大豆GmSg-5基因的克隆、序列分析及表达分析

[目的]GmSg-5是大豆A类皂苷合成途径的关键酶基因。对大豆GmSg-5基因进行克隆、生物信息学分析及基因表达模式分析,为今后深入研究A类大豆皂苷的合成及大豆品质改良提供参考。[方法]以晋遗30为试验材料,采用ExPASy-Protparam等软件对GmSg-5基因和蛋白质序列进行生物信息学分析,利用PlantCARE对GmSg-5基因启动子序列进行分析,qRT-PCR方法分析GmSg-5基因在根、茎、叶不同组织、籽粒不同发育时期、激素及非生物胁迫诱导的表达情况。[结果]GmSg-5基因CDS全长1 536 bp,编码511个氨基酸,编码蛋白主要由HEME和CPR两个结构域构成,相对分子量为58.6 kD,等电点(pI)为8.95。qRT-PCR分析表明,GmSg-5基因在根中表达量最高;开花后50 d籽粒中GmSg-5基因表达量最高。MJ、ABA诱导根中GmSg-5基因的表达,抑制叶中该基因的表达,H2O2、PEG和NaCl胁迫诱导根和叶中GmSg-5基因的表达。[结论]大豆GmSg-5基因参与多种非生物胁迫应答,在大豆响应和抵制非生物胁迫及激素诱导过程中发挥重要的作用。     

水曲柳CBF1基因的克隆及表达分析

[目的]探讨水曲柳CBF基因的表达及与生物钟调控的关系。[方法]利用c DNA末端快速克隆(RACE)技术克隆水曲柳CBF1基因的全长序列,并对三年生水曲柳幼苗叶片中Fm CBF1基因的时间表达特征进行初步研究。[结果]利用RNA末端快速扩增(RACE)的方法从水曲柳中克隆得到1个CBF基因家族成员Fm CBF1(Gen Bank:KJ541508.1),该基因ORF 669bp,推测编码蛋白质含有222个氨基酸残基,相对分子质量24.5 k D,理论等电点为5.11,在DNA序列内不含内含子。氨基酸序列同源性比较发现,水曲柳Fm CBF1基因与白桦Bp CBF1同源性最高,相似性达79.4%,在系统进化树中处于同一分支上。实时荧光定量PCR表达特性分析显示,Fm CBF1基因的表达具有一个大约以24 h为周期的节律性,最大值约出现在9:00,而夜间却处于较低的表达水平。在4℃低温处理1、3、6、12、24、72和120 h后Fm CBF1的qRT-PCR分析表明,该基因受到低温诱导,并在4℃条件下随低温时间的延长,该基因的诱导表达特性呈先升后降的趋势,最大值出现在12h时,达对照的25.5倍。[结论]为进一步研究水曲柳抗旱耐寒性及分子育种奠定基础。     

甘薯盐胁迫响应基因IbNAC14的克隆、生物信息学及表达模式分析

【目的】探究IbNAC14基因在甘薯胁迫响应过程中的可能功能。【方法】以耐盐性甘薯品种徐薯22与盐敏感性甘薯品种徐薯32为研究材料,从盐胁迫处理后得到的转录组数据中筛选新的NAC基因,命名为IbNAC14。随后对IbNAC14基因进行系统的生物信息学分析,并应用qRT-PCR方法检测其表达模式。【结果】生物信息学分析显示,IbNAC14基因(GenBank登录号:MH660528)包含一个771 bp的开放阅读框,编码着一个具有典型NAC结构域的蛋白,且该蛋白含有多个磷酸化位点。qRT-PCR分析表明,IbNAC14基因的转录水平受盐和干旱胁迫,以及ABA和ACC处理的诱导,暗示其可能在甘薯胁迫过程中发挥重要功能。【结论】IbNAC14基因可能是参与甘薯胁迫响应的重要候选基因。     

白桦BpHO基因非生物胁迫及信号诱导的表达模式分析

血红素加氧酶(heme oxygenase, HO)是一种普遍存在的敏感的和高活性的血红素分解代谢过程中的限速酶。本文揭示了白桦BpHO在非生物胁迫及信号诱导调控的表达特征,为该基因在白桦中代谢调控功能的研究奠定基础。通过前期研究获得了白桦HO基因,命名为BpHO,应用生物信息学软件分析了白桦BpHO基因的分子结构特征,利用重金属镉(Cd)、盐(NaCl)以及4 ℃低温进行非生物胁迫处理,利用硝普钠(SNP)和水杨酸(SA)进行信号诱导,分析BpHO的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长855 bp,含有完整的开放读码框,编码284个氨基酸(Genebank登录号:KJ197335)。BpHO为不稳定类疏水性蛋白,不存在信号肽,也不具有跨膜能力,α-螺旋、延伸链、无规则卷曲分布于整个蛋白。分子进化分析结果表明,白桦BpHO基因与葡萄的遗传距离较近,说明二者亲缘关系较近;与大豆、菜豆、豌豆的遗传距离较远,说明其亲缘关系较远。非生物胁迫结果表明,BpHO基因的表达水平随非生物胁迫处理时间的不同而上下波动,但在处理6 h后BpHO基因对4种非生物胁迫处理都上调表达,说明BpHO基因对非生物胁迫具有响应。信号诱导结果表明,外源NO调节了BpHO基因的转录表达,调控血红素加氧酶的合成。SA也参与了BpHO基因的信号调控。盐、低温、重金属镉胁迫均能促进BpHO 的表达,但响应模式不同。      

香樟CcCBFs基因的克隆及表达模式

CBF转录因子又称为DREB1,在增强植物抵御非生物胁迫(低温、干旱和盐胁迫)方面具有重要的作用。利用同源克隆的方法结合RACE PCR技术,从香樟中获得2个CBF类似基因的c DNA全长序列,命名为Cc CBFa和Cc CBFb,其c DNA序列全长分别为909和941 bp,分别包含一个714和729 bp的开放阅读框,编码237和242个氨基酸;g NDA序列分析结果显示,Cc CBFa和Cc CBFb基因均不含有内含子。一系列生物信息学分析表明,Cc CBFa和Cc CBFb基因属于DREB家族的CBF/DREB1亚家族,将所获得香樟CBF基因c DNA全长序列提交到NCBI(登录号:KJ958932和KJ958933)。此外,实时定量PCR结果表明,Cc CBFa和Cc CBFb基因在香樟不同器官中的表达量存在一定差异,并且均能被低温、干旱、盐以及ABA强烈诱导。这些结果表明,Cc CBFa和Cc CBFb可能在香樟应对低温、干旱和盐等非生物胁迫时发挥重要作用,并且可能与ABA信号通路有关。     

水曲柳FmPLT基因家族的鉴定及表达分析

[目的]PLT转录因子家族能够参与植物的再生过程,并且在植物的生长发育及器官建成中发挥着重要作用,本研究旨在探究PLT转录因子在水曲柳生长发育及非生物胁迫中发挥的作用,以期为林木优良基因选育工作提供更多思路.[方法]通过同源序列比对和基因克隆等方法对FmPL Ts家族的成员进行鉴定及分析,之后对FmPL Ts成员进行了...     

水曲柳结构域重新甲基化酶DRM基因片段的克隆及同源性分析

[目的]克隆并分析水曲柳结构域重新甲基化酶(DRM)基因片段。[方法]根据GenBank上已发表的DRM氨基酸序列,采取CODEHOP方法设计合成1对简并引物,采用RT-PCR技术对水曲柳DRM基因进行扩增,将PCR产物与pMD 18-T连接后转化至E.coli JM109感受态细胞,检测阳性克隆,测序并进行序列分析。[结果]克隆得到的DRM基因cDNA序列长802 bp,由267个氨基酸残基组成,命名为FmadrmA。序列比对表明FmadrmA与参考的12个物种的DRM在氨基酸水平上表现出较高的同源性,其与山葡萄、番茄、黄瓜、野草莓、大豆、苜蓿、玉米、烟草、拟南芥、毛果杨、水稻和乌拉尔图小麦的DRM同源性分别为61%、54%、51%、50%、60%、48%、43%、44%、37%、42%、42%和39%。系统进化树分析表明同源的DRM蛋白可大致聚为3类,而水曲柳与其他植物的亲缘关系较远。[结论]该试验成功获得了水曲柳FmadrmA基因片段,并对其进行了同源性分析,为进一步研究结构域重新甲基化酶基因及分析其表达特性奠定了基础。     

水曲柳结构域重新甲基化酶DRM基因片段的克隆及同源性分析

[目的]克隆并分析水曲柳结构域重新甲基化酶（DRM）基因片段.[方法]根据GenBank上已发表的DRM氨基酸序列,采取CODEHOP方法设计合成1对简并引物,采用RT-PCR技术对水曲柳DRM基因进行扩增,将PCR产物与pMD 18-T连接后转化至E.coli JM109感受态细胞,检测阳性克隆,测序并进行序列分析.[结果]克隆得到的DRM基因cDNA序列长802 bp,由267个氨基酸残基组成,命名为FmadrmA.序列比对表明FmadrmA与参考的12个物种的DRM在氨基酸水平上表现出较高的同源性,其与山葡萄、番茄、黄瓜、野草莓、大豆、苜蓿、玉米、烟草、拟南芥、毛果杨、水稻和乌拉尔图小麦的DRM同源性分别为61％、54％、51％、50％、60％、48％、43％、44％、37％、42％、42％和39％.系统进化树分析表明同源的DRM蛋白可大致聚为3类,而水曲柳与其他植物的亲缘关系较远.[结论]该试验成功获得了水曲柳FmadrmA基因片段,并对其进行了同源性分析,为进一步研究结构域重新甲基化酶基因及分析其表达特性奠定了基础.     

水曲柳SOC1基因表达载体的构建及生物信息学分析

为研究SOC1开花调控关键节点基因在水曲柳花时调控中的作用,从水曲柳中克隆获得了SOC1的编码区全长,序列分析表明:SOC1基因长654 bp,编码218个氨基酸,与金鱼草MADS-box转录因子DEFH68基因序列相似性最高,核苷酸相似性为78%;水曲柳SOC1具有MADS-box结构域和K-结构域,同时具有DNA结合位点和磷酸化作用位点,属于MADS家族转录因子。同时利用双酶切法成功构建了水曲柳SOC1基因植物表达载体pROKⅡ-35S∶∶SOC1。     

不同生态环境下水曲柳的解剖结构差异分析

[目的]探究在阴生和阳生2种环境下水曲柳演化出不同内部解剖结构特征。[方法]采用石蜡切片技术、木材离析技术、徒手切片及光学显微摄影技术,分别对阴生和阳生环境下水曲柳(Fraxinus mandschurica Rupr.)叶柄和叶片、木材切面以及木质部导管的结构进行比较研究。[结果]阴生环境下,水曲柳叶柄和叶片的角质层不发达,叶肉细胞通气组织发达,海绵组织不发达,栅栏组织稀疏,导管分子孔径较小,气孔稀疏,表现出植物耐阴性的结构特征。阳生环境下,其叶柄和叶片都表现出切向壁角质层加厚,叶肉细胞小而致密,栅栏组织层数较阴生多,海绵组织致密,可有效折射光强,避免叶片灼伤,维管组织发达,导管孔径较大,运输能力较强,是植物为适应干旱环境所演化出的特有结构。[结论]试验结果为进一步探究植物颉颃逆境及结构植物学的基础研究提供了理论依据,证实了植物内外部形态与环境密切相关。     

水曲柳节律相关GIGANTEA基因的克隆及同源性比对分析

[目的]对水曲柳节律相关GIGANTEA基因的克隆及同源性进行比对分析。[方法]根据GenBank中GI基因保守结构域设计简并引物,进行PCR分析,并与其他物种的氨基酸序列进行同源性比对分析。[结果]获得了编码区780 bp的部分序列,可以编码260个氨基酸,获得的GI基因命名为FmGI,与多个物种GI基因有着较高的同源性,其中与葡萄、大豆、苜蓿、毛果杨、蓖麻、黄瓜、菊花、大麦、玉米、小麦、拟南芥、黑麦草、洋葱和云杉等多个物种具有较高一致性。系统发育树分析结果表明,GI基因按照单子叶植物、双子叶植物和裸子植物的进化关系聚为3类,明确了水曲柳GI基因的系统进化关系。[结论]该方法对水曲柳生物节律钟GI基因编码区进行了克隆,并对获得的部分GI蛋白序列进行了同源性比对分析,建立了系统进化树,为进一步获得水曲柳GI基因全长及研究其功能起到一定参考作用。     

水曲柳TCP4转录因子克隆及胁迫和激素下的表达分析

TCP转录因子家族是植物特异的一类调控生长发育和逆境胁迫的重要转录因子。本文揭示了水曲柳FmTCP4在非生物胁迫及激素信号诱导调控的表达特征,为该基因在水曲柳中调控生长发育以及逆境胁迫响应功能的研究奠定基础。通过前期研究克隆获得了水曲柳TCP4基因序列,并命名为FmTCP4,应用生物信息学软件对水曲柳FmTCP4基因的分子结构特征进行了分析,利用4 ℃低温、盐(NaCl)以及干旱(PEG6000)进行非生物胁迫处理,利用脱落酸(ABA)和赤霉素(GA₃)进行激素信号诱导,分析FmTCP4基因的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 251 bp,具有完整的开放阅读框,编码416个氨基酸。FmTCP4具有螺旋-环-螺旋结构,为亲水性的不稳定蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,亚细胞定位预测存在于细胞核中,并在细胞质到细胞核的调控中起作用。同源序列比对结果表明,FmTCP4与芝麻、烟草等物种的同源蛋白序列相比具有很高的同源性。非生物胁迫处理后,FmTCP4的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不同,表明FmTCP4明显响应了这3种非生物胁迫。激素信号诱导结果表明,外源植物激素调控了FmTCP4基因的表达,基因表达量相对于对照组具有显著性差异。非生物胁迫和激素信号诱导下的基因表达分析表明,FmTCP4响应了寒冷、盐、干旱等非生物胁迫以及激素信号,说明其参与了植物的生长发育和逆境胁迫的平衡。      

水曲柳的生长规律

水曲柳是我国东北林区的珍贵阔叶树种之一，由于长期的不合理采伐，这一资源已近枯竭。为了恢复和发展水曲柳资源，在长白山地区通过实验，对水曲柳的生长规律进行了研究。结果显示：水曲柳的高生长期与径生长期不同步，表现出先高生长，后径生长的现象。林隙自由生长木的高生长量和胸径生长量都远远大于林内丛生木的高生长量和胸径生长量。林隙木在后期的生长策略上表现为径生长占主导；相反，林内丛生木在后期的生长策略上表现为高生长占主导。对林分进行人工抚育，改善树木的生长条件，水曲柳的平均胸径达到24cm和32cm时的培育期可以分别比自然条件下(未抚育)的林分缩短15a和20a。     

水曲柳FmPIF基因家族克隆及表达模式分析

[目的]探究水曲柳光敏色素互作因子(FmPIFs)在激素调控与非生物胁迫应答过程中的重要作用,为揭示水曲柳抗逆分子机制和制定林木遗传育种策略提供理论依据.[方法]在水曲柳中克隆FmPIFs基因,并对其基因结构、蛋白质理化性质、保守基序、系统进化关系等进行生物信息学分析.采用qRT-PCR方法分析水曲柳中FmPIFs基因...     

磷胁迫对水曲柳幼苗潜在光合速率的影响

磷胁迫是森林树木常常遭遇到的逆境。在磷胁迫条件下森林树木的形态和生理功能发生很大的变化。以一年生水曲柳幼苗为实验材料,研究其在磷胁迫下的潜在光合速率。实验结果表明:在磷胁迫条件下,叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a与叶绿素b的比值均下降,叶片中总氮含量和可溶性蛋白含量也下降。尽管叶绿素荧光参数变化没有规律性,但水曲柳幼苗在磷胁迫下的潜在光合速率却随磷供给水平的下降而下降。潜在光合速率的下降与叶片氮向Rubisco中的分配有关。