马尾松PmMADS13基因的克隆与表达分析

SOC1/TM3是MADS-box家族一员,它能介导多条开花途径的信号整合,从而调控开花的时间和花器官的发育。为了解SOC1类基因在马尾松生殖生长中的作用,从转录组测序结果中筛选到一条SOC1类同源基因,设计特异性引物,采用c DNA末端快速克隆(RACE)技术,获得该基因的全长cDNA序列为1 147 bp,包括666 bp的开放阅读框(ORF),共编码220个氨基酸,命名为PmMADS13。氨基酸序列比对分析表明,此蛋白包含典型的MADS-box和K-box结构域,C末端具有高度保守的SOC1 motif基序;进化树分析表明马尾松PmMADS13与油松的DAL9基因、辐射松的MADS9基因、火炬松的MADS13基因的亲缘关系最近,属于SOC1/TM3亚家族;RT-PCR分析显示,PmMADS13在马尾松生殖器官雌花、雄花中均有高表达,其次是茎端和针叶,在根部组织中的表达量最低。推测PmMADS13是参与马尾松成花的重要基因。     

寒地冬小麦膨胀素基因TaEXPB12同源基因的克隆及功能分析

为了进一步研究冬小麦的根系建成,并为今后高寒地区的冬小麦育种奠定基础。以东农冬麦2号为材料,利用PCR技术得到TaEXPB12-A/B/D 3个同源基因的CDS全长。其核酸序列长度均为846 bp,编码281个氨基酸,同源性达到98.46%,分别定位在2AL、2BL、2DL染色体上,蛋白均具备膨胀素基因序列特有的结构域DPBB₁,分别位于142-810 bp,142-834 bp,142-834 bp。启动子分析结果显示,这3段序列中均含有多个与根特异表达相关的作用元件,以及多个激素响应元件和非生物胁迫响应元件。qRT-PCR分析发现TaEXPB12-A/B/D基因在根中特异性表达,低温会抑制TaEXPB12-A/B/D 3个同源基因的表达,而干旱、脱落酸、茉莉酸甲酯及水杨酸等处理会促进它们的表达。洋葱表皮亚细胞定位结果显示,3个基因均定位于细胞壁。TaEXPB12-A/B/D蛋白质在冬小麦根的细胞壁中特异性分布,并参与冬小麦抵御外界多种非生物胁迫的过程,在3个基因响应外界胁迫的过程中,TaEXPB12-A占据表达优势。结果说明,TaEXPB12-A/B/D在冬小...     

梅花PmSOC1-like基因的克隆与表达分析

SOC1/TM3(Suppressor of overexpression of constans 1/Tomato MADS-box gene 3)是MADS-box家族一员,它能够整合多条开花途径的开花信号,调节植物由营养生长向生殖生长的转变。为了解梅花成花转变过程的分子机理,采用RT-PCR的方法从梅花长蕊绿萼中克隆到3个SOC1的同源基因,分别命名为Pm SOC1-1、Pm SOC1-2和PmSOC1-3,并采用荧光定量PCR对3个基因的表达模式进行了分析。序列分析表明,3个基因的编码区长度分别为645 bp(Pm SOC1-1)、654 bp(Pm SOC1-2)和660 bp(Pm SOC1-3);编码的氨基酸长度分别为214,217,219 aa。系统进化结果显示,Pm SOC1-1、Pm SOC1-2和Pm SOC1-3分别与拟南芥SOC1/TM3亚家族中的SOC1、AGL42/71/72和AGL14/19聚为一组。实时荧光定量分析结果表明,3个Pm SOC1-like基因均在茎、叶等营养器官中表达量较高,在花、果实和种子等生殖器官中表达量较低;在梅花花芽分化过程中,3个Pm SOC1-like基因的表达量整体呈下降趋势,推测PmSOC1-like基因可能在诱导梅花由营养生长向生殖生长转变过程中起重要作用。     

毛竹PheNAC1基因负调控拟南芥对盐胁迫的耐受性

NAC (NAM, ATAF和CUC)转录因子在植物生长发育、衰老及抵御非生物胁迫等过程中具有重要的作用。为探究NAC基因在毛竹(Phyllostachys edulis)生长发育过程中的功能和响应环境胁迫的分子机制,本研究以毛竹为材料,克隆获得PheNAC1基因的全长CDS序列,并对其序列和表达模式进行分析。结果表明,PheNAC1基因编码区为954 bp,编码318个氨基酸。同源性分析表明,PheNAC1与水稻的OMTN3具有较近的亲缘关系(序列相似性为82.28%)。亚细胞定位结果预测PheNAC1定位在细胞核,转录激活活性分析显示其不具有转录激活活性。PheNAC1基因的启动子区含有胁迫响应元件,如：脱落酸(abscisic acid, ABA)有关的脱水胁迫元件(STRE)、厌氧诱导相关元件(ARE)等,表明其可能参与毛竹的胁迫响应。组织特异性表达分析显示,PheNAC1在毛竹叶中表达丰度最高,根和茎中次之;在成熟叶和衰老叶片中的表达显著高于幼叶。在干旱胁迫和盐胁迫后,分别在1和3 h显著上调表达。在笋采后衰老过程中显著上调表达。过表达PheNAC1基因的拟南芥对盐胁迫的耐受...     

FT/TFL1-like基因在板栗一次花和二次花发育中的表达分析

板栗的雌雄花存在春季和夏秋季两次开花的现象,对产量有决定性影响。FT/TFL1基因在植物成花转变的过程中有着非常重要的调控作用,目前该基因在板栗花发育中的表达模式及功能尚不明确。本研究在板栗基因组中鉴定出5个FT/TFL1-like基因,通过生物信息学的方法,系统地对板栗FT/TFL1基因的理化性质、进化关系、保守基序以及基因的表达模式进行分析。结果表明：板栗FT/TFL1基因均具有PEBP保守结构域,开放阅读框为513～570 bp,编码170～189个氨基酸,外显子数目为3～4个。系统进化分析将FT/TFL1基因分为3个亚类：TFL1-like、FT-like和MFT1-like。基因表达分析显示：CmFT基因在板栗的雌雄花的表达较高;在板栗一次花和二次花的表达分析显示,CmFT基因在两次发育时期都具有较高的表达,其中在雄花序的发育进程表现下降的趋势,相同发育时期一次花的表达均高于二次花的表达;CmFT在雌花簇的发育进程呈上升趋势,相同发育时期一次花的表达低于二次花。本研究表明,在FT/TFL1-like基因家族中,FT基因是参与调控板栗雄花序和雌花簇形态建成的重要基因,通过探讨板...     

柑橘抗逆基因MYB96的克隆与表达分析

为了探讨柑橘MYB96基因在柑橘抗逆过程中的作用，以甜橙、柠檬、金柑、芦柑为试验材料，克隆得到4个柑橘MYB转录因子家族基因，分别命名为CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96、CrMYB96,并对其生物信息学以及不同非生物胁迫处理下的表达模式进行分析。结果表明，CsMYB96、ClMYB96、FmMYB96和CrMYB96的开放阅读框长度分别为1 032,1 035,1 035和1 032 bp,其编码的蛋白分别由343,344,344,343个氨基酸组成，分子量分别约为38.16,38.27,38.22,38.13 ku,等电点分别为6.31,6.35,6.35,6.31,均为不稳定亲水性蛋白；亚细胞定位预测结果均定位于细胞核。这4个基因编码的蛋白二级结构相似，主要由α螺旋和无规卷曲构成；具有高度保守的R2和R3结构域；在进化关系上，与克莱门氏小柑橘CcMYB96亲缘关系最近。CsMYB96基因的启动子中含有脱落酸响应元件(ABRE)、低温响应元件(LTR)、厌氧响应元件(ARE)、参与干旱诱导的MYB结合位点(MBS)等非生物胁迫响应相关顺式作用元件。qRT-PCR结果分析...     

莲瓣兰大雪素FT基因克隆和系统发育分析

控制植物开花的途径有光周期现象、GA、春化途径、自主途径,在光周期途径中,CO基因促进开花通过直接上调FT和SOC1基因表达,FT(FLOWERING LOCUS T)是光周期途径植物开花时间决定关键基因,并认为FT基因表达产物可能就是长期追寻的开花刺激物质,这种开花刺激物质经过叶片到茎尖的长距离运输,最终引起茎顶端花器官分化的起始.本研究以莲瓣兰大雪素作为实验材料,用RACE方法快速地克隆全长cDNA,生物信息学分析全长eDNA为662 bp,含有编码框和3'UTR,具有完整的开放阅读框(ORF) 522 bp,编码173氨基酸的蛋白质.通过系统发育分析获得一个FT同源基因.本研究为进一步对这个基因的功能研究奠定了基础.     

甘蓝自交不亲和性相关基因BoGSTL21的克隆与表达分析

谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferases, GSTs)对植物抵御逆境胁迫、解除细胞毒素和植物生长发育起着重要作用。本研究通过甘蓝自花授粉0～60 min的柱头转录组数据分析,筛选到1个受自花授粉诱导上调表达的谷胱甘肽-S-转移酶基因BoGSTL21。BoGSTL21基因开放阅读框长度为900 bp,编码299个氨基酸,理论等电点为8.49,不包含信号肽和跨膜区,含有GST-N和GST-C结构域。BoGSTL21基因启动子中含有光响应、生长素应答、脱落酸反应、低温和干旱响应等多种顺式作用元件。BoGSTL21基因在甘蓝不同组织中均有表达,柱头中的表达量随发育时间而变化,在成熟的柱头中高表达。荧光定量PCR结果证实,BoGSTL21基因在0～60min的表达量变化趋势与转录组分析结果一致。通过酵母双杂交发现,BoGSTL21蛋白与花粉发育相关蛋白BoFAB1C、生长素相关的蛋白BoPATL2、醛缩酶型TIM桶家族蛋白BoF9N12₉存在相互作用。BoGSTL21基因在大肠杆菌中被成功诱导表达,纯化蛋白大小为34kD,与预测结果一致。表...     

水稻B3转录因子OsL1的生信分析及表达模式

B3转录因子是植物特有的转录因子,与植物花形态建成、激素信号转导、种子生长发育及植物逆境胁迫响应密切相关。前期研究中,利用穗发育芯片筛选到一个OsL1基因。生物信息学分析发现,OsL1基因位于水稻4号染色体,基因全长4 262 bp,编码433个氨基酸,蛋白分子量为48.7 kD,序列比对和系统发育分析表明Os L1属于B3家族转录因子,不含信号肽剪切位点和跨膜结构域,亚细胞定位于细胞核。启动子序列分析发现,该基因启动子中含有8个光响应元件及部分激素响应元件。实时PCR分析发现OsL1在水稻根、茎、叶、和穗中均有表达,其中在根和穗发育7期表达量较高,进一步克隆Os L1启动子区域,构建pCAMBIA1301-OsL1-GUS表达载体,遗传转化并鉴定获得转基因植株,The previous study在水稻根、茎、叶、和穗中均检测到了GUS信号,表明OsL1属于组成型表达。以上结果为深入研究OsL1基因在水稻生长发育过程的生物学功能提供了科学依据。     

甜橙PEBP基因家族的鉴定及在成花过程的表达分析

磷脂酰乙醇胺结合蛋白(phosphatidyl ethanolamine-binding protein, PEBP)基因家族的氨基酸结构中有保守的磷脂酰乙醇胺结合蛋白结构域,对控制植物花器发育和开花时间具有重要作用。本试验旨在研究CsPEBP基因家族对甜橙花期诱导的调控模式,利用PEBP蛋白特征结构域PBP的隐马尔可夫模型在甜橙基因组中进行HMMER分析,鉴定出7个Cs PEBP基因,并对CsPEBPs编码蛋白的理化性质、蛋白基序、进化关系、顺式调控元件和表达谱等方面进行研究。结果表明CsPEBPs分布在甜橙5条染色体上。遗传进化树聚类成4个亚族,CsPEBP基因家族成员被分在TFL1-subclade、MFT-subclade、FT-subclade 3个亚族中。7个CsPEBP基因均含有光响应元件,表明CsPEBPs受光诱导调控。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)分析发现,CsPEBP基因在两个甜橙品种花芽和叶片的表达模式不同,其中CsFT1和CsFT2在两甜橙品种花芽和叶片中的相对表达量均有显著上调的趋势,而CsTFL1a、CsTFL1b和CsTFL1c在它们花芽和叶片中的...     

水稻OsURGT1基因的生物信息学及表达谱分析

NSTs在细胞中负责将核苷酸单糖转运到高尔基体(Golgi)/内质网(ER)中,为细胞壁多糖分子的生物合成提供底物,水稻NSTs基因的研究将为深入了解植物NSTs蛋白的功能奠定良好基础。通过拟南芥AtURGT基因序列的同源比对,在水稻中发现了一个可能具有转运UDP-鼠李糖/UDP-半乳糖活性的基因,命名为OsURGT1(UDP-_L-Rha/UDP-_D-Gal transporters)。对其编码蛋白进行了氨基酸组成、进化关系、理化性质、跨膜结构域和高级结构的预测,对其启动子序列进行了顺式作用元件分析,同时还检测并分析了OsURGT1基因在水稻中的组织转录表达谱、激素及非生物胁迫处理诱导表达谱。结果显示:OsURGT1基因全长为3 421 bp,含有5个外显子;CDS全长为996 bp,编码331个氨基酸长度的蛋白,此蛋白被预测是一个疏水性蛋白,含有9个跨膜结构域;蛋白高级结构建模结果表明,其与一个NST模板蛋白高度相似。基因启动子顺式作用元件分析结果表明,OsURGT1基因有可能参与多种激素调控途径和逆境胁迫调控途径。转录表达谱分析结果表明,...     

欧李ChCBF1基因的克隆及生物信息学分析

本试验在欧李基因组研究的基础上,利用RT-PCR方法从低温处理的‘农大4号’欧李叶片中克隆到了ChCBF1基因,该基因CDS序列长度为690 bp,编码229个氨基酸的蛋白,分子量为25.10 kD,等电点为4.94,蛋白不稳定指数为58.72。二级结构主要由α-螺旋,延伸链,β-折叠和无规则卷曲构成。启动子分析表明,ChCBF1基因的启动子元件包括低温响应元件、多个光响应相关元件以及激素响应元件等一系列诱导型顺式调控元件。通过氨基酸同源比对和系统发育树分析发现,ChCBF1基因编码的氨基酸序列与桃的相似性最高,达到95%。本研究为后续逆境与休眠诱导相关方面的基因功能验证提供了帮助。     

百合LiP5CS、LiGDH和LiOAT基因克隆及表达分析

为探究百合脯氨酸生物合成途径中部分相关基因的功能及其对非生物胁迫的响应,本研究以百合‘西伯利亚’作为试验材料,克隆了3个脯氨酸生物合成相关基因:Δ¹-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因(LiP5CS)、谷氨酸脱氢酶基因(LiGDH)和鸟氨酸氨基转移酶基因(LiOAT),分析其蛋白特性,并测定3个基因在百合不同组织、花不同发育时期以及失水和低温胁迫下的相对表达量和酶活性。结果表明,LiP5CS长度为1 068 bp,编码355个氨基酸残基;LiGDH长度为429 bp,编码142个氨基酸残基;LiOAT长度为870 bp,编码289个氨基酸残基。LiP5CS、LiGDH和LiOAT都含有特有保守motif,皆为脂溶性、亲水性的稳定蛋白,都具有磷酸化位点,3个蛋白在进化上具有一定保守性。表达分析发现,3个基因在百合鳞茎中的表达量最低,LiP5CS与LiOAT在根中的表达量最高,LiGDH在花中的表达量最高;在花蕾的不同发育时期中LiP5CS基因表达随发育呈下降趋势,而LiGDH与LiOAT表达呈升高趋势。在失水和低温胁迫下,LiP5CS、LiGDH和LiOAT的表达均被诱导升...     

烟草耐低温胁迫早花NtMYB15的克隆及功能分析

为研究哪些基因参与低温胁迫诱导烟草提前开花,本研究根据烟草芯片数据和PCR扩增获得烟草NtMYB15基因的全长846 bp CDS序列。蛋白序列比对结果显示该基因在进化过程中高度保守。将该基因322 bp的片段克隆至RNAi载体p Hellsgate12中,并通过叶盘法将该基因转入烟草K326中。对两个独立的转基因株系及非转基因植株进行低温胁迫处理,结果表明,与非转基因植株相比,RNAi转基因植株的开花时期被延迟。因此,本研究将为培育烟草耐早花品种提供有价值的研究信息。     

陆地棉低温响应基因GhJAZ1的克隆及表达分析

为了深入研究棉花JAZ基因在低温响应中的作用机理,利用RT-PCR方法从陆地棉中棉所36中克隆出一个低温应答基因GhJAZ1(GenBank登录号KJ562212)。全长CDS序列为810 bp,编码270个氨基酸,预测编码蛋白质的分子量为29.808 ku,理论等电点为8.33,为非跨膜蛋白。该基因编码蛋白具有一个N端NT结构域、一个TIFY结构域和一个C端Jas结构域。系统进化树分析发现,该蛋白与可可树和黄麻的亲缘关系最近。荧光实时定量PCR分析发现,GhJAZ1基因在下胚轴和根中显著高表达。此外,该基因还受到脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导表达,表达量变化趋势均为先升高后降低,但在MeJA诱导下该基因的表达量变化更明显。在低温胁迫下,不同低温耐性棉花材料中该基因的表达量变化程度也不同,耐低温品种中棉所36中GhJAZ1基因的上调表达更为显著,推测该基因参与了棉花低温胁迫防御反应。亚细胞定位显示,GhJAZ1蛋白定位于细胞核中。该研究可为进一步开展GhJAZ1基因低温响应的分子机制研究奠定基础。     

毛白杨形成层中4种MADS-box基因的克隆和序列分析

MADS-box基因家族是一类具有特异性序列的转录因子,并在植物体发育过程中起着重要作用。本研究以毛白杨形成层为材料,利用RACE技术克隆得到4个MADS-box基因,命名为Pt MADS1、Pt MADS2、Pt MADS3和Pt MADS5。Pt MADS1全长1 067 bp,开放阅读框(ORF)长度678 bp,编码含有225个氨基酸;Pt MADS2全长912 bp,ORF长度609 bp,编码含有202个氨基酸;Pt MADS3全长909 bp,ORF长度654 bp,编码含有217个氨基酸;Pt MADS5全长1 029 bp,ORF长度663 bp,编码220个氨基酸。系统进化树分析表明Pt MADS1与SVP同源性较高,属于STMADS11亚族;Pt MADS2与AGL12基因同源性较高,属于AGL12亚族;Pt MADS3和Pt MADS5分别与AGL14和SOC1同源性较高,同属于SOC1亚族。     

牡丹PsELF1基因的克隆及表达分析

本研究以已获得的早花基因的EST序列为模板设计引物,通过RACE技术扩增全长,使用生物学软件和q RT-PCR技术分别进行生物信息学分析和表达模式分析,获得牡丹早花基因Ps ELF1的全长及其表达模式,为后续研究其功能提供条件。结果显示,扩增得到7 107 bp的Ps ELF1全长cDNA,其中,包括3'UTR485 bp,5'UTR 464 bp和6 258 bp的编码区,共编码2 085个氨基酸,分子量为238.43 kD。Ps ELF1包括4个可能的磷酸化位点,且均位于N端。二级结构预测显示,Ps ELF1含α-螺旋和无规卷曲较多。同源性分析结果表明,Ps ELF1与杨树ELF1同源性最高。表达特性分析表明,Ps ELF1在花芽休眠解除过程中Ps ELF1的表达水平在0～14 d下调,在14～21 d上调,然后在21～28 d下调。而在低温21 d移入温室后的开花过程中呈下调模式。本研究结果对培育牡丹早花或晚花品种、延长牡丹的观赏期、提高牡丹观赏质量和经济价值具有重要意义。     

菘蓝IiCYP79B2基因的克隆与表达分析

为了探究菘蓝IiCYP79B2基因的结构、特性和功能,对菘蓝IiCYP79B2基因进行了克隆,并进一步开展了生物信息学分析和不同条件下的表达模式研究。相关研究结果显示:IiCYP79B2基因全长1 827 bp,包含1个内含子,ORF全长1 629 bp,编码542个氨基酸。其编码的蛋白含有2个跨膜结构域,无信号肽,定位于叶绿体类囊体膜上,属于主要由无规则卷曲和α-螺旋构成的亲水性蛋白,与白芥的亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果表明:IiCYP79B2基因在菘蓝各组织中的表达量由高到低依次为叶茎果花根,在不同发育时期的表达量依次为营养生长期花期幼苗期萌芽期;此外,该基因的表达还显著响应茉莉酸甲酯(MJ)和葡萄糖(Glu)信号的诱导,受到水杨酸(SA)和低温(Cold)胁迫的抑制。相关研究结果为进一步探讨IiCYP79B2基因的功能提供了有效的试验依据。     

拟南芥花组织高表达TCP家族转录因子At1g30210的克隆与转录激活活性鉴定

本文从拟南芥中克隆到基因At1g30210的全长读码框。多序列比对结果表明,在推导的氨基酸水平上,该基因编码的蛋白含有特征性的TCP保守结构域,与已知的玉米、金鱼草和水稻的TCP家族基因中都存在显著性的保守性。另外通过酵母单杂交实验证明该基因编码的蛋白在酵母体内具有转录激活功能。同时RT-PCR实验结果表明,该基因在拟南芥花组织中表达量相对较高,具有明显的组织表达特异性。花器官高表达转录因子的克隆将为研究TCP基因调控植物花发育和花形态建成提供新的物质基础。     

水曲柳花发育相关FmFT基因克隆、表达及生物信息学分析

FT(FLOWERING LOCUS T)基因是植物多个开花途径的整合因子,在花发育中起重要作用。以水曲柳雌雄花发育转录组中FT序列为基础,通过PCR扩增获得该基因全长,命名为FmFT。其开放阅读框(ORF)为525 bp,编码174个氨基酸。生物信息学分析结果表明,其相对分子质量为19 795.2,等电点为5.90,是亲水性不稳定酸性蛋白;无跨膜区域,全部位于膜外;有1个PEBP保守结构域。同源比对结果显示,水曲柳FT基因编码的氨基酸序列与20个物种的FT蛋白序列同源性在83%~88%之间,与苹果(Malus domestica)同源性最高,为88%。系统进化结果显示,水曲柳FT蛋白单独聚为一类,与其他物种亲缘关系均较远。FmFT在水曲柳不同发育时期的雌雄花中的表达结果表明,在减数分裂时期和成熟孢子时期,雌雄花之间表达量差异显著。在雄花中,在减数分裂时期表达量达到最大值;在雌花中,表达量持续升高,在成熟胚囊时期达到最高值,是孢原细胞-大孢子母细胞时期的35.97倍,表明FmFT不仅在水曲柳雌雄花的发育中起着重要作用,且功能不同。