芒果GGPPS基因的克隆与表达分析

在植物中,异戊烯焦磷酸(GGPP)是赤霉素、胡萝卜素、叶绿素等异戊二烯类化合物的公共前体物质。从芒果栽培品种贵妃芒的新鲜叶片中提取DNA和RNA,根据转录组测序拼接结果设计引物扩增得到香叶基香叶基焦磷酸合成酶基因(Min GGPPS1)。通过测序、多重比对和聚类分析,证实该片段属于GGPPS的全长基因并且为最大的ORF,全长为1 100 bp。与芒果Min GPS2(AFJ52722.1)氨基酸序列同源性为92%。蛋白质序列分析表明该序列含有两个DDx_(2-4)D保守基元(FARM和SARM)基元和一个Cxxx C基元。我们选取了拟南芥中12个GGPPS基因、2个FPPS基因、2个SPPS基因、一个GPS基因及其他物种的相关基因,通过聚类分析表明,Min GGPPS1属于香叶基香叶基焦磷酸合成酶大亚基。表达分析表明:Min GGPPS1在叶片中表达量最高,茎部表达量最低,青果果皮和成熟果果皮中表达量相似,在成熟果肉中的表达量大约是青果果肉表达量的5倍,暗示Min GGPPS1具有调控果肉后熟的功能。     

栀子(Gardenia jasminoides)GGPPS基因小亚基的克隆及表达分析

香叶基焦磷酸(geranyl pyrophosphate,GPP)是单萜的前体物质,而单萜是栀子内重要的活性成分。香叶基香叶基焦磷酸合酶(GGPPS)在萜类化合物、类胡萝卜素类化合物生物合成中处于关键位置,GGPPS主要分为香叶基香叶基焦磷酸合成酶大亚基(GGPPSlsu)和香叶基香叶基焦磷酸合成酶小亚基(GGPPSssu)。为了研究栀子GGPPS基因在栀子萜类生物合成中的作用,本研究成功从栀子品种‘林海一号’中提取RNA反转录合成cDNA,根据转录组测序拼接结果设计引物扩增得到栀子GGPPSssu的cDNA序列,分别命名为GjGGPPSssu1和GjGGPPSssu2,ORF区分别为1053 bp和915 bp。通过构建基因进化树,栀子GGPPSssu基因和其他植物的GGPPSssu基因聚为一类,属于香叶基香叶基焦磷酸合成酶小亚基基因。通过蛋白质序列比对表明GjGGPPSssu1有一个CxxxC(x为碱性氨基酸)的保守基元和一个FARM的保守基元,没有SARM保守基元,与SSUⅡ类基因相似;GjGGPPSssu2有两个CxxxC的保守基元,没有FARM保守基元和SARM保守基元,与SSUⅠ类基因相似。荧光定量PCR试验结果表明,GjGGPPSssu1在T4和T5时期有较高的表达水平,GjGGPPSssu2在栀子各生长时期的根部和果实中有较高水平的表达。推测GjGGPPSssu1基因与栀子黄色素合成相关,GjGGPPSssu2基因与单萜合成相关。本研究初步解析了栀子GGPPS基因的功能,为提高栀子药用品质提供了理论依据。     

芒果HMGR家族基因的鉴定、系统进化和表达分析

羟甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是甲羟戊酸(MVA)途径的第一个限速酶。为了探索HMGR家族基因在芒果中的作用,本研究鉴定了芒果HMGR家族基因,并对HMGR家族基因的理化性质、系统发育及在芒果中的表达量进行了分析。结果显示,芒果HMGR家族蛋白序列均包含完整的HMG-CoA_red结构域,且HMGR家族蛋白均为疏水性蛋白。系统发育树显示,HMGR家族基因是从苔藓植物开始形成的,且芒果HMGR家族基因均聚在双子叶植物的分支,与物种进化历程一致。HMGR家族基因在芒果品种‘贵妃’和‘台农’成熟果果肉中的表达量结果显示,Mi15g11840.1和Mi19g11720.1基因在‘贵妃’中的表达量显著高于‘台农’,Mi18g12500.1基因在‘贵妃’中的表达量显著低于‘台农’,而Mi04g11220.1基因在两个品种中的表达量差异不显著。本研究为进一步研究芒果HMGR家族基因在MVA途径中的作用提供了科学依据。     

芒果FLC同源基因的克隆和表达分析

开花抑制基因FLC (FLOWERING LOCUS C)是春化作用中的关键基因,为探索MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,本研究利用RT-PCR克隆得到芒果MADS-box转录因子MiFLC的cDNA全长,序列分析显示该基因具有MADS_MEF2_like和K-box结构域,属于MADS-box基因家族,MiFLC基因编码区长576 bp,编码191个氨基酸,蛋白质相对分子质量22.08 kD,等电点为9.18。MiFLC的生物信息学分析表明该蛋白序列的二级结构主要由α螺旋、无规则转曲及延伸链构成,属于亲水性氨基酸。序列分析和系统进化树分析显示,MiFLC基因编码的蛋白与橙子、枳、龙眼、克莱门柚的蛋白序列同源性高,亲缘关系较近。组织特异性表达分析表明,MiFLC基因在芒果不同品种和每个品种的不同组织部位均有表达,在‘桂七’、‘金煌’、‘凯特’3个品种的表达量呈现出一致性,在营养器官中表达量最高,在花器官中表达量较低,表达量顺序依次是叶茎果花。     

芒果MDS家族基因的鉴定、进化及表达分析

2-C-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合成酶(MDS)是MEP代谢途径中的关键酶.为了鉴定芒果中的MDS家族基因,探索MDS家族基因的进化、表达模式.本研究采用同源搜索的方法,从13个植物基因组中下载了16个MDS家族基因,对其进行了蛋白结构域、系统发育及在芒果中的表达分析.蛋白结构域分析结果显示,芒果MDS家族...     

芒果CHS基因的克隆及其表达分析

为了研究芒果CHS基因的功能及其在果实着色中的分子机理,以芒果果实的c DNA和DNA为模板,采用同源克隆的方法克隆得到了一个CHS基因,该基因的开放阅读框1 194 bp,编码397个氨基酸,等电点为6.03,分子重量为43.29 k Da。基因组扩增得到了1 315 bp的片段,通过序列比对发现该基因含有1个内含子,对其在幼嫩叶片和成熟叶片中的表达进行分析,发现该基因在不同时期的叶片中都有表达,在红色幼嫩的叶片中表达量较高,成熟叶片中表达较低,初步推断该基因可能的叶片中黄酮类物质合成有密切的关系。通过聚类分析发现该基因编码的蛋白与兜兰、白芨等的CHS蛋白序列亲缘关系较近,可以与白芨、问荆草、甘蓝等聚为一类。     

Rubisco小亚基基因片段的亚克隆及其瞬时表达载体的构建

1,5一二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶位于植物叶绿体中,是绿色植物中含量最丰富的蛋白,它催化CO2固定和光呼吸作用的第一步。从含Rubisco小亚基基因片段的pGR107-rbcS质粒中亚克隆出Rubisco小亚基基因片段,将PCR产物与pGEM-T：Easy载体连接,用EcoRI酶切鉴定酶切重组载体,利用低溶点胶回收大约300bp大小的Rubisco小亚基基因片段,将其回收片段与pSLJ75515瞬时表达载体连接,用EcoRI酶切鉴定,筛选出阳性重组体,即为pSLJ75515-rbcS瞬时表达载体。本实验为进一步研究Rubisco小亚基基因功能和基因沉默机制奠定了基础。     

芒果4CL基因的克隆及其表达分析

4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)是植物类黄酮类化合物和木质素等生物合成途径的一种关键酶,为了研究其在芒果果实中的作用机理,采用RACE方法,从芒果果实克隆得到了一个类黄酮合成相关的4CL基因。该基因全长c DNA序列为1 740 bp,开放阅读框为1 653 bp,编码550个氨基酸,分子量为60.47 k Da,等电点为9.51。对基因组扩增得到了2 318 bp长度的片段分析发现,该基因含有5个内含子,分别在1 013~1 139 bp,1 330~1 415 bp,1 564~1 653 bp,1 722~1 802 bp,1 905~2 000 bp。通过在线软件对其二级结构和三级结构进行了预测,系统发育分析发现该基因编码的蛋白与水曲柳、菘蓝等植物具有较近的亲缘关系。对3种不同着色的芒果品种中的4CL基因的RTPCR进行分析发现:红色的贵妃品种中表达量较高,而绿色的桂七品种中表达量较低。研究表明4CL基因表达芒果果实着色具有密切的相关性。     

芒果 ANS 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果果实中ANS基因的功能。利用同源克隆方法从芒果果实中克隆得到了一个ANS基因,该基因的cDNA长度为1252 bp,开放阅读框的长度为1056 bp,编码351个氨基酸。通过系统发育分析,发现该基因编码的蛋白与荔枝、葡萄、可可豆、桑树等聚在一类。通过序列对比分析表明,已经成功得到芒果ANS基因,并对其生物信息进行了分析,为下一步芒果ANS基因的功能研究打下了基础。     

芒果 CCR 基因的克隆及其序列分析

为了研究芒果CCR基因在芒果对芒果树抗性的功能。采用传统的RT-PCR和RACE方法从芒果的枝梢中克隆得到了1个参与木质素生物合成的肉桂酰辅酶-A还原酶基因（ CCR）的全长cDNA序列,进而对得到的序列采用TMHMM、DNAMAN等软件进行生物信息学分析,发现芒果CCR基因包含编码区、3′和5′非翻译区的长度为1292 bp的cDNA序列,编码305个氨基酸;对跨膜结构域进行了预测,发现该基因无跨膜结构域;蛋白二级结构元件以无规则卷曲和β-螺旋为主;聚类分析发现,该基因与美洲山杨木、油茶等植物的亲缘关系较近,而与百合、橡胶树等亲缘关系较远。从芒果中克隆得到了一个CCR基因,并对其生物信息学进行了分析,为后续转基因工作打下了基础。     

芒果赤霉素氧化酶基因GA3ox的克隆、表达及亚细胞定位分析

赤霉素3-氧化酶(gibberellin 3-oxidases, GA3ox)是赤霉素(gibberellic acid, GA)生物合成途径中的关键限速酶之一。芒果中GA3ox基因的功能及其表达模式未见报道。本研究利用RACE技术克隆了一个芒果GA3-氧化酶基因(GA3ox),该基因全长cDNA序列为1 680 bp,编码氨基酸381个,开放阅读框(open reading frame, ORF)为1 146 bp,蛋白分子量为42.6 kD,等电点为5.13,不含信号肽,不含跨膜结构域。系统发育树分析发现,该基因编码的蛋白主要与开心果亲缘关系较近,其次为克莱门柚、甜橙、麻疯树等植物。通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该基因主要定位在细胞质中。通过对乔化、矮化芒果品种不同发育时期的叶片的实时荧光定量PCR分析发现,该基因主要在矮化品种中表达量较高,在乔化品种各个时期表达量较低,且差异不大。矮化品种中主要在开花期表达量最高,坐果期7～8周含量最低,但都高于乔化品种的任何取样时期。该基因的克隆和表达分析为下一步功能的研究及其在芒果株形调控分子机制提供理论依据。     

芒果MinSPS1基因的克隆及表达载体的构建

蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)既是调控蔗糖合成的关键酶又是限速酶,为了研究其在芒果果实中蔗糖合成的作用机理,本研究从芒果果肉中克隆得到一个与蔗糖合成相关的基因,将其命名为MinSPS1,其cDNA全长序列为3 344 bp,开放阅读框为3 168 bp,编码1 055个氨基酸,蛋白质分子量为118.13 k D,等电点为6.08,对MinSPS1基因编码的蛋白进行系统发育分析,发现其与柑橘具有较近的亲缘关系。采用qRT-PCR对该基因在后熟处理的贵妃芒果肉中的表达量进行分析,结果显示在完熟期贵妃芒果肉中表达量较高,而在青熟期表达量较低。本研究为深入了解芒果蔗糖合成的分子机理,进一步构建了p CAMBIA1301-MiSPS1过表达载体,为MinSPS1的功能鉴定提供理论依据。     

水稻AGPase小亚基基因的克隆测序及种质间遗传分化的研究

淀粉是构成和影响水稻产量和品质的最主要因素;ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)基因是影响淀粉合成的关键酶基因之一。本研究用编码AGPase小亚基基因(AGPsma)序列的特异引物(序列为F:5’-TACGCTATGCTCTTGAAAC-3’;R:5’-TATCTTCCCAGTAACCATCA-3’)对普通野生稻(元江)、粳稻(榆密15)、籼稻(93-11)及籼粳交品系(南34)进行PCR扩增、克隆、测序和序列对比。又用该引物对来源于13个国家的15份AA基因组和5份CCDD基因组的共20份野生稻及205份包括40份籼稻和165份粳稻的云南地方品种和改良品种(系)进行PCR检测。在以上4个不同类型水稻材料该引物上扩增出184bp和215bp的2个片段均为AGPase小亚基基因的序列。在该序列的109bp处,元江普通野生稻和榆密15为T,而93-11和南34为C;籼粳交品系南34在121~151bp区间缺失31个碱基。所有的225份供试材料可分为3类。第一类具有215bp大小的条带,包括了全部的野生稻材料和196份籼粳材料。其中籼稻数占籼稻样本总数的95%,籼稻地方品种占籼稻地方品种总数的75%;粳稻数占粳稻样本总数的83.6%,粳稻地方品种占粳稻地方品种总数的60%。第二类具有184bp的条带,包括28个籼粳材料。第三类同时具有215bp和184bp的片段,此类只有1个父母本具不同片段的滇型杂交粳稻品种。结果表明AGPsma序列在野生稻中可能尚未出现分化,但在籼稻、粳稻和地方老品种及改良品种中都出现了遗传分化。     

蓖麻肌动蛋白基因的克隆、抗体制备和表达分析

为探讨蓖麻肌动蛋白(Actin)基因(RcActin)是否可作为蓖麻基因表达研究中的内参基因。以蓖麻生长根为试验材料,根据GenBank中公布的RcActin全长cDNA序列(登录号:XM₀02522148.3)设计合成特异性引物,经PCR扩增获得RcActin的编码序列(CDS),并将其插入原核表达载体pET32a(+)中。重组表达载体pET32a(+)-RcActin转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达融合6个组氨酸标签的目的蛋白,表达蛋白经钴离子螯合磁珠纯化后,采用Western Blot验证,结果表明,pET32a(+)-RcActin可诱导表达分子量约为61.46 ku的融合蛋白His-RcActin。用纯化的His-RcActin免疫BALB/c小鼠,经细胞融合及筛选获得9株能分泌抗蓖麻RcActin蛋白质单克隆抗体(Monoclonal antibody, McAb)的杂交瘤细胞株。利用阳性杂交瘤细胞株刺激小鼠,取腹水,采用间接ELISA方法测定,结果表明,5株阳性单克隆细胞株腹水效价达到1∶1 000 000及以上。用蛋白A/G亲和层析...     

香蕉MaCSase基因的克隆和表达分析

旨在克隆香蕉(Musa acuminata L. AAA group cv. Brazilian)半胱氨酸合成酶(cysteine synthase, CSase)基因,并进行序列特征、器官表达特异性和逆境胁迫下表达特性分析。通过对香蕉根的cDNA文库的测序和分析,获得了一段香蕉半胱氨酸合成酶基因的片段,运用RACE扩增技术获得基因全长,命名为MaCSase,并进行序列分析,最后利用荧光定量PCR技术分析该基因在香蕉不同器官中的表达特异性及在外源胁迫下的表达特性。序列分析显示,该基因全长1367 bp,存在1个完整的开放阅读框1065 bp,编码355个氨基酸。通过和已知植物的半胱氨酸合成酶基因相比,同源性达到79%以上。其中与水稻、苜蓿、葱、玉米的CSase编码的氨基酸序列的同源性分别为86%、85%、84%、84%,器官特异性分析表明,MaCSase在香蕉的根、球茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在球茎中表达量最高。通过对其在高盐胁迫下的表达分析显示,该基因在香蕉根中的表达随着处理时间的增加呈现上升趋势,在胁迫6 h时被大量诱导。     

芒果DELLA-GAI基因及其启动子的克隆与分析

DELLA蛋白是赤霉素(GA)代谢通路中的受体因子,参与了数种环境信号、激素信号的系统反应。本研究采用同源克隆的手段,参考NCBI登录的‘阿方索’芒果的基因组数据,克隆了‘贵妃’芒果的DELLAGAI基因。其全长cDNA序列长2 120 bp,包含一个1 719 bp的开放阅读框(ORF),编码572个氨基酸,蛋白分子量为62.9 kD,等电点为5.10。由系统进化树分析可知,可可、榴莲、番木瓜、木薯等作物与该基因编码的蛋白聚为一类。经互作蛋白分析发现,芒果DELLA-GAI可能与GID1B、GID1C、SLY1、PIF4、JAZ1、GA3OX1等蛋白存在相互作用。启动子结构分析发现,该启动子主要含有MYB响应元件、光响应元件、植物抗病相关元件、MYC响应元件、MYB识别位点以及脱落酸和水杨酸响应元件。通过检测DELLA-GAI基因在‘贵妃’芒果果实不同发育阶段的表达情况发现,其在果实成熟期和完全成熟期表达量比较高,而在幼果期的表达量比较低。该基因及其启动子的研究与分析为探究‘贵妃’芒果果实色泽及其抗逆境调控机制提供了条件。     

芒果八氢番茄红素脱氢酶(PDS)基因的克隆与表达分析

八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)影响类胡萝 卜素的合成,是合成途径中关键基因.为了研究芒果果实中PDS基因的功能,本试验采用RACE方法从'贵妃'芒果果实中克隆得到了 一个八氢番茄红素脱氢酶(PDS),该基因全长cDNA序列为1 820 bp,开放阅读框为1 650 bp,编码549...     

利用改良RACE方法克隆木薯淀粉合成关键酶AGPase小亚基基因的研究

首次从木薯中分离克隆出AGPase 小亚基的基因5’端cDNA序列,最终为进一步成功获得木薯淀粉合成关键酶AGPase小亚基基因的cDNA全长序列提供依据。本研究以木薯作为试验材料,设计锚定引物,并根据木薯AGPase 小亚基基因已知序列设计PCR特异引物,利用逆转录引物AUP1 反转录总RNA,然后分离纯化反转录产物,通过对三大酶促反应（逆转录反应,TdT 加尾,巢式及降落PCR技术）的具体改良,并将其与传统方法进行比较。利用改良后方法,首次成功获得木薯淀粉合成关键酶AGPase 小亚基基因5’端cDNA序列。同时,本研究通过对RACE技术的改良与传统方法相比,在操作上更加简单、快速;在序列获得上更加高效;在试验成本上更加低廉。本研究可以高效且快速的成功获得木薯淀粉关键酶AGPase小亚基基因5’端序列,具有一定的实用性及简便性。     

香蕉MabZIP53基因的克隆和表达分析

bZIP转录因子在植物的生长发育和响应胁迫的过程中起重要作用。本研究利用全长均一化cDNA文库获得一条全长438 bp cDNA序列,与香蕉基因组数据库比对之后,将其命名为MabZIP53,编码145个氨基酸,预测分子量为35.24 kD,等电点为5.22,其编码的蛋白定位于细胞核。系统发育分析表明MabZIP53与凤梨(XP_020114228.1)、大叶藻(KMZ62676.1)的亲缘关系较近。MabZIP53在不同非生物胁迫(低温,干旱,盐)下均上调表达,尤其干旱胁迫下相对表达量最为显著。在接种Foc TR4后,抗病品种‘GCTCV-119’中MabZIP53表达量显著上调,而感病品种巴西蕉中MabZIP53表达量下调表达。这些研究结果表明MabZIP53可能参与香蕉响应生物胁迫和非生物胁迫的过程,为香蕉的遗传改良提供理论基础。