熟后期该基因在木质部和韧皮部的表达模式进行研究。结果表明,BnCCR1全长1056 bp,编码277个氨基酸,Blast比对BnCCR1基因与白桦、蓖麻CCR基因核苷酸序列相似性均为70%,推测的氨基酸与蓖麻CCR基因氨基酸序列相似度为77%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-10的保守域;BnCCR2基因全长1291 bp,编码248个氨基酸,Blast比对BnCCR2基因与毛果杨CCR基因核苷酸序列相似度为74%,推测的氨基酸与蓖麻、毛果杨CCR基因氨基酸序列相似度均为81%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-4的保守域;BnCCR1和BnCCR2基因编码蛋白三维模型与矮牵牛CCR基因相似度分别达30.68%、44.77%,建模结果可靠;荧光定量结果显示BnCCR1和BnCCR2基因具有时期表达差异性,不具有组织表达差异,但不同组织表达量具有差异。推测BnCCR1和BnCCR2基因是存在于苎麻木质素代谢中的两种CCR基因。     

紫苏羟苯基丙酮酸还原酶基因片段的克隆及表达分析

为了克隆紫苏迷迭香酸生物合成途径中的羟苯基丙酮酸还原酶基因(Hydroxyphenylpyruvate reductase gene, HPPR),通过已报道的其他物种的HPPR基因序列设计特异性引物,采用同源克隆的方法成功克隆得到了紫苏HPPR基因片段,并命名为PfHPPR（GenBank登录号：HM152567.1）,该片段长为426 bp,共编码142个氨基酸残基。根据蛋白比对结果,PfHPPR基因编码的氨基酸序列与彩叶草、鼠尾草和丹参的一致性分别为92%、93%和92%。采用半定量RT-PCR法分析该基因在紫苏叶中的表达最高,茎次之,根中相对较弱。内源性植物激素信号分子及外界刺激对PfHPPR表达量影响的实验表明PfHPPR的表达受脱落酸、水杨酸和UV-B信号调控途经的影响。     

甘蓝型油菜烯脂酰-CoA还原酶基因BnECR的克隆及功能分析

反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2, 3-enoyl-CoA reductase, ECR)是催化超长链脂肪酸(VLCFAs)合成的脂肪酰-CoA延长酶之一。根据已报道拟南芥等的ECR基因设计引物,采用RACE (rapid amplification of cDNA ends)方法从甘蓝型油菜中克隆ECR的全长cDNA序列和对应的基因组序列,命名为BnECR (GenBank登录号分别为FJ899705和FJ899706)。序列分析结果显示,BnECR的全长cDNA序列为1 328 bp,对应的基因组序列为2 093 bp,由4个外显子组成,在ORF的上、下游分别有一个163 bp的5′UTR和一个232 bp的3′UTR。根据编码区预测BnECR前体蛋白为一个310个氨基酸残基的多肽链,包含ECR蛋白的重要功能位点K₁₄₄、R₁₄₅及一个NAD(P)H结合基序G₂₂₅SGGYQIPR/HG₂₃₄。NCBI Blastn、氨基酸序列多重比对及保守域分析表明, 该基因与拟南芥AtECR基因的同源性最高,是对应拟南芥AtECR的垂直同源基因。RT-PCR分析表明,BnECR基因在甘蓝型油菜根、茎、叶、花及角果中均有表达,其中在茎中的表达量最高。BnECR在高芥酸材料种子发育中后期的表达量显著高于低芥酸种子,表明BnECR可能参与甘蓝型油菜芥酸的合成。将BnECR克隆到酿酒酵母的穿梭表达载体中,分别转化野生型酵母By4743和突变体菌株YDL015c,添加半乳糖诱导表达。气相色谱分析表明,BnECR在酿酒酵母中有效表达,转化菌株中的芥酸(C22:1)占总脂肪酸含量的1.34%,比对照增加了52%;对突变体的转化结果表明芥酸含量恢复到野生型水平。     

木糖还原酶基因克隆及重组表达载体的构建

木糖还原酶是木糖醇生物合成的关键酶,催化木糖合成木糖醇。以实验室筛选并经分子生物学鉴定为季也蒙毕赤酵母的木糖还原酶基因为基础,以酵母表达载体pPICZαA成功构建了含有木糖还原酶的重组表达载体pPICZαA-xyl,为进一步研究真核表达木糖还原酶和木糖醇的生产奠定基础。     

大豆MYB基因GmMYBJ7的克隆及表达分析

MYB蛋白是植物体中一类重要的转录因子,广泛参与植物生理代谢和发育过程的调节.本研究对利用RACE-PCR分离克隆的MYB转录因子基因GmMYBJ7的功能进行了初步研究.Norhern杂交对GmMYBJ7在不同组织中的表达情况进行了检测,结果只在茎、叶中检测到了GmMYBJ7的表达;酵母表达结果显示,GmMYBJ7具有...     

水蛭素的全基因合成及克隆

报道了水蛭素全基因的合成及克隆。根据已知水蛭素氨基酸序列及酵母菌体内蛋白质表达特性,设计了水蛭素的全基因序列,采用化学合成及酶学相结合的方法,合成了该基因片段,并逐段克隆至载体ｐＢＳ上,得到全长水蛭素基因。序列测定表明,克隆后ＤＮＡ顺序同原设计序列。     

一个棉花GDSL脂肪酶基因的克隆与功能分析

GDSL脂肪酶与GXSXG脂肪酶是2个重要的脂肪酶亚家族。其中, GDSL家族脂肪酶具有水解酶活性, 能水解多种酯类物质。本试验根据新乡小吉无绒无絮(XinWX)和无绒有絮(XinFLM)近等基因系纤维起始期29K芯片竞争杂交结果, 选择了一个在纤维起始期具有极显著表达差异的EST序列(GenBank登录号为DR458916), 以该序列信息为探针, 利用电子克隆方法并进行cDNA及基因组全长基因PCR扩增、测序验证, 克隆获得一个陆地棉GDSL脂肪酶基因(GhGDSL;GenBank登录号为KC186125)。该基因ORF长1065 bp, 编码354个氨基酸, 含有5个外显子和4个内含子。该基因在二倍体棉种基因组中含一个拷贝, 在四倍体棉种基因组中含2个拷贝。序列比对显示该基因在四倍体棉种的2个亚组中独立进化, 且D亚组比A亚组变异大。染色体定位显示该基因2个拷贝分别位于A4 (Chr. 4)和D4 (Chr. 22)染色体上。定量RT-PCR结果表明, GhGDSL在开花后3~10 d的纤维组织中表达量高, 其中在海7124中表达高峰在8DPA, 在TM-1中表达高峰从5DPA持续到10DPA。利用[(TM-1×Hai7124)×TM-1]的BC₁S₁群体开展GhGDSL功能与纤维、种子品质性状关联分析, 发现该基因A亚组的拷贝与种子脂肪含量存在显著相关(P=0.048);D亚组的拷贝与种子蛋白含量存在极显著相关(P=0.008)。推测GhGDSL基因功能与种子中脂肪、蛋白代谢相关, 同时也参与纤维伸长过程。     

一个棉花GDSL脂肪酶基因的克隆与功能分析

GDSL脂肪酶与GXSXG脂肪酶是2个重要的脂肪酶亚家族。其中, GDSL家族脂肪酶具有水解酶活性, 能水解多种酯类物质。本试验根据新乡小吉无绒无絮(XinWX)和无绒有絮(XinFLM)近等基因系纤维起始期29K芯片竞争杂交结果, 选择了一个在纤维起始期具有极显著表达差异的EST序列(GenBank登录号为DR458916), 以该序列信息为探针, 利用电子克隆方法并进行cDNA及基因组全长基因PCR扩增、测序验证, 克隆获得一个陆地棉GDSL脂肪酶基因(GhGDSL;GenBank登录号为KC186125)。该基因ORF长1065 bp, 编码354个氨基酸, 含有5个外显子和4个内含子。该基因在二倍体棉种基因组中含一个拷贝, 在四倍体棉种基因组中含2个拷贝。序列比对显示该基因在四倍体棉种的2个亚组中独立进化, 且D亚组比A亚组变异大。染色体定位显示该基因2个拷贝分别位于A4 (Chr. 4)和D4 (Chr. 22)染色体上。定量RT-PCR结果表明, GhGDSL在开花后3~10 d的纤维组织中表达量高, 其中在海7124中表达高峰在8DPA, 在TM-1中表达高峰从5DPA持续到10DPA。利用[(TM-1×Hai7124)×TM-1]的BC₁S₁群体开展GhGDSL功能与纤维、种子品质性状关联分析, 发现该基因A亚组的拷贝与种子脂肪含量存在显著相关(P=0.048);D亚组的拷贝与种子蛋白含量存在极显著相关(P=0.008)。推测GhGDSL基因功能与种子中脂肪、蛋白代谢相关, 同时也参与纤维伸长过程。