白木香AsFPS2基因的克隆与表达分析

沉香(Agarwood)是一种名贵中药和天然香料,倍半萜是其主要的特征性成分之一.法呢基焦磷酸合酶FPS (Farnesyl pyrophosphate synthase)是萜类化合物生物合成的关键酶之一.本研究根据转录组数据在白木香中克隆一个新的法呢基焦磷酸合酶基因AsFPS2,该基因全长1432 bp,包含一个1287 bp的完整开放阅读框,编码428个氨基酸.AsFPS2具有典型的植物法呢基焦磷酸合酶结构特征包含5个保守的结构域和2个保守的DDXXD基序,与小果沉香(Aquilaria microcarpa)中的法呢基二磷酸合酶蛋白具有86.55％的同源性.AsFPS2基因编码区包含12个外显子和11个内含子.AsFPS2启动子区含有多个应答激素和胁迫的响应元件.表达分析显示,伤害、茉莉酸甲酯和乙烯利处理能显著诱导AsFPS2的表达.研究结果说明AsFPS2可能参与了沉香倍半萜的生物合成,为进一步揭示其在倍半萜积累和沉香形成中的作用打下基础.     

白木香倍半萜合酶基因AsVS的克隆与表达分析

法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate, FPP)是植物萜类化合物合成途径的重要前体之一,经不同的酶催化可形成各类萜类化合物,Vetispiradiene合酶可催化FPP形成Solavetivone和Lubimin的前体Vetispiradiene。本研究利用白木香转录组数据,首次克隆了编码白木香Vetispiradiene合酶的基因(命名为As VS, Genbank登录号为MH378283),AsVS基因序列全长为1 632 bp,编码543个氨基酸,该氨基酸序列与马来沉香倍半萜合酶聚类于同一分支,具有较近的亲缘关系,该蛋白植物倍半萜的保守性结构域DDXXD,NST/DTE和R(R)X8W,相对分子量为62.73 kD,理论等电点为5.51,包含40个磷酸化位点;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;不含跨膜结构域。RT-qPCR分析结果表明AsVS基因在结香剂处理过程中于白木香茎干样品中持续上调表达,其第6天及第9天的表达量分别为对照处理的2.36和5.02倍。此结果为进一步研究As VS基因在白木香萜类化合物的合成及沉香致香成分富集中的功能提供了理论基础。     

马尾松幼苗PmMADS4基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因编码的转录因子,在植物、动物及微生物的发育过程中起着重要调控作用,本研究从马尾松幼苗转录组测序结果中筛选到1条具有完整开放阅读框的MADS-box基因序列,设计特异性引物并克隆获得该基因,通过生物信息学方法分析该基因的序列特征、编码蛋白的理化特性、结构域以及进化关系等,并应用荧光定量PCR技术分析该基因在马尾松幼苗不同组织中的表达活性。结果表明,克隆得到的MADS-box基因开放阅读框为672 bp,命名为Pm MADS4。Pm MADS4编码223个氨基酸,含有MADS保守域和K-box次级保守域。蛋白质理论分子量为24854.15 kD,理论等电点为7.83;其蛋白质结构主要由大量的α-螺旋(58.74%)和大量随机卷曲(31.84%)构成;亚细胞预测该基因主要在细胞核(43.5%)、线粒体(17.4%)、高尔基体(13.0%)和细胞质(13.0%)中发挥生物学作用。系统进化分析显示,Pm MADS4属于MADS-box家族基因中MIKC型的GMADS分支。组织特异性表达分析发现,Pm MADS4在马尾松幼苗的顶芽和茎中高表达,表达量分别是根部的239倍和123倍;在根部、初生叶和针叶中的表达量相对较低,表明Pm MADS4可能广泛参与马尾松幼苗地上部分分生组织的发育过程。本研究结果为Pm MADS4基因在马尾松幼苗生长发育调控方面的深入研究提供了数据基础。     

膜荚黄芪C4H基因的克隆及表达分析

本研究采用RACE技术从膜荚黄芪中克隆得到两个肉桂酸-4-羟基化酶AmC4H1与AmC4H2,并进行了生物信息学分析;研究了AmC4H1与AmC4H2在根、茎和叶中的表达量与毛蕊异黄酮及其糖苷含量之间的相关性.结果表明,克隆得到的AmC4H1与AmC4H2基因均编码505个氨基酸,属于不稳定蛋白和亲水性蛋白,AmC4H...     

明日叶二氢黄酮醇4-还原酶(AkDFR)基因的克隆及生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因是类黄酮合成途径的关键酶之一,在植物花色形成和黄酮物质合成中起着重要的作用。根据明日叶转录组测序得到的序列设计引物,以明日叶叶片cDNA为模板,通过RT-PCR方法克隆得到明日叶DFR基因的完整序列,并对其进行生物信息学和组织特异性分析。结果表明明日叶的AkDFR基因开放阅读框(ORF)有1 131 bp,编码376个氨基酸,蛋白大小为42.42 kD,等电点为5.83。用DNAman同源序列比对结果表明,明日叶的AkDFR基因与胡萝卜、杜鹃的DFR基因同源性均在80%以上。生物信息学分析AkDFR基因没有信号肽和跨膜区域,亲水系数为负数,可能为亲水蛋白。α-螺旋和无规则卷曲是DFR的主要二级结构元件。AkDFR基因在明日叶的不同组织中均有表达,其中叶片中的表达量最高。明日叶AkDFR基因的克隆及其生物信息学分析将为提高明日叶黄酮类化合物提供理论依据。     

马铃薯卷叶病毒(PLRV)内蒙古分离物基因间隔区(IS)的克隆与序列分析

根据Genbank已报道马铃薯卷叶病毒(PLRV)基因组序列,分析其基因间隔区(IS)两端的保守区,自行设计、合成一对特异性引物,以PLRV内蒙古分离物总RNA为模板,经RT-PCR扩增得到含PLRVIS的一段369 bp的cDNA,克隆于载体pBS-T中。重组质粒经PCR鉴定、酶切分析和核苷酸序列测定,并进一步与PLRV其他分离物的同源序列作比对。结果表明:克隆的PLRV内蒙古分离物的IS序列与其他全部已发表的13个全基因组中的IS核苷酸序列有很高的同源性,最高达到100%,平均为97.90%,高于这13个PLRV全基因组序列96.81%的同源性,说明IS序列不仅在PLRV的不同株系间比较保守,而且在PLRV的全基因组序列中也是相对保守的。研究结果预示,将IS构建成RNA干扰型结构导入马铃薯,将有可能获得抗PLRV多种株系且抗性更高的转基因植株。     

越橘VcCAX2基因的克隆与生物信息学及其在Cd胁迫下的表达分析

越橘(Vaccinium ssp.)具有较高的抗污染能力,它是一种可成功应用于酸性—重金属复合污染土壤的优势树种.目前对于越橘重金属体内转运调节功能尚不清楚.离子交换蛋白(calcium exchanger,CAX)负责液泡膜上阳离子的运输,其中CAX2(Calcium exchanger 2)参与细胞内的镉(cadm...     

大叶蛇葡萄类黄酮-3'-羟化酶基因(F3'H)的克隆及生物信息学分析

类黄酮-3'-羟化酶(F3'H)是黄酮化合物生物合成过程中的关键酶之一,本研究从大叶蛇葡萄转录组数据库中筛选出类黄酮-3'-羟化酶基因(F3'H),利用RT-PCR等技术克隆了其全长序列,并分析F3'H基因编码蛋白的理化性质和结构特征。结果表明,该序列全长为1 718 bp,开放阅读框(ORF)长度为1 530 bp,相对分子质量为55.89 kD,编码509个氨基酸,等电点为7.3,分子式为C_2(513)H_(3974)N_(696)O_(70)5S_(21),不稳定指数为38.26,为稳定蛋白;脂肪族指数为96.42,总平均疏水性为-0.004,为亲水性蛋白;具有多个磷酸化位点,有信号肽,存在一个跨膜区,亚细胞定位于内质网膜,二级结构以α-螺旋为主。系统进化分析和多重序列比对表明该序列与藤茶的亲缘关系最近。密码子偏性分析表明该基因以G/C结尾的密码子使用频率较高,最适合该基因的异源表达宿主是大肠杆菌。本研究结果为进一步研究大叶蛇葡萄F3'H蛋白功能,以及揭示该植物中具生物活性的黄酮类成分的生物合成机制提供了一定的基础。     

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。     

苹果MdCPS基因的克隆、定位及其在柱型/普通型间的表达差异分析

为研究赤霉素合成途径关键酶基因,了解果树的矮化机理。以苹果品种富士当年生新梢的茎尖为试材,以苹果基因组数据库为依据,克隆了编码苹果CPS的基因MdCPS(GenBanK登录号：KC433942.1)。该基因gDNA序列含有15个外显子和14个内含子,其编码序列( Coding sequence,CDS)长度为2400 bp,共编码799个氨基酸。在已发表的金冠苹果基因组中,与该基因相对应的转录本是MDP0000147908,它的定位区间为chr11：32433834~32439214。同源性分析表明,MdCPS与其他植物的CPS间有较高的相似性(49%~67%)。以杂交组合富士(普通型)×舞姿(柱型)的亲本品种及F1后代当年生新梢的茎尖组织为试材,实时荧光定量PCR( qRT-PCR)分析表明,尽管该基因在柱型亲本中的表达水平显著低于普通型亲本,但在其后代的柱型与普通型群体间差异并不明显。同时,在柱型杂种及其普通型突变体间的分析结果也表明,MdCPS的表达水平与柱型性状没有明显的相关性。可见,柱型苹果茎尖组织中活性赤霉素含量偏低受其合成早期步骤关键酶基因MdCPS的影响不大。     

芒果MDS家族基因的鉴定、进化及表达分析

2-C-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合成酶(MDS)是MEP代谢途径中的关键酶.为了鉴定芒果中的MDS家族基因,探索MDS家族基因的进化、表达模式.本研究采用同源搜索的方法,从13个植物基因组中下载了16个MDS家族基因,对其进行了蛋白结构域、系统发育及在芒果中的表达分析.蛋白结构域分析结果显示,芒果MDS家族...     

桑树花青素合酶基因的克隆与信息学分析

花青素合酶ANS是花青素合成过程中的一个关键限速酶。本文利用同源克隆、RT-PCR从桑椹中克隆出花青素合酶(MaANS)基因, 并进行生物信息学分析和组织特异性表达分析。通过染色体步移法获得的MaANS基因的5′端和3′端, 获得基因全长1 535 bp, 由2个外显子和1个内含子组成,包含完整CDS区域为1 077 bp, 编码358个氨基酸, 与来源于草莓、甘薯、苹果、沙梨的ANS基因同源性均达到80%以上。MaANS编码的蛋白质属于2-酮戊二酸双加氧酶家族。MaANS在进化树中的位置与草莓最近,与苹果、沙梨次之。组织表达分析表明, MaANS基因在幼叶和成熟果实中高水平表达,表明该基因的表达具有组织特异性,为研究桑树果色的形成原因和表达调控奠定了基础。     

地黄己糖激酶RgHXK2基因的电子克隆及生物信息学分析

己糖激酶(HXK)的主要功能是在糖酵解途径中催化己糖磷酸化,是植物体内调控呼吸代谢的关键酶之一。主要催化己糖磷酸化进入糖酵解途径,可在植物体的生长发育过程中为其提供大量的能量。己糖激酶属于hexokinase-2超家族,在植物生命活动中发挥着重要的作用。为了解地黄(Rehmannia glutinosa)己糖激酶基因RgHXK2在磷酸化过程中起到的作用,该研究基于转录组测序获得的地黄己糖激酶基因ORF的部分保守序列和地黄的SRA数据库,在NCBI中进行电子克隆获得地黄RgHXK2全长cDNA序列;采用在线网上工具ProtParam、TMHMM、SOPMA、SMART、MEME、Clustal Omega以及Jalview、MegaX等软件对其进行生物信息学分析,结果显示,地黄RgHXK2基因全长1 462 bp,包含1 194 bp的开放阅读框,编码一个含有397个氨基酸、相对分子质量为43.75 kD、等电点为6.34的蛋白质。在线软件预测该蛋白含有Hexokinase-1和Hexokinase-2保守结构域,无信号肽与跨膜结构,为亲水性非分泌蛋白,主要分布于线粒体和叶绿体中,参与碳...     

栀子(Gardenia jasminoides)GGPPS基因小亚基的克隆及表达分析

香叶基焦磷酸(geranyl pyrophosphate,GPP)是单萜的前体物质,而单萜是栀子内重要的活性成分。香叶基香叶基焦磷酸合酶(GGPPS)在萜类化合物、类胡萝卜素类化合物生物合成中处于关键位置,GGPPS主要分为香叶基香叶基焦磷酸合成酶大亚基(GGPPSlsu)和香叶基香叶基焦磷酸合成酶小亚基(GGPPSssu)。为了研究栀子GGPPS基因在栀子萜类生物合成中的作用,本研究成功从栀子品种‘林海一号’中提取RNA反转录合成cDNA,根据转录组测序拼接结果设计引物扩增得到栀子GGPPSssu的cDNA序列,分别命名为GjGGPPSssu1和GjGGPPSssu2,ORF区分别为1053 bp和915 bp。通过构建基因进化树,栀子GGPPSssu基因和其他植物的GGPPSssu基因聚为一类,属于香叶基香叶基焦磷酸合成酶小亚基基因。通过蛋白质序列比对表明GjGGPPSssu1有一个CxxxC(x为碱性氨基酸)的保守基元和一个FARM的保守基元,没有SARM保守基元,与SSUⅡ类基因相似;GjGGPPSssu2有两个CxxxC的保守基元,没有FARM保守基元和SARM保守基元,与SSUⅠ类基因相似。荧光定量PCR试验结果表明,GjGGPPSssu1在T4和T5时期有较高的表达水平,GjGGPPSssu2在栀子各生长时期的根部和果实中有较高水平的表达。推测GjGGPPSssu1基因与栀子黄色素合成相关,GjGGPPSssu2基因与单萜合成相关。本研究初步解析了栀子GGPPS基因的功能,为提高栀子药用品质提供了理论依据。     

薰衣草芳樟醇合酶基因的克隆、表达及酶活性检测

从高油薰衣草品种“杂花”中克隆得到芳樟醇合酶基因LIS1和LIS2,并对其进行了生物信息学和表达模式分析、原核表达和酶活性检测,以低油品种“法国蓝”为对照。结果表明,LIS1基因编码602个氨基酸,LIS2基因编码564个氨基酸。LIS1蛋白与阔叶薰衣草、一串红的芳樟醇合酶亲缘关系相近,LIS2蛋白与狭叶薰衣草、杂薰衣草的芳樟醇合酶亲缘关系相近。LIS1基因在“杂花”花器官半开期、盛开期和衰败期的表达量均高于“法国蓝”;LIS1基因在“杂花”花萼中的表达量最高,且仅在“法国蓝”雄蕊中少量表达。LIS2基因在“杂花”花器官不同组织和不同发育时期表达量均低于其在“法国蓝”中表达量,该基因在“杂花”花器官衰败期和“法国蓝”花器官半开期表达量最高,在2个品种花萼中高表达。LIS2基因在2个品种不同发育时期及组织中的表达量均明显高于LIS1基因。LIS1和LIS2重组蛋白具有单萜合酶活性,且均参与合成芳樟醇。     

丹参SmTIR1基因的克隆及生物信息学分析

生长素受体在植物生长素调控植物生长发育过程中起关键作用,而丹参的生长发育直接影响其品质,但目前有关丹参生长素受体基因的研究仍未见报道.本研究通过克隆获得一条全长1887 bp cDNA序列,并对所获得的克隆序列进行生物信息学分析.丹参生长素受体基因TIR1(命名为SmTIR1)具有典型的TIR1基因结构,通过预测其潜在...     

樟叶越桔过氧化氢酶VdCAT1基因的克隆与生物信息学分析

作为植物抗氧化防御系统的主要保护酶之一,过氧化氢酶在植物细胞响应逆境胁迫应答方面发挥重要作用.本研究通过生物信息学分析RNA-Seq数据(NCBI登录号:PRJNA285946),结合RT-PCR技术首次从樟叶越桔成熟叶片中获得了过氧化氢酶基因VdCAT1全长为1 611bp的cDNA序列,完整开放阅读框(ORF)长度...