马尾松PmTIR1基因的克隆及编码蛋白质的结构预测

TIR1(transport inhibitor response 1)基因在生长素信号转导途径中发挥重要作用。本研究采用PCR技术和RACE技术,利用Primer Premier5进行引物设计,从马尾松中克隆出TIR1基因的全长c DNA序列,命名为Pm TIR1。此c DNA全长2 446 bp,包括1 725 bp完整的ORF,能够编码含有574个氨基酸的蛋白,此蛋白相对分子质量为64 240.3 u,等电点为6.76。利用Clustal X、ANTHEPROT和DNAMAN等软件分析Pm TIR1序列及其编码的氨基酸序列,结果表明:马尾松Pm TIR1蛋白氨基酸序列与火距松TIR1蛋白同源性高达99%,Pm TIR1蛋白含有F-box结构域和多个LRR结构域;Pm TIR1蛋白的F-box结构域可能与SCFTIR1中SKP1结合,它符合F-box家族的特点。利用实时定量技术得知Pm TIR1在马尾松嫩根、嫩茎、嫩叶中都有表达,在嫩叶中表达量最高、嫩根中次之、嫩茎中最低。本研究可为生长素调控马尾松生长发育相关机理提供理论依据。     

马尾松PmCOMT基因的克隆及实时定量表达分析

在木质素生物合成里,咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid-O-methyltransferase, COMT)起重要作用。本论文以马尾松幼苗作为材料,并通过PCR技术以及RACE技术从马尾松材料中克隆出Pm COMT基因的cDNA全长。该cDNA全长为1660bp,其中预测完整ORF全长为1125bp,可编码374个氨基酸的蛋白。蛋白相对分子质量为41.81 kD;等电点(pI)为5.03,总平均亲水性为-0.311。通过生物信息学的方法对其进行分析表明,Pm COMT基因具有典型的甲基转移酶的保守结构域。通过实时荧光定量表达分析表明,COMT基因在马尾松的不同组织均有表达,其中在新梢中的表达量最高,树皮中表达量最低。     

高粱全基因组生长素原初响应基因Aux/IAA的序列特征分析

生长素在生物体的生长、发育与分化过程中发挥着重要作用。Aux/IAA基因家族在生长素诱导的早期做出响应,是生长素早期应答的三大基因家族之一。采用生物信息学的方法,对高粱全基因组Aux/IAA基因进行序列特征分析表明,高粱基因组中共有25个Aux/IAA基因,分布于高粱9对染色体,在高粱第6号染色体上未发现Aux/IAA基因。序列比对与系统发生分析表明,22个(88%)高粱Aux/IAA蛋白具有4个保守结构域,19对高粱/玉米Aux/IAA蛋白、2对高粱/水稻Aux/IAA蛋白处于系统进化树的同一分支。该研究结果不仅有助于生长素信号转导通路的解析,而且可以为其他作物基因家族的研究提供参考。     

马尾松PmPIN2基因的克隆及实时定量分析

PIN2基因在植物生根机理中起关键作用,对马尾松PIN2基因进行研究,可为解决马尾松无性系生根困难、促根壮苗培育提供帮助。本研究以马尾松幼苗全株为试材,利用PCR技术和RACE技术克隆了马尾松PIN2基因全长,并通过相关软件和实时荧光定量进行生物信息学和组织特异性分析。结果发现PIN2基因全长3 706 bp,包括2 103 bp完整ORF序列,编码700个氨基酸。生物信息学分析表明,PIN2蛋白为疏水性蛋白,相对分子量76.43 k D,等电点(p I)为9.06,总亲水性平均数0.023,PmPIN2编码的蛋白与PIN家族具有同样典型结构域。实时荧光定量分析结果显示,PmPIN2基因在马尾松根、茎、叶、花中均有表达,其中根中的表达量最高,花中最低。PIN2基因是参与植物生根过程的重要基因,对马尾松PmPIN2基因的研究为PIN基因家族在生根机制方面的作用探究提供帮助。     

巴戟天MoTPS基因及其启动子克隆与分析

为探究巴戟天中MoTPS基因的序列特征及其在生长素IAA处理下的表达模式。本研究利用RT-PCR获得3个巴戟天MoTPS基因的全长c DNA序列,分别命名为MoTPS1、MoTPS2和MoTPS3。基因序列分析显示,基因全长分别为2 841、2 126和2 144 bp,开放阅读框(ORF)分别为2 481、1 668和1 943 bp,分别编码826、555和640个氨基酸。序列分析结果显示,3个MoTPS基因编码蛋白均为亲水性的不稳定蛋白,3个基因的氨基酸序列含有萜类特有的天冬氨酸(DDXXD)富集基序及RXR保守基序,并含有萜类ClassⅠ超级家族结构域。同源比对分析显示3个MoTPS基因氨基酸序列与咖啡树匹配的TPS基因同源性均达到75%以上。系统进化树分析表明MoTPS1基因属于TPS-f亚族分支,而MoTPS2和MoTPS3基因同属于TPS-d亚族分支。启动子克隆得到序列长度为739 bp的MoTPS3基因启动子,其含有多种光响应、激素响应顺式元件,如G-box、Sp1、P-box、TGA-element等。荧光定量PCR分析表明3个MoTPS基因在巴戟天根、茎、叶中稳定表达且具有组织特异性;经生长素IAA处理后,3个MoTPS基因在根中的相对表达量均显著上调。因此研究推测,3个MoTPS基因参与巴戟天根中萜类次生代谢物合成过程且生长素IAA对MoTPS基因的表达调控发挥重要作用。     

十字花科植物嫁接mRNA长距离运输基因IAA14的鉴定及比较

Aux/IAA家族基因是一类典型的生长素诱导表达基因,是植物生长素信号转导通路的重要调控基因。IAA14基因是Aux/IAA基因家族的成员,IAA14基因mRNA被认为在嫁接中发生了长距离运输。本研究从十字花科11个物种中鉴定了14个IAA14基因,每种植物中至少有1个IAA14基因。比较分析了IAA7、IAA14和IAA17的蛋白特性,显示IAA14蛋白特性不同于Aux/IAA家族的其他蛋白,氨基酸序列比对显示所有的IAA14蛋白均包含4个保守结构域。在基因组织结构分析中,发现所有的IAA14基因分享了保守的基因结构:均由5个外显子和4个内含子构成,且内含子定位在保守位置。分析了IAA14基因起始密码子上游1 500 bp序列中的生长素响应相关元件。基于现有的白菜RNA-seq数据,发现白菜IAA14基因在花器官中有大量表达,在胚胎发育中特异表达在心形胚和早期子叶胚中。通过本研究,我们对十字花科11个物种的IAA14基因的基因定位、蛋白特性、基因组织结构、进化关系、启动子基序以及基因表达情况有了基本了解,对于未来进一步深入研究IAA14基因奠定基础。     

粗山羊草全基因组Aux/IAA基因家族的分离、染色体定位及序列分析

生长素是植物生长发育过程中的关键激素之一,Aux/IAA家族基因是重要的生长素原初响应基因。通过生物信息学方法从粗山羊草(Aegilops tauschii)全基因组中分离出28个Aux/IAA基因,其中20个粗山羊草Aux/IAA蛋白具有4个保守结构域;28个Aux/IAA基因分布于全部7对染色体上,5个基因分别具有位于同一位点的已知标记。粗山羊草IAA3、IAA11和IAA26的表达具有组织特异性,分别在雌蕊、种子和根中特异表达。系统发育显示,11对粗山羊草-乌拉尔图小麦Aux/IAA蛋白、5对粗山羊草-大麦Aux/IAA蛋白直系同源。共线性分析表明,粗山羊草Aux/IAA基因与短柄草、水稻中同源基因具有很好的共线性。本研究分离的相关基因不仅可用于小麦的遗传改良,也为深入研究小麦Aux/IAA基因提供了信息。     

草莓生长素响应基因FvIAA17的克隆及表达分析

Aux/IAA蛋白作为转录抑制因子在植物生长发育过程中有重要的调控作用。为了研究草莓生长素诱导基因FvIAA17在草莓生长发育过程中的功能,以森林草莓为试验材料,克隆草莓FvIAA17基因,并对其序列特征进行生物信息学分析,利用Real-time PCR技术分析了FvIAA17在草莓不同组织及外源激素处理下的表达模式。结果表明,FvIAA17基因开放阅读框为594 bp,编码197个氨基酸;预测其分子质量和等电点分别为21. 85 ku和7. 56,具有Aux/IAA家族蛋白典型结构域和保守序列;该基因启动子区含有脱落酸、茉莉酸甲酯及胁迫相关的顺时作用元件。进化分析表明,FvIAA17基因与苹果生长素诱导基因Md IAA1亲缘关系最近;亚细胞定位预测分析表明,FvIAA17蛋白定位于周质内。Real-time PCR结果表明,FvIAA17基因表达量受到外源激素IAA、ABA的显著诱导,说明该基因可能参与了生长素、脱落酸调控草莓发育的信号转导过程。本研究为后继研究草莓FvIAA17的功能和作用机制提供参考依据。     

马尾松纤维素合成酶基因PmCesA1的克隆及其分析

植物纤维素合成酶(Ces A)是林木中纤维素合成过程中的重要酶,与木材形成密切相关。本研究以马尾松嫩枝的总RNA反转录得到的c DNA为模板,利用反转录PCR和RACE技术克隆得到马尾松Ces A1基因的全长c DNA序列,命名为Pm Ces A1。序列长度为3 142 bp,包含有一个长为2 955 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码984个氨基酸。序列分析表明:Pm Ces A1序列与已报道的火炬松(Pinus taeda)Ces A1基因(AY789650.1)的相似性达99%。对Pm Ces A1所编码蛋白的氨基酸序列聚类分析,结果显示马尾松与松科植物具有较近的亲缘关系。采用实时定量PCR测定了Pm Ces A1在马尾松的嫩枝、叶和根中的表达量,发现以嫩枝中的表达量最高(2.53)。本研究获得的全长基因可以用来构建正义表达载体,再通过遗传转化得到转基因植株,可进一步分析该基因在植株内的表达情况和作用机制,为马尾松纤维素合酶的研究和获得高纤维得率的马尾松良种提供帮助。     

毛白杨形成层中4种MADS-box基因的克隆和序列分析

MADS-box基因家族是一类具有特异性序列的转录因子,并在植物体发育过程中起着重要作用。本研究以毛白杨形成层为材料,利用RACE技术克隆得到4个MADS-box基因,命名为Pt MADS1、Pt MADS2、Pt MADS3和Pt MADS5。Pt MADS1全长1 067 bp,开放阅读框(ORF)长度678 bp,编码含有225个氨基酸;Pt MADS2全长912 bp,ORF长度609 bp,编码含有202个氨基酸;Pt MADS3全长909 bp,ORF长度654 bp,编码含有217个氨基酸;Pt MADS5全长1 029 bp,ORF长度663 bp,编码220个氨基酸。系统进化树分析表明Pt MADS1与SVP同源性较高,属于STMADS11亚族;Pt MADS2与AGL12基因同源性较高,属于AGL12亚族;Pt MADS3和Pt MADS5分别与AGL14和SOC1同源性较高,同属于SOC1亚族。     

油棕Aux/IAA基因家族鉴定与生物信息学分析

Aux/IAA基因家族是植物激素生长素(Auxin)早期反应的三大家族之一,研究Aux/IAA基因家族有利于深入探讨生长素信号转导分子机制,而油棕Aux/IAA基因家族的全基因组分析尚无报道。本研究利用生物信息学方法在油棕中鉴定到55个Aux/IAA家族基因,染色体定位分析表明其中50个分布在油棕的除第5、第13、第14、第15染色体外的不同染色体上;聚类分析将油棕Aux/IAA分为A、B两大类群,8个亚族;分析油棕Aux/IAA基因的表达模式,表明其Aux/IAA基因家族不同亚族基因的表达模式存在较大差异,其中一些基因可能与油棕的授粉受精过程相关。本研究将为油棕Aux/IAA基因家族各基因的具体功能研究提供一定的理论依据,并对油棕育种研究和高产栽培提供一定的参考。     

薄壳山核桃Aux/IAA基因家族鉴定及其在嫁接愈合中的表达分析

Aux/IAA (Auxin/Indole-3-Acetic Acid)家族是生长素信号的早期响应基因家族之一,广泛参与调控植物的生长发育过程。薄壳山核桃(Carya illinoinensis)作为一种重要经济树种,对其Aux/IAA家族基因的鉴定具有重要意义。本研究利用生物信息学方法,在薄壳山核桃全基因组中鉴定出37个Aux/IAA家族基因,亚细胞定位发现其全部成员位于细胞核。根据其与拟南芥Aux/IAA基因的系统发育关系,将37个薄壳山核桃Aux/IAA基因分为A、B两组。多重序列比对分析发现薄壳山核桃Aux/IAA蛋白具有4个保守结构域,分别为I-IV。顺式作用元件分析发现所有薄壳山核桃Aux/IAA基因启动子区域都具有响应激素的作用元件。根据薄壳山核桃Aux/IAAs在嫁接愈合中的表达模式,挖掘出4个高表达基因,它们可能在嫁接愈合过程中起重要作用。本研究将有助于阐明薄壳山核桃Aux/IAAs在嫁接愈合过程中的功能并筛选候选基因。     

核桃ARF基因家族的鉴定及生物信息学分析

生长素响应因子(auxin response factor, ARF)是一类在植物生长发育过程中起着关键作用的转录调控因子。基于核桃(Juglans reiga)基因组数据库，本研究利用生物信息学方法，在全基因组水平上利用HMMER 3.0和BLAST软件对核桃ARF基因家族成员进行鉴定，共鉴定到了30个核桃ARF基因，其编码蛋白的长度在596～1 124 aa之间，蛋白分子量介于65 447.51～125 471.08 Da之间，等电点在5.27～8.31之间，均定位于细胞核。系统进化树分析，将其分为4个亚组(ClassⅠ～ClassⅣ)，同一亚组成员通常表现出相似的基因结构和保守结构域。保守结构域分析显示，30个JrARF蛋白均具有保守的B3、Aux＿resp结构域，大部分蛋白含有Aux/IAA结构域。这些基因不均匀地分布于核桃的15个染色体上。启动子顺式作用元件表明，该家族成员与众多光响应元件及逆境响应、激素应答等响应元件相关。利用转录组数据分析了ARF家族成员在核桃雌雄花芽分化过程中的表达模式，结果表明JrARF1、JrARF5、JrARF17等在雌花芽形态分化始期(FB-2)...     

马尾松PmSnRK2.3基因的克隆与实时荧光定量表达分析

蔗糖非发酵相关蛋白激酶在植物胁迫应答过程中起着重要的作用。本研究以拟南芥SnRK2基因家族为材料,检索本实验室马尾松转录组数据库,获得一条马尾松SnRK2基因,经同源比对命名其为PmSnRK2.3。PmSnRK2.3基因的ORF全长1 089 bp,编码362个氨基酸,蛋白相对分子质量为40.86 kD,理论等电点(p I)为4.96,总亲水性平均数为-0.330,预测该蛋白为亲水蛋白。生物信息学研究表明,PmSnRK2.3具有典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶保守结构域和多处磷酸化位点。另外,实时荧光定量结果表明SnRK2.3基因在马尾松中的表达存在组织差异性,在叶中表达量最高,根中最低;经过ABA和PEG胁迫后的马尾松幼苗PmSnRK2.3基因表达量总体高于对照组,并在24 h内表现出一定的波动。研究表明,SnRK2.3基因在出现干旱和ABA胁迫时表达量上调,很可能在马尾松抗旱性能方面起着一定的作用。     

(Prunussalicina)WRKY 33的克隆与表达分析

WRKY类转录因子是植物防御反应信号转导的重要组成部分,本研究为了探讨WRKY33基因的功能,以嫩叶为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,克隆得到WRKY33全长c DNA(命名为Ps WRKY33),对其进行生物信息学分析。以基因组DNA为模板,对该基因的ORF区域进行PCR扩增,获得WRKY33的g DNA全长。采用荧光定量PCR技术检测该基因在水杨酸处理下的表达模式。试验结果表明:Ps WRKY33 c DNA全长为2 113 bp,开放阅读框长为1 770 bp,编码589个氨基酸;Ps WRKY33蛋白含有两个WRKY保守结构域,与Pm WRKY33蛋白同源性最高。Ps WRKY33基因组全长为2 844 bp,存在3个内含子和4个外显子。荧光定量结果表明:Ps WRKY33在1 mmol/L水杨酸处理后,30 h表达量最高,呈先上升后下降的趋势。研究结果为深入研究WRKY33基因与水杨酸诱导植物抗病性的关系提供一定的参考价值。     

茶树NPF5基因克隆及其在不同氮素处理下的表达

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2 096,1 440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1 440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0～48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO^-₃浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO₃^-处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中...     

油茶Aux/IAA基因家族的鉴定与分析

为了获取油茶Aux/IAA基因家族的分布和结构特征,利用HMM进行油茶全基因组Aux/IAA基因的鉴定。结果表明,油茶Aux/IAA基因非均匀分布在10条染色体上;序列长度和外显子数量差异较大,氨基酸长度范围在132～1 085之间,外显子数量为2～16个,同一系统发育亚组上的基因具有类似的外显子数量和基序结构;油茶Aux/IAA部分基因具备响应生长素的顺式作用元件外,还具备其他激素响应的基序和光响应元件。转录组数据表明,CoIAAChr12＿3、CoIAAChr7＿5、CoIAAChr9＿3、CoIAAChr9＿4、CoIAAChr7＿6基因在油茶花芽、花瓣、萼片、雄蕊、雌蕊中高表达,可能与花的形成和发育相关。CoIAAChr12＿5在油茶种子中高表达,可能与油茶种子发育相关。本研究为Aux/IAA基因家族在油茶中的系统研究提供了基础。     

一个属于Aux/IAA基因家族的毛白杨PtIAA1的克隆和序列分析

基于NCBI数据库中的序列信息,我们利用PCR技术克隆到一个毛白杨(Populus tomentosa)RtIAAl基因.序列分析表明PtIAA1 cDNA长度为946个碱基,编码一个由258个氨基酸组成的蛋白,该蛋白与PtIAA1、NtIAA28和AtIAA16蛋白的同源性分别高达97%、75%和74%.系统进化分析表明PtIAA1基因可能属于Aux/IAA基因家族中组的成员.与大多数的Aux/IAA基因家族中的基因一样,PtIAA1蛋白是一个短命核蛋白,拥有4个高度保守的区域.     

马尾松幼苗PmMADS4基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因编码的转录因子,在植物、动物及微生物的发育过程中起着重要调控作用,本研究从马尾松幼苗转录组测序结果中筛选到1条具有完整开放阅读框的MADS-box基因序列,设计特异性引物并克隆获得该基因,通过生物信息学方法分析该基因的序列特征、编码蛋白的理化特性、结构域以及进化关系等,并应用荧光定量PCR技术分析该基因在马尾松幼苗不同组织中的表达活性。结果表明,克隆得到的MADS-box基因开放阅读框为672 bp,命名为Pm MADS4。Pm MADS4编码223个氨基酸,含有MADS保守域和K-box次级保守域。蛋白质理论分子量为24854.15 kD,理论等电点为7.83;其蛋白质结构主要由大量的α-螺旋(58.74%)和大量随机卷曲(31.84%)构成;亚细胞预测该基因主要在细胞核(43.5%)、线粒体(17.4%)、高尔基体(13.0%)和细胞质(13.0%)中发挥生物学作用。系统进化分析显示,Pm MADS4属于MADS-box家族基因中MIKC型的GMADS分支。组织特异性表达分析发现,Pm MADS4在马尾松幼苗的顶芽和茎中高表达,表达量分别是根部的239倍和123倍;在根部、初生叶和针叶中的表达量相对较低,表明Pm MADS4可能广泛参与马尾松幼苗地上部分分生组织的发育过程。本研究结果为Pm MADS4基因在马尾松幼苗生长发育调控方面的深入研究提供了数据基础。     

栽培花生Aux/IAA家族鉴定与生物信息学分析

Aux/IAA(Auxin/Indole-3-Acetic Acid)家族是生长素(Auxin)信号的早期响应基因家族之一,广泛参与调控植物的生长发育。然而目前对于栽培花生(Arachis hypogaea)Aux/IAA家族的研究还未见相关报道。本研究在栽培花生中共鉴定到了34个Aux/IAA基因,分布在15条不同的染色上。多重序列比对分析发现花生Aux/IAAs具有4个保守结构域,分别为Ⅰ-Ⅳ。聚类分析将花生Aux/IAAs分为Ⅰ-Ⅷ,8个亚家族。各个亚家族内部基因具有相似的保守基序,而基因之间的内含子/外显子结构存在差异。基于基因表达模式分析将栽培花生分为A和B两组基因,A组基因在花生各个组织的表达量都相对较高,而B组基因的表达具有组织特异性。基于以上结果,本研究将为进一步对Aux/IAA家族的基因功能研究提供科学依据。