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...     

玉米ZmPP2C6-01基因的克隆及表达分析

为了研究玉米蛋白磷酸酶2C (PP2C)基因对非生物胁迫的响应及生理功能,以耐旱玉米自交系豫882为试验材料,对玉米20%PEG6000胁迫处理转录组进行分析,筛选受干旱诱导强烈表达的PP2C基因,然后对其进行克隆、生物信息学分析及表达模式分析。结果表明,在玉米20%PEG6000胁迫处理转录组中筛选到一个干旱胁迫下显著上调表达的PP2C蛋白基因,命名为ZmPP2C6-01。ZmPP2C6-01基因的开放阅读框为1 242 bp,编码413个氨基酸,编码蛋白质的分子质量为43.8 ku,等电点为6.6,是一种亲水性蛋白。ZmPP2C6-01蛋白与高粱的PP2C蛋白亲缘关系最近,而与冬小麦、粗山羊草等的PP2C蛋白亲缘关系相对较远。ZmPP2C6-01蛋白定位于细胞核中。利用实时荧光定量PCR分析发现,ZmPP2C6-01基因在玉米根中的表达量最高,其次是叶,茎中最低;PEG胁迫下,ZmPP2C6-01基因在根中的表达量大部分时间点均高于对照,同时在叶中呈上调表达模式;在ABA、NaCl、高温胁迫下,ZmPP2C6-01基因在根中大部分时间点的表达量均低于对照,整体呈下降趋势,而在叶中的表达量均高于对照,呈上调表达模式。综上表明,ZmPP2C6-01基因响应干旱等逆境胁迫,但表达模式不一致。     

斑地锦肉桂酸4-羟基化酶基因及启动子的克隆与分析

槲皮素属于黄酮类化合物,是斑地锦主要药效成分之一,在槲皮素生物合成过程中,肉桂酸4-羟基化酶(C4H)是一个关键酶。为了阐明斑地锦中槲皮素生物合成机制,应用同源克隆结合RACE技术、Tail-PCR,获得C4H基因编码区及其启动子序列,RT-qPCR技术检测基因在不同生长期不同组织中的表达模式,并对启动子进行生物信息学分析。结果显示,斑地锦C4H基因编码区为1 518 bp,编码505个氨基酸,与麻疯树C4H氨基酸序列的相似性高达93.1%。RT-qPCR实验表明,斑地锦中C4H基因在苗期根中表达水平最高。克隆到的C4H基因启动子长约为1 440 bp,内含TAAT-box、CAAT-box等序列。此结果丰富了C4H基因资源,也为进一步研究斑地锦C4H基因功能及表达调控提供基础。     

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...     

苎麻C3H基因的克隆、生物信息学分析及表达分析

旨在为后期验证C3H基因编码蛋白功能并最终实现低木质素优良苎麻品种的基因工程育种奠定基础。基于苎麻高通量测序信息,利用RACE技术克隆C3H基因全长序列,对其进行生物信息学分析;并利用荧光定量技术对苎麻C3H的表达模式进行研究。获得了全长为1940 bp的苎麻C3H基因c DNA序列Bn C3H-1(Gen Bank登录号为KY078743)。Bn C3H-1基因编码蛋白理化性质和结构的分析表明,该基因编码一个含511个氨基酸,分子量为57.80 k D的亲水性蛋白,它可能定位在内质网上。氨基酸序列和结构分析显示Bn C3H-1有一个保守区域,即P450结构域。系统进化分析表明,该基因与巨桉和苦荞C3H基因具有很高的同源性。     

珍珠黄杨BsGAI1基因的克隆及实时定量表达分析

DELLA蛋白是赤霉素信号传导通路中一类重要的负调节因子。本研究以珍珠黄杨叶片为试材,利用PCR技术和RACE技术克隆得到珍珠黄杨DELLA蛋白基因Bs GAI1。其c DNA全长2 576 bp,包括1 884 bp完整的ORF,能够编码含有627个氨基酸的蛋白。同时,蛋白相对分子质量为67.39 k D,等电点(p I)为4.99,并且总亲水性平均数为-0.162,预测该蛋白为亲水性蛋白。生物信息学研究表明,Bs GAI1编码蛋白具有DELLA蛋白的典型结构域。实时荧光定量表达分析表明,Bs GAI1基因在珍珠黄杨根、叶、茎和花中都有一定的表达,在根中表达量最低,茎中表达量最高。研究说明,Bs GAI1基因可能在珍珠黄杨茎节间缩短导致矮化的过程中扮演重要角色。     

灯盏乙素生物合成关键酶基因的克隆与表达分析

灯盏乙素是灯盏花的主要药用成分,研究灯盏乙素合成的相关基因对培育高品质的灯盏花品种有重要意义。本研究通过转录组测序和RT-PCR获得灯盏花黄酮6-羟化酶(flavone 6-hydroxylase,F6H)和7-O-葡糖醛酸转移酶(flavonoid 7-O glucuronosyltransferases,F7GAT)基因c DNA全长,分别命名为EbF6H1、EbF6H2和EbF7GAT。生物信息学软件分析表明灯盏花F6H1 c DNA全长1 478 bp,编码492个氨基酸残基;F6H2 c DNA全长1 524 bp,编码507个氨基酸残基;F7GAT c DNA全长1 311 bp,编码436个氨基酸残基。荧光定量PCR表明F6H1主要在根中表达;F6H2在叶片中表达量最高,其次是根和茎;F7GAT在叶中的表达量显著高于其它器官。HPLC分析表明,叶片中灯盏乙素含量最高,其次是茎和花,在根中未检测到。根中总绿原酸的含量最高,其次是叶,显著高于茎和花。本研究有助于进一步探明基因功能和活性成分积累的关系。     

蓖麻类钙调蛋白基因RcCML42克隆与表达载体构建

为了探究类钙调蛋白基因家族成员在蓖麻体内的作用及表达模式，在蓖麻体内挖掘家族基因CML42,并对其进行克隆与表达分析。以哲蓖三号植株为试验材料，克隆获得RcCML42完整编码区序列(CDS),利用生物信息学方法对RcCML42基因序列进行分析，包括编码氨基酸、蛋白分子量及等电点、跨膜结构域、氨基酸序列一致性等内容。通过荧光定量PCR(qRT-PCR)技术，检测RcCML42基因在蓖麻植株根、茎、叶位置不同时间点的特异性表达情况。结果显示，RcCML42 CDS长度为597 bp,编码198个氨基酸，含有3个EF-hand钙结合结构域。蛋白分子量为22.27 ku,等电点为4.55,不存在跨膜结构域。氨基酸序列一致性分析表明，RcCML42与巴西橡胶树一致性最高，达86.84%。qRT-PCR结果显示，RcCML42基因在蓖麻根、茎、叶组织中均有表达，在经NaCl处理后，RcCML42在根中的表达量呈现先下降后上升的趋势。RcCML42在茎中12 h高度表达，在叶中为8 h高度表达。且在茎中的表达量显著高于其在根、叶中的表达。CML是植物体内最重要的一类钙感受器，通过与钙调素结合蛋白结合...     

黄灯笼辣椒CcCAD1基因的克隆与植物表达载体的构建

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD)在木质素生物合成中有着重要作用,为了探讨辣椒中CAD基因在木质素合成中的作用,本研究利用RT-PCR方法从黄灯笼辣椒幼嫩叶片中克隆得到CAD1基因全长cDNA,命名为CcCAD1。序列分析表明,CcCAD1 cDNA序列全长1 074 bp,编码357个氨基酸。同源比对显示其与番茄CAD1蛋白的一致性高达96.09%。荧光定量PCR检测结果显示,CcCAD1基因在辣椒根、茎、叶、胎座和果肉中的表达量差异显著,其相对表达量为叶果肉茎根胎座。利用Bam HⅠ和SacⅠ双酶切连接成功构建pBI121-CcCAD1植物表达载体,为CcCAD1基因转化以及后续的功能分析提供依据。     

棉花四个C2H2锌指蛋白基因的克隆与表达分析

水稻广谱抗病基因Bsr-d1编码C2H2型锌指蛋白,本研究基于此通过RT-PCR技术从棉花中克隆4个与水稻Bsr-d1同源的C2H2型锌指蛋白基因并对其进行了生物信息学分析和表达分析,结果表明这些基因氨基酸序列与Bsr-d1的一致性为25%～35.7%,故命名为GhBsr-d1L1～GhBsr-d1L4;GhBsr-d1Ls基因的开放阅读框大小为663～813 bp,编码的氨基酸数为220～270,蛋白质分子量为23.82～28.64 kD,理论等电点为7.22～8.56,不稳系数为47.7～67.17,亲水平均数为-0.755～-0.544,无信号肽和跨膜结构域;GhBsr-d1Ls均定位于细胞核,编码N端的保守L-box结构域,C2H2型锌指结构域以及C端的转录抑制结构域EAR/DLN-box,属于陆地棉中第Ⅱ类C2H2型锌指蛋白亚家族。系统发育树分析表明,GhBsr-d1L1与GhBsr-d3L3的遗传距离最近,GhBsr-d1L2与大豆SCOF-1遗传距离最近,GhBsr-d1L4与长果种黄麻的同源基因遗传距离最近。荧光定量PCR分析表明,GhBsr-d1Ls基因在根、下胚轴及真叶中均表达,但表达量各有差异,同时在不同程度上GhBsr-d1Ls均受到大丽轮枝菌的诱导。推测GhBsr-d1Ls基因可能在棉花响应大丽轮枝菌时起重要作用。     

苦荞FtC4H基因克隆与生物信息学分析

克隆苦荞苯丙烷类物质代谢途径中的关键酶肉桂酸-4-羟基化酶基因（FtC4H）,为进一步研究其功能奠定基础。以云荞1号和小米荞为材料,提取不同发育期果壳RNA,利用RT-PCR法克隆苦荞FtC4H基因,运用生物信息学分析FtC4H蛋白的特征,构建FtC4H蛋白系统进化树,分析其基因表达。结果表明,克隆的FtC4H基因序列包含1299bp完整的cDNA开放阅读框,编码432个氨基酸,为亲水性不稳定碱性蛋白,具有P450超家族保守域,不具有跨膜结构域,有丰富的二级结构,三级结构预测显示FtC4H与6vby.1.A的序列相似度高。系统进化分析结果表明,本研究克隆的FtC4H与已报道的苦荞其他C4H基因不同。qRT-PCR结果表明,FtC4H在小米荞的花和叶中相对表达量显著高于云荞1号。     

苎麻肉桂酰辅酶A还原酶基因cDNA序列的克隆与分析

根据苎麻转录组测序信息,利用RACE法克隆出2个肉桂酰辅酶A还原酶基因全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并利用荧光定量技术对苎麻快速生长期、成熟期和成熟后期该基因在木质部和韧皮部的表达模式进行研究。结果表明,BnCCR1全长1056 bp,编码277个氨基酸,Blast比对BnCCR1基因与白桦、蓖麻CCR基因核苷酸序列相似性均为70%,推测的氨基酸与蓖麻CCR基因氨基酸序列相似度为77%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-10的保守域;BnCCR2基因全长1291 bp,编码248个氨基酸,Blast比对BnCCR2基因与毛果杨CCR基因核苷酸序列相似度为74%,推测的氨基酸与蓖麻、毛果杨CCR基因氨基酸序列相似度均为81%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-4的保守域;BnCCR1和BnCCR2基因编码蛋白三维模型与矮牵牛CCR基因相似度分别达30.68%、44.77%,建模结果可靠;荧光定量结果显示BnCCR1和BnCCR2基因具有时期表达差异性,不具有组织表达差异,但不同组织表达量具有差异。推测BnCCR1和BnCCR2基因是存在于苎麻木质素代谢中的两种CCR基因。     

烟草硼外向转运体NIP5;1的克隆和表达分析

为研究烟草中的硼转运机制,克隆了烟草硼外向转运体基因,并分析其表达特点。采用生物信息学的方法预测烟草硼外向转运体的开放阅读框,并通过PCR的方式克隆后测序验证;其相应蛋白质的结构特点亦用生物信息学手段分析。该基因在烟草不同组织和对不同处理响应的表达差异采用半定量RT-PCR的方法检测。结果显示克隆到烟草硼外向转运体NtNIP5;1的开放阅读框,全长894 bp,编码297个氨基酸,具有MIP家族典型的结构域HLNPSLTIA,GenBank登录号为KF611892。其蛋白质的二级结构以α-螺旋为主,有5个跨膜结构域。RT-PCR结果发现,NtNIP5;1在根和叶中均有表达,但在叶中表达水平较高; 6-BA、SA和ABA均可抑制其表达。     

葡萄VvMSA基因的克隆及表达特性分析

为了解VvMSA基因的功能,以抗性葡萄品种Vidal Blanc组培苗为试材,克隆得到VvMSA基因,对其序列进行了生物信息学分析,并利用实时定量PCR分析了其组织表达特性和多种非生物胁迫和信号应答表达特性。结果表明,VvMSA基因片段大小为450 bp,编码149个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示,VvMSA蛋白分子量约为16.703 k Da,等电点为5.68,不稳定系数为41.71,推测为不稳定蛋白。VvMSA含有65个氨基酸组成的ABA/WDS保守结构域。在进化上属于单独一个分支,它和已报道过的番茄Le ASR1分别属于同一个祖先进化出的2个分支。实时荧光定量PCR分析显示,VvMSA在葡萄不同组织中均有表达,花中表达量最高。多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等能诱导VvMSA不同程度的上调表达,盐胁迫3 h时诱导表达量最高。同时,VvMSA受逆境胁迫信号分子NO和H_2S不同程度诱导表达上调,而SA则抑制VvMSA表达。激素ABA、GA_3、IAA和ET均能不同程度诱导VvMSA表达上调,并且VvMSA盐处理下的表达模式与ABA诱导的类似。综合以上结果推断VvMSA可能通过调控ABA信号途径来调节葡萄对盐胁迫应答。     

Relationship between Bt Protein Expression and Nitrogen Metabolism in Insect-Resistant Transgenic Cotton Lines with Different Genetic Backgrounds

[Objective] This study aimed to determine the relationship between Bt protein expression levels and nitrogen metabolism in insect-resistant transgenic cotton lines with different genetic backgrounds and to provide some recommendations for the selection of highly insect-resistant cotton cultivars. [Method] Bt protein contents and nitrogen metabolism-related indexes were measured in young leaves, buds, and bolls of 41 cotton lines at different developmental stages (4–6 leaf, flourishing bud, and flourishing boll setting stages), and the correlations among these indexes were analyzed. [Result] The expression level of Bt protein in vegetative organs was found to be highly significantly positively correlated with the contents of soluble protein and free amino acids but not that of total nitrogen. Bt protein expression levels in reproductive organs were highly significantly positively correlated with soluble protein and total nitrogen contents and significantly positively correlated with free amino acid content. While soluble protein levels showed a relatively steady decrease from seedling to bud stages and from bud to boll setting stages, the highest Bt protein contents were measured in reproductive organs in mid- to late periods. [Conclusion] The expression level of Bt protein had the highest positive correlation with soluble protein and can thus be used as a reliable index for selection of highly insect-resistant cotton cultivars.     

MiR156 and its Target Gene TBCC in Flower Development of Gossypium harknessii Cytoplasmic Male Sterile Line and its Maintainer

This study aimed to analyze the expression level and relationship between miR156 and its target gene TBCC (Tubulin binding Cofactor C) in buds of Gossypium at different developmental stage in a cytoplasmic male sterile(CMS) line and its maintainer line, to clone the full-length cDNA of the TBCC gene, and to determine the possible role of the TBCC gene in pollen development. Real-time RT-PCR showed that the expression levels of miR156 gradually increased with the development of pollen between the CMS line and the maintainer line. The expression of GhTBCC was strikingly complementary with the expression of miR156 in the maintainer line, but showed very low expression levels in the CMS line, which demonstrated that TBCC is related to male sterility. The full-length cDNA sequence of TBCC was cloned from the buds of the maintainer line, and the gene was named as GhTBCC. The CDS of GhTBCC is 1713 bp and encodes a predicted protein of 570 amino acids with a predicted molecular weight of 62.79 kDa. Conserved TBCC and CARP domains were observed in the predicted protein sequence. GhTBCC showed 81 %, 80 %, and 77 % sequence similarity to the TBCC protein sequences of Populous trichocarpa, Ricinus communis, and Arabidopsis thaliana, respectively.     

茄子SmWRKY1转录因子基因克隆及序列分析

克隆茄子转录因子SmWRKY1基因,对其序列进行分析,为SmWRKY1基因在茄子抗逆分子育种的应用中提供理论依据。以茄子幼苗为试材,依据GenBank上已提交的番茄、甜椒、烟草的WRKY基因序列设计引物,提取总RNA利用RT-PCR方法扩增得到基因片段,克隆、测序并通过NCBI在线和DNAMAN等软件对其核酸及氨基酸序列进行分析。同源克隆得到SmWRKY1,核酸序列930 bp,翻译为310个氨基酸组成的蛋白序列,其中Ser和Thr量最多,分别占总氨基酸数的12.0%和11.0%。NCBI检索SmWRKY1属于WRKY基因超家族,第114至120个氨基酸含有WRKY保守结构域“WRKYGQK”,其锌指结构为C2H2型,初步证实SmWRKY1属于第二大类WRKY转录因子。DNAMAN构建茄子SmWRKY1与不同植物WRKY蛋白的系统发育树,表明茄子WRKY1与番茄中的WRKY1蛋白亲缘关系最近,同源性达96%。WRKY基因在植物耐逆性的研究中有着重要的作用,通过克隆出SmWRKY1基因片段,为进一步克隆其全长、研究其功能做前期准备,为分子育种、培育茄子耐逆性新品种奠定了一定的基础。     

粉葛查尔酮合成酶基因PtCHS的克隆与植物表达载体构建

查尔酮是植物体形成的一类次级代谢产物,在植物花色形成、育性及抵抗胁迫中发挥重要作用.前期研究发现粉葛与野葛中总黄酮的含量和葛根素的含量差异较大,而查尔酮合成酶是黄酮类化合物合成中的首个关键酶.为了研究野葛与粉葛中的查尔酮合成酶(CHS)基因是否存在差异性,利用同源克隆的方法,根据已报道的野葛(CHS基因序列设计引物,从...     

兜兰二氢黄烷酮醇-4-还原酶基因的克隆及其表达特性

克隆同色兜兰二氢黄烷酮醇-4-还原酶基因DFR,分析其序列特征,了解其在不同组织部位的表达情况。采用RT-PCR和RACE技术从花中克隆DFR的全长cDNA,用生物信息学方法分析序列特征,并用半定量RT-PCR研究其在不同组织的表达。分离到DFR,该cDNA全长1267 bp,具有1个1074 bp的完整开放阅读框,编码357个氨基酸。序列分析表明,该DFR蛋白含有1个NADB_Rossmann superfamily保守结构域,1个NADP(H)结合域和1个底物特异性结合域,其与文心兰、石斛兰和大花蕙兰等的DFR同源性在75%~80%。系统进化树显示,该DFR蛋白与兰科植物的DFR蛋白亲缘关系比较近。半定量RT-PCR表明,该DFR在成熟花和营养叶中的表达量最高,在子房、苞叶、萼片和花瓣中的表达量相当,在唇瓣中的表达量次之,在蕊柱中的表达量较唇瓣中的低,在花茎中的表达量最低,在根中几乎检测不到。原核表达结果表明,该DFR在大肠杆菌中获得表达。从兜兰中克隆到花色代谢途径中的关键酶基因DFR,该基因可能参与调控花色素的合成。