亚麻纤维素合酶关键基因(LusiCesAl)的克隆

LusiCesAl是亚麻纤维素生物合成途径中的关键基因。在已报道部分序列的基拙上,采用特异引物的设计进行高保真PCR扩增并测序,获得亚麻LusiCesAl基因的全长序列,该基因序列长3225bp,并通过交错延伸PCR技术进行了验证。该研究为亚麻LusiCesAl基因的结构和功能分析莫定了基础。     

亚麻纤维素合酶关键基因(LusiCesA1)的克隆

Lusi Ces A1是亚麻纤维素生物合成途径中的关键基因。在已报道部分序列的基础上,采用特异引物的设计进行高保真PCR扩增并测序,获得亚麻Lusi Ces A1基因的全长序列,该基因序列长3 225bp,并通过交错延伸PCR技术进行了验证。该研究为亚麻Lusi Ces A1基因的结构和功能分析奠定了基础。     

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。     

两种苎麻纤维素合酶基因cDNA序列的克隆及表达

从苎麻转录组数据出发, 利用Blast工具从中分析出与多种植物纤维素合酶高度相似的片段CL789和Unigene20360。根据片段信息设计特异性引物, 从苎麻[Boehmeria nivea (Linn.)Gaud.]栽培种湘苎3号中克隆纤维素合酶核心片段, 并利用5'及3'RACE技术获得2个片段的全长cDNA。两者都具有典型的纤维素合酶特征结构域, 表明为2个苎麻纤维素合酶基因CesA的cDNA序列, 分别命名为BnCesA2和BnCesA3。BnCesA2基因编码区全长度3240 bp, 编码1 079氨基酸多肽; BnCesA3基因编码区全长3120 bp, 编码1039氨基酸多肽。对BnCesA2和BnCesA3基因在湘苎1号、湘苎3号、湘潭大叶白和城步青麻苎麻品种木质部和韧皮部荧光定量PCR分析显示, 2个基因在不同品种苎麻的木质部及韧皮部都有表达, 但表达量存在着一定差异, 整体而言BnCesA2具有更高的表达水平, 其木质部和韧皮部的表达都为BnCesA3的2~5倍。推测BnCesA2和BnCesA3都参与了苎麻细胞壁的次生合成。     

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。     

苎麻ACC合酶基因(BnACS1)的克隆和表达分析

根据苎麻转录组测序中的ACS基因片段, 利用RT-PCR结合RACE技术从湘苎3号中克隆了该基因的全长cDNA序列, 命名为BnACS1, 在GenBank中的登录号为JQ970520。该基因的cDNA序列全长为1 674 bp, 其开放阅读框长1 470 bp, 编码489个氨基酸多肽, 预测其分子量和等电点分别为54.55 kD和6.37, 与苹果(AB034993)、枇杷(GQ370520)、苦瓜(AF248734)、牡丹(DQ337250)、烟草(AY426755)和胡杨(AB033502) ACS基因核苷酸序列的相似性分别为74%、74%、72%、71%、70%和70%, 氨基酸序列的相似性分别为75%、74%、71%、71%、70%和74%。半定量RT-PCR分析表明, BnACS1基因在根、茎、茎尖、叶片、雌花和雄花中均有表达, 其中在根和雄花中表达较高, 在茎中表达最低。荧光定量PCR分析表明, BnACS1受ABA和干旱的诱导表达上调, 不受高盐诱导表达。     

大青杨纤维素合酶PuCesA7基因片段的克隆及序列分析

本研究以大青杨叶片总DNA为模板,用已登录的欧洲颤杨PtrCesA7保守序列设计引物,进行TD-PCR扩增并将得到的片段克隆到pMD18-T载体中。测序结果分析表明,片段长2341bp将该基因片段命名为PuCesA7。经BLASTX比对,此片段包含6个编码区,共1248bp,编码416个氨基酸。并与欧洲颤杨的PtrCesA7基因的同源性为98%,证明克隆的片段为纤维素合酶基因。将该片段与GenBank中登录的玉米(Zea mays)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、棉花(Gossypium hirsutum)、欧洲颤杨(Populus tremuloides)、新西兰辐射松(Pinups radiata D.Don)同源纤维素合酶基因序列比对并进行进化树分析。结果表明,大青杨纤维素合酶基因片段均与它们的亲缘关系较远。     

薰衣草芳樟醇合酶基因的克隆、表达及酶活性检测

从高油薰衣草品种“杂花”中克隆得到芳樟醇合酶基因LIS1和LIS2,并对其进行了生物信息学和表达模式分析、原核表达和酶活性检测,以低油品种“法国蓝”为对照。结果表明,LIS1基因编码602个氨基酸,LIS2基因编码564个氨基酸。LIS1蛋白与阔叶薰衣草、一串红的芳樟醇合酶亲缘关系相近,LIS2蛋白与狭叶薰衣草、杂薰衣草的芳樟醇合酶亲缘关系相近。LIS1基因在“杂花”花器官半开期、盛开期和衰败期的表达量均高于“法国蓝”;LIS1基因在“杂花”花萼中的表达量最高,且仅在“法国蓝”雄蕊中少量表达。LIS2基因在“杂花”花器官不同组织和不同发育时期表达量均低于其在“法国蓝”中表达量,该基因在“杂花”花器官衰败期和“法国蓝”花器官半开期表达量最高,在2个品种花萼中高表达。LIS2基因在2个品种不同发育时期及组织中的表达量均明显高于LIS1基因。LIS1和LIS2重组蛋白具有单萜合酶活性,且均参与合成芳樟醇。     

甜橙柠檬酸合酶基因的克隆及其表达分析

柠檬酸合酶与柠檬酸的积累密切相关。为了研究该基因的功能及其调控,通过设计特异性引物对甜橙柠檬酸合酶基因进行了克隆,采用半定量PCR法对哈姆林叶片、果肉和果皮中该基因的表达模式进行检测。克隆得到甜橙柠檬酸合酶基因的cDNA序列,全长1535bp,ORF区含471个氨基酸残基,序列比对显示,哈姆林甜橙柠檬酸合酶基因与其他植物的该基因高度同源。半定量PCR结果显示果肉和果皮中柠檬酸合酶基因在各个时期的表达基本没有变化,而叶片中其表达水平随果实发育成熟不断降低,与果实中柠檬酸含量变化趋势相同。说明叶片中柠檬酸合酶基因表达与果实酸含量正相关。     

Ipomoea trifida(2X)抗坏血酸过氧化物酶基因的克隆、序列分析和表达分析

为了从甘薯野生资源中获取抗逆基因,提取Ipomoea trifida组培苗总RNA,经反转录获得第一链c DNA,使用特异引物进行PCR扩增,获得了I.trifida抗坏血酸过氧化物酶编码区序列,并进行生物信息学分析以及组织特异性表达研究。经测序表明,所获得的序列长约769 bp,包含753 bp完整的开放阅读框;生物信息学分析结果表明,此序列编码250个氨基酸,蛋白大小约为27.6 k Da,等电点为5.42,有大范围亲水区,推测在细胞质中起到抗氧化作用;进化发育系统分析表明,It APX和Ib APX最为接近;组织特异性表达分析表明,It APX在各组织中均有表达。I.trifida抗坏血酸过氧化物酶基因的克隆为甘薯抗逆育种提供了新的基因资源。     

棉花纤维素合酶基因GhcelA1克隆及其载体构建

 根据GeneBank 中GhcelA1（U58283）序列,利用RT-PCR技术,从棉纤维中克隆到GhcelA1 cDNA全长。运用基因重组技术,构建pCAM2300-35S-GhcelA1过表达载体;融合基因表达载体pCAM2300-35S-GhcelA1-EGFP,以及pCAM2300-35S-GhcelA1-RNAi载体,这些载体均通过限制性酶切鉴定和测序验证。农杆菌介导法将融合基因转化棉花子叶,通过激光共聚焦荧光显微镜,在蓝色激发光下观察诱导的愈伤,发现在转化的活体细胞核与质膜内侧有绿色荧光,说明融合基因载体EGFP构建正确,可以在棉花中正常表达。所构建的系列载体可用于转化棉花,促进纤维素在棉纤维中合成与积累。     

白木香倍半萜合酶基因AsVS的克隆与表达分析

法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate, FPP)是植物萜类化合物合成途径的重要前体之一,经不同的酶催化可形成各类萜类化合物,Vetispiradiene合酶可催化FPP形成Solavetivone和Lubimin的前体Vetispiradiene。本研究利用白木香转录组数据,首次克隆了编码白木香Vetispiradiene合酶的基因(命名为As VS, Genbank登录号为MH378283),AsVS基因序列全长为1 632 bp,编码543个氨基酸,该氨基酸序列与马来沉香倍半萜合酶聚类于同一分支,具有较近的亲缘关系,该蛋白植物倍半萜的保守性结构域DDXXD,NST/DTE和R(R)X8W,相对分子量为62.73 kD,理论等电点为5.51,包含40个磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;不含跨膜结构域。RT-qPCR分析结果表明AsVS基因在结香剂处理过程中于白木香茎干样品中持续上调表达,其第6天及第9天的表达量分别为对照处理的2.36和5.02倍。此结果为进一步研究As VS基因在白木香萜类化合物的合成及沉香致香成分富集中的功能提供了理论基础。     

越南油茶环阿屯醇合酶基因的克隆及表达分析

为研究越南油茶(Camellia vietnamensis T. C. Huang ex Hu)中环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的分子作用机制,本研究采用同源克隆的方法克隆得到环阿屯醇合酶基因全长并命名为CvCAS,对其进行生物信息学分析及表达模式研究。结果表明,CvCAS全长2 411 bp,包括一个2 277 bp完整的开放阅读框,编码758个氨基酸,与茶(Camellia sinensis)、中华猕猴桃(Actinidia chinensis var. chinensis),刺楸(Kalopanax septemlobus)和人参(Panax ginseng)的CAS蛋白序列相似度均在85%以上,系统发育树分析显示CvCAS与茶(Camellia sinensis)和向日葵(Helianthus annuus)的CAS蛋白序列聚为一支。预测其蛋白分子质量为86.6 kD,理论等电点为6.20,无跨膜螺旋区,属于不稳定亲水性蛋白。序列比对分析表明,CvCAS具有氧化鲨烯环化酶(OSCs)超家族典型结构位点(DCTAE),三萜合成酶高度保守结构...     

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。     

牛大力蔗糖合酶基因CsSuSy克隆与表达特征分析

蔗糖合酶(sucrose synthase,SuSy)是催化蔗糖代谢的关键酶之一,参与蔗糖的分解、淀粉的生物合成等代谢过程,在植物的生长发育中发挥着至关重要的调控作用.本研究从牛大力转录组数据库筛选并克隆得到两个蔗糖合酶基因CsSuSy1与CsSuSy2,CSuSy1全长2 326bp,包括2 307 bp的完整开放阅...     

苎麻ACC氧化酶基因(BnA CO2)的克隆、时空表达及原核表达分析

ACC氧化酶(ACC oxidase, ACO)是乙烯合成途径中的一个关键酶。本研究通过RT-PCR结合RACE技术克隆得到一个ACO基因,命名为Bn ACO2,该基因cDNA序列全长为1 377 bp,开放阅读框为957 bp,编码318个氨基酸多肽,预测其分子量和等电点(pI)分别为36.145 kD和5.60。生物信息学分析表明,BnACO2编码蛋白没有信号肽和跨膜结构域,亚细胞定位于细胞质。与川桑等物种ACC氧化酶基因核苷酸序列同源性在83%以上,氨基酸序列同源性在87%以上。通过系统发育树发现该基因和山黄麻、大麻ACO基因亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,苎麻Bn ACO2基因在苎麻各部位均有表达,特别是在雌花花芽中表达显著。最后成功构建原核表达载体p QE-Bn ACO2,诱导表达出的目的蛋白分子量大小约为36.15 kD,与预测的蛋白大小一致。这为进一步研究BnACO2基因的功能提供了科学依据。     

几丁质酶基因chiB 的克隆及表达分析

几丁质酶能够通过破坏昆虫组织中的几丁质起到抗虫作用。为获得高表达的植物几丁质酶基因载体,通过同源克隆的手段,从粘质沙雷氏菌中分离到了chiB基因,长度为992 bp,构建了pET28表达载体,并用IPTG诱导了该基因的表达。经分析发现该基因表达产物属于糖基水解酶（glycosyl hydrolases）18家族,并利用pCAMBIA2300构建了植物表达质粒pCAM-35S-chiB。     

木薯Linamarase基因的克隆、表达及酶学特性分析

亚麻仁苷酶(Linamarase)是存在于木薯、巴豆等作物中的降解生氰葡萄糖苷Linamarin（亚麻仁苷）的酶,在结构上与芥子酶有很大的相似性,对它的研究有利于揭示生氰葡萄糖苷酶和芥子酶之间的关系以及芥子酶的起源问题。通过真核表达的方法,克隆了木薯Linamarase基因,构建酵母表达载体,转化毕赤酵母GS115,经诱导表达和亲和纯化,获得纯化的Linamarase重组蛋白。SDS-PAGE分析表明,重组蛋白分子量集中在71 kD左右。该酶最适反应温度在37℃左右,最适pH约为5。以pNPG为底物时,Km为1.70 mmol/L,最大反应速率Vmax为8.36 μmol/(min?mg)。