羊踯躅psy基因的克隆及表达分析

[目的]为了研究羊踯躅psy基因的功能及其在花瓣着色中的分子机理,[方法]以羊踯躅花瓣的cDNA为模板,采用RT-PCR和RACE方法克隆得到1 638 bp的psy基因全长cDNA序列,命名为RmPSY (GenKank登录号为KX230461)。[结果]序列分析表明,RmPSY开放阅读框为1 296bp,编码432个氨基酸。羊踯躅PSY为亲水性的不稳定蛋白,无信号肽,属于非分泌蛋白;预测的蛋白质分子量48.91 kD,等电点为8.78。RmPSY与GenBank中收录的其它植物PSY蛋白氨基酸的相似性达到81%。构建系统进化树,结果显示羊踯躅PSY与葡萄PSY蛋白的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在羊踯躅花发育的不同阶段均有表达,在花蕾期表达量较低,在初开期表达量最高,盛开期表达量有所下降。[结论]试验结果为进一步揭示RmPSY基因参与调控羊踯躅花色形成的分子机制奠定基础。     

金花茶黄烷酮3-羟化酶基因CnF3H的克隆及表达分析

本研究利用反转录PCR和RACE方法,从中国珍稀濒危植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中获得了黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)基因的c DNA全长,命名为Cn F3H,Gen Bank登录号为HQ290517。碱基序列分析表明,该Cn F3H基因c DNA序列全长为1 360 bp,5'非翻译区(untranslated regions,UTR)长54 bp,3'UTR长202 bp,开放阅读框长为1 104 bp编码367个氨基酸。氨基酸序列比对分析表明,Cn F3H与茶(C.sinensis)F3H同源性高达99%。二级结构预测表明,无规则卷曲在Cn F3H蛋白结构中所占比例最大,其次为α-螺旋和延伸链。相对荧光定量PCR分析表明,Cn F3H基因的表达量在幼蕾期、初蕾期和膨大期的表达量较高,之后逐渐降低;Cn F3H基因在花器官不同部位中均有表达,其表达量高低顺序为雄蕊、花瓣、萼片、雌蕊和苞片。本研究为全面深入地研究金花茶花色形成的分子调控机理提供了充实的理论依据。     

羊踯躅八氢番茄红素脱氢酶基因的克隆及表达分析

旨在研究羊踯躅八氢番茄红素脱氢酶基因的功能,为其花瓣着色的分子机理研究提供一定的理论依据。以羊踯躅瓣为材料,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣cDNA中克隆获得到2098 bp的八氢番茄红素脱氢酶基因cDNA序列,命名为RmPDS。序列分析表明,RmPDS基因包含一个长度为1743 bp编码580个氨基酸的开放阅读框。利用NCBI分析该基因的氨基酸序列,Blast序列分析结果显示RmPDS与其他植物PDS蛋白氨基酸的相似性达到87.80%。用MEGA软件构建系统进化树,结果显示羊踯躅PDS与茶树PDS蛋白的亲缘关系最近。荧光定量PCR检测结果表明RmPDS基因在羊踯躅花蕾期和膨大期表达量较低,在初花期表达量最高,盛花期表达量有所降低。RmPDS基因参与羊踯躅花色的形成,研究结果为进一步探究该基因在花色形成中的作用机制奠定基础,同时也为构建杜鹃VIGS体系提供报告基因。     

菊花CgF3’H基因克隆及表达特性分析

根据菊花花器官表达序列标签序列设计引物,采用PCR和5’-RACE技术对类黄酮3'-羟化酶(F3’H)基因进行全长cDNA克隆.克隆获得F3'H cDNA全长为1 760 bp,其开放阅读框(ORF)为1 524 bp,编码一条包含508个氨基酸残基的多肽,GenBank登录号为AB523844.预测该基因编码的蛋白分...     

蓝果忍冬LcSUS1基因克隆及其在干旱胁迫下的表达分析

蔗糖合成酶参与植物非生物胁迫,且在调控植物代谢方面起重要作用。为了明确蓝果忍冬蔗糖合成酶对干旱胁迫的响应情况,从蓝果忍冬cDNA中克隆一个蔗糖合成酶基因,命名为LcSUS1。该基因cDNA全长1 206 bp,编码401个氨基酸,分子量为45.78 kD,理论等电点为5.93。LcSUS1的N端有一个明显的跨膜区域。LcSUS1的氨基酸序列与可可等植物的SUS1序列的同源性较高。对LcSUS1基因在蓝果忍冬不同组织部位的表达情况研究发现,LcSUS1基因在蓝果忍冬茎中表达量最高。RNA-Seq和实时定量PCR数据表明该基因在干旱胁迫下表达量上升,说明LcSUS1可能在响应干旱胁迫过程中发挥重要作用。     

苎麻果胶合成重要酶UGlcAE基因的克隆及组织表达

以苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,采用简并RT-PCR法、RACE技术以及全长cDNA文库筛选,克隆苎麻果胶主要多糖组分的合成关键酶UGlcAE cDNA序列,序列长度为1 257 bp,编码区长723 bp,可编码241个氨基酸序列。实时定量PCR证实,UGlcAE表达量为根部＞叶片＞韧皮部＞木质部,在根部的表达量占优势。该结果对我们后期采用分子生物学方法来调控果胶的合成量具有实际意义。     

苎麻果胶合成重要酶UGlcAE基因的克隆及组织表达

以苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,采用简并RT-PCR法、RACE技术以及全长cDNA文库筛选,克隆苎麻果胶主要多糖组分的合成关键酶UGlcAE cDNA序列,序列长度为1 257 bp,编码区长723 bp,可编码241个氨基酸序列。实时定量PCR证实,UGlcAE表达量为根部＞叶片＞韧皮部＞木质部,在根部的表达量占优势。该结果对我们后期采用分子生物学方法来调控果胶的合成量具有实际意义。     

无花果ACC合成酶基因克隆及序列分析

为进一步利用基因工程手段调控无花果乙烯的合成,以无花果果肉为材料提取基因组DNA,根据已报道的无花果ACC合成酶基因序列设计引物,采用PCR技术扩增得到一条约600 bp的特异片段,将该片段克隆到pGM-Teasy vector上经PCR、酶切和测序鉴定。序列分析结果表明,基因全长590 bp,编码196个氨基酸,该序列与GenBank上已登陆的Masui Dauphine-ACS1的cDNA序列同源性达99%,氨基酸同源性达98%。结果表明,成功克隆到了无花果ACS基因片段。     

油用牡丹PsFAD6基因的克隆与表达分析

本研究以油用牡丹(Paeonia suffruticosa)叶片为试验材料,采用RACE和RT-PCR的方法克隆得到油用牡丹ω-6脂肪酸脱氢酶(ω-6 FAD)基因cDNA全长,命名为PsFAD6(GenBank登录号:KY233120)。序列分析表明,该基因cDNA序列全长1 819 bp,其中开放阅读框1 326 bp,编码441个氨基酸,3'端非编码区长271 bp,5'末端非编码区长192 bp;多序列比对表明,油用牡丹PsFAD6氨基酸序列含有3个保守结构域,系统发育分析显示油用牡丹与葡萄处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和TargetP亚细胞定位分析得知,PsFAD6蛋白无信号肽,具有3个跨膜域,可能定位于叶绿体中发挥功能。组织特异性分析表明,PsFAD6在油用牡丹的根、茎、叶、花瓣、雌蕊、雄蕊、种子中均有表达,其中,在叶片中表达量最高,雄蕊次之,在雌蕊中表达量最低;不同发育时期种子中,80 d表达量最高,60 d次之,在20 d中表达量最低     

冬凌草HMGS基因的克隆与表达分析

羟甲基戊二酰辅酶A合酶（3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A synthase,HMGS）是甲羟戊酸途径（MVA）中的第一个催化酶。根据冬凌草转录组数据库中HMGS基因序列设计特异引物,采用RT-PCR技术克隆冬凌草IrHMGS基因cDNA全长,并对其序列进行生物信息学分析,通过荧光定量PCR的方法分析其组织表达特性。IrHMGS基因cDNA全长1 382bp,编码460个氨基酸,序列分析结果表明该基因编码的氨基酸序列含有羟甲基戊二酰辅酶A合成酶N末端、C末端等保守结构域。荧光定量PCR表明,IrHMGS在冬凌草组培苗叶和根中的表达量显著高于在组培苗花、茎和愈伤组织中的表达量。本研究为后续深入研究IrHMGS在冬凌草二萜类物质合成途径中的功能奠定了基础。     

绿色棉纤维类黄酮3',5'羟基化酶基因GhF3'5'H的克隆及实时定量表达分析

以发育18 d的天然绿色棉及其近等基因系白色棉纤维细胞为材料,利用cDNA-AFLP结合cDNA末端快速扩增技术,克隆了1个绿色棉纤维优势表达基因的全长cDNA。序列分析结果表明,该cDNA全长1873bp,含有一个编码509个氨基酸残基的开放阅读框。Blast分析表明,该基因的编码产物为一个类黄酮3',5'羟基化酶,将该基因命名为GhF3'5'H,序列提交到GenBank,登录号为GU062184。实时荧光定量PCR检测结果显示:GhF3'5'H在绿色棉不同组织中的表达量均显著高于其近等基因系白色棉,而且主要在纤维细胞中表达。在纤维发育过程中,GhF3'5'H在纤维发育的早期表达量最高,并随纤维发育逐渐降低。推测该基因可能在绿色棉纤维色素前体物质的形成中发挥作用。     

罗汉果乙烯合成酶SgA CS1基因的克隆与表达分析

在转录组unigene序列基础上,结合RACE技术,从罗汉果总RNA中克隆乙烯合成关键酶-1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶1(ACS1)全长cDNA,同时,应用hi TAIL PCR技术获得Sg ACS1的DNA全长。通过实时荧光定量PCR检测该基因在雄株、雌株以及Ag~+处理后的雌株在取/授粉前后的叶、茎、芽、花蕾、花中的相对表达量。克隆得到1 749 bp的cDNA全长,最长开放阅读框为1 530 bp,编码509个氨基酸,命名为Sg ACS1(GenBank登录号为KX620760),编码蛋白与同源物种苦瓜的相应蛋白序列相似性为86%,该蛋白具有磷酸吡哆醛转移酶结构域和转氨酶结合结构域,属于天冬氨酸转氨酶家族;获得Sg ACS1的DNA全长为3 245 bp,其中含有3个内含子,该内含子和5'UTR含有多个高水平转录调控因子、激素响应元件和环境胁迫相关的作用元件,暗示该基因参与转氨反应、生物体内乙烯的合成代谢等生物学过程,并且与其他激素共同发挥作用维持机体的正常生命活动。实时荧光定量PCR结果表明,Sg ACS1在罗汉果各个部位和时期均有表达,其中在授粉后的雌株花蕾中相对表达量最高,其次是授粉前后雌株的花和取粉前后雄株的芽,而Ag~+处理后的雌株在授粉后的花蕾和芽中的相对表达量最低,说明该暗示罗汉果Sg ACS1参与花芽形成、雄蕊原基分化、蕾中雄蕊发育以及雌花形成,Sg ACS1在雌株蕾中受到授粉或银离子诱导上调表达。     

绿色棉苯丙氨酸解氨酶基因GhPAL1的克隆和实时定量表达分析

本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因cDNA序列(AAC18870.1)为探针,在GenBank中与棉花EST进行tBLASTn比对,将同源性高的EST序列拼接后获得一条棉花PAL全长cDNA基因序列,以此序列为模板设计引物,通过RT-PCR扩增从绿色棉纤维分离出了一个绿色棉PAL基因全长cDNA序列,将该基因命名为GhPAL1(GenBank登录号:JN032297)。序列分析表明,该cDNA全长2347bp,含有一个编码721个氨基酸的开放阅读框。实时荧光定量PCR分析发现:该基因在绿色棉纤维中的表达模式与白色棉纤维相似,但两者在同一时期的表达量差异显著,其在花后6d绿色棉纤维细胞中的表达量是同期白色棉的6倍以上,从该基因的表达特征推测GhPAL1基因可能在绿色棉纤维色素合成过程中发挥重要作用。     

花生果糖-1,6-二磷酸醛缩酶基因AhFBA1的克隆与表达

以花生品种花育33为试材, 根据cDNA文库中已知的果糖-1,6-二磷酸醛缩酶 (fructose-1,6-bisphosphate aldolase, FBA) 基因全长序列设计引物, 通过RT-PCR克隆到该基因, 命名为AhFBA1。AhFBA1全长为1489 bp, 开放阅读框为1200 bp, 编码400个氨基酸。预测该基因编码的蛋白含有Glycolytic保守结构域, 可能定位于叶绿体中。蛋白序列比对和进化树分析表明, 花生与大豆(Glycine max)、苜蓿(Medicago truncatula)、鹰嘴豆(Cicer arietinum)和菜豆(Phaseolus vulgaris)等豆科植物中的FBA序列相似性最高, 亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示, 在高盐和干旱胁迫下, AhFBA1在花生叶和根中的表达均受明显诱导, 说明该基因可能参与花生对高盐和干旱胁迫的适应性调控; AhFBA1在花生根和叶中均受ABA的明显诱导, 说明该基因对花生非生物胁迫的调控可能是依赖ABA的。     

棉花多胺氧化酶基因(GhPAO_2)的克隆及非生物胁迫下的表达分析

本研究以拟南芥多氨氧化酶(AtPAO2)为探针,在雷蒙德氏棉基因组数据库中获得同源基因并设计引物,利用RT-PCR技术克隆PAO基因,分离一个新的陆地棉PAO基因命名为GhPAO2。该基因cDNA全长为2 237 bp,具有一个1473 bp的开放阅读框,编码490个氨基酸残基,预测该基因蛋白质分子量为54.41 kD,等电点为5.69。利用Real-time PCR对该基因在不同组织和多种非生物胁迫处理进行表达分析,结果表明:GhPAO2基因主要在棉花花瓣和叶中表达;不同胁迫处理下GhPAO2基因表达量均发生显著变化,其中低温处理和20%PEG处理后基因表达量迅速上升并在1 h时表达量达到最高,200 mmol/L NaCl和1 mmol/L ABA处理则在24 h时表达量达到最高,表明GhPAO2基因受低温、PEG、Na Cl和ABA诱导表达,可能在棉花抵御非生物胁迫过程中发挥重要作用。     

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。     

马铃薯可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因克隆及生物信息学分析

用RT-PCR方法从马铃薯中克隆了可溶性淀粉合成酶SSⅢ基因的cDNA片段,序列分析表明该cDNA片段全长为3 967 bp,开放阅读框为3 693 bp,编码1 230个氨基酸.核酸序列同源性分析表明,该cDNA与已发表的马铃薯SSⅢ基因(X94400)具有99%同源性,氨基酸序列同源性达98%.应用生物信息学软件对SSⅢ基因分析表明:其编码的蛋白质具有多个磷酸化位点;蛋白质二级结构预测显示,有369个氨基酸可能形成α-螺旋结构,249个氨基酸可能形成β折叠,102个氨基酸可能形成β转角,510个氨基酸可能形成无规则卷曲;通过亚细胞定位可知,它是一种含有75个氨基酸的叶绿体转运肽蛋白.     

苎麻Actinl基因克隆及其在韧皮部纤维不同发育阶段的表达

通过cDNA文库的PCR筛选法获得苎麻内源肌动蛋白基因片段,采用苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,结合RACE技术获得了苎麻的Actin1蛋白编码基因(BnACTIN1)的cDNA全长序列(GenBank登录号为DQ665832,2009年8月1日公布), 该基因全长cDNA序列1 782 bp,编码区长1 134 bp,编码377个氨基酸残基。Blastn分析表明,BnACTIN1基因与桑树(Morus alba: DQ785808)、蓖麻子(Ricinus communis: AY360221)、棉花(Gossypium hirsutum: AY305723-305736)等植物的肌动蛋白基因序列有高度的同源性。对推导的氨基酸序列进行分子进化分析表明,该基因与棉花Actin蛋白家族AAP73451.1、AAP73457.1聚为一类,三者之间的亲源关系最近。建立荧光定量PCR体系,用18S rRNA和Histone3内参基因对表达水平均一化,分析BnACTIN1基因在苎麻纤维细胞伸长过程中的表达水平变化。结果表明,在株高97 cm时最高,约为株高11、150和220 cm时表达量的230倍以上,是株高47 cm时期的20倍。本研究揭示的所获得BnACTIN1序列为苎麻的Actin1蛋白编码基因,其最高表达时期开始于纤维快速伸长时期,但稍早于纤维发育的高峰期,推测该基因可能与韧皮部纤维伸长过程中的肌细胞骨架形成有关。     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

兜兰二氢黄烷酮醇-4-还原酶基因的克隆及其表达特性

克隆同色兜兰二氢黄烷酮醇-4-还原酶基因DFR,分析其序列特征,了解其在不同组织部位的表达情况。采用RT-PCR和RACE技术从花中克隆DFR的全长cDNA,用生物信息学方法分析序列特征,并用半定量RT-PCR研究其在不同组织的表达。分离到DFR,该cDNA全长1267 bp,具有1个1074 bp的完整开放阅读框,编码357个氨基酸。序列分析表明,该DFR蛋白含有1个NADB_Rossmann superfamily保守结构域,1个NADP(H)结合域和1个底物特异性结合域,其与文心兰、石斛兰和大花蕙兰等的DFR同源性在75%~80%。系统进化树显示,该DFR蛋白与兰科植物的DFR蛋白亲缘关系比较近。半定量RT-PCR表明,该DFR在成熟花和营养叶中的表达量最高,在子房、苞叶、萼片和花瓣中的表达量相当,在唇瓣中的表达量次之,在蕊柱中的表达量较唇瓣中的低,在花茎中的表达量最低,在根中几乎检测不到。原核表达结果表明,该DFR在大肠杆菌中获得表达。从兜兰中克隆到花色代谢途径中的关键酶基因DFR,该基因可能参与调控花色素的合成。