葡萄SVP类MADS-box基因的克隆及表达分析

从无核白葡萄(Vitis vinifera cv.Thompson seedless)中克隆获得一个胚珠发育相关MADS-box基因。该基因cDNA全长1 248bp,ORF为729bp,编码一个含有243个氨基酸的蛋白。氨基酸多序列比对和系统发育分析显示,该基因属于SVP类MADS-box基因。采用半定量技术进行表达分析表明,该基因在葡萄的根、茎、叶、花蕾、盛花和胚珠中均有表达,但是有强弱差异。实时定量PCR技术分析表明在无核葡萄品种无核白胚珠发育过程中基因表达量先升后降,而在有核葡萄品种黑比诺胚珠发育过程中表达量一直呈下降趋势。     

葡萄VviSEP2基因的克隆及表达分析

【目的】克隆葡萄VviSEP2基因的完整开放阅读框(ORF)序列,明确其与胚珠败育型无核葡萄胚珠败育的关系。【方法】通过RT-PCR技术在‘无核白’葡萄中克隆葡萄VviSEP2基因的完整ORF序列,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR技术分析VviSEP2的表达模式。【结果】克隆得到一个无核葡萄胚珠发育相关基因,该基因cDNA序列长度为1 132bp,ORF为741bp,编码246个氨基酸。氨基酸多序列比对和进化树分析确认,该基因是E类MADS-box基因家族成员,命名为VviSEP2。表达分析结果表明,VviSEP2只在花蕾、花和胚珠中有表达,而在根、茎、叶中无表达,并且该基因在有核葡萄‘黑比诺’花与花蕾中的相对表达水平明显高于无核葡萄‘无核白’,同时VviSEP2基因在‘黑比诺’胚珠发育各时期的相对表达水平均高于‘无核白’,为后者的3~5倍。【结论】VviSEP2基因与无核葡萄的胚败育可能存在一定关系。     

中国水仙NtMADS3基因全长的克隆与表达分析

MADS-box基因在植物花发育中具有重要作用。采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙幼嫩花蕾中分离到了一个MADS-box同源基因,命名为NtMADS3(GenBank登记号:EU081900)。该基因cDNA全长980 bp;编码区编码241个氨基酸,具有典型的植物MADS-box基因结构。序列分析表明,NtMADS3编码的蛋白与其他植物的MADS-box蛋白有着较高的一致性,其中与石刁柏的AOM3一致性高达89.2%,与拟南芥的AGL6一致性为60.0%。系统进化树分析表明NtMADS3基因属于E类功能基因。组织表达模式分析显示,NtMADS3基因在中国水仙的开花期各器官及花的各部位均有表达。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,在拟南芥中异位表达,转基因植株花期提前,但花型无显著变化。     

蓝莓FLC基因电子克隆及生物信息学分析

FLC基因是MADS-box家族的重要成员,参与调控植物花芽分化和开花过程,在春化作用中起关键作用。以拟南芥(Arabidopsis thaliana)FLC基因编码蛋白序列(Gen Bank登录号:AAN04056.1)为探针,运用电子克隆方法获得蓝莓(Vaccinium spp.)FLC基因(VaFLC)c DNA序列,对其编码蛋白的理化性质、亲/疏水性、保守序列、二级结构和三级结构特点进行预测分析,并对该编码蛋白与其他植物中FLC基因编码蛋白的相似性和进化关系进行研究。结果表明,蓝莓FLC基因c DNA全长1 303 bp,包含1个长度为753 bp的完整开放阅读框,编码250个氨基酸,编码蛋白含有MEF2-like MADS域、I域、K域和C域4个明显的结构域,属于MADS-box基因家族中植物Ⅱ型(MIKC型)基因。在蓝莓FLC基因编码VaFLC蛋白与其他植物FLC蛋白的相似性方面,除与大豆的相似性为38%之外,与其他植物的相似性均高于40%,其中与葡萄、柑橘具有47%的相似性,与拟南芥、可可树、白桦具有46%的相似性,与梨树具有45%的相似性。蓝莓VaFLC蛋白在系统进化树上归为木本植物分支,并形成独立的小分支,推测该基因及其编码蛋白在植物FLC进化过程中保留了部分原始特征。     

植物MADS-box基因研究进展

植物MADS-box基因在植物的生长发育过程中发挥着重要的调节作用。迄今为止,已经在植物中发现数以百计的MADS-box基因,其中大部分成员在植物生殖器官发育过程中发挥重要作用,部分也参与植物营养器官的发育。本文综述了植物MADS-box基因及其编码产物的发现、结构、调节机制、进化以及功能等方面的研究进展,并探讨了植物MADS-box基因研究的发展趋势。     

光皮桦成花相关MADS-box基因BlMADS1的克隆与表达

MADS-box家族基因广泛分布于植物中,在花发育过程中起着重要调控作用。采用同源克隆结合c DNA末端快速扩增技术(RACE)在光皮桦Betula luminifera中克隆到1个MADS-box基因,命名为Bl MADS1。该基因可能存在2个不同的转录本Bl MADS1S和Bl MADS1L:前者为1 150 bp,编码254个氨基酸,具有MADS-box基因的典型结构,与欧洲白桦Betula pendula的同源基因相似性最高(97%);后者长1 312 bp,但仅含有690 bp的开放阅读框(ORF),编码229个氨基酸,缺失MADS-box蛋白的C端。这种缺失可能由内含子可变剪切造成。同源比对和系统进化分析表明:Bl MADS1属于AP1/SQUA亚家族的AGL79这一分支。定量聚合酶链式反应(PCR)表达分析表明:Bl MADS1基因在根、茎、叶和花器官中均有表达,但Bl MADS1S和Bl MADS1L这2个转录本表达模式存在差异。雄花序发育过程中,Bl MADS1的2个转录本的表达峰值均在萌动雄花序时期;而在雌花序发育过程中,Bl MADS1L和Bl MADS1S表达水平的峰值分别出现在初生雌花芽和萌动雌花序。图6表1参27     

辣椒花器官发育相关PAP3基因的克隆与生物信息学分析

AP3基因属于MADS-box基因家族中控制花器官发育的B类基因,与PI基因一起参与控制植物花瓣和雄蕊的形成。克隆到了辣椒控制花器官发育的PAP3基因(Gen Bank登录号:HM104635),该基因全长929 bp,编码226个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域;与其他6种植物同源基因比对显示,它们的氨基酸序列相似性在82%~91%之间;系统进化树分析表明,PAP3属于MADS-box基因家族中的AP3/PI亚族成员,与辣椒花器官发育相关。     

枣SEP1基因的克隆和表达分析

SEP类基因属于E类MADS-box基因,在植物花器官发育中发挥重要作用。该研究以‘冬枣’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术从枣中分离到1个SEPALLATA1基因,并进行生物信息学及转录表达分析。序列分析表明,该基因包含完整的开放阅读框为735bp,编码244个氨基酸,预测分子量为27.9247kDa。系统进化树显示,该蛋白与其他植物SEP1类蛋白具有较高的同源性,命名为ZjSEP1(登录号为:KU375248)。实时荧光定量分析表明,ZjSEP1在枣不同组织中表达有显著差异,在蕾、花、幼果等生殖器官中高丰度表达,尤其是花发育前期表达最高;该基因在雄性不育和可育品种中表现出不同的表达模式,初步认为ZjSEP1基因可能在枣花器官的形成过程中发挥一定调控作用。     

萼脊兰AGAMOUS(AG)基因的克隆与表达分析

通过对萼脊兰AGAMOUS(AG)基因进行结构、功能分析、克隆和AG基因的表达调控等方面的探究,发现,萼脊兰AG的氨基酸序列属于植物特有的MIKC型MADS-box的C类基因,该基因c DNA全长1 002 bp,包含一个702 bp的开放阅读框,该基因命名为AG(登录号KY744276),共编码233个氨基酸。蛋白序列比对和进化树分析表明,AG蛋白与蝴蝶兰蛋白一致性最高,进化距离最近。二级结构分析表明,该蛋白分子属于亲水性蛋白,其中α螺旋占48.93%,延伸链占11.59%,不规则卷曲占39.48%。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,AG基因在花蕾和蕊柱中表达量很高,说明AG基因的表达具有组织特异性,在ABCDE模型中属于C类基因的特征非常明显,控制着雄蕊和雌蕊的发育。     

百子莲生长素受体基因TIR1的全长cDNA克隆及功能分析

采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)方法获得百子莲生长素受体TIR1基因cDNA全长序列,对该序列进行生物信息学分析的结果显示,TIR1基因的mRNA序列全长为2 235bp;5’非编码区296bp,3’非编码区172bp;该基因的ORF全长为1 764bp,编码一个含有588个氨基酸的蛋白。百子莲TIR1推导蛋白序列与葡萄(Vitis vinifera)、二穗短柄草(Brachypodium distachyon)、高粱(Sorghum bicolor),玉米(Zea mays)等植物均具有较高的同源性,同源性最高的是葡萄,可达78%。系统进化树表明,百子莲与葡萄距离最近。由α-螺旋,随机卷曲和延伸链组成一个磁状结构,为亲水蛋白,疏水性值为-0.092,在百子莲体细胞胚胎发生过程中,实时荧光定量PCR结果表明TIR1基因表达量在愈伤组织中含量最低,在胚性愈伤组织和体细胞胚胎中含量均有所升高,而在体胚幼苗中表达量最高,表明该基因介导的生长素信号在体细胞胚胎发生过程中发挥着非常重要的作用。     

春兰GLO基因的克隆和实时定量表达分析

采用RT-PCR结合RACE技术从春兰(Cymbidium goeringii)中分离到一个GLO基因.该基因含有一个630 bp的开放阅读框(ORF),共编码210个氨基酸.系统进化树分析显示,该基因属于B类MADS-box基因的PI/GLO家族,其编码的蛋白与其他植物PI/GLO类蛋白具有很高的同源性,命名为CgGLO(登录号HM106984).实时荧光定量表达分析表明,CgGLO主要在第二轮花器官唇瓣和花瓣中表达,在萼片、子房和叶片中表达较少,在蕊柱和根中表达量最少,这种表达模式支持了van Tunen对ABC模型的修正,也显示了CgGLO基因可能在春兰花器官以及子房的形成过程中起着重要作用.     

MADS-box基因与雌雄异株植物性别决定及分化的关系

MADS-box基因的功能涉及植物多个发育过程的调控,尤其是在植物花发育过程中具有重要的调控作用。雌雄同株植物花发育的ABC(DE)模型中已知的大多数基因都属于MADS-box基因,但在雌雄异株植物中对MADS-box基因的研究较少。对已经报道的与雌雄异株植物花发育的MADS-box基因进行详细的介绍,并对MADS-box基因与雌雄异株植物的性别决定及分化间的关系进行了分析探讨。     

葡萄全基因组DELLA蛋白基因家族鉴定及其应答外源赤霉素调控葡萄果实发育的特征

【目的】明确DELLA蛋白基因在葡萄基因组数据库中的数量、结构和组织表达差异,探究DELLA蛋白在葡萄赤霉素(GA)信号传导及葡萄无核果实发育机理中的作用机制。【方法】基于拟南芥、水稻等植物中的DELLA蛋白基因,利用HMMER程序和NCBI的CDD程序鉴定葡萄基因组中的DELLA蛋白基因;以‘白罗莎里奥’葡萄品种为试材,采用PCR技术克隆3个DELLA蛋白基因的c DNA全长序列;通过启动子作用元件分析预测其潜在功能;利用生物信息学软件对其染色体定位、基因结构、系统进化、理化特性、亚细胞定位及蛋白互作等进行分析;利用农杆菌介导的烟草瞬时表达技术分析DELLA蛋白的亚细胞定位情况;采用q RT-PCR方法检测葡萄DELLA蛋白基因应答GA在果皮、果肉、种子(或种子区)的时空表达特征。【结果】鉴定得到3个葡萄DELLA蛋白基因,克隆并验证其精确序列,分别命名为Vv GAI1(VIT_201s0011g05260)、Vv RGA(VIT_214s0006g00640)及Vv SLR1(VIT_211s0016g04630),其染色体定位、开放阅读框(ORF)大小、编码氨基酸数量分别为:Chr1、1 773 bp、590个;Chr14、1 710 bp、569个;Chr11、1 599 bp、532个。基因结构分析表明其DNA序列均无内含子,只有1个外显子,基因结构高度保守。进化分析显示Vv GAI1与Vv RGA亲缘关系较近,被聚类为一组,而Vv SLR1为另一组。3个基因的启动子均含有响应赤霉素和胚乳发育相关的作用元件,表明它们可能参与响应GA信号传导和胚乳发育过程。亚细胞定位结果显示3个DELLA蛋白均定位于细胞核。q RT-PCR结果显示除果皮中Vv SLR1在近成熟期具有表达高峰外,其余均在幼果期高表达,且外源GA处理均不同程度降低了3个DELLA蛋白基因在葡萄果皮、果肉和种子区的表达,尤以种子区下调水平最为显著。蛋白互作分析表明3个DELLA蛋白均为葡萄GA信号传导的核心作用元件,均可能与GIDI1和SLY1互作参与葡萄GA信号传导。【结论】葡萄基因组中含有3个DELLA蛋白基因家族成员;不同物种间DELLA蛋白结构高度保守;GA可能通过负调控这3个成员参与葡萄果皮、果肉和种子区的发育,且3个成员均可能通过应答GA信号调控葡萄无核果实的发育。     

植物MADS-box基因的研究进展

MADS-box基因是一类调控植物生长发育的关键基因,散布在整个植物基因组中.迄今,植物中已发现数以百计的MADS-box基因.多数MADS-box基因在植物生殖发育过程中起重要作用,同时也参与调节营养生长、子房发育、种皮发育、根的形成、胚形态建成和共生诱导等.     

高粱MADS-box家族基因的鉴定与分析

MADS-box家族是一类具有多种生物功能的转录因子,它参与了植物生长发育的各个过程。本研究利用生物信息学方法,从高粱全基因组数据库中筛选并鉴定出98个高粱MADS-box家族成员,并对该家族成员的蛋白理化性质、系统进化树、染色体定位、基因结构、基因表达模式等特征进行了全面分析。结果表明98个高粱MADS-box基因包含了42个M-type-MADS基因和56个MIKC-MADS基因。高粱MADS-box家族基因的内含子数目为0～10个不等,不同基因的内含子数目相差很大。这些基因位于1～10号染色体,且分布较为均匀。高粱花发育过程中有28个M-type-MADS基因和55个MIKC-MADS基因转录表达。果实发育过程中有32个M-type-MADS基因和54个MIKC-MADS基因转录表达。     

水稻与拟南芥中控制花器官发育MADS-box基因的比较研究进展

MADS-box基因编码的蛋白在植物花发育过程中起着重要的调控作用.单子叶模式植物水稻与双子叶模式拟南芥是两个关系很远的种类,通过对它们花器官功能保守因子的比较研究,将有助于提高对水稻基因功能的认知以及加快对水稻花器官发育研究的步伐.     

山核桃MADS-like基因的克隆与分析

MADS-box基因在植物花发育的整个阶段起到了极为关键的作用。根据山核桃Carya cathayensis雌花芽454测序得到的基因片段,采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术,获得了1条Cc MADS-like基因。序列分析结果表明:Cc MADS-like开放阅读框(ORF)长度为609 bp,编码202个氨基酸,具有典型的MADS-box结构域,包括高度保守的MADS盒和K区以及I区、C区。Cc MADS-like与拟南芥Arabidopsis thaliana,金鱼草Antirrhinum majus,美洲黑杨Populus deltoides,欧洲大叶杨Populus trichocarpa等的同源基因所编码的蛋白质同源性分别达到48%,65%,69%,71%。山核桃不同组织实时荧光定量聚合酶链式反应(q RT-PCR)结果表明:Cc MADS-like基因在花芽中表达量远远高于其他组织,暗示该基因极有可能参与山核桃成花发育。酵母单杂交实验表明,Cc MADS-like蛋白具有转录激活活性。     

大叶落地生根组氨醇脱氢酶基因克隆及表达分析

组氨醇脱氢酶将组氨醇氧化成组氨酸,是组氨酸合成途径中的最后一步,调控植物的生长和发育过程。为了更好地理解大叶落地生根中胎生苗调控的分子机制,利用RACE-PCR技术从大叶落地生根中克隆了1个新的组氨醇脱氢酶基因KdHDH。该基因编码的蛋白质具有483个氨基酸残基,分子量为52 130,等电点为5.78,其开放阅读框长度为1 452 bp。KdHDH蛋白与葡萄、拟南芥、蓖麻等植物的蛋白相似性都很高,聚类分析结果表明该蛋白与甜菜和菠菜的遗传距离最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,该蛋白基因在大叶落地生根的根中表达量最高,且受渗透胁迫(甘露醇)的诱导下调表达。     

人参PgPI基因3'端序列的克隆与分析

MADS-box基因编码的蛋白为转录因子,在被子植物花发育调控中发挥关键作用。其中,PI-like基因主要调控花瓣和雄蕊的形成。利用3'-c DNA末端快速扩增技术,从人参花蕾中克隆得到1个PI-like基因,命名为Pg PI。该基因的3'端序列长558 bp,编码186个氨基酸,GC含量为41.9%。序列比对结果显示,Pg PI与Hh PI(Hedera helix,ADM88561)的相似度为87%。聚类分析结果表明,人参与洋常春藤的PI-like基因聚为一支,进化距离较其他物种近。     

细叶百合LpSVP基因的克隆及其表达分析

从细叶百合(Lilium pumilum)中克隆得到LpSVP基因,该基因ORF全长为675bp,编码224个氨基酸。序列同源性和系统进化树分析表明该基因属于MADS-box基因家族下SVP类基因;生物信息学分析表明蛋白相对分子量为25.783kDa,理论等电点为5.62,为亲水蛋白,没有跨膜结构;亚细胞定位预测于细胞核中;蛋白质二级结构a-螺旋占60.71%,随机卷曲占29.02%,延伸链占10.27%;蛋白质三级结构以同型四聚体形式存在。半定量分析表明该基因在鳞茎、叶片、雌蕊、雄蕊和花瓣中均表达,但表达有强弱差异;实时荧光定量分析表明在花发育过程中该基因表达量先增长后下降。该研究为深入了解LpSVP基因功能奠定了基础。