苹果SUPERMAN家族基因的组织特异表达及MdSUP3的功能分析

通过半定量RT-PCR分析SUPERMAN家族基因在‘富士’苹果（Malus × domestica Borkh.‘Fuji’）叶芽、幼叶、花芽、花蕾、花、皮部组织和幼果中的表达模式,通过MdSUP3自主启动子驱动的GUS基因表达和MdSUP3异位表达分析其功能。结果表明,MdSUP3、MdSUP11和MdSUP9a在所检测的组织器官中均有表达,MdSUP9b主要在营养器官中表达,MdSUP5a、MdSUP1b主要在生殖器官中表达。MdSUP3启动子驱动GUS基因在植株根尖、幼叶、幼茎和花等器官中表达。超表达MdSUP3的转基因烟草植株矮化、节间缩短、叶片卷缩、花器官颜色改变和部分花器官形态异常;与对照相比,转基因烟草中ABA合成酶基因NtNCED3-2,花青素合成途径的NtDFR2和NtANS1基因表达显著上升,细胞分裂素氧化酶基因NtCKX和赤霉素氧化酶基因NtGA2ox4表达显著下降。异位过量表达删除C端DLELRL基序的MdSUP3基因不影响转基因烟草的生长发育,证明DLELRL是基因必不可少的功能域。     

苹果MdCBL3基因的克隆与功能鉴定

从‘嘎拉’苹果(Malus×domestica Borkh.)中克隆MdCBL3(序列号:MDP0000155124),长852 bp。系统进化树分析表明,苹果MdCBL3与白梨亲缘关系最近。利用PlantCare数据库进行启动子顺式作用元件预测分析,MdCBL3启动子序列中存在干旱、低温、光、生长素、防御等响应元件。构建MdCBL3表达载体并利用农杆菌介导法侵染苹果愈伤组织和拟南芥。半定量RT-PCR证明MdCBL3在转基因愈伤组织中过量表达,在拟南芥中得到异源表达。表型分析发现,在盐胁迫中,与野生型相比,转基因愈伤组织和拟南芥成龄苗生长更好,盐胁迫的抗性更强。在拟南芥中异源表达MdCBL3,能提高拟南芥对干旱和低温的抗性。     

沙梨PpGAI3基因的分离与原核表达分析

【目的】分离沙梨DELLA蛋白编码基因PpGAI3,探究其蛋白在花芽休眠中的表达情况。【方法】从不同需冷量沙梨品种‘蜜雪梨’和‘黄花梨’中分离PpGAI3基因,重组到p EASY-Blunt E1表达载体中,转化BL21(DE3)宿主菌后经IPTG诱导表达,并对表达菌株进行SDS-PAGE和Western blotting检测。【结果】获得2种沙梨的PpGAI3基因,分别命名为PpGAI3mx和PpGAI3hh,Gen Bank登录号为KU954535和KX078215,其开放阅读框(ORF)为1 641 bp,编码546个氨基酸,预测其为亲水性不稳定蛋白。进化树分析表明PpGAI3mx和PpGAI3hh与白梨的亲缘关系最近;成功构建了p EASY-Blunt E1-PpGAI3原核表达载体,得到蛋白分子质量约60 ku的诱导表达产物。【结论】所得沙梨DELLA蛋白编码基因PpGAI3为植物DELLA蛋白家族中的成员,在梨花芽休眠过程中具有特异表达,且表达产物大部分以不溶性包涵体形式存在。     

苹果乙烯信号转导相关基因MdEIL1的克隆及功能鉴定

以苹果‘嘎拉’（Malus × domestic‘Royal Gala’）为试材,分离了乙烯信号转导相关的MdEIL1基因（基因序列号：MDP0000423881）。序列分析表明,该基因包含长为1 980 bp完整的开放阅读框,编码658个氨基酸的蛋白。进化树分析表明MdEIL1属于EIN3/EIL转录因子家族蛋白。定量分析显示,MdEIL1基因在苹果的根、茎、叶、花和果实中有不同程度的表达,而且它的表达也受到乙烯、生长素和细胞分裂素的诱导。通过原核表达试验体外诱导MdEIL1蛋白成功,为后续蛋白功能鉴定奠定了基础。MdEIL1基因在拟南芥中异位表达,增强其乙烯响应,在暗处表现为下胚轴变短,并且AtERF1的表达量上升,显示转基因植株对乙烯的敏感性提高。     

苹果POD家族基因的鉴定与MdPOD15的功能分析

为探究苹果过氧化物酶（POD）基因家族成员在苹果逆境下的作用,利用已报道的拟南芥POD基因,通过多序列比对鉴定出51个苹果POD(MdPOD)家族成员,并分析其在逆境条件下的表达规律。结果表明51个家族成员分布于13条染色体上,其编码95～1 443个氨基酸,蛋白分子量为10.18～161.02 kD,等电点为4.36～9.90。分析表明该基因家族可分为6个亚族,外显子数介于1～40。选择压分析表明20个基因在进化过程中受到纯化选择作用。亚细胞定位发现MdPOD15主要存在于细胞膜、细胞质、细胞核和叶绿体中。基因芯片表达图谱显示大部分MdPOD在花、叶和果实中表达量较高。实时荧光定量PCR表明,ABA处理2 h大部分基因的表达量上调,之后出现下降,PEG处理12 h后51个MdPOD基因表达量达到峰值,而用NaCl处理时MdPOD的表达量到24h时达到峰值。烟草叶片瞬时表达MdPOD15发现,其在细胞膜、细胞质和细胞核中表达,且苹果愈伤组织中MdPOD15的超表达可缓和非生物胁迫对细胞的损伤程度,由此可知MdPOD在不同非生物胁迫下的不同时间段可能发挥不同的作用。     

柱型苹果MdGAI基因的克隆及表达分析

以柱型苹果‘鲁加5号’茎尖为试材,克隆编码DELLA蛋白的MdGAI基因,并研究该基因的表达特点。结果表明,柱型苹果MdGAI的cDNA序列长度为2491bp,编码635个氨基酸。核酸序列与其它苹果属植物具有很高的同源性,在N端具有保守氨基酸结构域DELLA和VHYNP,在C端存在保守的氨基酸结构域VHVID和SAW。...     

千层金MbEGS基因的克隆与功能分析

在前期构建的千层金（Melaleucabracteata）转录组数据库中鉴定并克隆得到2个丁香酚合成酶基因MbEGS1和MbEGS2,基因编码区（codingsequences,CDs）序列长度分别为963和972bp,分别编码320和323个氨基酸。序列比对和系统进化树分析表明,MbEGS1、Mb EGS2与仙女扇（Clarkia breweri）CbIGS1蛋白序列相似性最高,达到65.92%和63.89%。qRT-PCR分析表明,二者在千层金的花、叶片和茎中均有表达,其中在花中表达量最高,叶中次之,茎中最低,与不同组织中丁香酚含量的变化类似,基因表达量与丁香酚含量呈显著正相关;MbEGS1在千层金的根中有表达,且表达量高于茎段,但低于叶片,而MbEGS2在根中不表达。采用不同浓度MeJA处理千层金发现,MeJA能够诱导MbEGS1和MbEGS2表达和丁香酚合成,0.1 mmol·L-1 MeJA诱导效果最显著,其转录水平与丁香酚含量呈正相关。亚细胞定位结果表明,Mb EGS1主要定位于细胞质膜和细胞核中,Mb EGS2主要定位于细胞质膜中。在森林草莓中异位表达MbEGS1和MbE...     

苹果液泡膜蔗糖转运蛋白基因MdSUT4的表达分析与功能鉴定

以新疆红肉苹果杂种一代优系‘红脆1号’为试材,克隆MdSUT4并原核诱导获得其重组蛋白,对其进行生物信息学分析,测定其在不同组织及不同发育时期果实中的表达,通过亚细胞定位及转基因鉴定其功能。结果发现,MdSUT4编码的蛋白大小为55 kD左右,定位于8号染色体,由5个外显子和4个内含子组成;糖代谢相关基因系统进化树分析发现,MdSUT4与AtSUC4、PpSUT4在同一个进化支上;定量表达分析发现,MdSUT4在苹果的花、叶和幼果中均有较高的表达,且在果实发育中的表达水平与蔗糖含量显著负相关;MdSUT4启动子含有与糖信号及激素信号相关的顺式作用元件;在‘王林’苹果愈伤组织中过表达MdSUT4,能降低蔗糖含量,但却提高类黄酮含量;MdSUT4定位于‘王林’愈伤组织原生质体的液泡膜上。以上结果表明,MdSUT4可能参与了蔗糖从液泡膜中的外排,并可能促进类黄酮的合成。     

茄子青枯病抗性相关的E3泛素连接酶基因的筛选及鉴定

茄子在生产中易受青枯病侵袭。为挖掘茄子青枯病抗性基因,前期以茄子高抗青枯病自交系和感病自交系为试材进行转录组分析,获得4个与调控青枯病抗性相关的E3泛素连接酶基因,分别命名为SmSP1、SmSPL2、SmDDA1a1和SmDDA1a2。序列分析发现,4个E3连接酶的结构域在7个物种中较为保守,SmSP1及SmSPL2属RING型E3连接酶,SmDDA1a1和SmDDA1a2属CRL^DDB型E3的底物受体。亚细胞定位表明,除SmDDA1a2定位于细胞核,SmSP1、SmSPL2和SmDDA1a1定位于细胞核及其他细胞部位。4个基因在茄子抗感材料的根、茎及叶中均有表达,叶中最高。青枯菌及外源激素可诱导4个基因的表达,且在抗性材料中的表达量高于感病材料。水杨酸可诱导SmSP1的表达,茉莉酸甲酯可诱导SmSPL2、SmDDA1a1和SmDDA1a2的表达,乙烯利可诱导4个基因的表达。VIGS基因沉默结果显示,在抗性材料中沉默SmSP1和SmDDA1a2后,导致植株青枯病抗性下降,沉默SmSPL2和SmDDA1a1后,对植株青枯菌抗性没有影响。以上结果表明,SmSP1和Sm...     

甜樱桃DELLA蛋白基因PaGAI的克隆与表达分析

 利用RT-PCR和RACE技术从甜樱桃（Prunus avium L.）嫩叶中克隆了赤霉素信号转导途径中的关键负调控因子DELLA蛋白基因cDNA全序列,将其命名为PaGAI。该基因cDNA全长2 310 bp,开放阅读框ORF为1 788 bp,推测其编码一个含有595个氨基酸残基的多肽链,蛋白质分子量约64 kD。生物信息学分析结果表明,PaGAI编码蛋白具有DELLA蛋白保守结构域,其N端存在两个非常保守的酸性结构域DELLA和VHYNP作为信号感知区域,C端有VHIID、RVER 和SAW结构域作为阻遏区域。PaGAI与其它植物的DELLA蛋白具有较高的同源性,其中与苹果MdRGL2b蛋白同源性最高,达到84%。构建pGEX-4T-1/PaGAI原核表达体系,并转化E. coli BL21,经0.5 mmol · L-1 IPTG诱导蛋白表达,SDS-PAGE检测获得了分子质量为91 kD的融合蛋白,半定量RT-PCR分析表明,PaGAI在花、果实、叶片、韧皮部中普遍表达,在花与韧皮部中的表达远远强于在果实与叶片中的表达。     

苹果铁结合蛋白基因的克隆及表达特性

 根据已报道的植物铁结合蛋白基因( ferritin) 的保守区域设计引物, 用RT2PCR 的方法从‘嘎拉’苹果叶片中获得铁结合蛋白基因的全长序列。该基因cDNA共有1 043个碱基, 其中编码区834bp, 编码277个氨基酸残基的蛋白质, 终止密码子后有209 bp左右的3’端尾随序列区。Southern杂交结果显示ferritin基因在‘嘎拉’苹果基因组中至少有7个拷贝存在。0.5 mmol·L ^{- 1}的柠檬酸铁处理‘嘎拉’苹果试管苗不同时间后的定量RT-PCR分析表明, ‘嘎拉’苹果的铁结合蛋白基因随着诱导时间的延长表达量增加, 说明该基因可能在转录水平上受铁诱导表达。     

红肉苹果愈伤组织生长素信号相关基因MdARF3的克隆与表达分析

以红肉苹果‘紫红3号’(新疆红肉苹果与‘富士’F_1代)的红色幼嫩叶片为外植体诱导的红色愈伤组织为试材,初步探讨生长素调控苹果花青苷代谢机理。根据拟南芥AtARF3蛋白序列在苹果基因组中Blast比对得到一个生长素信号相关基因(MDP0000173151),暂命名为MdARF3。克隆测序发现该基因的开放阅读框长度为2 127 bp,编码708个氨基酸。进化树分析表明,MdARF3与AtARF3在同一进化支上,推测它们具有相似的功能。愈伤组织在含有0.3 mg·L~(-1) NAA的MS培养基培养2 h之后其MdARF3上调表达,表达量极显著高于无NAA培养基(对照),而CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT及LDOX等花青苷合成结构基因的表达量均极显著低于对照,并且MdARF3表达量与培养基中NAA浓度呈显著正相关(相关系数为0.98),与愈伤组织花青苷含量呈显著负相关(相关系数为–0.89),推测MdARF3对培养基中生长素快速做出反应调控花青苷合成;通过原核诱导获得了MdARF3的重组蛋白,为进一步研究MdARF3蛋白在花青苷代谢途径中的功能奠定了基础。     

苋菜中甜菜红素代谢相关基因AmMYB2的表达与功能分析

为了研究AmMYB2基因在苋菜(Amaranthus tricolor)甜菜红素合成中的作用,对红色苋菜品种‘大红’AmMYB2(登录号为KY814751.1)进行生物信息、基因表达及功能分析。结果表明:AmMYB2的开放阅读框(ORF)全长为678 bp,编码蛋白分子质量为25.96 kD,该蛋白具有R2R3型MYB结构域,属于R2R3型MYB转录因子。核酸序列分析结果显示,AmMYB2与甜菜红素合成相关的甜菜BvMYB1和苋菜AmMYB1的相似度分别达到62.11%和49.93%。亚细胞观察显示,AmMYB2蛋白定位于细胞核。实时荧光定量(qPCR)分析发现,AmMYB2在红色苋菜品种的表达量高于绿色苋菜品种;在‘大红’苋菜中,不同组织以及叶片不同部位中AmMYB2的表达量与甜菜红素含量成正比。构建AmMYB2过表达载体,将其转入烟草和拟南芥中,发现该基因能够在这两种植物中高水平表达,但不会引起颜色变化,揭示AmMYB2可能是苋菜中甜菜红素合成的正调控因子,可能不参与花青素的合成。     

基因确认苹果亲本

日本青森县苹果试验场2月1 3日在青森县平贺町召开了2 0 0 3年度试验成果、信息发布会。试验场育种部的赤田研究员在该会发布下列信息:1 )通过确认基因得知,现青森县内栽培的“北斗”不是富士×陆奥,而多半为富士×印度。2 )关于与富士芽变系“弘前富士”、“红将军”果实特性相似,但亲本来历不明的“昂林”、“凉香”,通过基因确认可知:此为富士芽变系的可能性大。因此,应当将此4个品种归在早熟富士之列。赤田研究员认为:随着基因技术的普及,不仅是苹果,梨、桃、水稻等也会发现品种亲本来历与记载有出入的问题。为育出象北斗那样风味上佳的…     

苹果MdDRB1的表达与功能分析

以‘嘎拉’苹果(Malus×domestica‘Royal Gala’)为试材,扩增Md DRB1基因,分析其序列结构,同时原核诱导Md DRB1蛋白并观察其亚细胞定位。利用q RT-PCR检测Md DRB1在非生物胁迫下的表达量,通过遗传转化苹果苗鉴定Md DRB1在非生物胁迫中的功能。基因结构分析显示,Md DRB1具有2个内含子和3个外显子。亚细胞定位显示,Md DRB1主要定位于细胞核,少数定位在细胞质。原核诱导结果显示,Md DRB1融合蛋白以包涵体的形式存在。同时发现Md DRB1反义转基因愈伤中与抗性相关的mi RNA的表达水平上调。在PEG、ABA、盐和低温处理的材料中Md DRB1的表达水平明显上调。另外,Md DRB1过量表达明显提高了转基因苹果组培苗的抗性。推测Md DRB1在抗逆胁迫响应中有重要作用。     

新疆红肉苹果PGIP基因的克隆及原核表达

【目的】研究克隆新疆红肉苹果[Malus sieversii f.neidzwetzkyana(Dieck)Langenf]PGIP基因并进行原核表达,探讨其抗病机制。【方法】根据Genbank中已经发表的‘金冠’苹果PGIP保守区域设计1对特异引物,以新疆红肉苹果叶片总RNA为模板,T/A克隆后进行序列测定,并对该序列进行分析。随后将该蛋白成熟肽cDNA片段连接到原核表达载体pET30a(+)中,构建融合表达质粒,转化到E.coli BL21(DE3)中进行表达。【结果】序列分析表明,新疆红肉苹果PGIP基因cDNA编码区全长993 bp,编码330个氨基酸残基,命名为MsPgip,GenBank登录号为JQ001783。MsPgip分子质量为36.6 kD,等电点为7.05,有6个潜在的N-糖基化位点,信号肽为N端24个氨基酸残基。该蛋白质还具有2个连续的24个氨基酸残基大小的LRR基序(LSQLKNLTFLDLSFNNLTGAIPSSLSQ LPNLNALHLDRN-KLTGHIPIS)。与已克隆的‘澳洲青苹’、‘金冠’、‘富士’苹果PGIP氨基酸序列同源性均高达99%。原核表达产物经SDS-PAGE分析表明,表达蛋白的分子质量与预期一致。【结论】克隆了新疆红肉苹果PGIP基因,并可在大肠杆菌中表达。     

苹果花芽和种子休眠过程中MdCIbHLH1基因的表达分析

对前期在苹果（Malus × domestica Borkh.）中发现的受低温诱导的bHLH转录因子进行了生物信息学分析,并以层积苹果种子和苹果芽为试材,用半定量和实时定量PCR技术分析其花芽休眠不同阶段的表达变化。蛋白质二级结构预测结果表明,MdCIbHLH1蛋白中以α螺旋和无规则卷曲为主,β折叠和延伸链较少,其中α螺旋145个（27.31%）、β折叠19个（3.58%）、无规则卷曲310个（58.38%）、延伸链57个（10.73%）。半定量和定量结果显示,在层积的苹果种子和休眠的花芽中MdCIbHLH1有相同的表达模式,在休眠解除之前表达较高,随着休眠的解除其表达量下调。因此推测MdCIbHLH1的表达对层积的苹果种子或者花芽休眠及解除具有调控作用。     

苹果6–磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因Md6PGDH1的克隆和功能分析

以‘嘎拉’苹果为材料,克隆了6–磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因Md6PGDH1(序列号:MDP0000279299)全长。序列分析显示,该基因包含一个长为1 047 bp完整的开放阅读框,编码347个氨基酸,分子量为36.430 k D,预测等电点为9.24。同源性分析表明Md6PGDH1还有另外3个同源基因;功能域分析表明Md6PGDH蛋白含有两个保守的绑定域;亚细胞预测表明Md6PGDH定位存在差异。分析Md6PGDH1启动子发现存在多个响应非生物胁迫的顺式作用元件。定量分析显示,Md6PGDH1在苹果的不同组织中都有表达,且受非生物胁迫诱导。原核诱导Md6PGDH1蛋白并进行蛋白酶活的测定,为后续蛋白功能鉴定奠定了基础。Md6PGDH1在苹果愈伤组织中过量表达,提高其抗盐胁迫的能力。     

苹果MLP家族基因鉴定及非生物胁迫响应分析

在苹果中鉴定了13个Major Latex Protein(MLP)家族基因Md MLP。序列比对及构建蛋白同源模型发现,Md MLP蛋白含有Bet_v1典型的Gly-rich loop区域结构,且为MLP家族特有的Gxxxxx G结构。经多物种MLP系统发育及共线性比较分析,Md MLP与其他蔷薇科物种MLP具有相似基因结构和蛋白质保守结构域。q RT-PCR分析表明,Md MLP在‘新疆1号’苹果14个器官组织中均有不同程度的表达,对ABA、Na Cl、PEG、低温(4℃)和高温(40℃)有一定响应,且同一亚族基因表达情况呈现相似趋势。String构建蛋白互作网络发现,Md MLP可能通过与PRSP、SNRK1/2、b HLH等应激、ABA相关转录蛋白互作,参与苹果对非生物胁迫的防御。     

苹果apetala2同源基因的克隆和转化研究

 利用同源克隆的方法从苹果的花芽中分离出apetala2的同源基因MAP2。MAP2全长2 212 bp,编码549个氨基酸。分析表明, MAP2具有AP2家族典型的结构域, 是苹果的AP2同源基因。Southern杂交结果表明, MAP2在基因组中以低拷贝形式存在。采用RT-PCR的方法分析MAP2在不同组织中的表达,结果显示, MAP2在苹果营养组织、花芽以及不同花器官中均有表达, 与拟南芥的AP2、矮牵牛的PhAP2A的表达模式一致。为确定MAP2在苹果中的生物学功能, 构建了35S∶MAP2正义表达载体, 并对‘皇家嘎啦’苹果进行了农杆菌介导的遗传转化。