核桃NBS类抗病基因类似物的序列特征及其与炭疽病的抗性

【目的】利用同源序列法分离核桃的NBS（Nucleotide binding site）类抗病基因类似物,为核桃抗炭疽病分子辅助育种及抗病基因的克隆提供基础。【方法】以35个核桃优系为试材,利用接种法鉴定供试材料对炭疽病的抗性;根据已知植物抗病基因的保守结构域P-loop和GLPL设计简并引物,以核桃优系的基因组DNA为模板,通过PCR扩增NBS类抗病基因同源序列片段,并分析所得NBS类抗病基因类似物与核桃优系炭疽病抗性的关系;利用BLASTN/X程序对所得NBS序列在GenBank数据库中进行同源性搜索;利用MEGA 5.2及DNAman 7.0等软件对其进行序列相似性分析和系统进化研究。【结果】35个供试核桃优系中,有20个优系为抗炭疽病类型（R）,其相对抗性指数在0.63-0.82;有5个优系为中抗类型（M）,相对抗性指数在0.27-0.56;有10个为感病类型（S）,相对抗性指数在0.00-0.21。PCR结果显示,从20个抗炭疽病优系的基因组扩增得到20条NBS类抗病基因类似序列;而在其它15个优系（5个中抗优系和10个感病优系）中未扩增到条带,表明核桃NBS序列与炭疽病抗性相关联。BLASTN显示,所得NBS序列在核苷酸水平与GenBank中已知的核桃NBS序列(jrRGAPGs)存在89%-100%同源性,与其它物种NBS序列的同源性在69%以上;BLASTX显示,所得NBS序列与已知核桃NBS抗病蛋白同源性为77%-99%,与其它物种的NBS抗病蛋白同源性在49%-66%。氨基酸序列多重比对分析表明,所得核桃NBS序列均包含有抗病基因所具有的典型功能域,如P-loop、kinase-2、kinase-3和GLPL等,在典型功能域的核苷酸多态性（Pi）明显低于非保守区,有较高保守性。系统发育分析表明,在核苷酸水平上可将所得核桃优系的NBS序列区分为7类,在氨基酸水平上可分TIR和non-TIR两大类7个亚类;所得核桃NBS序列非同义替换率(dN)和同义替换率(dS)的比值dN/dS在0.00-0.95,为纯化选择。氨基酸序列相似性表明核桃优系不同NBS亚类间的相似度为28.3%-63.5%,与已知抗病基因相应区域的氨基酸相似性为22.0%-48.5%。【结论】核桃NBS类抗病基因类似物与炭疽病抗性相关联,NBS序列与其他物种抗病基因有较高同源性,包含抗病基因保守的功能域,在进化上为纯化选择。     

香蕉中抗病基因相似序列的克隆与分析

根据植物抗病基因编码氨基酸序列的核苷酸结合(nucleotide binding site,NBS)和富含亮氨酸重复区(leucine-rich repeat,LRR)等保守区域的特点,设计PCR简并引物,从香蕉华农7号中克隆得到1个1 139bp的DNA片段.BLAST分析发现,其编码的氨基酸序列与多种植物来源的NBS-LRR类抗病蛋白及抗病蛋白同源物的相似性为40%～50%,并具有NBS-LRR类抗性基因所拥有的保守结构域:P-环、激酶2a、激酶3a和疏水结构域等区段.该抗病基因相似片段可作为分子标记来筛选香蕉的抗病基因.     

辣椒抗黄瓜花叶病毒同源序列的克隆与分析

根据已知抗病基因的核苷酸结合位点(NBS)保守结构域设计简并引物,以高抗黄瓜花叶病毒的辣椒Yv2007001为试材,获得10条抗病基因同源序列(RGA).经序列分析,这些RGAs皆具有开放阅读框和NBS保守结构域(P-loop、Kinase-2、Kinase-3a、RNBS-C和GLPL),属于nonTIR-NBS-LRR类抗病基因同源序列.其中RGA46与番茄花叶病毒抗性基因Tm-22的氨基酸同源性为78%,可能与辣椒抗黄瓜花叶病毒(CMV)相关.其它序列与已知抗病基因Prf、RPP13、I2C-1、Mi-1.2、L6、M氨基酸相似性为21%～70%.所得RGA序列的Ka/Ks值为0.011 0～0.305 1,均显著小于1,表明"纯化选择"在辣椒NBS区域进化中起主要作用.     

花生栽野杂交后代抗病基因类似物的克隆与分析

【目的】在花生野生种、栽培种及栽野杂交后代中,克隆抗病基因类似物(Resistance gene analog,RGA)相关基因片段,为抗病基因的进一步分离、鉴定及利用奠定基础。【方法】以14个花生栽野杂交种和2个抗病花生亲本为材料,应用PCR方法扩增来自基因组DNA的抗病基因类似物序列,并分析其同源性。【结果】扩增出15条来自基因组DNA的抗病基因类似物序列,序列长度在500bp左右,由此推导出的15条氨基酸序列含有典型的NBS保守区的N端糖基化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、N-豆蔻酰化位点。15条花生RGA氨基酸序列间的同源性在73.2%~100.0%,与已发表的花生抗病基因类似物的相似性较高,达72.1%~100.0%;与已知的其他作物的抗病基因编码的氨基酸序列有34.1%~54.6%的同源性。【结论】分离到的15个花生抗病基因同源片段为抗病基因的部分序列。     

桃基因组中R类抗病基因同源序列的克隆与序列分析

许多抗病基因均具有核苷酸结合位点(NBS)和富含亮氨酸重复区(LRR)。根据已知的NBS-LRR型抗病基因蛋白质的保守序列,设计简并引物,用以扩增桃基因组中的抗病基因同源序列。获得一条大小约500 bp的扩增片段,克隆测序后得到4个NBS-LRR类抗病基因同源片段(PNBS1、PNBS2、PNBS3、PNBS4)。推导的氨基酸均具有P-loop(激酶1a)保守区和中间的激酶2a、激酶3a保守区,除PNBS4外,均具有3端疏水结构域。它们与已克隆的N、L6、PRS2 等抗病基因在核苷酸水平上的同源性为21 1%~58 8%;在氨基酸水平上的同源性为18 8%~41 4%。这些抗病基因同源片段(RGA)可做为分子标记筛选桃的抗病候选基因。     

花生NBS-LRR类抗病基因的克隆及原核表达

根据已知抗病基因的NBS保守区域设计引物,利用PCR技术从花生基因组DNA中克隆得到一个NBS-LRR类抗病基因,序列长539 bp,命名为PnAG3。蛋白质序列同源性分析表明多个植物抗病相关蛋白与之有一定的同源性,其中同源性最高的是花生C8_V_253抗性蛋白序列（97%）。将PnAG3基因编码区构建原核表达载体,表达产物分布于包涵体中,大小为47.26 KDa,1 mmol/L IPTG诱导4 h可获得最大表达量。为花生抗黄曲霉品种选育奠定了基础。     

水稻不育系系谱抗稻瘟病基因同源序列的克隆与序列分析

根据已知NBS-LRR类抗病基因结构中氨基酸的保守区域设计简并引物,对水稻不育系系谱NBS-LRR类抗病基因同源序列进行克隆、测序和聚类。同源序列克隆与分析表明,7个水稻不育系系谱亲本中共获得14个阳性克隆,其中11个含有NBS-LRR类抗病基因所特有的保守氨基酸结构域KinaseⅠ、KinaseⅡ、KinaseⅢ及跨膜区域。这些片段间同源性最高达98.3%,最低仅为29.7%;11个氨基酸片段与抗病基因Xal(AB002266)的同源性较高,42%-45%的氨基酸序列相同,59%-64%的氨基酸序列相似,且与水稻其他NBS-LRR类抗性蛋白相似性很高。通过聚类分析,可以将其分为3类,分别记为G1、G2、G3,并发现抗源谷农13所含有的G3类基因,通过天谷、福伊传给后代谷丰、全丰。     

结球甘蓝NBS-LRR类R基因同源序列的分离

 根据大多数抗病基因编码蛋白质的核苷酸结合区(NBS)和富含亮氨酸重复序列(LRR)保守区域的特点,设计PCR特异简并引物,从抗TuMV的结球甘蓝材料84075中,扩增出513 bp的DNA片段,经克隆、测序后,得到4个含有NBS-LRR保守区域的R基因同源序列,分别命名为:Bor1、Bor2、Bor3和Bor4,同源性比较分析表明,它们与已克隆的抗病基因或抗病基因片段有不同程度的同源性。以Bor1为探针,对84075进行Southern blot和RFLP分析的结果表明,Bor1以多拷贝形式存在。     

巴西橡胶NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

[目的]探讨巴西橡胶NBS类抗病基因同源序列的克隆与序列分析。[方法]以高抗炭疽病的巴西橡胶无性系R042为材料,根据抗病基因Prf、L6、N等的P．100p和GLPL保守结构域设计简并引物,从R042扩增具有抗病基因同源序列的片段,对分离获得的抗病基因同源序列进行Blastn、氨基酸同源性分析、序列比较和系统进化分析。[结果]从巴西橡胶高抗炭疽病无性系R042基因组DNA中分离获得1个NBS类抗病基因同源序列,经Blastn比对后发现,该抗病基因同源序列与毛果杨中的一个CC—NBS—LRR抗病蛋白的mRNA的序列同源性为66％,Blastn的E值为2e-24,推测氨基酸序列与已知抗病基因的相似性在26．9％～43．2％。[结论]序列比对与系统进化分析表明,该抗病基因同源序列具有NBS类抗病基因的所有保守序列,且与Xal的亲缘关系最近。     

小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL的RGAP分析

根据抗病基因保守序列合成7对RGAP引物扩增携带Pm 21基因的小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL和感病品种Chancellor,结果只有R11R/R11F引物对在6VS/6AL中扩增出1 317 bp的多态性片段。在其他抗白粉病基因载体品系中检测不到该片段。回收、克隆、测序结果的Blast分析表明,该片段第1-199核苷酸、第520-792核苷酸2个区域与GenBank中的已知序列有较高的类似性,这些序列中均含有抗性蛋白的保守区域。与小麦抗叶锈病基因Lr10的序列(AY270159.1)比较结果显示,两区域的类似性达89%和86%。发现由该片段推定的氨基酸序列包含抗病基因的类似序列,有1个不完整的核苷酸结合位点(NB-ARC)。     

辣椒抗病基因同源序列的克隆与分析

 【目的】利用同源序列法分离辣椒抗病基因同源序列。【方法】根据已知植物抗病基因的NBS-LRR保守结构域设计简并引物,以辣椒品系PR205基因组DNA为模板对抗病基因同源序列进行扩增。【结果】获得了25个抗病基因同源序列（resistance gene analogs,RGAs）,聚类分析将其分为7个不同的类别。由其核酸序列推导的氨基酸序列与Mi-1.2、prf、Hero、I2C-1、RPM1基因相应区域的同源性为27.4%～98.2%。其中RGA-p20与Mi-1.2 基因的核苷酸和氨基酸序列相似性均达到99%,确认RGA-p20为抗根结线虫基因的一部分,即辣椒中也含有与Mi基因同源的根结线虫抗性基因。【结论】本研究在辣椒品系PR205中获得了抗病基因同源序列,为辣椒抗病基因的克隆奠定了基础。     

巴西橡胶NBS—LRR抗病基因类似物多样性分析

【目的】克隆巴西橡胶抗病基因同源序列,为巴西橡胶抗病R基因的获取奠定基础。【方法】根据已知抗病基因（Resistance gene, R gene）编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计一对简并引物 P1/P2,采集经水杨酸（SA）处理0、12、24、48 h的巴西橡胶叶片,进行cDNA同源序列克隆。【结果】序列分析结果表明,克隆获得的RGAs经系统进化分析分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR 两种类型和9个基因家族;多重比较发现,克隆获得的RGAs具有典型的NBS类抗病基因保守结构域,在与已知植物NBS类序列相似性比较中,与I2c-2基因相似性最高,为46.2%,而巴西橡胶NBS类RGAs之间氨基酸相似性为22.1%～100.0%。进一步研究发现,核苷酸非同义替换和同义替换的比率小于1,有低水平的重组,表明点突变逐步积累是导致纯化选择的主要力量。【结论】通过SA诱导作用和NBS类抗病基因结合得到的巴西橡胶NBS类RGAs具有广泛的遗传多样性,并与已知抗病基因氨基酸序列具高度相似性,这些RGAs候补序列可能与某抗病基因有密切联系。     

巴西橡胶NBS-LRR抗病基因类似物多样性分析

【目的】克隆巴西橡胶抗病基因同源序列,为巴西橡胶抗病R基因的获取奠定基础。【方法】根据已知抗病基因（Resistance gene, R gene）编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计一对简并引物 P1/P2,采集经水杨酸（SA）处理0、12、24、48 h的巴西橡胶叶片,进行cDNA同源序列克隆。【结果】序列分析结果表明,克隆获得的RGAs经系统进化分析分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR 两种类型和9个基因家族;多重比较发现,克隆获得的RGAs具有典型的NBS类抗病基因保守结构域,在与已知植物NBS类序列相似性比较中,与I2c-2基因相似性最高,为46.2%,而巴西橡胶NBS类RGAs之间氨基酸相似性为22.1%~100.0%。进一步研究发现,核苷酸非同义替换和同义替换的比率小于1,有低水平的重组,表明点突变逐步积累是导致纯化选择的主要力量。【结论】通过SA诱导作用和NBS类抗病基因结合得到的巴西橡胶NBS类RGAs具有广泛的遗传多样性,并与已知抗病基因氨基酸序列具高度相似性,这些RGAs候补序列可能与某抗病基因有密切联系。     

小麦NBS类序列的分离与特征分析

[目的]获得小麦近等基因系TcLr24中NBS类抗病基因同源序列。[方法]利用已克隆植物抗病基因NBS序列中的保守结构＂P-loop＂和＂GLPL＂合成简并引物,以小麦近等基因系TcLr24基因组DNA为模板进行PCR扩增。[结果]得到13条具有连续ORF的抗病基因类似物序列,包括P-loop、Kinase-2、Kinase-3a、GLPL抗病基因所共有的保守结构,相应推测的氨基酸序列间的相似性系数在36.1%～98.3%,同时对分离的RGAs的氨基酸序列和5个已克隆植物NBS的氨基酸序列进行聚类分析表明,与Xa1、RPS2亲缘关系较近,而与Lr21亲缘关系较远。[结论]TcLr24中NBS类RGAs可能会有与Lr21不同机制的抗病功能。     

向日葵BADH基因部分序列的克隆与分析

[目的]为进一步利用向日葵BADH基因提供理论和实践依据。[方法]以电子克隆技术为基础,通过RT-PCR获取向日葵BADH基因的部分序列,并进行测序。[结果]通过RT-PCR获得了一段基因序列。该PCR产物经1.0%琼脂糖凝胶电泳呈现出一条长为1584bp左右的特异性条带,与预期设计的1581 bp的扩增片段相符;与电子克隆得到的相应序列比对结果表明,两者一致性高达99.22%。其编码蛋白含有与酶功能密切相关的保守氨基酸序列,与其他物种的BADH具有较高的一致性。[结论]成功克隆了向日葵BADH基因的部分序列。     

Isolation and Characterization of NBS-LRR Class Resistance Homologous Gene from Wheat

One resistance gene analog fragment named RGA-CIN14 was isolated from TcLr19 wheat,which contains kinase-2,kinase-3a,and the GLPL motif of the NBS-spanning region,using degenerated primers according to the nucleotide binding site (NBS) conserved domain.Based on the RGA-CIN14,a full-length cDNA,CIN14,which was 2 987 bp encoding 880 amino acids,was obtained by using the method of the rapid amplification cDNA ends (RACE).Bioinformatics analysis showed that the deduced amino acids of CIN14 protein consisted of a NB-ARC conserved domain and many leucine-rich repeats (LRR) domains.The phylogenetic tree analysis indicated a considerable identity of the protein encoded by CIN14 with that of wheat leaf rust resistance gene Lr1,but a lower similarity with Lr21.The expression profile of the CIN14 gene detected by semi-quantitative RT-PCR showed that the CIN14 gene was not induced by Puccinia triticina and it was a constitutive gene with low abundance in the wheat leaf tissue.The resistance homology sequence was successfully obtained,which provides the shortcut for cloning of the resistance gene in TcLrl9 wheat.     

云南3种野生稻中抗病基因同源序列的克隆及序列分析

 根据已报道的NBS LRR类和STK类抗病基因结构中的氨基酸保守区域 ,设计简并引物 ,通过PCR扩增及克隆 ,从普通野生稻 (OryzarufipogonGriff.)、药用野生稻 (OryzaofficinalisWall.)、疣粒野生稻 (Oryzameye rianaBaill.)中共获得 14类NBS LRR类抗病基因同源序列 ,其中普通野生稻中的有 7类 ,药用野生稻中的有 2类 ,疣粒野生稻中的有 6类。药用野生稻中TO12代表序列与普通野生稻中TR19代表序列 ,同属一类 ,且具有 10 0 %的同源性 ,说明不同种野生稻中的同一类 (聚类 )抗病基因同源序列是完全一致的。同时 ,还获得 5类STK类抗病基因同源序列 ,其中普通野生稻中的有 4类 ;药用野生稻中的有 1类。通过氨基酸同源性比较分析 ,发现笔者克隆到的抗病基因同源序列与已克隆的抗病基因L6、N、Bs2、Prf、Pto、Lr10和Xa2 1等的氨基酸同源性都相当低 (均低于 2 5 % ) ,暗示了这些抗病基因同源序列可能是目前尚未报道的抗病基因的同源序列。     

辣椒NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

辣椒RGA的分离将为进一步从辣椒中分离功能性抗病基因和抗病机理分析打下基础,为辣椒相关抗病基因的克隆提供依据。根据已知抗病基因保守氨基酸结构域设计简并引物,以高抗辣椒品种88为试材,通过PCR扩增抗病基因同源序列。结果表明:从辣椒基因组DNA中分离出1条辣椒抗病基因同源序列WD1。对其编码的氨基酸序列进行分析表明:该序列同时含有P-环(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3(GSRII)及HD(即GLPLAL)保守域结构,分离的辣椒抗病基因同源序列(RGA)与已报道的辣椒抗病基因同源序列A5和A13都有99%的同源性。