植物查尔酮合酶(CHS)及其基因的研究进展

文中详细阐述植物查尔酮合酶(CHS)及其基因的研究进展情况。     

高灌蓝莓CBF基因的单核苷酸多态性分析

本研究以21个高灌蓝莓品种为试材,克隆VcCBF基因,测序后分析其单核苷酸多态性(SNP),共克隆到123个非重复序列,发现120个SNP位点,单核苷酸多态性发生频率为1/695bp,核苷酸多态性值(Pi)为0.01251。在120个SNP位点中,单态突变位点62个;简约信息位点58个,其中双突变55个,三突变3个。对其碱基替换方式进行分析发现,转换91个,颠换26个,转换与颠换的发生比率为3.5∶1。通过单倍型分析发现,21个蓝莓品种的VcCBF基因存在5种单倍型。     

玉米ae基因的单核苷酸多态性分析

纯合隐性基因ae对提高玉米籽粒中直链淀粉含量具有重要作用。本研究根据已知的玉米ae基因序列,利用Oligo6.0软件设计了23对特异性引物,对选育高直链淀粉玉米群体的亲本进行特异性PCR,对扩增产物进行测序,结果发现:在ae基因的9067bp序列中发现了48个单核苷酸多态性位点(SNPs)和31个插入/缺失(In Dels)位点,单核苷酸多态性频率是1个SNP/188bp和1个In Del/292bp。     

辣椒CHS基因表达的定量分析及与雄性不育的相关性

为了揭示辣椒胞质雄性不育(CMS)机制,以辣椒胞质雄性不育系9704A和其相应保持系9704B为材料,对其花蕾转录组进行了Solexa测序,经过生物信息学分析鉴别出1个花药特异性表达的查尔酮合酶基因(CHS),该基因在保持系9704B中的表达水平为其对应不育系9704A的16倍;克隆后的序列比对分析表明,该基因属于CHS基因家族,与菸草花药特异表达的同源基因CHSLK的同源性达90%;用实时荧光定量RT–PCR对9704A和9704B的根、茎、叶中CHS基因的表达进行了定量分析,结果表明该基因在2种材料的茎中几乎不表达,在9704B的根和叶中表达量也极低,证实了在正常情况下该基因只在辣椒花药中有较高水平的表达;对不育系的定量PCR结果表明,CHS基因在9704A的根和叶中有异常的较高水平表达,结合其在花药中的低表达,推测辣椒不育系中CHS的异常表达可能与其CMS性状相关。     

玫瑰查尔酮合酶CHS基因的克隆及生物信息学分析

本研究旨在克隆玫瑰查尔酮合酶CHS基因并对其进行生物信息学分析,以期为利用基因工程技术改变玫瑰花色、培育玫瑰新品种奠定良好基础。以玫瑰品种‘唐红’(Rosa rugosa‘Tanghong’)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了玫瑰查尔酮合酶(chalcone synthase,CHS)基因的c DNA全长。经生物信息学分析,该基因全长1416 bp,开放阅读框1167 bp,编码389个氨基酸,其蛋白的分子式为C1899H3043N505O562S18,相对分子质量为42.518 k Da,等电点为6.12。该蛋白不稳定系数低于40,为稳定性蛋白,无信号肽和剪切位点存在。其蛋白质二级结构主要由42.16%的α螺旋、29.05%的随机卷曲、10.54%的β转角和18.25%的延伸链组成。系统进化分析表明,玫瑰CHS基因与同科植物月季、草莓亲缘关系最近,与其他科及同科其他属植物的亲缘关系较远。本研究首次克隆了玫瑰CHS基因,获得了其生物信息学相关信息,探明了CHS基因在类黄酮生物合成过程中的重要作用,为改良玫瑰花色提供了理论依据。     

南阳牛HCRTR1基因编码区单核苷酸多态性分析

 【目的】研究南阳牛HCRTR1基因编码区单核苷酸多态性,为利用遗传标记进行肉牛选育奠定基础。【方法】以122头南阳牛为试验动物,利用PCR-SSCP及测序方法研究了HCRTR1基因全部编码区序列的多态性,并对发现的SNP位点进行了遗传特性及单倍型分析。【结果】在该基因的编码区首次发现11个SNP位点,分别为G322A、G384C、T420C、C423T、T481A、C510A、T627C、C631T、G690A、G714A和C736T,其中在322、481、631和736bp处的突变都导致了氨基酸的改变,而其余7处均为同义突变。在322、510和736 bp处的SNP表现为中度多态,PIC分别为0.3731、0.3190和0.2851,其余8处的SNP位点均呈现低度多态。对多态位点进行单倍型分析,发现在南阳牛122个个体中共检测到29种单倍型, 其中有2种单倍型的频率超过了10%;7种单倍型的频率小于1%;其余20种单倍型的频率均在1%～10%。【结论】本研究测定了南阳牛122个个体的HCRTR1基因的多态性,在全部编码区检测到11个多态性单核酸变异,构成了29种单倍型。     

ABCA1基因1883M在广西汉族和壮族人群中的多态性分布

为探讨ABCA1基因1883M多态性在广西汉族和壮族人群中的分布．采用PCR-RFLP技术对121例无血缘关系的健康汉族人和100例无血缘关系的健康壮族人的ABCA1基因1883M位点A—G（Ile883Met）进行检测分析，发现A15（2A1基因1883M基因型频率在汉族分别为：II=0．074。IM=0．380，MM=0．545；壮族分别为：II=0．130。IM=0．350，MM=0．520；两组人群的基因多态性分布差异无统计学意义（P〉0．05），但与德国人群相比差异有统计学意义（P〈O．01）。ABCA1基因1883M位点多态性在汉族与壮族中的分布可能没有差异。而有别于西方人种，暗示该基因多态性可能存在种族和个体差异．该数据可以很好地应用于群体遗传学的研究。     

吉林梅花鹿IGF-I基因启动子区单核苷酸多态性分析

[目的]对吉林梅花鹿IGF-I基因进行单核苷酸多态性分析,为梅花鹿产茸性状的分子育种提供新的分子生物学依据。[方法]采用PCR-SSCP技术分析IGF-I基因在吉林左家梅花鹿群体中的多态性,并对IGF-I基因多态片段进行克隆、测序,确定多态位点的突变位置。[结果]P1引物扩增的群体出现了AA、BB、AB和CC4种基因型,基因型频率分别为0.100、0.300、0.433和0.167,等位基因频率为0.317、0.517和0.166;P2引物扩增的群体出现3种基因型,分别用GG、TT和GT,基因型频率分别为0.500、0.333、0.167,等位基因频率为0.667和0.333。测序结果表明,在引物P1扩增片段中,在105～107处发生了AGT碱基的插入,在125和126处发生了T→A的突变,落在IGF-I基因的启动子区;引物P2扩增片段中,在236处有1个C→T的突变,落在IGF-I基因的启动子区。2个SNPs形成AG、AT、BG、BT、CG和CT6种单倍型,频率分别为0.239、0.077、0.311、0.206、0.117和0.050。[结论]IGF-I基因在吉林左家地区梅花鹿群体中具有遗传多态性,发现了多个突变位点,然而这些碱基的突变是否影响到IGF-I基因的生物活性,还有待进一步研究。     

利用等位基因特异性PCR检测水稻可溶性淀粉合酶基因的单核苷酸多态性

单核苷酸多态性(SNP)广泛分布于水稻基因组中,SNP分型已成为水稻遗传作图、关联分析、资源鉴定和分子标记辅助选择等研究的重要技术.本文选择水稻可溶性淀粉合酶基因SSⅢa的12个SNP位点,研究了利用等位基因特异性PCR法检测SNP的可行性.按照等位基因特异性PCR原理设计引物3'末端碱基,并根据每个SNP位点引物3'端的错配类型,在上游引物3'末端第3位引入不同的错配碱基,结果均获得了很好的扩增特异性,PCR检测结果与测序结果吻合.表明,等位基因特异性PCR是一种简便、快捷、可靠和低成本的SNP分型方法,可有效应用于水稻可溶性淀粉合酶基因的种质资源鉴定和分子标记辅助选择育种等相关研究.     

三色堇花色素合成途径中部分结构基因的克隆及生物信息学分析

【目的】对三色堇花色素合成的3个结构基因VwCHS、VwCHI和VwF3 H进行克隆以及生物信息学分析。【方法】利用RACE/PCR技术克隆得到VwCHS、VwCHI和VwF3 H基因的全长序列,并通过在线分析软件对其生物信息学进行分析。【结果】获得VwCHS、VwCHI和VwF3 H的cDNA全长分别是1 481,975和1 361bp;经多重序列比对发现这3个基因编码的氨基酸与其他植物相关氨基酸一致性较高,主要集中在62%~90%,并且在CHS氨基酸序列中有4个催化活性位点(Cys171、Phe222、His310、Asn343),在CHI氨基酸序列中有4个催化活性位点(Thr50、Tyr108、Asn115、Ser192),在VwF3H氨基酸序列中有5个催化活性位点(Asp218、His253、Arg215、Arg284、Ser286);VwCHS、VwCHI、VwF3H的蛋白质分子量分别为9.91,5.37,4.1ku,等电点为5.02,5.16,5.44;二级结构预测发现,VwCHS和VwCHI二级结构主要是α螺旋,分别占43.39%和41.89%,VwF3H的蛋白质二级结构主要是无规则卷曲,占42.30%;聚类分析发现VwCHS、VwCHI和VwF3H分别归属于各自的聚类簇。【结论】VwCHS、VwCHI和VwF3H是不存在信号肽的非跨膜蛋白。     

茶树多酚氧化酶基因的SNP分析

选取有代表性的40个茶树品种(系)为材料,先采用PCR-SSCP-银染检测技术,对供试材料的多酚氧化酶(PPO)基因进行SSCP分析,对PPO基因作初步基因分型;根据分型分析结果,对每一类型选择典型品种的PPO基因作进一步的DNA序列分析,用DNASTAR Program进行单核苷酸多态性(SNP)搜寻.结果表明,茶树PPO基因存在丰富的SNP,其类型包括:转换(AG,CT)、颠换(AT,GC,G→T,A→C)与杂合子(C/T,A/G,G/T,A/T,A/C,G/C).在发现的37个SNPs中,有13个SNPs发生在核酸内切酶酶切位点,有10个错义SNPs位点导致氨基酸的改变.在PPO基因的保守序列区,出现SNP的频率较低.     

茶树谷胱甘肽还原酶基因CsGRs的克隆与表达分析

【目的】克隆谷胱甘肽还原酶基因CsGRs,研究CsGRs在茶树抵御不同逆境胁迫中的作用。【方法】在茶树转录组数据库中搜索茶树CsGRs,根据获得的基因片段,设计反转录PCR（RT-PCR）引物和RACE-PCR特异引物,从茶树中克隆CsGRs的cDNA全长序列,并利用在线生物信息学软件对其进行分析。采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析CsGRs在茶树不同组织间的表达差异及其在低温、干旱、高盐胁迫和ABA处理下的表达模式,利用分光光度计测定低温胁迫和干旱胁迫下叶片中还原型谷胱甘肽（GSH）的含量变化。【结果】RT-PCR克隆获得CsGR1的cDNA全长,其长度为1 827 bp,包含1 482 bp开放阅读框（ORF）,编码493个氨基酸;RACE扩增获得712 bp和1 624 bp的5′和3′末端序列,拼接并进行RT-PCR验证后得到CsGR2序列,全长2 282 bp,包含1 698 bp ORF,编码565个氨基酸;CsGR1和CsGR2的GenBank登录号分别为KF906411和KF418080。CsGR1和CsGR2编码的蛋白质分子量分别为53.9 kD和61.0 kD,无信号肽位点,均为非分泌性蛋白。亚细胞定位预测CsGR1主要定位在细胞质等亚细胞中,无叶绿体锚定信号肽位点;CsGR2中N-端的71个氨基酸残基具有叶绿体转运信号功能,主要定位在叶绿体上。序列相似性比较显示,CsGR1与其他植物中胞质GR的相似性均在80％以上,而与叶绿体GR的相似性低于60％;CsGR2与其他叶绿体GR的相似性70％以上,与胞质GR的相似性在50％左右。二者在核酸序列和氨基酸序列水平上分别有63.4％和49.9％的相似性,且蛋白质二级结构也具有较高的相似性。系统发育树显示,CsGR1与胞质GR聚为一类,而CsGR2与叶绿体GR聚在一起,且都与葡萄的亲缘关系最近。二者均含有氧化还原二硫键活性位点、谷胱甘肽结合位点以及NADPH结合的Arg保守位点等结构域。CsGR1为胞质GR,CsGR2为双向定位在叶绿体和线粒体上的叶绿体GR。CsGR1在花和根中表达量较高,在叶片和茎中表达量低;CsGR2在叶片和茎中的表达量比在根和花中的表达量高。在短时胁迫处理24 h过程中,成熟叶片在100 μmol•L-1 ABA处理后,CsGR1和CsGR2的表达均被抑制,且CsGR2的抑制作用较显著;在4℃低温胁迫下,CsGR1的表达被抑制,而CsGR2的表达随处理时间延长逐渐被诱导;250 mmol•L-1 NaCl盐胁迫抑制CsGRs的表达,但胁迫24 h时CsGR2的表达被诱导。10%（w/v）PEG胁迫处理茶树8 h,叶片中的CsGRs均被诱导表达,且在复水48 h后CsGR1的表达被显著上调;根中CsGRs的表达在处理和复水48 h过程中均被抑制。随低温胁迫时间延长,茶树叶片中的GSH含量逐渐升高;干旱胁迫也能促进GSH在叶片中的积累,在复水48 h后又恢复到处理前的水平。【结论】克隆了2个茶树CsGRs,2个基因对4℃低温、NaCl盐、10％PEG和ABA处理均具有响应。推测CsGRs在茶树抵御逆境胁迫中起作用。     

单核苷酸多态性及其检测方法

单核苷酸多态性(SNPs)是指DNA序列上的单个碱基变异，且最少一种等位基因频率在群体中不少于1％，因而不同于其它罕见变异。本文系统综述了单核苷酸多态性的概念、性质及其检测方法。     

紫色马铃薯查尔酮合成酶基因(CHS)的克隆及分析

【目的】从紫色马铃薯中克隆CHS的cDNA全长序列,并分析其组织表达水平以及诱导剂处理后基因的表达与花青素含量积累之间的关系。【方法】采用RT-PCR和RACE方法克隆紫色马铃薯CHS的cDNA全长序列,通过在线软件进行核苷酸序列和氨基酸序列分析,半定量RT-PCR检测StCHS在紫色马铃薯组织中的表达特异性以及蔗糖和赤霉素处理后StCHS的表达。采用分光光度计法测定紫色马铃薯花青素含量。【结果】克隆获得紫色马铃薯CHS的cDNA全长1 490 bp,包含1 170 bp的ORF,该基因编码389个氨基酸。推测StCHS蛋白含有Cys164、Phe215、His303和Asn336 4个活性位点,构成CHS蛋白的催化中心。StCHS的表达具有组织特异性,在茎、叶柄和叶中表达较强,在根、块茎和叶轴中几乎检测不到CHS的表达。赤霉素能促进CHS的表达从而促进花青素的积累;蔗糖能够显著促进紫色马铃薯花青素的积累,但对CHS的表达影响不明显。【结论】从紫色马铃薯中克隆获得CHS的cDNA全长序列,该基因表达具有组织特异性,StCHS是紫色马铃薯花青素合成途径中的一个限速酶基因。     

SNP及其在分子植物育种中的应用

对于多基因控制的数量性状而言,分子标记的数量影响基因的精细定位。在全基因组内进行性状分析的关键是获得大量高通量基于标记的序列。SNP(单核苷酸多态性)是基因组中分布最广的序列变异。本文综述了QTL鉴定的必需元件和基于SNP基因分型的5个中心生化反应原理。     

茶树胆碱单加氧酶CsCMO的克隆及甜菜碱合成关键基因的表达分析

【目的】从茶树中克隆甜菜碱（GB）合成途径中的关键酶——胆碱单加氧酶CsCMO,研究不同逆境胁迫和不同抗寒茶树品种间GB合成中关键基因的表达模式,并分析茶树体内GB的含量,为茶树抗性育种奠定基础。【方法】采用反转录PCR结合RACE技术,从茶树中克隆CsCMO的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,结合前期克隆得到的茶树甜菜碱醛脱氢酶CsBADH,用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析这2个基因的表达模式,紫外分光光度计测定GB含量。【结果】克隆得到茶树CsCMO（GenBank登录号：JX050146）的cDNA全长1 558 bp,包含1 305 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码434个氨基酸,并被定位在叶绿体上。氨基酸序列分析表明,CsCMO含有CMO中保守的Rieske型2Fe-2S结构域和单分子非血红素Fe结合位点,与其它植物CMO序列相似性在50%以上;进化树分析显示,它与枸杞的关系最近。qRT-PCR分析表明,4℃低温、NaCl盐和ABA处理均能诱导CsCMO和CsBADH表达,96 h内随着处理时间的增加,表达量呈增加趋势,但2个基因的表达模式有差异,盐胁迫诱导基因表达更显著;在不同抗寒品种中,2个基因的表达在抗性强的品种中表达量总体要高于抗性弱的品种,且CsBADH的变化比CsCMO的显著。3种胁迫处理48 h后,叶片中的GB含量均增加;低温处理后抗寒性强的品种中GB含量比抗寒性弱的高。【结论】克隆了茶树CsCMO,在低温、NaCl盐以及ABA处理下,GB积累,CsBADH和CsCMO上调表达,且盐胁迫下的表达更明显,表明GB与茶树抵御这3种胁迫关系密切。     

茶树高茶氨酸RAPD多态性标记研究

 分析了云南大叶种和福鼎白毛茶及其F₁代的42品系的茶氨酸含量,挑选出茶氨酸高含量的5个材料与茶氨酸含量低的5个材料,用140个随机引物对这2组材料进行RAPD扩增,其中14个引物在高茶氨酸材料与低茶氨酸材料间可扩增出多态性产物,为高茶氨酸茶树育种和早期鉴定提供分子水平上的技术支撑。     

植物中单核苷酸多态性的分布及其应用

植物基因组单核苷酸多态性是植物功能基因组研究的重要方向之一。介绍了植物中单核苷酸多态性的分布,并对其在植物遗传研究中的应用进行了详细的综述,在此基础上,对未来的研究提出了一些建议。