巴西橡胶树HbR3HP1的克隆及表达分析

根据已获得的1个在巴西橡胶树自根幼态无性系与老态无性系之间差异表达的SSH片段的序列信息设计引物,通过RACE方法获得了1个橡胶树编码含有R3H结构域蛋白的cDNA（命名为HbR3HP1）。序列分析结果表明：HbR3HP1长为1 286 bp,含有1 056 bp的阅读框、30 bp的5′-UTR和160 bp的3′-UTR,HbR3HP1编码的蛋白质由351个氨基酸组成,分子量为40.23 ku,等电点为8.29。HbR3HP1含有保守的R3H结构域, 与1个蓖麻、1个蒺藜苜蓿和3个拟南芥的含有R3H结构域蛋白的同源性分别为82％、64％、65％、56％和54％。定量PCR分析结果表明,HbR3HP1在橡胶树的根、花、叶、树皮、胶乳中均有表达,在树皮和胶乳中表达量相对较高;茉莉酸可以诱导HbR3HP1的表达,乙烯对HbR3HP1的表达基本无影响。     

巴西橡胶树AnnHb1基因的克隆及表达分析

根据一个从巴西橡树胶乳cDNA文库中获得的EST片段的序列设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码annexin的cDNA,命名为AnnHb1。序列分析表明,AnnHb1长为1 198 bp,含有945 bp的阅读框,62 bp的5'-UTR和191 bp的3'-UTR,编码314个氨基酸,分子量为35.99 ku,等电点为8.18。该氨基酸序列与蓖麻、麻疯树、棉花、苜蓿、烟草和拟南芥中的annexin的同源性分别为82%、72%、72%、64%、60%和60%。半定量RT-PCR分析结果表明AnnHb1基因在愈伤、花、树皮、叶、胶乳中均有表达,其中在愈伤组织中表达量最低,树皮中表达量最高。     

巴西橡胶树HbMADS4的克隆及原核表达分析

为了探讨巴西橡胶树自根幼态无性系高产的分子机制,通过抑制缩减杂交获得了在巴西橡胶树自根幼态无性系和老态无性系胶乳中差异表达的基因片段。为进一步鉴定差异表达基因的功能,对相关基因进行克隆。通过RACE方法克隆一个新的橡胶树MADS-box转录因子基因（命名为HbMADS4）, HbMADS4全长984 bp,含有633 bp的阅读框,编码230个氨基酸。推测HbMADS4蛋白分子量为23.71 ku,等电点为7.61,在N端含有典型的MADS-box结构域。构建HbMADS4原核表达载体pHbMADS4,将其转化E. coli, 经优化条件后,在20 ℃,0.1 mmol/L IPTG诱导4 h的条件下,获得HbMADS4融合蛋白。HbMADS4的克隆和HbMADS4融合蛋白的获得为深入研究HbMADS4的功能奠定基础。     

巴西橡胶树胶乳表达ABC转运蛋白HbGCN1的克隆与表达研究

橡胶生物合成是一种典型的植物类异戊二烯次生代谢,它是影响橡胶产量的首要因素。ABC转运蛋白(ATP Binding Cassette transporter,ABC transporter)是一类与植物次生代谢密切相关的蛋白大家族。筛选已构建的茉莉酸诱导橡胶树胶乳消减文库,并克隆了1个GCN(general control non-repressible)亚族ABC转运蛋白基因EST,通过RACE技术获得其全长cDNA序列,命名为HbGCN1。该基因开放阅读框共1 815 bp,编码605个氨基酸残基。表达分析表明:HbGCN1主要在橡胶树树皮及胶乳中表达,且在乙烯、茉莉酸或伤害诱导下上调表达,推测其可能与橡胶生物合成相关。原核表达该基因,为进一步的研究奠定基础。     

巴西橡胶树HbAGL62基因的克隆及表达分析

从巴西橡胶树早花材料与普通种质cDNA差减文库中筛选到一个具有MADS保守序列的EST基因片段,根据该片段序列信息设计特异引物,利用RACE进行特异片段的5′扩增,获得长度为935 bp的HbAGL62基因克隆。生物信息学分析表明,该基因包含795 bp的开放阅读框,编码265个氨基酸,含有MADS保守结构域,与拟南芥、葡萄和苜蓿AGL62基因进化距离最近。实时荧光定量PCR表明,HbAGL62在橡胶树根和皮中不表达,在花和胚中表达,存在组织特异性表达;在叶芽分化阶段不表达,花芽分化时高效表达,表明HbAGL62与橡胶树开花调控有重要关系。     

巴西橡胶树HbHEX1基因的克隆及表达分析

根据一个巴西橡树胶乳cDNA文库中的EST片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码homeobox蛋白的cDNA(命名为HbHEX1)。序列分析结果表明,HbHEX1长为1612bp,含有873bp的阅读框,292bp的5'-UTR和447bp的3'-UTR,编码290个氨基酸,分子量为33.02KD,等电点为6.35,含有保守的homomeodomain,属于HD-ZIP类。该氨基酸序列与蓖麻、马铃薯、胡萝卜的同源异型盒蛋白的同源性分别为92%、77%和72%。半定量RT-PCR分析结果表明HbHEX1基因在花和愈伤组织中基本上没有表达,在体细胞胚、芽、叶、胶乳和树皮中有表达,其中在胶乳中表达量最高。     

巴西橡胶树HbCytb561的克隆及表达分析

细胞色素b561通过参与抗坏血酸的再生在活性氧淬灭、生长发育和抗旱等生理过程中起作用。从巴西橡胶树热研7-33-97叶片中克隆一个细胞色素b561基因,其推导氨基酸含有特征性Cyt_b561家族结构域,命名为HbCytb561。该基因在花、叶片和胶乳中表达,在树皮中不表达。干旱、机械伤害和白粉菌侵染均显著上调该基因在橡胶树叶片中表达。结果说明HbCytb561基因受逆境反应诱导,参与橡胶树抗逆响应的生理和分子机制。     

巴西橡胶树HbMET的克隆与表达分析

通过同源克隆和RACE方法获得了巴西橡胶树DNA甲基转移酶(DNA Methyltransferase,MET)基因(Hb MET)。Hb MET长4 896 bp,含有4 635 bp的阅读框架,编码1 545个氨基酸。蛋白分子量174.36 ku,等电点为6.36。氨基酸序列与可可、毛果杨、黄瓜、拟南芥、碧桃、葡萄和烟草等物种的MET家族成员的同源性分别为73%、77%、74%、56%、72%和68%。进化树分析表明,Hb MET氨基酸序列与毛果杨的MET亲缘关系最近。Hb MET在巴西橡胶树的根、树皮、叶、胶乳中均有表达,其中在胶乳中表达量最低;Hb MET在橡胶树自根幼态无性系的胶乳中表达比老态无性系胶乳中的表达低。     

巴西橡胶树SUMO活化酶基因HbSAE1的克隆及表达

根据一个从巴西橡胶树胶乳cDNA文库中获得的EST片段的序列设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码SUMO活化酶(SUMO-activating enzyme,SAE)的cDNA,命名为HbSAE1。序列分析结果表明HbSAE1长为2 411 bp,含有1917 bp的阅读框,214 bp的5'-UTR和280 bp的3'-UTR,编码638个氨基酸,分子量为70.79 ku,等电点为5.41。半定量RT-PCR分析结果表明HbSAE1基因在花、树皮、叶、胶乳中均有表达,其中在胶乳中表达量最高。     

巴西橡胶树病程相关蛋白基因（HbPR1）的克隆及分析

利用同源克隆技术,在前期课题组对橡胶树转录组进行测序的基础上,根据模式植物中PR1蛋白的氨基酸序列进行同源搜索并设计引物,通过RT-PCR方法扩增巴西橡胶树PR1同源基因的cDNA片段,命名为HbPR1。该片段包含一个450 bp的开放阅读框,编码150个氨基酸的多肽。生物信息学分析结果表明,该氨基酸序列与杨树(Populus tomentosa)、葡萄(Vitis vinifera)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的PR1蛋白高度同源,同源性分别为76%,74%和72%,并含有SCP_PR1_like结构域。半定量分析结果表明,该基因表达受水杨酸的诱导。以上结果暗示该基因为橡胶树的PR1同源基因,可作为橡胶树系统获得性抗性产生的标签基因。     

橡胶树体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因（HbSERK1）的克隆及表达分析

从橡胶树体细胞胚中克隆了一个与体细胞胚胎发生相关的类受体蛋白激酶基因,命名为HbSERK1。HbSERK1长2 159 bp,含有一个1 482 bp的阅读框,编码493个氨基酸。HbSERK1序列与毛果杨、葡萄、胡萝卜、马铃薯、拟南芥和燕麦的体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶同源性分别为91%、90%、88%、88%、87%、86%。生物信息学分析表明,HbSERK1含有一个高度保守的蛋白激酶家族结构域,同时含有ATP结合区、蛋白激酶活化位点和Ser/Thr活性位点。RT-PCR半定量分析表明,HbSERK1在叶、胶乳、雄花、生长在愈伤诱导培养基上30 d和50 d的愈伤组织及生长在胚状体诱导培养基上12 d的胚性愈伤组织中均未表达,而生长在胚状体诱导培养基上21 d和40 d的胚性愈伤组织及成熟体细胞胚中表达。橡胶树HbSERK1基因主要在体细胞胚发生的早期表达,表明其可能参与橡胶树的体细胞胚早期发生过程。     

巴西橡胶树类甜味蛋白基因HbTLP1的克隆及表达分析

根据模式植物拟南芥中同类蛋白的氨基酸序列在橡胶树转录组数据库中进行同源搜索并设计引物,通过RT-PCR方法扩增巴西橡胶树TLP同源基因的cDNA片段,命名为Hb TLP1.该片段包含一个984 bp的开放阅读框,编码327个氨基酸的多肽.生物信息学分析结果表明,该氨基酸序列含有一个超级THAUMATIN-Like结构域,与杨树、大豆、葡萄和拟南芥的TPL蛋白有较高的同源性.半定量分析结果表明,该基因的表达受水杨酸(SA)和鞭毛蛋白(flg22)的诱导,但不受茉莉酸(JA)的影响.以上结果揭示该基因为橡胶树的TPL同源基因,参与SA介导的抗病信号途径和植物的先天免疫反应.     

橡胶树HbWRKY3的克隆及其响应逆境胁迫的表达分析

通过RACE技术扩增获得橡胶树HbWRKY3基因,并对该基因及其所编码氨基酸序列进行生物信息学分析和响应逆境胁迫的表达分析,结果表明：该基因含有2个WRKYGQK结构域和2个C2H2锌指结构,属于WRKY基因家族第Ⅰ类;由4个外显子和3个内含子组成,DNA序列全长3 780 bp;开放阅读框长度为2 211 bp,编码由737个氨基酸组成的多肽。该基因定位于细胞核中,在橡胶树叶片、树皮、花、胶乳等不同组织中都有表达,以花中的表达水平最高。盐、PEG、茉莉酸、水杨酸等非生物胁迫均可诱导HbWRKY3的表达,但干旱、ABA、乙烯和低温胁迫的诱导较为明显。     

巴西橡胶树磷酸蔗糖磷酸化酶基因的克隆和表达模式分析

蔗糖是橡胶生物合成的主要碳源,而磷酸蔗糖磷酸化酶(SPP)是蔗糖合成最后步骤的关键酶,克隆橡胶树SPP家族基因并研究其表达特性,将有助于揭示橡胶树中蔗糖合成代谢的分子调控.本研究利用拟南芥和杨树的SPP氨基酸序列为探针,搜索橡胶树EST和基因组数据库,并设计引物进行PCR扩增,得到1个橡胶树SPP基因的cDNA和基因组序列,命名为HbSPP1.序列分析显示,HbSPP1基因组含有8个外显子、7个内含子,其cDNA序列的编码区(CDS)为1278 bp,编码424个氨基酸,蛋白分子量为48.1 ku,等电点为6.02.进化上,HbSPP1基因与杨树SPP基因的亲源关系比拟南芥要近.组织特异性表达分析发现,HbSPP1在叶片中的表达丰度最高.另外,在叶片不同发育阶段中,HbSPP1在稳定期叶片中的表达明显低于幼期叶片.     

巴西橡胶树14-3-3蛋白基因的克隆及表达分析

根据在巴西橡胶树幼态无性系与老态无性系胶乳之间差异表达的一个SSH片段序列信息设计引物,通过RACE技术获得了2个编码14-3-3蛋白的cDNA,命名为Hb14-3-3a和Hb14-3-3b。序列分析表明,Hb14-3-3a和Hb14-3-3b基因长度分别为1 154、1 050 bp,分别编码252、263个氨基酸,分子量为61.7 Ku和64.7 Ku,等电点为5.51和5.14。Hb14-3-3a/b基因在所检测的组织中均有表达,但Hb14-3-3a和Hb14-3-3b的表达模式不一样,Hb14-3-3a在树皮中表达量最高,而Hb14-3-3b在叶中表达量最高。     

巴西橡胶树HbHDT1基因的克隆及表达分析

根据一个已获得的在巴西橡胶树幼态无性系与老态无性系之间差异表达的SSH片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得橡胶树编码组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase)的cDNA(命名为HbHDT1)。序列分析结果表明,HbHDT1长为1197bp,含有917bp的阅读框,86bp的5'-UTR和196bp的3'-UTR,编码304个氨基酸。该氨基酸序列与蓖麻、毛果杨、马铃薯、红花苜蓿、大豆、小麦的HDACs家族成员的同源性分别为65%、59%、50%、45%、43%和40%。半定量RT-PCR分析结果表明HbHDT1在巴西橡胶树的花、愈伤组织、胚、叶、芽、胶乳中均有表达。在体细胞胚发生过程中HbHDT1表达出现明显的差异,在培养12d的体细胞胚中表达量最低,在培养53d的体细胞胚中表达量最高。茉莉酸和乙烯处理对胶乳中HbHDT1的表达无影响。     

巴西橡胶树中2个NADP-苹果酸酶基因的克隆和表达特性分析

从橡胶树中克隆2个NADP-ME(苹果酸酶)基因的全长cDNA,分别命名为HbNADP-ME1和HbNADP-ME2。HbNADP-ME1和HbNADP-ME2 cDNA全长分别为2 428、2 139 bp,分别编码643、593个氨基酸组成的蛋白,二者的氨基酸序列一致性高达87.25%,且分别与蓖麻和杨树的一个NADP-ME序列具有较高的序列一致性。2个HbNADP-ME蛋白都含有典型的植物NADP-ME蛋白的保守结构域,均富含亮氨酸(Leu),同属于非分泌型稳定蛋白。2个HbNADP-ME基因在橡胶树不同组织中的表达存在明显差异,在根中的表达量最高,种子和花中的表达量次之;另外,HbNADP-ME1基因在胶乳中受机械伤害有下调表达趋势,HbNADP-ME2基因在胶乳中受割胶处理也表现出下调表达趋势,而低温胁迫则显著诱导2个基因在叶片和根中的表达。结果说明,HbNADP-ME基因可能参与橡胶树的抗逆应答及代谢调控(包括胶乳代谢调控)。此结果为深入揭示橡胶树中NADP-ME基因的功能奠定了基础。