毛白杨labA-1ikel基因的克隆与表达特性及其表达载体的构建

利用滤纸吸附噬菌体一PCR法,从毛白杨花芽cDNA文库中分离克隆了PtlabA-1ikel基因cDNA全长序列。在Conserved Domains Database（CDD）中对该基因氨基酸保守结构域进行分析,发现其包含一个LabA—like superfamily结构域,故将其命名为PtlabA—likel。经BLAST分析,在毛果杨基因组数据库中检索到含有该保守结构域的其他9个家族成员。运用BioEdit和MEGA3．1软件,绘制了该基因家族表达蛋白的系统进化树。通过RT—PCR分析,揭示了该基因及其他家族成员在毛白杨中的组织差异表达模式：PtlabA—likel、PtlabA—like6呈现相似的组织表达模式,在茎、幼叶、成熟叶和雌雄花芽组织中均表达,但PtlabA—likel表达丰度较高;PtlabA—like8只在根部表达,且表达丰度较低;其他成员在根、茎、成熟叶、幼叶和雌雄花芽组织中均有表达,但是不同成员的表达丰度存在一定的差异。为进一步研究该基因的功能,构建了该基因的正义表达载体。     

毛白杨PtPCP—like基因的克隆及其遗传转化初报

利用滤纸吸附噬菌体 PCR法,从毛白杨花芽cDNA文库中分离克隆了PtPCP-like基因cDNA全长序列,测序表明克隆得到的该序列全长595 bp,包含一个完整的开放阅读框,编码91个氨基酸;经BLAST分析发现,该基因包含与拟南芥花粉外被蛋白基因相似的序列,命名为PtPCP-like。采用RT PCR技术检测PtPCP-like基因在各个组织部位的表达模式,结果显示在毛白杨的根和雄花芽中表达丰度最高,而在雌花芽部位表达丰度最低。并且构建35S∶∶PtPCP-like植物表达载体,采用农杆菌介导法将PtPCP-like基因导入烟草中,获得了一批阳性转化植株。采用qRT-PCR技术检测PtPCP-like基因在各个转基因烟草中的表达模式,结果显示在转基因烟草中各个株系均比野生型表达量高,且不同株系间相对表达量差异显著。      

毛白杨4CL-like基因的克隆与原核表达分析

为得到毛白杨4CL-like基因并对其原核表达特性进行分析,利用毛白杨叶片的总RNA反转录得到的总cDNA为模板,利用PCR技术克隆得到毛白杨4CL-like基因(登录号:XP_002315339.1).利用MEGA软件对4CL-like基因及其他9个来自不同物种的4CL基因进行进化树分析.最后通过构建pET30-4CL-like原核表达载体对该基因进行原核表达分析.结果显示,克隆得到的4CL-like基因CDS区全长为1 758 bp,编码585个氨基酸.系统进化分析表明,该基因与葡萄中的4CL-like5有很高的同源性.另外,SDS-PAGE分析表明,4CL-like基因在大肠杆菌BL21中成功表达,所表达融合蛋白的分子量约为60 ku.     

毛白杨PtYABBY基因家族3个成员的克隆与表达分析

  目的  YABBY是高等植物中特有的转录因子家族,在侧生器官发育和开花过程中发挥重要作用。本研究对毛白杨PtYABBY基因进行克隆和生物信息学分析,并对雌雄花芽8个关键发育时期和根茎叶等组织中PtYABBY基因表达模式进行探究,以期为阐明PtYABBY基因在毛白杨侧生器官发育过程中的功能奠定前期基础。  方法  以毛白杨为试材,采用同源基因克隆法从毛白杨中分离FILAMENTOUS FLOWER (FIL)/YABBY3 (YAB3)同源基因PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11的编码区序列,并开展生物信息学分析。通过qRT-PCR研究这3个基因在雌雄花芽8个发育时期及根、茎、幼叶、成熟叶片中的表达规律。  结果  PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11编码区长度分别为633、642、639 bp,分别编码210、213、212个氨基酸。所推测的氨基酸序列包含C₂C₂锌指结构域和YABBY结构域。系统进化分析进一步表明这3个基因属于FIL/YAB3亚家族成员。qRT-PCR结果显示这3个基因在根、茎、叶及8个时期雌雄花芽组织中均有表达,但PtYABBY基因间的表达水平存在明显差异。PtYABBY3表达水平在雌雄花芽发育初期下调,发育后期上调;花原基形成到休眠期内PtYABBY3在雌雄花芽中呈现相反的表达变化趋势。PtYABBY4和PtYABBY11基因在雌雄株成花诱导期表达水平最高,成花诱导到伸长期内呈现下降趋势,在雄花芽休眠期和小孢子发生期基因表达水平无明显变化。营养组织表达量测定结果显示这3个基因在幼叶和成熟叶片中表达水平相对较高,根系中表达量最低。  结论  YABBY基因家族成员PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11同属FIL/YAB3亚类,在毛白杨雌雄花芽发育的8个时期中表达水平存在较大差异,且在叶片和花芽中表达量较高,表明其可能与叶片和花芽发育相关。本研究为今后深入研究YABBY家族成员在杨树器官生长发育过程中的作用奠定基础。      

毛白杨亚油酸去饱和酶基因的克隆与表达模式分析

以毛白杨为材料,利用现有的杨树基因组EST序列库资源,通过同源序列搜索,经过多次拼接合并获得了理论的杨树亚油酸去饱和酶cDNA序列全长,通过RT-PCR手段首次克隆得到了毛白杨PtFAD3基因编码序列cDNA (GenBank 登录号: DQ354393),该 cDNA 全长 1 199 bp,开放阅读框编码383个氨基酸.通过RT-PCR半定量研究表明PtFAD3在叶片中的表达量最高,茎和根中的表达量依次降低;用低温、干旱、NaCl、ABA分别处理毛白杨组培苗,叶片中的PtFAD3表达量在逆境初期 24 h 之内没发生变化.该研究为毛白杨脂肪酸去饱和酶的研究以及植物脂肪酸基因工程提供了基础.     

大白菜PAT1基因的克隆及其表达载体的构建

根据GenBank中大白菜（Brassica campestris L ssp．pekinensis）基因组测序结果,分析了大白菜PAT1（phytochrome A sjgnal transduction）基因的内含子和外显子。通过拼接外显子,获得了大白菜PAT1基因的cDNA编码序列。根据编码区序列,设计并合成了一对引物;利用这对引物,采用RT—PCR技术扩增出大白菜福山包头PAT1基因（CcPAT1）的全长cDNA序列。CcPATl编码区共1500bp,与拟南芥PAT1相似性为85．03％。同时构建了含有35S启动子的pCAMBIA-2300-CcPAT1过表达载体,并利用以PAT1 5’端特异区域构建了pFGC-1008-PAT1RNAi（RNA interference）载体,以备将来研究大白菜CcPAT1基因的功能。     

毛白杨抗坏血酸过氧化物酶基因PtAPX2的克隆表达及分析

以毛白杨总RNA为模板反转录得到cDNA,克隆获得抗坏血酸过氧化物酶基因家族中的一个成员PtAPX2 864 bp的编码序列。该基因编码的蛋白包含287个氨基酸,理论分子质量为3178 ku,C末端包含锚定于过氧化物酶体跨膜结构域,推断其为过氧化物酶体定位蛋白。构建了PtAPX2原核表达载体,在大肠杆菌中表达获得了纯化的重组蛋白,并对其进行了酶学性质分析。PtAPX2对抗坏血酸的Km值为 (1.37±0.22) mmol/L,Vmax值为 (3.95±0.46) mmol/(L•min•mg);对H2O2的Km值为 (0.026±0.003) mmol/L,Vmax值为 (1.27±0.03) mmol/(L•min•mg);该酶在28 ℃,pH 7.0～7.4时活性最高。实时荧光定量PCR分析表明,PtAPX2在杨树老叶叶肉中表达量最高。对PtAPX2亚细胞定位、底物结合特征、酶学性质及组织特异性表达的分析加深了对木本植物抗氧化机理的认识。      

杨树EBP1基因的克隆与表达载体构建

器官大小是植物形态的重要表现特征之一,也是决定一些作物或经济植物产量和品质的重要因素。研究证实,草本植物如拟南芥中EBP1类转录因子可从细胞数量和体积2个方面同时调控植物器官大小,但该基因在木本植物杨树中的结构及功能仍未知。本研究依托杨树全基因组及EST数据信息,采用生物信息学方法结合基因同源序列克隆,首次对杨树中的EBP1全长cDNA进行克隆及序列分析,同时成功构建了用于遗传转化的过表达载体。     

Bt基因的克隆及植物表达载体的构建

试验将从质粒pB110上克隆得到的Bt基因的片段,连接到高效的植物表达载体质粒pBI121上,此重组质粒经过限制性内切酶酶切分析和PCR鉴定,证明含有抗虫基因的植物表达重组质粒已构建成功。     

胰蛋白酶抑制剂SKTI3基因的克隆及其植物表达载体的构建

以大豆基因组DNA为模板,利用聚合酶链式反应(PCR)技术克隆了大豆胰蛋白酶抑制剂基因SKTI3的全长DNA片段,并将其构建到pMD18-T vector上。核苷酸序列测定结果表明:该基因片段全长654 bp,与已发表的SKTI3基因序列同源性达99%。将目的基因片段插入到pB I121 35S启动子下,构建重组质粒pB ISKTI3,采用冻融法将该重组质粒转入农杆菌EHA105中,获得了植物表达载体。     

双向启动子构建及在毛白杨中瞬时表达研究

该研究通过PCR扩增、酶切及连接等分子生物学研究方法分别将β葡萄糖苷酶基因(gusA)和绿色荧光蛋白基因(gfp)与双向启动子两端融合,构建成双可视报告基因融合双向启动子的植物二元表达载体pBDGG. 通过农杆菌介导的叶盘法转化毛白杨叶片以鉴定所构建的双向启动子的功能. 对农杆菌侵染3～4 d的毛白杨同一叶片进行GUS组织化学染色检测和紫外激发后通过荧光显微镜观测绿色荧光,结果表明gusA基因和gfp基因都能够进行瞬时表达,表明该双向启动子可在毛白杨中实现双向表达. 该文还讨论了双向启动子在植物基因工程中应用的可能性,为实现植物基因工程的“一箭双星”（即一个启动子同时双向表达两个或多个基因）奠定基础.      

毛白杨巯基蛋白酶抑制剂基因cDNA的克隆及序列分析

为了发掘我国乡土树种毛白杨巯基蛋白酶抑制剂(CPI)基因资源,该研究在对已知植物巯基蛋白酶抑制剂氨基酸序列保守性和杨树表达序列标签(EST)序列分析的基础上,设计了1对简并引物和1对杨树特异性CPI引物,应用RT-PCR技术在毛白杨形成层中扩增出了一个696 bp的cDNA片段,将此片段连接到pGEM-T Easy载体上并测序.结果表明,该片段含有一个417 bp的开放阅读框,编码138个氨基酸残基.进一步对氨基酸序列分析表明,该氨基酸具有典型植物巯基蛋白酶抑制剂的保守区段,即靠近氨基端具有甘氨酸（G）残基和［LVI］-［AGT］-［RKE］-［FY］-［AS］-［VI］-［EDQV］-［HYFQ］序列,羧基端具有与酶活性有关的QXVXG结构和PW残基,说明毛白杨形成层中存在CPI基因并能够有效表达.氨基酸序列同源性分析表明,该基因与其他林木CPI的同源性在47%～68%之间.      

毛白杨种内杂交无性系苗期生长模型构建

以50 个毛白杨种内杂交无性系为材料,对无性系苗期苗高生长进行Logistic 模型构建,探讨不同无性系苗期 生长过程的变异情况。结果表明,毛白杨种内杂交无性系苗高生长呈“S冶型曲线,利用Logistic 方程进行拟合,拟合 系数超过0.887。方差分析结果表明,不同变异来源毛白杨种内杂交无性系苗高差异均达到显著水平(P 0.01)。 毛白杨种内杂交无性系平均速生点为第176 天,平均速生期持续时间为44 d,速生期平均苗高总生长量为31.43 cm,速生期内苗高日生长平均值为0.72 cm。极值k 与苗高年生长实测值呈极显著正相关,k 值可以作为苗期苗高 生长的评价指标。苗高最终生长量与速生期内平均生长量达极显著正相关,表明毛白杨苗期苗高生长与速生期平 均生长量关系密切。      

3个毛白杨病程相关蛋白基因的克隆及表达

运用电子克隆及RT-PCR技术,以水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）诱导下的毛白杨（Populus to-mentosa Carr.）叶片总RNA为模板,分离获得3个病程相关蛋白基因,分别命名为PtPR-1、PtPR-5与PtPR-10。生物信息学分析后发现,这3个基因所编码的蛋白PtPR-1、PtPR-5和PtPR-10分别具有SCP、THN和Bet_v1保守结构域,其中PtPR-1和PtPR-5均包含一段25 bp的信号肽,成熟蛋白序列与其他物种相比同源性较高;而PtPR-10无信号肽,蛋白序列与其他物种相比差异性较大,其基因组序列还存在一段91 bp的内含子。另外,实时荧光定量PCR技术分析结果表明,SA和MeJA处理后,PtPR-1与PtPR-10表达模式和转录水平均有较大差异,而Pt-PR-5的表达则未见显著变化,由此可推测,PtPR-1可能受SA和JA双重诱导,而PtPR-10可能只受SA诱导表达,在SA和JA两种信号通路的互作下,表现出不同的诱导表达模式。     

毛白杨无性系同工酶基因标记的研究

通过对86株毛白杨优树和古树的不同组织材料的16种同工酶酶谱分析研究,发现有10种酶系统遗传表达稳定.其中有8种酶系统(ACO,GOT,LAP,NDH,PER,PGM,6-PGDH和SKDH)共有12个基因位点,另外两种酶系统(IDH和MDH)难以确定位点,各具5种酶1谱表现型.用这些酶系统可将86株毛白杨归属于79个不同遗传组成的无性系.重叠率为8.14％,平均重叠率为1.63％.由此证明全国毛白杨档案库收集的资源,具有丰富的种群代表性和可靠性.本文对用同工酶基因标记鉴别无性系所选用酶系统数目及其最佳酶系统组合也进行了讨论.     

毛白杨4-香豆酸:辅酶A连接酶可溶性原核表达及活性检测

为了进一步研究毛白杨4CL1的酶学特性,构建了毛白杨4CL1原核表达载体pQE31-4CL1．经IPTG诱导在大肠杆菌中表达了毛白杨4CL1蛋白,SDS-PAGE电泳分析表明该新蛋白的分子量为60 kD,与预测值一致．对毛白杨4-CL1蛋白在大肠杆菌中的表达体系进行了优化,确定IPTG的最佳浓度为0.4 mmol/L,诱导时的菌液密度OD600为0.3～0.5,最佳表达时间为2 h．37℃下表达的4CL1融合蛋白以包涵体的形式存在,没有生物学活性．当表达温度从37℃降低为28℃时,可溶性的有生物学活性的毛白杨4CL1蛋白诱导表达获得成功,表达量达11%．以耦联有Ni2+-NTA的琼脂糖为亲和层析填料,金属鳌合亲和柱层析一步纯化获得了电泳纯4CL1蛋白,4CL1蛋白对5种底物的比活性分别为:4-香豆酸3 949.0 pkat/mg,咖啡酸2 214.0 pkat/mg,阿魏酸715.0 pkat/mg,肉桂酸84.9 pkat/mg,而对芥子酸没有生物活性．