川西獐牙菜SmC4H基因的生物信息学分析和表达分析

由Sm C4H基因编码的肉桂酸-4-羟基化酶是川西獐牙菜苯丙烷途径的关键酶。本研究从川西獐牙菜的转录组数据中获得了SmC4H基因的全长cDNA序列,通过RT-PCR进行该基因的克隆鉴定,利用生物信息学软件对该基因进行预测分析,并通过RT-qPCR检测该基因的组织表达差异和不同胁迫处理条件下的表达情况。生物信息学分析结果显示SmC4H基因c DNA全长1 518 bp,编码505个氨基酸,相对分子质量为51.83 kD,为亲水性较强的不稳定蛋白,二级结构由47.52%α-螺旋、14.06%延伸链、4.95%β-转角和33.47%无规则卷曲构成,预测该蛋白可能不具有跨膜结构,不含有信号肽,属于p450超家族。SmC4H蛋白的相似性与其他植物的C4H蛋白较高,其中与美女樱(Glandularia×hybrida)的相似性最高。RT-qPCR结果显示,SmC4H基因在根、茎、花、叶中均有表达,表达量根>茎>花>叶,硝普钠(SNP)、赤霉素(GA3)和脱落(ABA)在一定程度上能使SmC4H基因的表达上调。此结果为进一步研究该基因在川西獐牙菜苯丙烷途径中的功能和通过基因工程手段...     

筇竹钾转运体QtHAK12的克隆及表达分析

钾元素在竹笋中含量较高,也是竹笋品质的重要指标之一。为了研究高亲和性K⁺转运蛋白KUP/HAK/KT家族成员在竹笋K+吸收过程中发挥的重要作用。本研究利用RACE技术从筇竹(Qiongzhuea tumidinoda)中克隆得到一个KUP/HAK/KT家族成员的同源基因,命名为QtHAK12 (登录号:MT078986)。同时,对QtHAK12基因进行生物信息学及表达模式分析。结果表明,QtHAK12基因片段全长为2 467 bp,编码区为1 647 bp,包含548个氨基酸。生物信息学分析表明,该编码蛋白具有10个跨膜区域,定位于细胞质膜上,并且具有KUP/HAK/KT钾转运体的典型结构“K-trans”结构域。聚类结果表明,QtHAK12编码蛋白与狗尾巴草(Setaria viridis)、小米(Setaria italica)、水稻(Oryza sativa)等作物HAK蛋白相似度高达89%以上,同源性分别为90.17%、90.17%、89.89%。RT-qPCR结果显示,QtHAK12基因在不同组织(笋,根,茎,叶)中均有表达,且为非诱导表达。低钾和高盐处...     

卷叶贝母HDS基因的克隆与表达分析

为克隆卷叶贝母中编码生物碱合成相关的关键酶4-羟基-3-甲基-2-丁烯基焦磷酸合酶(4-hydroxy-3-methyl-2-butenyl pyrophosphate synthase, HDS)的开放阅读框,运用生物信息学和荧光定量手段对该基因进行分析。基于转录组测序结果,本研究首先通过PCR技术克隆获得卷叶贝母HDS基因(FcHDS)开放阅读框序列,并运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能,其次利用荧光定量PCR (RT-qPCR)检测Fc HDS基因在野生鳞茎和再生鳞茎(通过激素组合刺激获得的组织培养物)中的表达情况。经研究发现FcHDS ORF片段长度为2 223 bp,编码740个氨基酸,并与NCBI上公布的油棕、凤梨、烟草、水稻等植物HDS蛋白具有较高的同源性;二级、三级结构预测发现FcHDS蛋白主要由α-螺旋构成;RT-qPCR与总生物碱含量测定实验表明FcHDS基因的表达水平与先前研究的总生物碱含量的变化趋势一致,均为再生鳞茎高于野生鳞茎,而且在根茎叶中都有表达,说明不具有组织特异性。FcHDS蛋白质特征区及同源性等生物信息学分析结合激素组合响...     

H5N1型禽流感病毒HA基因克隆及序列分析

为从分子生物学角度进一步研究H5N1型禽流感主要抗原HA基因,探究H5N1 HA基因的遗传变异情况及其蛋白结构,根据GenBank中登录的H5N1型禽流感HA基因的序列利用Primer 5.0设计引物扩增HA基因,将其克隆到pMD18-T载体后进行鉴定,对鉴定正确的重组质粒pMD-H5N1-HA进行测序分析。应用生物信息学软件对禽流感病毒HA基因进行系统进化树分析、氨基酸序列同源性分析、保守区分析,磷酸化位点和序列重复区分析及HA蛋白二级、三级结构的预测。核苷酸序列测定结果表明：HA基因长1661 bp,共编码326个氨基酸;生物信息学分析结果表明：HA基因在种间具有较高保守性,HA基因的氨基酸序列与其他地方性禽流感H5N1病毒株HA基因的序列同源性最高可达99.7%,且为高致病性毒株;HA蛋白的二级、三级结构预测结果显示：HA蛋白多为α螺旋和β转角结构,无规则卷曲,是亲水性蛋白。该结果为禽流感病毒的分子病毒学研究奠定了基础。     

九龙牦牛AQP7基因鉴定及在各组织中的表达和定位

为鉴定牦牛水通道蛋白7(AQP7)基因,分析其在不同组织中的表达水平及蛋白定位,采用RT-PCR方法克隆九龙牦牛AQP7基因,并进行生物信息学分析,采用RT-qPCR方法检测AQP7基因在九龙牦牛8种不同组织中的表达量,并用免疫组织化学染色方法对AQP7蛋白进行组织表达及定位分析。结果表明,九龙牦牛AQP7基因CDS区序列长度为993 bp,编码330个氨基酸,生物信息学分析发现,AQP7为稳定的疏水性蛋白。进化树结果显示,九龙牦牛AQP7基因与黄牛的亲缘关系最近,同源性为99.7%。AQP7基因在九龙牦牛心脏和肌肉表达量较高,极显著高于肾脏、肝脏、脾脏、肺脏、小肠和瘤胃(P0.01)。免疫组化结果显示,AQP7蛋白主要分布在九龙牦牛心脏和肌肉的肌细胞以及肾脏近曲小管中,且在心脏、肌肉和肾脏中的表达显著高于肝脏、脾脏、肺脏、小肠和瘤胃(P0.05)。结果为深入研究AQP7基因在牦牛低氧适应性中的生理功能和能量代谢机制提供了基础数据。     

露地菊(Chrysanthemum×grandiflora)CgDREB基因克隆和生物信息学分析

DREB转录因子在植物抗逆过程中起关键性作用,它可以激活一系列抗逆功能基因的表达从而综合提高植物的抗逆性。为探究露地菊DREB基因的功能,本研究通过结合RNA-Seq和RT-PCR技术从露地菊‘纽9717’中克隆得到CgDREB基因,并对该基因及其蛋白进行生物信息学和表达模式分析。结果显示,CgDREB基因ORF全长450 bp,编码149个氨基酸,预测蛋白相对分子量16.742 kD,理论等电点9.32,为亲水性蛋白,没有跨膜结构,无信号肽。功能结构域分析表明其具有一个高度保守的AP2/ERF结构域。同源性分析其属于AP2/ERF转录因子家族DREB亚组A-5组。蛋白质二级结构中无规则卷曲占57.05%,α-螺旋占28.86%,延伸链占10.07%,β-转角占4.03%。三级结构显示其以单体蛋白结构存在。RT-qPCR分析表明,高盐、干旱、低温和ABA均能诱导CgDREB基因的表达。本研究为深入了解露地菊A-5组DREB转录因子及其抗逆调控机制提供基础,为露地菊品种改良提供理论依据。     

编码酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因克隆及其生物信息学分析

旨在从生物信息学角度更好地研究酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)的结构和功能,克隆酿酒酵母H5的丙酮酸脱羧酶基因pdc6。利用Primer 5.0软件设计1对20 bp引物,以H5基因组DNA为模板克隆获得pdc6,并利用生物信息学分析方法对其序列进行验证及分析。该序列长度为1692 bp,无碱基缺失,且该基因具有完整的开放阅读框,该基因编码的Pdc6包含563个氨基酸残基,该蛋白质中酸性氨基酸残基数量和碱性氨基酸残基数量大致相同;Pdc6理论等电点5.8,疏水性最大值为2.32,亚细胞定位预测其位于细胞外基质,属于酸性蛋白质,并预测了空间结构模型。本研究说明该蛋白结构与Pdc1和Pdc5结构类似,对酿酒酵母H5编码丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因序列克隆和生物信息学分析后,可为后续单基因敲除选取基因顺序的研究提供一定的理论基础。     

油棕GDSL酯酶/脂肪酶基因的全基因组鉴定及表达分析

全基因组范围内挖掘并鉴定油棕脂肪酶基因(GDSL)家族成员,并对其进行生物信息学及表达分析,为今后油棕GDSL的功能研究奠定基础。以拟南芥GDSL蛋白序列为标签,在油棕全基因组数据库中BLAST同源GDSL蛋白序列,并通过CDD和PFAM数据库完成GDSL蛋白序列的分析,剔除无保守结构的序列,最后利用生物信息学对油棕GDSL家族成员进行可视化分析。共获得109个油棕GDSL基因,其中有90个基因分布在油棕的15条染色体上,1号染色体上含有的基因数最多,为14个;基因结构较为稳定,大多数基因具有5个外显子,少数基因的外显子数目变化较大;油棕GDSL基因家族motif保守性较高;通过预测蛋白的二级结构,发现EgGDSL蛋白均存在α-螺旋、β-转角、无规则卷曲及延伸链这4种结构,其中75个EgGDSL以无规则卷曲为主要结构,α-螺旋为次要结构,34个蛋白以α-螺旋为主要结构,无规则卷曲为次要结构;通过热图分析发现EgGDSL基因在油棕不同组织中(中果皮,果仁,根,叶,茎和花)均有一定的表达,且具有显著的组织和时空表达特异性。本研究首次提供了油棕GDSL基因家族的染色体定位、基因结构、保守mo...     

百合LdGASA1基因克隆与生物信息学及表达分析

本研究从百合小鳞茎发育不同阶段蛋白质组数据中,筛选出调控鳞茎发育的上调表达基因LdGASA1,对其进行克隆、生物信息学分析及表达分析。序列分析显示LdGASA1基因全长725 bp,编码区CDS序列为336 bp,编码111个氨基酸。结构域分析显示,LdGASA1第52至第111个氨基酸含有一个典型的GASA保守结构域。其理化性质分析显示,编码蛋白质理论等电点(pI)为9.1,不稳定系数为35.14,属于稳定的疏水性蛋白,亚细胞定位预测该蛋白最可能定位在细胞质中,其二级结构主要为无规则卷曲(65.86%)和α-螺旋(22.52%),另外含有少量延伸链(12.60)和β-折叠(9.01%)。通过RT-qPCR分析发现LdGASA1基因在小鳞茎出现前表达量相对较低,主要在小鳞茎形态建成和发育阶段表达,且在小鳞茎形态基本建成(35 d)时表达量达到最高。本研究结果为探索GASA基因调控百合生长发育的机制打下基础。     

桑葚MaMYB44基因的克隆与生物信息学分析

本研究对桑葚(Morus alba L. cv.‘Cheongil’) MaMYB44转录因子进行了生物信息学等的研究,首先对桑葚中MaMYB44基因进行克隆。通过生物信息学分析,发现MaMYB44基因长度为720 bp,编码239个氨基酸,分子质量为58 215.61 Da,理论等电点5.10;通过分析桑葚蛋白MaMYB44的疏水性可知,其中的氨基酸呈现疏水性;通过桑葚MaMYB44蛋白进行跨膜区分析表明,Ma MYB44所有氨基酸都在细胞膜外,无跨膜结构,所以并不是跨膜蛋白;即使有信号肽结构的存在,但是螺旋结构并不存在;然后构建植物表达载体,获取阳性质粒,亚细胞定位后显示MaMYB44基因定位于细胞核中;进一步RT-qPCR分析得出结果,MaMYB44基因在茎中的表达量最高,其次是果实、叶、根。可初步推测该基因主要在桑葚茎中表达并行使功能。     

应用病毒诱导基因沉默技术研究棉花GhAKT1和GhKT2基因的功能

【目的】本研究旨在揭示棉花钾离子(K~+)吸收机制。【方法】以国欣棉3号和中棉所41为材料,应用病毒诱导基因沉默技术研究棉花K~+通道基因GhAKT1和K~+转运体基因GhKT2的功能。【结果】在低水平供K~+(0.1 mmol·L~(-1))和充分供K~+(2.5 mmol·L~(-1))条件下,沉默GhAKT1和GhKT2基因使棉花幼苗的K~+积累量分别降低15%左右和25%以上。此外,沉默GhAKT1和GhKT2基因导致棉花幼苗对K~+的最大吸收速率和亲和能力出现不同程度的下降。药理学试验结果表明,在外界K~+浓度低于250μmol·L~(-1)的条件下,高亲和系统对棉花K~+吸收的贡献大于K~+通道;而且GhAKT1蛋白可能是1个对NH4+比较敏感的组分。【结论】棉花K~+通道蛋白GhAKT1和K~+转运体蛋白GhKT2具有吸收K~+的功能,而且表现出双亲和吸收K~+的特性,可作为改善棉花钾营养的候选基因。     

水稻WRKY19基因启动子功能研究初报

利用已获得的水稻WRKY19基因启动子(OsW19p::GUS)的转基因植株进行研究，分析了OsW19p在T1代苗期时的诱导表达特性，GUS荧光测定结果表明：OsW19p的表达可被ABA(100 μmol/L)、SA(500 μmol/L)、高温(42℃)、低温(5℃)和伤处理增强；被2,4-D(1μmol/L)、NaCl(200 mmol/L)和PEG4000(25%)处理抑制；IAA(5 μmol/L)、MeJA(100 μmol/L)和紫外线照射处理对OsW19p的表达几乎没有影响。OsW19p在转基因植株根中的表达水平高于35s，但在叶片中低于35s。OsW19p在转基因水稻扬花期茎部中表达水平最高，其次是花、叶鞘和叶片，在根部表达水平最低。     

茶树叶片和胚根原生质体的分离及PEG诱导融合

植物原生质体是细胞培养和体细胞融合等细胞水平研究及植物遗传育种的重要材料。本研究用福鼎大白茶茶树的幼嫩叶片及胚根, 分析了原生质体分离过程中的材料、酶解液组成及酶解时间、纯化方法等影响因子, 建立了最佳原生质体分离体系, 为茶树体细胞杂交等细胞水平的研究提供了高效获取大量高活力原生质体的方法。结果表明, 23°C恒温黑暗或遮光培养的茶树实生苗的5周叶龄以内的幼嫩叶片是茶树原生质体分离的最佳材料, 其次是茶树种子萌发后的幼嫩胚根; 而以茶园健康生长的5周叶龄以内的幼嫩叶片为材料时, 只能获得混有大量细胞碎片的少量具有活力的原生质体。以茶树幼嫩叶片为分离材料的酶解液组成为1.5%纤维素酶+0.1%离析酶+0.5%果胶酶+0.4 mol L^-1甘露醇+20 mmol L^-1 MES; 以茶树幼嫩胚根为分离材料的酶解液组成为1.5%纤维素酶+0.3%离析酶+0.5%果胶酶+0.4 mol L^-1甘露醇+20 mmol L^-1 MES。分离茶树幼嫩叶和幼嫩胚根原生质体时, 宜采用低速(分别为55 r min^-1和50 r min^-1)恒温(23°C)摇床振荡酶解培养, 时间分别为7 h和8 h; 最适宜采用15×g的转速, 离心4 min可纯化获得高产量和活力的原生质体。用40% PEG-6000诱导20 min后可使茶树原生质体融合, 融合率达10%。     

耐盐小麦中TaSC基因启动子的克隆及调控功能分析

高盐是小麦的主要非生物胁迫因子之一, 发掘小麦耐盐品种中的相关基因, 分析其调控机理, 有助于解析小麦耐盐性机制。本文利用TAIL-PCR和电子克隆的方法, 从耐盐小麦RH8706-49中克隆了耐盐基因TaSC的启动子序列, 命名为ProTaSC。该DNA序列中存在多个顺式作用元件, 包含与非生物胁迫响应有关的ABA响应元件(ABRE)和MYB蛋白结合位点(MBS)各1个。以GUS为报告基因, 对克隆的启动子序列及不同长度的5′端缺失片段的表达活性分析表明, 克隆的全长片段及2个5′端缺失的片段(681 bp和1096 bp)均能启动GUS表达, 而小于等于343 bp的片段不具备启动功能, 说明ProTaSC中从-681位到-343位核苷酸之间的区域为核心启动子区。在ProTaSC:GUS转基因拟南芥的根、叶片、花药、萼片及成熟角果的果荚壳中均检测到GUS蛋白, 而在主茎、花瓣、幼果和种子中没有检测到GUS, 表明ProTaSC是组织表达特异性启动子。对ProTaSC:GUS转基因拟南芥在NaCl (200 mmol L^-1)和ABA (10 μmol L^-1)胁迫处理后的GUS定量分析表明, ProTaSC是受NaCl和ABA显著诱导表达的功能序列。     

脱落酸对棉花体细胞胚胎发生的影响

【目的】研究脱落酸(Abscisic acid, ABA)对棉花体细胞胚胎发生过程中下胚轴脱分化和再分化的影响,优化体细胞胚胎发生体系和初步解析脱落酸调控棉花体细胞胚胎发生分子机制。【方法】以棉花品种中棉所24(CCRI 24)下胚轴为外植体,设置5个ABA浓度0、0.02、0.04、0.06、0.08μmol·L^-1,分别以A0、A1、A2、A3、A4表示,添加至MSB(MS培养基+B5维生素)培养基诱导愈伤和胚性愈伤,研究ABA对棉花下胚轴初始细胞脱分化、愈伤组织诱导和胚性愈伤组织诱导的影响。【结果】ABA促进下胚轴初始细胞脱分化;显著提高愈伤组织的脱分化率和增殖率;0.02μmol·L^-1ABA显著提高胚性愈伤分化率,0.04~0.08μmol·L^-1ABA显著降低胚性愈伤分化率。ABA处理后胚性愈伤和非胚性愈伤的增殖率均显著提高且质地受到影响。0.02~0.08μmol ABA处理下,LBD和LBD在愈伤起始期上调表达。0.02μmol·L^-1ABA处理下,在愈伤增殖早期和中期BBM、LEC1和AGL15上调表达,愈伤增殖后期FUS3、LEA、ABI3基因上调表达。【结论】脱落酸调控的棉花体细胞胚胎发生与相关标记基因的时空性表达密切相关,这些基因表达水平的增加是ABA调控愈伤和胚性愈伤分化的分子基础。     

酸枣幼根原生质体的制备

以生长6～9 d的酸枣种子幼根为试验材料,0.7 mol·L-1甘露醇作为渗透压稳定剂、pH值5.5～6.0、28℃恒温水浴条件下,以光学显微镜观察的水解总时间、初始产生原生质体的时间、原生质体产量及细胞碎片量为指标,研究通过酶水解来制备酸枣幼根原生质体的方法.结果表明,在含1％果胶酶+4％纤维素酶R-10+3％纤维素...     

5种狼尾草属观赏草光合特性研究

为了解东方狼尾草(Pennisetum orientale)、绒毛狼尾草(P. setaceum)、‘小兔子’狼尾草(P. alopecuroide‘s Little Bunny’)、羽绒狼尾草(P. villosum)和‘紫光’狼尾草(P. alopecuroide‘s Ziguang’)5种观赏草光合特性,为引种驯化、园林应用提供理论依据,采用Li-6400便携式光合分析仪测定其光合特性指标。结果表明：5种狼尾草光合日进程均呈单峰型,无“午休”现象,‘紫光’狼尾草净光合速率和蒸腾速率在11∶30达最大值29.5μmolCO2/(m²·s)、5.94 mmolH2O/(m²·s),为5种狼尾草中的最高;东方狼尾草光补偿点最高为58.70μmol/(m²·s),绒毛狼尾草、‘小兔子’狼尾草、羽绒狼尾草相近,‘紫光’狼尾草最低为32.41μmol/(m·2 s);羽绒狼尾草光饱和点最高为2563.6μmol/(m·2 s),东方狼尾草最低为1615.4μmol/(m·2 s);5种狼尾草表观量子效率与耐荫植物接近,在0.059~0.061之间,其光能利用效率和水分利用效率均较高,表明5种狼尾草均为耐荫的阳性节水园林植物。     

丽格海棠叶片光合特性及其与生长环境研究

运用LI-6400便携式光合作用测定系统,研究了温室栽培条件下丽格海棠的光合特性。结果表明：叶片净光合速率的日变化呈双峰型,有明显的“光合午休”现象。丽格海棠的光饱和点约为327μmol·m^-2·s^-1,光补偿点约为28.3μmol·m^-2·s^-1;CO₂饱和点约为1200μl·L^-1,补偿点约为60~70μl·L^-1,对高温(>25℃)的反应敏感。     

普通菜豆PvP5CS2基因对逆境胁迫的应答

为了探索逆境条件下脯氨酸积累的分子遗传机理, 改善作物的抗逆能力, 应用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术和水杨酸法分别检测干旱、高盐(200 mmol L^-1 NaCl)和冷(4℃)胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中脯氨酸合成酶基因PvP5CS2表达量和脯氨酸含量的变化。结果显示, 3种胁迫条件下普通菜豆幼苗叶和根中PvP5CS2的转录水平快速上升, 干旱处理4 d, 叶中PvP5CS2表达量达到最大值; 高盐处理下, 叶和根中PvP5CS2的表达高峰分别出现在2 h和6 h; 冷胁迫下, 叶和根中的表达高峰都出现在2 h; 随着胁迫时间的延长, PvP5CS2基因的转录水平逐渐下降。普通菜豆在逆境胁迫下, 幼苗叶和根中脯氨酸大量积累, 积累高峰出现在PvP5CS2基因表达高峰之后。这些结果说明, PvP5CS2基因的表达受干旱、高盐和冷胁迫诱导, 脯氨酸积累受PvP5CS2基因转录水平的调控。PvP5CS2基因在洋葱表皮细胞中的瞬时表达结果显示PvP5CS2蛋白定位在细胞核和膜上。     

百合属ISSR反应条件优化的研究

建立一个稳定性高、重现性好,适合百合ISSR遗传差异分析的PCR反应体系。设定反应体系中各因子的不同浓度并进行PCR扩增,依据稳定性高、重现性好的原则,对该反应体系进行调整与优化,最终建立稳定可靠的ISSR反应体系。适于百合ISSR-PCR反应的最佳体系(25μL)为：40 ng模板DNA,2.0 mmol/L Mg²⁺,1.5 U TaqDNA聚合酶,0.8μmol/L引物,200μmol/L dNTPs;扩增程序为：94℃预变性5 min;94℃变性1 min,51.8℃退火1 min,72℃延伸2 min,共35个循环;最后72℃延伸8 min。所建立的百合ISSR反应体系具有稳定性高、重现性好、检测多态性能力强等特点,为应用ISSR标记技术进行百合属植物遗传多样性分析和品种分子鉴别等研究奠定了技术基础。