茶树bZIP转录因子基因CsbZIP1的克隆与表达定位

碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)作为真核生物中分布最广、最保守的一类转录因子,参与多种生物学过程,尤其在植物抵御各种逆境胁迫中有重要作用。采用RACE和RT-PCR技术克隆到茶树bZIP转录因子基因全长cDNA序列,命名为CsbZIP1(GenBank登录号为JX050148.1)。该基因cDNA全长1515 bp,包含813 bp的完整开放阅读框(ORF),编码270个氨基酸,预测分子量29.484 kD;含有bZIP家族典型的BRLZ结构域碱性结构域和亮氨酸拉链,属于B_-zip1家族;系统发育树分析显示CsbZIP1属于bZIP转录因子F亚家族;亚细胞定位结果表明CsbZIP1主要定位于细胞核;qRT-PCR分析表明,4℃低温和NaCl盐胁迫处理均能诱导CsbZIP1的表达,表达量变化趋势都是随着胁迫时间先逐渐升高,到24 h时降低,ABA胁迫处理24 h抑制CsbZIP1的表达。推测CsbZIP1与茶树低温、盐等逆境胁迫密切相关。     

茶树生长素外运载体基因CsPIN3的克隆与表达分析

从实验室前期茶树冷驯化转录组测序结果中筛选拼接得到1条与其他植物PIN蛋白高度相似的EST序列,采用反转录PCR结合RACE技术从茶树中克隆到生长素外运载体基因PIN3的全长cDNA序列,命名为CsPIN3 (GenBank登录号为KP896474)。CsPIN3全长2654 bp,包含1926 bp的完整开放阅读框(ORF),编码641个氨基酸;生物信息学分析显示,CsPIN3编码的蛋白质分子量为70.15 kD,理论等电点为8.42,是一种非分泌性蛋白;亚细胞定位显示,CsPIN3主要分布于质膜上,在内质网中有少量分布,是典型的膜蛋白;氨基酸序列分析表明CsPIN3编码蛋白由两端的疏水区和中间的亲水区构成。疏水区内有多个跨膜螺旋,其中N端疏水区有5个跨膜螺旋,C端有4个,与水稻的PIN蛋白结构相似。亲水区存在2个可变结构域,还存在着糖基化位点和磷酸化位点以及调控PIN蛋白内吞作用的NPNXY保守内在构型(Inner Motif, IM),如PIN蛋白特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PID/PINOID)磷酸化活性位点--TPRXS(N/S)结构域;相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性,与杨树、葡萄、柑橘、烟草、番茄、马铃薯、和芝麻等植物的PIN序列相似性在80%以上,与茄科植物的亲缘关系最近。在拟南芥PINs蛋白中,AtPIN3与茶树CsPIN3的亲缘关系较近。组织表达特异性分析表明 CsPIN3在茶树根、茎、叶、花中均有表达,在花中的表达量较高,在茎、叶中的表达量略高于根部。实时定量PCR分析显示,CsPIN3在龙井43茶树越冬芽萌发阶段的表达量高于休眠阶段(休眠初期到膨大期之间),在茶芽萌动过程中表达上调的速度明显。推测该基因可能与茶树越冬芽休眠的维持和解除相关。     

茶树CsMCC1和CsMCC2基因的克隆及表达特征性分析

组蛋白乙酰化修饰由组蛋白乙酰化酶(histoneacetyltransferases,HATs)和脱乙酰化酶(histonedeacetylase,HDACs)共同催化完成,是重要的表观遗传调控方式之一,在植物生长发育、逆境胁迫响应和激素响应的调控过程中均具有重要意义,但对茶树(Camellia sinensis)组蛋白乙酰化修饰的研究还比较少。本研究从‘福鼎大白茶’茶树中克隆获得了2个HATs家族的MCC (MEIOTIC CONTROL OF CROSSOVERS)基因:CsMCC1和CsMCC2,通过生物信息学分析、实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR, qRT-PCR)和亚细胞定位试验对其功能进行解析。结果显示, CsMCC1和CsMCC2基因分别位于茶树1号和7号染色体,分别编码257 aa和269 aa,均属于碱性不稳定亲水性蛋白,与拟南芥AtMCC1具有高度相似的基因结构和蛋白空间结构。系统进化树和保守结构域分析表明,CsMCC蛋白与葡萄、番茄的同源蛋白有较近的亲缘关系, MCC蛋白序列高度保守,均含有GNAT保守结构,属于HAT蛋...     

茶树CsbZIP4转录因子正调控拟南芥对盐胁迫响应

bZIP转录因子是真核生物中一类多功能蛋白家族,参与种子成熟、光信号调节、胁迫响应等多种生物学过程,拟南芥中根据序列相似性和保守域主要分为10个亚家族(A-I和S)。本文以茶树的C亚家族转录因子CsbZIP4为研究对象,调查非生物胁迫下的表达模式,及转化拟南芥后CsbZIP4过表达对耐盐性的影响。结果显示,在4℃低温、外源ABA、盐和干旱胁迫处理后,CsbZIP4的表达在茶树叶片中呈上调模式,特别是在盐和干旱胁迫下其表达分别上调2.9倍和2.2倍;而在根中,低温、盐和干旱胁迫均能显著抑制CsbZIP4的表达,其中盐胁迫能将其表达抑制2倍;荧光显微镜下观察CsbZIP4-GFP融合蛋白,将CsbZIP4定位于细胞核中;CsbZIP4的过表达能够降低转基因株系种子萌发时对外源ABA、盐胁迫的敏感性,在300mmolL~(-1)NaCl盐胁迫下,转化拟南芥植株过表达CsbZIP4增强抗性,其叶片的SPAD值较高,同时过表达株系中盐胁迫响应基因AtSOS1的表达显著增强。根据CsbZIP4正调控拟南芥的盐胁迫响应,推断CsbZIP4与茶树抵御盐胁迫密切相关。     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

茶树功能基因分离克隆研究进展

茶叶是世界上最流行的无酒精饮品之一,具有许多生理保健作用。在包括中国在内的许多国家,茶树是重要的木本经济作物之一,它含有许多有价值的次生代谢产物。最近十多年来,茶树分子生物学研究是茶叶科学中最活跃和进展最快的一个领域。分离和克隆重要的茶树功能基因,对揭示茶树优质、高产和抗逆的分子机理,对采用基因工程技术进行茶树遗传调控等都有重要意义。本文介绍了茶树功能基因分离克隆的研究进展,并对今后茶树功能基因的研究提出了展望。     

芜菁黄烷酮3-羟化酶基因的克隆、序列分析及表达

花青素是一类重要的植物次生代谢产物,黄烷酮3-羟化酶（F3H）是花青素生物合成早期阶段的重要催化酶。利用UV-A处理津田芜菁（Tsuda turnip）和赤丸芜菁（Yurugi Akamaru turnip）块根24h后提取总RNA,通过RT-PCR方法克隆了BrF3H基因。津田芜菁和赤丸芜菁的F3H基因完全相同。BrF3H的开放读码框为1077bp,编码358个氨基酸。氨基酸序列分析显示,BrF3H与甘蓝型油菜（Brassica napus）F3H-1的同源性为99%。Northern杂交结果显示,UV-A可以诱导BrF3H表达,基因的表达量与处理时间呈相关。     

茶树赤霉素受体基因CsGID1a的克隆与表达分析

GID1作为赤霉素信号转导的受体,在赤霉素作用中具有重要作用。采用同源克隆方法,利用RT-PCR和RACE技术在茶树中克隆到赤霉素受体基因GID1的cDNA全长,命名为CsGID1a (GenBank登录号为JX235369)。该基因全长1411 bp,开放阅读框1 023 bp,编码341个氨基酸。生物信息学分析显示,CsGID1a编码的蛋白分子量为38.53 kD,理论等电点为5.62;无信号肽位点,是非分泌性蛋白,具有1个跨膜区,基因被定位于细胞核内;CsGID1a氨基酸序列具有激素敏感性脂肪酶(HSL)家族蛋白的HGG、GXSXG功能域以及羧酸酯酶典型的三级结构;与其他物种的GID1相似性均在60％以上,与葡萄的相似性最大达87％、进化关系最近。荧光定量PCR结果显示,高浓度(1.0×10^–5 mol L^–1)GA₃能够下调CsGID1a的表达,5 h内的表达呈下降趋势;随着越冬茶芽萌动进程,CsGID1a表达量逐渐降低,特别在3月初萌发以后变化较大,推测赤霉素及其受体基因可能与茶树越冬芽解休眠相关。     

番茄SlSPS1基因的克隆及表达分析

蔗糖是植物光合作用的主要产物,参与植物的多种生理生化反应。蔗糖磷酸合成酶是蔗糖进入各种代谢途径所必需的关键限速酶之一,其活性直接反映了植物体内蔗糖合成的能力。为研究番茄中蔗糖合成的作用机理,本研究从番茄果肉中克隆到一个蔗糖磷酸合成酶基因,并命名为SlSPS1,通过生物信息学分析发现其cDNA全长3 488 bp,编码1 054个氨基酸,有3个功能域。番茄中有4个SPS基因,且它们之间同源性比较高。在茄科作物中,Sl SPS1蛋白与土豆、辣椒和茄子的亲缘关系比较接近。组织特异性分析结果发现,SlSPS1在番茄各组织中均有表达,其中在幼苗期和果实的不同发育期表达相对较高。为更深入研究SlSPS1在番茄生长发育和蔗糖积累中的作用机制,构建了SlSPS1的过表达和敲除载体,转化Micro-Tom后获得转基因阳性株系。对获得的转基因株系进行SlSPS1表达量分析发现,过表达株系的苗期、果实绿熟期和完熟期的表达量同野生型相比明显上调,且酶活性和蔗糖含量升高。敲除株系的苗期、绿熟期和完熟期SlSPS1表达量同野生型相比明显下调,且酶活性和蔗糖含量降低。至于SlSPS1在番茄生长发育和果实蔗糖积累中的作用机制,还需在今后进行功能验证。     

灵芝14-3-3蛋白基因的电子克隆与表达分析

通过电子克隆技术,获得14-3-3基因的cDNA序列全长,并采用生物信息学方法,借助电子计算机和相关的生物信息学软件,对该基因编码蛋白从基本理化性质、疏水性/亲水性、亚细胞定位、跨膜区结构、信号肽、高级结构及系统发育树分析等进行了预测和分析。该cDNA编码蛋白由257个氨基酸组成,相对分子质量为29．0145 kDa,亲水性和疏水性比较平衡,定位于细胞质,不存在信号肽,无跨膜螺旋区,且二级结构由6．23％无规则卷曲,66．54％α-螺旋和27．24％延伸链组成。同源比对分析显示,该酶基因编码的氨基酸序列与污叉丝孔菌、双孢菇和木耳等蘑菇类高等真菌中的14-3-3基因所编码的氨基酸序列高度同源。实时荧光定量PCR结果表明,灵芝14-3-3基因在液体静置培养过程中的表达量显著高于振荡培养。     

谷子SiHd3a基因的克隆及表达分析

分析谷子成花素基因(Hd3a)在不同光周期条件下的表达规律,旨在揭示成花素基因在光周期调控谷子开花过程中扮演的角色。首先利用生物信息学方法获得位于谷子4号染色体的成花素基因序列(Seita.4G067600),命名为SiHd3a,然后根据基因序列设计1对特异引物,提取谷子农家种黄毛谷总RNA,利用RT-PCR技术克隆得到黄毛谷SiHd3a基因cDNA序列,其长度为792 bp,包含一个537 bp的CDS区,编码178个氨基酸;预测SiHd3a蛋白的分子质量为19.74 ku,等电点为6.82,初步判断其为亲水蛋白;蛋白质的二级结构中无规则卷曲所占比例最高(43.26%),其次为延伸链(β-折叠,29.21%)、α螺旋(16.29%)、β转角(11.24%);亚细胞定位分析发现,SiHd3a蛋白定位在细胞质和细胞间质;基于Hd3a蛋白序列进化分析发现,谷子与野生黍、玉米、高粱之间的亲缘关系比较近,聚在一组,而与水稻亲缘关系较远。半定量PCR发现,SiHd3a基因在短日照条件下表现为昼夜节律性表达,在早晨6:00、中午12:00各有1个表达峰,而在长日照条件下基因24 h内表现稳定表达水...     

小麦TaSPP基因的克隆及表达分析

为明确磷酸蔗糖磷酸酶基因(SPP)的表达特征和生物学功能,进一步了解SPP参与蔗糖生物合成的调控机制。以小麦抗旱品种晋麦47的cDNA为模板克隆出3个位于第5同源群上的TaSPP同源基因,分别命名为TaSPP-5A、TaSPP-5B和TaSPP-5D。并利用生物信息学对小麦TaSPP的理化性质、基因结构、顺式作用元件、系统进化树和蛋白保守结构域等进行分析,通过qRT-PCR分析基因TaSPP的表达模式。结果表明,TaSPP-5A、TaSPP-5B、TaSPP-5D都包含8个外显子和7个内含子,TaSPP-5A和TaSPP-5D编码422个氨基酸,TaSPP-5B编码413个氨基酸。系统进化分析显示,小麦TaSPP基因与小麦的近缘物种在进化上处于同一分支,相似度较高。qRT-PCR表达分析结果显示,TaSPP基因在根、茎秆、旗叶、叶鞘、颖花、种子中均表达,其中在旗叶和茎秆中表达量较高;ABA、PEG-6000、NaCl和IAA胁迫均能诱导TaSPP基因的表达,表明小麦TaSPP基因可能在逆境胁迫过程中发挥重要作用。     

花生mtACP3基因的克隆与表达分析

旨在探究酰基载体蛋白在植物脂肪酸合成途径中的作用机制,本研究采用传统PCR方法从花生中克隆得到了一个线粒体型基因,命名为AhmtACP3。并采用荧光定量PCR技术分析了基因的表达特性。该基因全长为859 bp,开放阅读框ORF为390 bp,开放阅读框对应的基因组序列为543 bp,由2个外显子和1个内含子组成,该基因编码129个氨基酸,理论分子量为14.5345 k D,理论等电点为5.22,可能定位于线粒体上。系统发育分析表明,花生线粒体型ACP蛋白分成2个分支:AhmtACP1和AhmtACP2有较近的亲缘关系,与AhmtACP3亲缘关系较远。荧光定量PCR结果显示,AhmtACP3基因在花中的表达量明显高于其他组织,其次是子叶和根。AhmtACP3基因在种子发育过程中的表达量呈现下降趋势。     

苎麻纤维素合成酶基因cDNA的克隆及表达分析

以苎麻 [Boehmeria nivea (Linn.) Gaud.] 栽培种湘苎3号为材料, 通过简并引物RT-PCR结合RACE技术首次成功克隆苎麻纤维素合成酶基因BnCesA1 5′端450 bp序列以外的全部cDNA 序列, 序列长3 276 bp, 编码一段938个氨基酸的蛋白质。经基因比对及蛋白质结构分析确证是苎麻纤维素合成酶基因。半定量RT-PCR分析显示：BnCesA1在苎麻根、茎、叶和芽组织中均有表达, 其表达量为茎＞叶＞芽＞根, 相对表达量依次为 0.791、0.381、0.319和0.183。从其表达模式可以推测该基因同时参与了苎麻细胞初生和次生细胞壁纤维素的合成。     

甜瓜CmDWF1基因的克隆及表达分析

油菜素内酯是调节植物生理活动的重要植物激素,DWF1是油菜素内酯合成途径中重要的合成酶之一。为了研究油菜素内酯合成酶基因DWF1在甜瓜果实发育过程中的功能,从甜瓜中克隆得到CmDWF1基因,并对该基因及其编码蛋白进行了生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR方法分析了该基因在甜瓜不同组织器官中的表达。结果表明:CmDWF1基因的开放阅读框片段长为1 701 bp,编码566个氨基酸,预测其编码蛋白的分子质量为66.115 11 ku,理论等电点为6.96,不稳定指数为48.18,总平均亲水性为-0.402,属于亲水性蛋白。CmDWF1蛋白含有FAD-binding-4结构域,推测其具有FAD氧化还原酶特性。该蛋白信号肽序列,在细胞质中的定位系数为9,推测其主要在细胞质中分布。二级结构预测显示,CmDWF1蛋白中α-螺旋的含量相对较高,为37.81%。系统进化分析表明,CmDWF1蛋白与黄瓜的亲缘关系较近;实时定量PCR结果表明,该基因在甜瓜的根、茎及叶中均有表达,但在根中表达量最高,并且在甜瓜果实授粉后25 d内表达量有明显的上升,35～45 d内表达量呈下降趋势。由以上结果可知,CmDWF1基因可能参与甜瓜油菜素内酯的合成,并进一步调节甜瓜的生长发育。     

茶树己糖激酶基因CsHXK2的启动子克隆及表达特性分析

植物己糖激酶是双功能蛋白,具有磷酸化己糖和介导糖信号的关键性作用。前期研究中,我们从茶树中克隆获得4个己糖激酶基因,其中CsHXK2基因编码492个氨基酸残基,与拟南芥AtHXK3、番茄LeHXK4归为Type A类HXKs。利用RT-PCR技术,克隆获得长度为2029bp的CsHXK2基因启动子。CsHXK2基因可能受到光照、低温、病原菌、糖和多种激素等信号的调控,且可能特异性表达于叶、花、种子、根系、腋芽等组织。CsHXK2蛋白定位于叶绿体内。酵母突变体功能互补试验表明,去除叶绿体转运信号肽的CsHXK2成熟蛋白具有葡萄糖和果糖磷酸化活性。茶树组织特异性表达分析显示,CsHXK2基因在根和茎中表达量最高,而在老叶中表达量最低。CsHXK2基因的表达受低温胁迫而显著下调,经炭疽菌侵染的茶树叶片内CsHXK2基因的表达也受到显著抑制,而外源赤霉素(GA₃)处理的茶树叶片内CsHXK2基因表达显著上调。本研究结果表明,CsHXK2基因在茶树的生长发育过程和逆境胁迫响应中发挥重要的调控作用。     

萝卜开花基因RsFLC3的克隆与表达分析

植物开花春化途径中关键抑制因子FLC基因属于MADS-box基因家族,为探索萝卜开花抑制基因FLC3的功能,以抽薹开花差异较大的萝卜品种YZH(易抽薹)和XHT(耐抽薹)为研究材料,对萝卜开花基因进行生物信息学分析,克隆了萝卜RsFLC3基因,并进行亚细胞定位和两个萝卜品种不同时期的qRT-PCR分析。结果表明,共鉴定出萝卜开花相关基因638个,亚细胞定位显示该基因编码的蛋白定位于细胞核,RsFLC3基因在萝卜抽薹开花过程中表达量整体呈下降趋势,但不同品种间大部分时期的表达量差异较大。     

大葱雄性不育系及保持系atp6基因的克隆及表达分析

为进一步研究atp6基因与大葱细胞质雄性不育的关系,以章丘大葱不育系和保持系作为本研究的实验材料,利用同源克隆的方法获得大葱atp6基因序列,并对其在蛋白质二级结构和生长发育各时期atp6基因表达量进行了比较.结果表明:不育系与保持系atp6基因开放阅读框第171碱基处存在一个A/T多态性位点,这一多态性位点使蛋白质二...     

茄子开花相关基因SmFT的克隆和表达分析

在光周期途径中,FT基因是决定植物开花时间的重要基因。本研究利用同源克隆的方法从YZ-14紫茄品种中分离克隆得到了FT基因,命名为Sm FT。序列分析表明,Sm FT基因的c DNA全长691 bp,开放阅读框为528 bp,编码176个氨基酸,与同科作物马铃薯中FT基因序列的相似性高达92%,与番茄中FT基因序列的相似性也能达到91%。成熟蛋白等电点为5.20,分子量为43.79 k D,荧光定量检测结果表明,Sm FT基因在紫茄的根、茎、叶、花瓣、果皮和果肉中均有表达,但表达水平具有组织特异性,其中,Sm FT基因在茎、叶和花中表达量较高,这可能与FT发挥作用的位置有关。本研究可为深入研究茄子的光周期反应机制提供了理论基础。