巴西橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因5＇调控序列的克隆及功能初步鉴定

法尼基焦磷酸合酶是异戊二烯生物合成途径中的一个关键酶,根据NCBI数据库中巴西橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因HbFPS序列设计引物,克隆了HbFPS起始密码子上游1066 bp的5＇调控序列。序列分析表明,该序列A/T含量为77.39 %,含有典型的真核生物核心启动子区域,在该序列中发现了一些与真核生物典型的顺式调控元件相似的TATA-box、增强子元件、CAAT-box和GATA-box以及一些与激素、胁迫诱导、转录因子相关的顺式作用元件。构建了含有该序列的植物表达载体并转化烟草,对获得的转基因烟草T0代植     

巴西橡胶树HbWRKY1基因5′调控序列的克隆及功能初步鉴定

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY1基因的表达调控机制,采用染色体步移法克隆了HbWRKY1基因的5′调控区序列。结果表明,该序列具有预测的核心启动子区域位于-6~-57 bp,转录起始位点位于翻译起始位点上游41 bp处;该序列具有TATA-box,CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本的顺式作用元件,同时还具有低温响应元件LTR,赤霉素反应元件GARE-motif,生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等参与激素调控元件,此外还有与MYB结合的MBS元件,热胁迫反应的HSE,厌氧诱导元件ARE和增强诱发厌氧反应的GC-motif等顺式作用元件。构建了不同长度的HbWRKY1启动子片段的植物表达载体并转化本生烟草, 通过潮霉素抗性和PCR鉴定,获得了转基因植株。对获得的转HbWRKY1不同长度启动子片段的转基因T1植株GUS染色发现,植株的茎、叶柄、主叶脉和根中均可呈现蓝色,表明HbWRKY1基因的5′调控区可以启动GUS基因的表达, 具有启动子的活性。     

巴西橡胶树HbWRKY1基因5'调控序列的克隆及功能初步鉴定

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY1基因的表达调控机制,采用染色体步移法克隆了HbWRKY1基因的5'调控区序列.结果表明,该序列具有预测的核心启动子区域位于-6～-57 bp,转录起始位点位于翻译起始位点上游41 bp处;该序列具有TATA-box,CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本的顺式作用元件,同时还具有低温响应元件LTR,赤霉素反应元件GARE-motif’生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等参与激素调控元件,此外还有与MYB结合的MBS元件,热胁迫反应的HSE,厌氧诱导元件ARE和增强诱发厌氧反应的GC-motif等顺式作用元件.构建了不同长度的HbWRKY1启动子片段的植物表达载体并转化本生烟草,通过潮霉素抗性和PCR鉴定,获得了转基因植株.对获得的转HbWRKY1不同长度启动子片段的转基因T1植株GUS染色发现,植株的茎、叶柄、主叶脉和根中均可呈现蓝色,表明HbWRKY1基因的5'调控区可以启动GUS基因的表达,具有启动子的活性.     

巴西橡胶树胚胎晚期丰富蛋白基因的克隆及序列分析

根据抑制性消减杂交文库分离的EST片段,采用3’-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得HbLEA14基因的全长cDNA序列,其ORF长456 bp,编码151个氨基酸,预测HbLEA14蛋白分子量为16.58 ku,等电点为5.10。同源性比对显示,HbLEA14与蓖麻RcLEA14、乳浆大戟EeLEA14、陆地棉GhLEA14、大豆GmLEA14、拟南芥AtLEA14、番茄SlER5的同源性分别为88%、80%、75%、73%、65%和61%,属于非典型第2组LEA蛋白。RT-PCR结果显示,死皮植株胶乳中HbLEA14的表达量明显高于健康树。     

巴西橡胶树6个小G蛋白基因cDNA的克隆与序列分析

利用笔者实验室建立的橡胶树胶乳EST序列数据库,结合RT-PCR和RACE技术,克隆巴西橡胶树6个小G蛋白基因的cDNA,并以拟南芥小G蛋白家族基因为模板进行进化树分析.结果表明:所克隆的基因分属于小G蛋白的Arf与Rab家族,将其分别命名为HbArfl、HbArf2、HbRab1、HbRab2、HbRab3和HbRab4.氨基酸序列分析发现,HbRab1、HbRab2、HbRab3和HbRab4均具有小G蛋白家族的保守结构域,即4个鸟苷酸(GTP/GDP)结合域、1个效应区和C端半胱氨酸结构域,而HbArf1和HbArf2除在C端无半胱氨酸结构域及效应区序列保守性差外,HbArf1还缺少2个鸟苷酸结合区,HbArf2缺少1个鸟苷酸结合区.     

巴西橡胶树磷转运蛋白基因的克隆及生物信息学分析

植物磷转运子Pht1家族是一类H2PO4-/H+共转运子,该家族主要成员在植物根系中负责磷的吸收和转运,其表达受磷调控,对该家族成员的研究有助于揭示磷的吸收和转运机制。根据Pht1家族基因的保守性设计简并引物,利用RT-PCR和RACE技术从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆了1个Pht1基因,命名为HbPht1。氨基酸序列同源性比对与系统进化分析表明,HbPht1属于磷转运蛋白基因家族的新成员。该基因的克隆和生物信息学分析为进一步研究其功能奠定了基础。     

巴西橡胶树6个蔗糖转运蛋白基因的克隆与序列分析

蔗糖是绿色植物光合作用同化碳的主要运输形式,而蔗糖的跨膜运输是由蔗糖转运蛋白(SUT)所介导完成的。通过简并性RT-PCR和RACE技术,笔者首次从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆了6个SUT基因的全长cDNA,分别命名为HbSUT1、HbSUT2A、HbSUT2B、HbSUT3、HbSUT4和HbSUT5,相应序列已在GenBank上登录(登录号分别为DQ985466、DQ985467、DQ985465、EF067334、EF067335和EF067333)。氨基酸序列的同源性比对与系统进化分析表明,所得到的6个HbSUT基因可分为3个亚类,分别被聚为双子叶植物SUT基因的3种类型,即SUT1-type、SUT2-type和SUT4-type。在所分析的39种植物SUT基因中,HbSUT基因与同为大戟科的木薯、蓖麻和乳浆大戟SUT基因的同源性最高,反映这些基因的系统进化与物种进化的一致性。本文为进一步研究橡胶树SUT基因的功能奠定了基础,并将有助于巴西橡胶树中不同库组织,尤其是乳管的蔗糖供给与调控分子机理的阐明。     

巴西橡胶树橡胶粒子中2个含RicinB_Lectin_2结构域蛋白质研究初报

采用不同提取液,从洗涤过的巴西橡胶树橡胶粒子中提取蛋白质,并对其进行电泳分离与质谱鉴定。分离鉴定了2个含RicinB_Lectin_2结构域的糖基识别蛋白质,分别命名为HbRBLLP-1和HbRBLLP-2。这2个蛋白质可能是橡胶粒子膜蛋白质或是与橡胶粒子有较强的相互作用的蛋白质。对HbRBLLP-1及HbRBLLP-2进行生物信息学分析,结果表明它们的RicinB_Lectin_2结构域均仅有1个Q-x-W模体,而非蓖麻毒素B链所具有的(Q-x-W)3模体。     

巴西橡胶树HbMYC1基因的克隆及序列分析

从GenBank中搜索到1条来自橡胶树的MYC(Myelocytomatosis)家族基因EST序列,以该序列为保守区,通过RACE技术获得了该基因全长cDNA序列,共1817bp。通过BLAST工具搜索GenBank数据库,结果表明,该cDNA序列同其他植物的MYC家族基因高度同源,认为该cDNA序列为橡胶树MYC家族成员。利用GenScan和Clastal X对该序列进行分析,推测其编码区长度为1428bp,编码476个氨基酸。生物信息学分析结果表明,巴西橡胶树的MYC基因编码的氨基酸序列与其他物种的相似性很高,同时推导的蛋白质序列中还存在着1个螺旋-环-螺旋的DNA结合区域和1个核定位信号,表明克隆到的基因是1个MYC家族成员的转录因子。     

巴西橡胶树HbHEX1基因的克隆及表达分析

根据一个巴西橡树胶乳cDNA文库中的EST片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码homeobox蛋白的cDNA(命名为HbHEX1)。序列分析结果表明,HbHEX1长为1612bp,含有873bp的阅读框,292bp的5'-UTR和447bp的3'-UTR,编码290个氨基酸,分子量为33.02KD,等电点为6.35,含有保守的homomeodomain,属于HD-ZIP类。该氨基酸序列与蓖麻、马铃薯、胡萝卜的同源异型盒蛋白的同源性分别为92%、77%和72%。半定量RT-PCR分析结果表明HbHEX1基因在花和愈伤组织中基本上没有表达,在体细胞胚、芽、叶、胶乳和树皮中有表达,其中在胶乳中表达量最高。     

橡胶树β-淀粉酶基因HbBAM1的克隆与表达分析

叶绿体内的淀粉是植物光合作用产物的重要临时储存形式,这些淀粉的降解需要β-淀粉酶(BAM)。β-淀粉酶基因是一个多基因家族,分别在不同组织中起着不同的作用,叶绿体β-淀粉酶在叶绿体淀粉降解过程中起着关键作用。利用橡胶树的转录组和基因组数据库,通过RT-PCR的方法获得一个橡胶树BAM基因,命名为HbBAM1。利用实时荧光定量PCR分析其在叶片中的表达模式,通过原核表达获得其重组蛋白,并分析其酶活性特点。同源性分析和亚细胞预测分析结果表明,HbBAM1定位于叶绿体中;HbBAM1原核表达产物的最适酶活性温度是35℃,其酶活性受到氧化型谷胱甘肽和双氧水等氧化剂的抑制。HbBAM1基因主要在橡胶树的花和叶片中表达;HbBAM1基因随着叶片的发育进程表达量逐渐增加,在淡绿期和稳定期叶片中表达量最大;HbBAM1基因在成熟叶片中的表达呈现明显的昼夜差异,在光合作用最强的上午10:00和下午16:00的表达量最大,晚上的表达量最低。上述结果表明,HbBAM1可能参与橡胶树叶片叶绿体内淀粉的降解,控制叶片气孔的开放与关闭,从而调控橡胶树叶片的光合作用。      

巴西橡胶树镁离子转运蛋白基因HbMGT10的克隆及表达分析

Mg~(2+)是植物细胞中含量最高的二价阳离子,是多种酶活性调控的辅因子,在植物的生长发育过程中发挥重要作用;同时,作为叶绿素分子的中心原子,在植物光合作用中起着至关重要的作用,但目前有关高大乔木叶片中Mg~(2+)跨膜运输的研究还很少。MGT/MRS2类型的镁离子转运蛋白在植物镁离子的跨膜运输过程中起着重要的作用,本文克隆研究了一个巴西橡胶树MGT基因,HbMGT10。亚细胞定位显示,HbMGT10定位于叶绿体膜上;酵母互补实验表明,HbMGT10具有镁离子转运功能;qRT-PCR分析结果显示,HbMGT10主要在橡胶树叶片中表达,且是叶片中表达丰度最高的HbMGT基因;HbMGT10在叶片中的表达存在明显的发育调控,随叶片发育进程表达量明显增加,在淡绿期和稳定期表达量最大;HbMGT10在成熟叶片中的表达呈现明显的日变化,在光强度最大的12:00~16:00的表达量最大。由此推测,HbMGT10在橡胶树叶片叶绿体膜的镁离子跨膜转运过程中起着重要的作用,参与了橡胶树叶片叶绿体的发育,以及叶绿体中镁离子浓度的调控,以适应橡胶树叶片的光合作用。     

巴西橡胶树HbRPW8基因克隆与表达分析

RPW8（resistance to powdery mildew locus 8）是对植物多种病害,尤其白粉病具有抗性的广谱抗病基因位点,通过对橡胶树RPW8基因进行克隆及表达分析,为橡胶树抗白粉病机制解析和分子育种等方面打下基础。以橡胶树‘热研73397’为材料,采用RT-PCR克隆HbRPW8基因编码区（CDS）序列;对其进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR方法,测定7种激素和白粉菌侵染不同时间、不同病害等级处理后RPW8基因表达量。该基因cDNA全长570 bp,编码189个氨基酸,该蛋白的分子量为21.73 kDa,等电点为9.23,脂肪系数为86.30,总平均亲水性指数为-0.404,为亲水性蛋白,共有8个磷酸化位点,无跨膜域和信号肽,定位于细胞核,具有RPW8的保守结构域,α-螺旋和无规则卷曲是HbRPW8蛋白二级结构的主要元件,分别占氨基酸序列的70.90%和22.22%。亲缘关系显示,HbRPW8基因与木薯RPW8基因相似性最高。过氧化氢（H₂O₂）、水杨酸（SA）、乙烯利（ETH）、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）能迅速诱导HbRPW8转录本的表达,并在处理后0.5 h达到最高水平,分别约为对照的14倍、6倍、75倍、2.5倍和4倍;茉莉酸甲酯（MeJA）处理后6 h达到最高水平,是对照的10倍左右;生长素处理后HbRPW8转录本显著下调;随着白粉菌侵染时间和病害等级的增加,HbRPW8的表达量均呈现先上升后下降的趋势。研究结果初步表明,HbRPW8可能参与橡胶树的抗病反应机制,为橡胶树抗病育种的研究提供参考。     

天然橡胶合成关键酶基因Hmg1启动子克隆与序列分析

在巴西橡胶树天然橡胶的生物合成途径中,3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(3-Hydroxy-3-MethylglutarylCoenzymeAReductase,HMGR)是关键酶之一,为了利用其基因的启动子和瞬时表达系统来筛选促进橡胶树生物合成的调节剂,利用GenomicWalking方法从高产树热研7-33-97的叶片基因组DNA中克隆了Hmg15′端调控序列。序列分析结果表明,巴西橡胶树Hmg1启动子转录起始位点的保守序列CTCATCA,与其他植物基因的非常一致;在5′端调控序列中发现几个典型的真核生物顺式调控元件TATA-motif、CAAT-motif、CGTCA-motif、ERE等。用克隆得到的Hmg15′端启动子序列分别替换了pCAMBIA1302中的CaMV35S启动子,构建了序列缺失pCAMBIA1302表达载体pCAMBIA1302H900、pCAMBIA1302H500和pCAMBIA1302H300。     

橡胶树HbREF3基因的克隆及功能初步分析

橡胶延伸因子（REFs）是橡胶粒子上的一种主要膜蛋白,在橡胶生物合成途径中具有延伸橡胶烃和稳定橡胶粒子等重要作用。对橡胶树不同组织的转录组测序发现,HbREF3在胶乳中具有特异性的高表达,且其在HbREFs基因家族中表达水平也相对较高,仅次于表达丰度最高的HbREF1。HbREF3的开放阅读框为528 bp,编码175个氨基酸,对应的蛋白相对分子质量为19.62 kDa,理论等电点（pI）为5.28。系统进化树分析表明,HbREF3与橡胶树其他HbREFs虽均属于分组Ⅰ,但与HbREF1明显属于不同分支。HbREFs均含有REF保守结构域,但在保守motif的分布上,不同HbREFs蛋白含有保守motif数量不等,HbREF3比HbREF1多了一个motif。生信预测分析表明,该蛋白属于亲水性蛋白,无跨膜结构域,具有14个磷酸化位点。亚细胞定位分析发现HbREF3蛋白定位在内质网上,推测其可能参与橡胶粒子的形成和胶乳的再生。本研究结果为进一步阐明HbREF3基因在橡胶树胶乳再生中的作用机制奠定了基础。     

巴西橡胶树β-木糖苷酶基因的克隆与生物信息学分析

以巴西橡胶树根为材料,利用RT-PCR技术从总RNA中捕获到一个β-木糖苷酶家族基因(β-xylosidase 或β-D-xyloside xylohydrolase,EC 3.2.1.37),cDNA长度2 880 bp,开放阅读框2 319 bp,编码773个氨基酸,命名为HbEC32。在HbEC32氨基酸序列中具有一个较强的跨膜区,二级结构分析表明其属于混合型蛋白。HbEC32在N端前8～20氨基酸区域内为较强的疏水区,但整条多肽链表现为亲水性。对15个β-木糖苷酶蛋白进行系统进化分析发现,巴西橡胶树的HbEC32基因与蓖麻亲缘关系最近。     

巴西橡胶树HbMlo9基因克隆及其序列特征分析

Mlo基因是一类重要的抗病基因,该基因的隐性突变可赋予植物广谱持久的抗病性。本研究以葡萄Mlo9(VvMlo9)基因为探针对巴西橡胶树的EST和转录组数据库进行同源搜索,并将获得的同源EST序列进行拼接,得到巴西橡胶树Mlo9基因的cDNA序列。采用RT-PCR方法成功克隆了橡胶树的Mlo9基因,并命名为HbMlo9。序列分析结果表明,该基因的开放阅读框(ORF)为1 725 bp,编码574个氨基酸,分子量为65.35 ku,等电点为8.93。对HbMlo9蛋白结构域的分析结果发现,该蛋白具有Mlo保守结构域,包含9次跨膜结构和1个典型的N端信号肽。系统进化关系分析结果发现,Mlo是1个比较保守的蛋白家族,HbMlo9与蓖麻Mlo同源性最高,达到88%,其次是桃Mlo(79%)和葡萄VvMlo9 (78%)。本研究为验证该基因在巴西橡胶树抗病中的功能奠定基础。     

巴西橡胶树CBF1基因的克隆和序列分析

通过RT-PCR技术从橡胶树中克隆了CBF基因家族的保守区,并通过5＇端RACE和3＇端RACE技术克隆了全长为1121 bp的cDNA序列,通过BLAST工具搜索Genbank数据库.结果表明,该cDNA序列同其他植物中的CBF家族基因高度同源,认为该cDNA序列就是橡胶树中的CBF基因.利用genescan和ClastalX工具对该序列进行分析,推测其编码区为693bp,编码231 Aa,并包含一个AP2 DNA结合域.氨基酸同源性分析结果表明,来自橡胶树的CBF基因氨基酸序列与热带起源的作物同源性较高,而与北方种植作物相似性较低.