荔枝GA信号途径基因LcPIF4的克隆及其功能分析

【目的】克隆荔枝GA信号途径的LcPIF4基因,并对其序列特征、表达特点、基因功能、亚细胞定位及互作蛋白进行研究。【方法】利用花穗RNA-seq数据对LcPIF4基因进行生物信息预测及分析,通过qRT-PCR对LcPIF4基因在不同组织的表达进行研究,并在表达水平上分析其对烯效唑的响应。通过拟南芥转基因株系的构建对其基因功能及亚细胞定位进行分析,同时利用酵母双杂分析其与Lc DELLA-1蛋白的互作。【结果】克隆的荔枝LcPIF4基因ORF长1 617 bp,编码539个氨基酸,且具有经典的APB结构域和HLH结构域。qRT-PCR结果表明,LcPIF4基因在花穗、叶片、果皮等器官表达水平较高,且烯效唑处理后其表达水平显著下降。转基因试验表明,在拟南芥中过表达LcPIF4基因可促进下胚轴生长,且过表达LcPIF4-YFP的转基因材料可在细胞核位置检测到荧光信号。酵母双杂交结果表明,LcPIF4与赤霉素途径阻遏蛋白LcDELLA-1存在直接的蛋白互作。【结论】荔枝LcPIF4蛋白具有拟南芥PIF4蛋白相同的结构域;LcPIF4在花穗中高表达,且其表达被烯效唑所抑制。LcPIF4可促进拟南芥下胚轴生长,其编码蛋白定位于细胞核。LcPIF4蛋白与Lc DELLA-1在酵母中存在互作。     

杧果MiOFP1基因的表达与功能分析

【目的】卵形家族蛋白（ovate family proteins,OFPs）在植物生长发育及逆境响应过程中扮演重要角色。前期通过杧果成花基因酵母文库筛选，获得了一个MiOFP1基因，为明确其功能，对MiOFP1的表达模式和转基因功能开展了研究。【方法】在本研究中分析了杧果MiOFP1的启动子序列；通过实时荧光定量PCR技术分析MiOFP1在杧果不同组织器官和不同生长发育期叶片中的表达模式；转化构建好的超量表达载体并侵染拟南芥研究MiOFP1的功能。【结果】四季蜜杧MiOFP1启动子包含激素响应元件：ABA响应元件、GA响应元件、SA响应元件和乙烯响应元件，逆境响应元件：盐响应元件、脱水响应元件、MYC转录因子和MYB转录因子结合位点。组织特异性表达分析显示，MiOFP1在各组织器官中均有表达，且在童期实生树和成年期嫁接树的茎中表达量最高，在成熟果实中表达量最低；嫁接树不同成花发育时期表达分析结果显示，MiOFP1在营养生长期的叶中表达量最高，在成花诱导期和花发育期表达水平较低。转基因功能研究显示，超量表达MiOFP1的拟南芥出现晚花表型，抽薹期叶片中成花抑制基因FLOWERING LO...     

菜薹BrWRKY57的特性及其对BrPPH1和BrNCED3的调控

从菜薹叶片中分离获得1个WRKY转录因子,命名为BrWRKY57。氨基酸序列比对及进化树分析发现BrWRKY57与拟南芥AtWRKY57同源性较高,含有1个WRKY保守结构域,且同属于WRKY转录因子家族Ⅱc亚族。实时荧光定量PCR分析表明,BrWRKY57随着菜薹叶片衰老表达水平升高,外源脱落酸(abscisic acid,ABA)处理显著诱导其表达。亚细胞定位和转录活性分析表明,BrWRKY57定位于细胞核,且在酵母和烟草体内都具有转录激活活性。双荧光素酶瞬时表达试验显示,BrWRKY57可以激活叶绿素降解相关基因BrPPH1和ABA合成相关基因BrNCED3的启动子活性。以上研究结果表明,BrWRKY57参与菜薹叶片衰老过程可能与影响叶绿素降解和ABA合成相关基因的表达有关。     

甘蓝BoPID基因的克隆与分析

在通过酵母双杂交文库获得了与钙响应蛋白BoSPx相互作用蛋白BoPID的基础上,对BoPID的编码基因进行了克隆、时空特异性表达分析及筛选与其互作的蛋白,以期为BoSPx通过BoPID参与自交不亲和性分子过程提供依据。结果表明,BoPID包含2个外显子和1个内含子,编码439个氨基酸。激酶磷酸化预测分析显示具有激酶活性;系统进化和共线性分析显示BoPID具有较强的植物种属特异性,与芜菁、拟南芥和甘蓝型油菜等十字花科植物聚类在一起,BoPID与AtPID在染色体水平上高度同源。组织特异性表达分析显示BoPID在柱头中的表达量高于花器官中的其他部位。荧光定量PCR分析表明BoPID在甘蓝柱头自花授粉15 min显著上调表达,而后下调表达。启动子元件分析发现BoPID含有ABA、IAA、脱落酸、茉莉酸、水杨酸和胁迫响应等多个应答元件。BoPID蛋白定位于细胞膜和细胞质中,可能是一种泊位于膜上并突触于胞质中的双栖蛋白。酵母双杂交和GST-Pulldown结果表明BoPID与BoCML12、BoCaM2、BoPIN1能够发生相互作用。BoPID可能是BoSPx与Bo CML12、BoCaM2之间...     

葡萄转录因子VpSBP12的克隆及功能分析

以华东葡萄‘白河-35-1’为试材,依据葡萄全基因组数据库(http://www.genoscope.cns.fr),利用同源序列比对结果设计引物,克隆获得VpSBP12基因的DNA和cDNA序列,并分析其序列特征和表达特性,以期阐明其在葡萄抗盐胁迫中的作用,为葡萄抗逆育种提供参考依据。结果表明:VpSBP12基因DNA全长2 907bp,其中含有3个外显子和2个内含子;该基因的完整开放阅读框序列全长1 137bp,编码379个氨基酸,其中包括一个含有双向核定位信号的高度保守SBP结构域。经过亚细胞定位和转录活性分析表明,该基因可以定位到核里,且具有转录激活活性。构建过量表达载体将VpSBP12转化拟南芥后发现,转基因株系在盐胁迫培养基上的萌发率及根长显著高于野生对照。表明VpSBP12基因在拟南芥中的过量表达提高了植株的抗盐胁迫的能力。     

菊花开花抑制基因CmFLC-like1的克隆及表达特性分析

为深入研究夏菊的春化机理,利用多聚酶链式反应（PCR）结合5′ RACE、3′ RACE技术克隆夏菊品种‘优香’[Chrysanthemum morflorium（Ramat.）Kitam.‘Yuuka’]开花抑制基因CmFLC-like1的cDNA全长序列,获得其全长为945 bp,开放阅读框（ORF）为636 bp,编码1条211个氨基酸残基的多肽,且具有典型的MADS结构域。同源性分析表明,CmFLC-like1与葡萄（Vitis vinifera）VvFLC和龙眼（Dimocarpus longan）DlFLC的同源性最高,分别为55%和52%。进化树聚类分析表明,CmFLC-like1蛋白与拟南芥和核桃的FLC遗传距离最近。亚细胞定位表明,CmFLC-like1基因定位在核上。在酵母体系中发现CmFLC-like1没有转录激活活性,拟南芥原生质体转化发现具有转录抑制活性。菊花植株营养生长期不同组织器官的RT-PCR表明CmFLC-like1在叶片中表达量最高,茎和茎尖中次之,根中最少。低温（4 ℃）可抑制CmFLC-like1表达,且处理时间越长,抑制表达越明显。     

蕙兰B类MADS-box基因的克隆及表达分析

 采用RT-PCR结合RACE技术从蕙兰（Cymbidium faberi）中分离到3个B类MADS-box基因CfGLO、CfDEF1和CfDEF2,分别编码210、222和227个氨基酸。系统进化树分析显示,CfGLO属于PI/GLO类基因,CfDEF1和CfDEF2分别属于PaleoAP3组基因的PeMADS2类基因和PeMADS3类基因。RT-PCR和实时荧光定量表达分析表明,CfDEF1在2、3轮花器官侧瓣、唇瓣和蕊柱中强烈表达,在萼片中不表达;CfDEF2在1、2、3轮花器官中都表达,在营养组织中不表达;而CfGLO在所有组织中都表达,说明3个基因在蕙兰花器官的形成过程中可能扮演着不同的角色。此外,3个基因都在蕙兰幼嫩子房中有表达,显示其可能在蕙兰子房的形成过程中起一定作用。     

森林草莓FvbHLH130转录因子调控植株提前开花

分析草莓碱性螺旋—环—螺旋（basichelix-loop-helix,bHLH）转录因子家族,鉴定到森林草莓（Fragaria vesca）花特异表达的转录因子基因FvbHLH130。FvbHLH130编码区序列长度为960 bp,编码319个氨基酸,保守结构域预测结果显示第247～297 aa是bHLH结合域,其属于bHLH家族成员。FvbHLH130启动子含有生长素等激素响应、逆境胁迫和低温响应元件,推测基因表达可能受到生物和非生物胁迫诱导。FvbHLH130蛋白氨基酸序列与月季（Rosa chinensis）的相似性高达93.70%,与其他蔷薇科bHLH蛋白聚在一个分支上,与拟南芥AtFBH4是同源蛋白。农杆菌介导的FvbHLH130拟南芥转基因株系提前7 d开花,且促进开花相关基因AtAP1、AtFT、AtFUL和AtCO的表达。酵母双杂交实验结果表明FvbHLH130与FvARF4和FvARF6互作,可能作为蛋白复合体共同参与开花调控。     

苹果基因组中转录因子的鉴定与分析

转录因子是基因表达调控过程中的重要调节因子。为更好地了解蔷薇科植物苹果转录因子所编码的基因家族,利用苹果基因组数据进行转录因子筛选鉴定和系统预测,并与桃和草莓2个蔷薇科物种进行分析比较。结果表明:在苹果、桃、草莓中分别鉴定到3 039、1 527、1 506个转录因子成员,可分为58个转录因子家族;基因染色体定位显示预测的转录因子以不同密度分布在所有染色体上;所有的转录因子都具有类似的GO分析结果和亚细胞定位预测信息;随机选择了与拟南芥MYB转录因子同源性较高的苹果基因进行了干旱胁迫处理下的表达量检测,值得注意的是,有6个基因经过PEG处理后在平邑甜茶和T337苹果品种中的表达量具有相似的变化趋势。该研究系统分析鉴定苹果全基因组中的所有转录因子基因家族,为今后深入了解蔷薇科植物转录因子的分类和基因功能研究提供了一定的参考依据。     

苹果乙烯响应因子MdERF3促进花青苷和原花青苷积累

以'嘎拉'苹果(Malus×domestica'Royal Gala')为材料,克隆乙烯响应因子(Ethylene Response Factor 3)基因MdERF3。构建酵母载体pGBKT7-MdERF3和原核表达载体PET32a-MdERF3,酵母转化试验表明,MdERF3转录因子具有转录激活活性。电泳迁移率试验分析显示,MdERF3-HIS原核诱导蛋白能够直接结合GCC和DRE序列。构建pCAMBIA1300-MdERF3超表达载体,转化苹果愈伤组织和拟南芥植株,并瞬时转化苹果叶片,转基因材料花青苷和原花青苷积累显著高于野生型。以上结果表明MdERF3转录因子具有转录激活活性以及对GCC和DRE序列的结合能力;MdERF3在调控花青苷和原花青苷积累过程中发挥重要作用。     

槟子脂氧合酶基因LOX2a的克隆与表达分析

【目的】脂氧合酶LOX是植物香气代谢脂氧合酶途径的起始酶,探究槟子（Malus pumila×M. asiatica）LOX2a基因在果实香气合成中的作用,为LOX2a基因在槟子果实中的功能研究奠定基础。【方法】以槟子转录组和挥发性物质检测数据为基础,筛选并克隆槟子LOX2a基因,利用生物信息学对其功能域、理化性质等进行预测,通过亚细胞定位分析LOX2a在细胞水平的表达位置,利用RT-qPCR检测LOX2a的时空表达水平,结合圆片温育和外源激素处理探究激素对LOX2a基因表达的调控作用。【结果】槟子LOX2a开放阅读框为2721 bp,编码906个氨基酸,含有一个保守的Lipoxygenase功能域,编码蛋白定位于细胞质;系统发育进化分析表明槟子LOX2a与苹果LOX2a同源性最高;槟子LOX2a在根部表达水平最高,种子中最低;在果实发育过程中花后30 d时表达水平最高,随后降低并维持在一定水平,到成熟（花后150 d）时表达水平上升;槟子LOX2a启动子上含有响应脱落酸、茉莉酸甲酯、赤霉素和水杨酸的顺式作用元件,且其表达受到这4种激素及乙烯的诱导。【结论】槟子LOX2a基因可能通过多...     

苹果MdGLRs家族基因生物信息学鉴定和表达分析

 利用生物信息学策略对苹果MdGLRs家族基因编码蛋白的氨基酸序列的基本特征、二级结构、跨膜区域、亲疏水性、基因亚细胞定位及保守结构域进行了预测和分析,与拟南芥AtGLRs家族的20个基因进行了氨基酸序列比对和进化树分析,并对这些基因在不同营养生长器官中进行了表达分析。结果表明,苹果MdGLRs家族包含32个基因,分为3个亚族,大部分基因编码800个氨基酸以上,多含有3个跨膜区域,二级结构主要以α–螺旋、无规则卷曲、折叠延伸链为主;亚细胞定位预测发现,MdGLRs蛋白主要定位在内质网和质膜上;MdGLRs蛋白的保守结构域是S1-M1-M2-M3-S2-M4;大多数基因在根、茎、叶中普遍都有表达,在叶中的表达量最高。     

紫花苜蓿MsSAG113基因的克隆及对拟南芥的转化

以紫花苜蓿为试材,采用RT-PCR技术克隆出一个与拟南芥SAG113同源的基因,利用无缝连接酶将其与3302Y连接构建过量表达的植物表达载体,通过花序浸泡法转化拟南芥获得具有草铵膦抗性的植株,以期为研究MsSAG113的功能提供参考依据。结果表明:MsSAG113基因编码区长849bp,编码283个氨基酸,PCR和RT-PCR检测显示成功获得了转MsSAG113基因拟南芥植株,初步证明在转基因拟南芥中外源SAG113基因能够转录表达。     

枇杷LFY同源基因植物表达载体构建及其功能分析

为研究枇杷LFY同源基因的功能,构建了含枇杷LFY同源基因ejLFY的植物表达载体pBI121-ejLFY,并转入到农杆菌GV3101中。利用花序侵染法将该基因导入拟南芥,经抗性筛选、PCR检测表明获得了25个转化株系。与对照相比,大部分转基因植株明显早花,成花时间可提早1周左右,莲座叶数目减少2-3片;部分植株侧生花序全部转变成单独的花,从莲座叶中抽出的花枝也全部转变为单独的花;少量转化株系花器官异常,不能形成种子。这表明枇杷LFY同源基因在其成花过程中起重要作用,为了解枇杷的成花分子机制奠定了基础。     

中国水仙NTMADS1基因表达分析及转化拟南芥研究

 利用RT-PCR技术分析了中国水仙（Narcissus tazetta var.chinensis）花器官特征基因NTMADS1在花期不同器官及花不同部位的表达模式。结果表明,该基因只在花器官中表达,且在雄蕊和副冠中的表达量高于雌蕊,在花瓣中未检测到该基因的表达。将该基因置于CaMV 35S启动子控制下,构建到载体pBI121的多克隆位点,获得了包含35S启动子、NTMADS1基因的编码区和NOS终止区域的植物表达载体。在农杆菌介导下将该基因转入模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）中,获得了卷叶、花期提早和花型改变的转基因植株。     

菜薹BrNAP克隆及其在采后叶片衰老中的功能分析

在菜薹(Brassica rapa var. parachinensis)中克隆Br NAP1并分析其功能。Br NAP1编码区全长813 bp,编码270个氨基酸,具有NAP转录因子特有的保守结构域,属于NAP亚家族成员。Br NAP1表达量与叶片衰老程度呈正相关且受ABA诱导表达上调。亚细胞定位试验表明Br NAP1定位于细胞核。互补试验显示Br NAP1能使拟南芥atnap滞绿表型回复至野生型,过表达则能引起采后叶片早衰。双荧光素酶试验表明Br NAP1能够激活Br SAG113表达。这些说明Br NAP1是菜薹采后叶片衰老的正调控基因。     

梨β–微管蛋白基因及其在矮生型与普通型梨茎尖中的表达差异

以模式植物拟南芥的β–微管蛋白为参考依据,通过电子克隆的方法,从西洋梨基因组中克隆了9个β–微管蛋白基因,并根据苹果和梨基因组间的保守性及共线性原理,实现了这些基因的染色体定位。序列分析显示,这组基因均含有3个外显子和两个内含子。起源于全基因组复制事件而形成的成对染色体上的基因不仅在外显子和内含子长度上具有较高的保守性,而且编码的氨基酸残基也有更高的序列相似性。对9个β–微管蛋白基因在矮生梨与普通梨杂种群体中的荧光定量表达分析表明,有7个基因在茎尖组织中表达,其中定位于chr16上的转录本号为PCP044487.1的基因在矮生型和普通型梨茎尖中的转录水平出现极显著差异,推测该基因可能与梨矮生性状形成的分子调控有重要关系。     

越橘花青苷合成相关基因VcTTG1的克隆与功能鉴定

以‘Duke’越橘(Vacciniumcory mbosum ‘Duke’)为试材,从转录组数据库中克隆编码WD40蛋白的基因VcTTG1,分析其表达模式并鉴定其在花青苷合成过程中的作用功能,为进一步探讨越橘花青苷合成调控机理奠定理论基础。结果表明,克隆获得越橘VcTTG1(GenBank登录号为MH717246),ORF为1044bp,推测其编码348个氨基酸,含有典型的WD40结构域。系统发生分析表明,Vc TTG1与葡萄VvWDR1的同源性最高。VcTTG1在越橘根、枝条、幼叶、花和果实中均有表达,但表达量差异显著,在果实中较高,枝条中较低。在果实中随着VcTTG1表达的升高,花青苷含量呈递增的趋势。在拟南芥中超表达VcTTG1,其花青苷积累在VcTTG1转基因植株中显著增加。酵母双杂交试验结果表明,VcTTG1可与拟南芥bHLH蛋白AtTT8相互作用。由此推测,VcTTG1在调控花青苷合成过程中发挥重要作用。     

拟南芥异源表达紫斑牡丹PrLPAAT1对种子脂肪酸含量的影响

克隆得到的紫斑牡丹（Paeonia rockii）脂肪酸代谢相关基因PrLPAAT1,构建2S2::PrLPAAT1过表达载体并利用花序浸染法转化拟南芥,通过潮霉素抗性筛选以及PCR检测得到3个T3代纯合转基因拟南芥株系L1OX-11、L1OX-17和L1OX-19。半定量RT-PCR证明PrLPAAT1在3个转基因拟南芥株系中均显著表达。与野生型相比,过表达PrLPAAT1拟南芥的单株种子产量未产生明显变化。GC–MS测定结果表明,L1OX-11、L1OX-17和L1OX-19株系的总脂肪酸含量较野生型分别为无显著差异和提高了5.3%和5.2%;油酸（C18:1）含量分别提高了19.9%、24.6%和19.4%。实时荧光定量PCR分析表明,过表达PrLPAAT1拟南芥中油脂合成相关基因AtACP1、AtDGAT1和AtSUS3的表达水平均显著增加。由此推测PrLPAAT1在牡丹种子的脂肪酸合成过程中发挥重要的作用。     

日本晚樱花器官特征基因ClAP1的克隆与表达分析

用同源克隆的方法和3′ RACE技术,从日本晚樱（Prunus lannesiana）中克隆得到了1个AP1同源基因ClAP1的cDNA全长。其cDNA全长1 005 bp,包括1个编码238个氨基酸共717 bp的开放阅读框。序列比对和分子系统发生分析表明,ClAP1是拟南芥的AP1同源基因,其蛋白质的C末端具有一个保守的euAP1模体。半定量RT-PCR分析表明,ClAP1在3个日本晚樱品种‘大岛’、‘一叶’和‘普贤像’的萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊中均有表达,在叶中不表达,属参与花发育的转录因子,但其表达模式与拟南芥的AP1有一定差别。