滇牡丹类黄酮2'-O-萄糖基转移酶基因的鉴定及表达分析

在被子植物中,2'-O-葡萄糖基转移酶能够影响花色色素分子的生物合成,在类黄酮上添加葡萄糖基配体,是形成黄色色素的关键酶。本研究采用RT-PCR技术首次从滇牡丹中克隆得到一个具完整开放阅读框的类黄酮-2'-O-葡萄糖基转移酶(Pd2'GT)基因,对其进行生物信息学分析和转录模式分析。研究发现该基因全长1 428 bp,可编码的蛋白氨基酸475个,该蛋白无信号肽和跨膜结构,是一种在细胞质基质中发挥功能的不稳定蛋白;核酸序列与葡萄(Vitis vinifera)糖基转移酶的核酸序列具78%的一致性,说明该基因可能编码一个新蛋白,其蛋白序列含糖基转移酶超家族结构域PSPG,其氨基酸残基序列为WAPQVAILSHRATGG FVSHCGWNSILESLWFGVPIAALPMYAEQQ,含典型的糖基转移酶识别区和UDP糖基配体绑定位点;该蛋白与苹果(Malus domestica,NP_001315903)、西洋梨(Pyrus communis,D3UAG1)、仙客来(Cyclamen persicum,BAF75895)和长春花(Catharanthus roseus,BAF75901)的2'GT聚为一类,该组的糖基受体均为查尔酮;转录模式分析表明:Pd2'GT基因在黄色花瓣中表达量最高,在花蕾期该基因的积累水平最高。本研究通过对滇牡丹转录组数据的分析,分离并克隆得到Pd2'GT基因,为通过基因工程手段培育具新性状的观赏牡丹提供研究依据。     

彩色马铃薯类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(3GT)的生物信息学和表达分析

类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(3GT)能催化无色的花色素生成有色的花色苷。本研究采用RT-PCR法从彩色马铃薯中克隆了3GT基因,并对其进行了生物信息学分析和组织表达模式分析。结果显示,3GT基因编码448个氨基酸残基,具有信号肽但无跨膜结构域,还有一定的亲水性,定位于细胞质。同源比对表明3GT与茄子等茄科植物同属一簇,亲缘关系最近,与玉米等单子叶植物亲缘关系较远。3GT蛋白主要的二级结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,且只有一个功能结构域,即氨基酸序列中的93~407区段,它与UDP-glucoronosyl、UDP-glucosyl transferase的功能结构域相匹配,因此,3GT属于UDPGT型糖基转移酶超家族的一员。组织特异性表达结果表明:3GT相对表达量和花色苷含量均是块茎高于叶片,它们的变化趋势基本一致,花色苷含量较高的器官,其3GT的相对表达量也较高,说明花色苷的积累与3GT的表达正相关。本研究可为花色苷积累的生化及分子机制研究奠定基础,并为进一步研究该基因在花色苷合成途径中的调控功能提供理论依据。     

日本蛇根草查尔酮合酶基因的克隆及其生物信息学分析

查尔酮合酶(CHS)是类黄酮生物合成过程中的第一个关键酶,其在类黄酮的合成过程中发挥着非常重要的作用。本研究以日本蛇根草为研究材料,根据其转录组测序结果设计全长引物,通过RT-PCR方法成功克隆得到日本蛇根草查尔酮合酶基因完整的cDNA序列,并利用相关生物信息学软件对其进行分析。结果表明,该基因序列全长为1 170 bp,编码389个氨基酸,预测其蛋白分子量为42.783 kD,等电点为6.05,是亲水性蛋白质,不含有信号肽,很可能定位在细胞质中。同时,二级结构分析显示,日本蛇根草CHS的二级结构分别由180个α螺旋、84个延伸链、125个无规则卷曲组成,这与三维结构预测结果相一致。日本蛇根草CHS基因的克隆对于研究植物类黄酮的生物合成及其分子机制具有重要意义,同时也丰富了双子叶植物PKS基因家族的相关研究。     

日本蛇根草查尔酮异构酶基因的克隆及其生物信息学分析

查尔酮异构酶(CHI)是类黄酮生物合成过程中的关键酶之一,其在类黄酮的合成过程中发挥着非常重要的作用。本研究以日本蛇根草为研究材料,根据其转录组测序结果设计全长引物,通过RT-PCR方法成功克隆得到日本蛇根草查尔酮异构酶基因完整的cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,该基因序列全长为702 bp,编码233个氨基酸,预测其蛋白分子量为25.018 k D,等电点为4.95,是亲水性蛋白质,不含有信号肽,很可能定位在叶绿体基质中。同时,二级结构分析显示,日本蛇根草CHI的二级结构分别由96个α螺旋、51个延伸链、86个无规则卷曲组成,这与三维结构预测结果相一致。日本蛇根草CHI基因的克隆对于研究植物类黄酮的生物合成及其分子机制具有重要意义,同时也丰富了双子叶植物CHI基因家族的相关研究。     

杨树糖基转移酶GT14基因家族分析及响应盐胁迫基因的筛选

木材的形成基于维管形成层细胞的分裂分化,其中次生壁加厚是关键步骤。研究表明,植物在盐胁迫下细胞壁的组分与结构将发生变化,其中细胞壁表面的多糖阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan protein,AGP)起重要作用。AGP糖链是由糖基转移酶(glycosyltransferase, GT)催化合成,在细胞壁的生物合成中起关键作用,而且其表达量变化直接影响木质部的发育。本研究通过对杨树GT14 (Glycosyltransferase family14)家族进化关系与基因结构分析发现该家族基因在进化上具有较强的保守性。同时,3个杨树GT14基因在盐胁迫下表达量上调,且其中2个基因在体外表现出GlcAT活性。启动子元件分析发现这3个基因均包含多个非生物胁迫响应元件。本研究分析了杨树GT14基因功能,并为提高木本植物非生物耐逆作用提供线索。     

毛竹中黄酮-C-糖基转移酶基因的克隆和生物信息学分析

糖基转移酶是催化黄酮糖苷形成的关键酶。黄酮糖苷类化合物具有抗氧化、清除自由基、调节血脂和血糖等生理作用。基于毛竹基因库测序的完成,本研究通过RT-PCR技术首次获得一条完整的毛竹黄酮-C-糖基转移酶基因开放阅读框,将其命名为PeCGT,其基因的序列长度是1342 bp。对其编码蛋白的理化性质、保守结构域以及二级结构和空间结构等进行了生物信息学分析。结果表明:PeCGT基因编码的蛋白含有447个氨基酸,分子量是47.76 kD,理论等电点为4.91,酸性氨基酸(Asp+Glu)个数为54,碱性氨基酸(Arg+Lys)个数为35。PeCGT蛋白是疏水型蛋白,不存在信号肽,存在于线粒体中。结构域预测分析结果表明,PeCGT编码的氨基酸序列具有明显的糖基转移酶特征的保守域结构PSPG。通过同源性分析,其与乌拉图小麦(Triticum urartu)、节节麦(Aegilops tauschii subsp.Tauschii)和二穗短柄草(Brachypodium distachyonhiihii)具有较高的同源性。实时荧光定量PCR结果表明:PeCGT基因在叶中的表达量最高,在根中几乎不表达,在茎中有部分表达。此研究结果为以后毛竹黄酮-C-糖基转移酶的表达和功能鉴定提供了一定的帮助。     

棉花GhUGT75L6的生物信息学分析及功能验证

糖基转移酶(glycosyltransferases, GT; EC 2.4.x.y)是植物体内催化糖基化的主要酶,在催化次生代谢物合成、调节激素平衡以及参与植物非生物胁迫等方面发挥着重要的作用。为了更好地探究棉花中糖基转移酶的结构与功能,本研究通过生物信息学分析初步探究了GhUGT75L6基因编码蛋白的理化性质、二级结构、三级结构。采用实时荧光定量技术检测了GhUGT75L6基因在棉花中的表达情况。从棉花中克隆糖基转移酶基因GhUGT75L6,并将构建的过表达载体pBI121-GhUGT75L6转入拟南芥,对转基因拟南芥T3代种子进行功能验证。结果表明GhUGT75L6编码的蛋白分子量为52.624 kD,不含跨膜结构域,具备糖基转移酶所特有的UDP-glycosyltransferases标签,是一种非分泌型亲水蛋白。qRT-PCR分析结果表明,棉花中GhUGT75L6的相对表达量在根中最高,茎部其次,叶中最低。使用25 mmol/L Na_2CO_3对转基因植株进行胁迫处理,发现野生型植株萎蔫程度更高,表明转基因植株的耐碱性得到了提高,GhUGT75L6参与了棉花抗逆的过程。     

小麦糖基转移酶家族候选基因干旱胁迫表达模式分析

糖基化是植物中重要的一种蛋白质翻译后修饰,参与多种生物学功能的调控。在糖基化酶类中糖基转移酶(glycosyltransferase, GT)是最重要的酶类之一。采用生物信息学方法对小麦中的GT家族211个基因进行系统进化、基因结构、motif保守结构域、染色体分布、等电点等方面系统分析。进一步通过与抗旱转录组数据库中的基因进行比对,共筛选获得了18个糖基转移酶基因(TaGT186, TaGT204, TaGT157, TaGT138, TaGT195, TaGT169, TaGT32, TaGT145, TaGT66, TaGT77, TaGT92, TaGT140, TaGT155, TaGT167, TaGT175, TaGT-178, TaGT130, TaGT187)。以干旱处理的小麦杂交种JM179及其父母本为试材,通过荧光定量PCR验证,发现TaGT157基因在干旱处理的JM179材料中的表达量显著高于其父母本,该基因可能参与了杂交种的抗旱分子调控。综上所述,本研究从小麦GT家族中筛选参与抗旱杂种优势调控的糖基转移酶基因TaGT157,为接下来的小麦GT家族在抗旱杂种优势...     

甘蔗细胞壁蔗糖转化酶基因SoCIN2的克隆和表达分析

细胞壁蔗糖转化酶(CIN)主要参与韧皮部质外体的蔗糖卸载,在调控果实发育中起作用。为探究CIN在调控甘蔗糖分积累过程中的作用,本试验从低糖甘蔗品种B8中克隆到一个1个CIN基因,命名为SoCIN2基因。结果显示,SoCIN2基因全长为2 269 bp,其中开放阅读框为1 857 bp,编码618个氨基酸。So CIN2蛋白分子量为67.59 kD,理论等电点为5.25;定位于细胞壁上,不含信号肽序列;具有保守的NDPNG、FRDP和MWECP结构域,属于糖基转移酶GH32家族。系统进化分析表明,甘蔗SoCIN2蛋白与高粱SbCIN2遗传距离最近。荧光定量PCR结果表明,在甘蔗根、茎、叶和芽中SoCIN2基因均表达,其中在叶中基因表达量最高,茎中最低。甘蔗+1叶中SoCIN2基因表达量显著高于茎中。在伸长期和成熟期,茎中SoCIN2基因的表达模式相同,成熟茎中基因表达量显著高于未成熟茎中基因表达量,表明SoCIN2基因可能在调控甘蔗成熟茎中蔗糖积累中起作用。     

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...     

枸杞LbMYB12基因的克隆及表达特性分析

类黄酮是植物中一类重要的次生代谢产物,枸杞黄酮以其强抗氧化作用以及对心脑血管疾病的抑制和改善功能而广为人知。MYB转录因子参与类黄酮代谢过程的调控。本研究采用RACE技术克隆了枸杞LbMYB12基因全长cDNA序列。生物信息学分析表明,LbMYB12基因的完整开放阅读框(ORF)长930 bp,具有MYB蛋白家族保守结构域,蛋白质相对分子量为35.56 kD,等电点为5.05,其二级结构主要为α-螺旋。荧光定量PCR分析表明,LbMYB12基因在枸杞整个植株中均有表达。其中,在根中的表达量最低,在青果中的表达量最高。LbMYB12基因在果实不同发育时期的表达分析表明,开花后早期表达量显著高于成熟期果实。本研究为进一步探讨枸杞LbMYB12转录因子在类黄酮代谢中的作用提供了研究基础。     

甘蔗乙烯信号转导途径关键基因CTR1的克隆与表达分析

为了研究CTR1基因与甘蔗糖分积累的关系,本研究利用同源克隆的方法,以甘蔗品种‘桂糖28’(GT28)幼嫩叶片的cDNA为模板,成功克隆得到2103 bp的甘蔗CTR1基因(ScCTR1;GenBank登录号为MK158246)。ScCTR1基因的开放阅读框(ORF)序列长1656 bp,编码551个氨基酸,预测蛋白质的分子质量为62.78 kD。ScCTR1蛋白具有CTR1同源蛋白典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域。实时荧光定量PCR结果表明,ScCTR1基因在茎和叶中都有表达,在茎中其表达量呈先增加后降低的趋势,在未成熟叶、成熟叶和老叶中,其基因表达呈降低的趋势。本研究结果对阐明乙烯调控甘蔗茎糖分积累和叶发育的机理提供了重要的参考依据。     

椰子DNMT家族基因的鉴定和生物信息学分析

DNA甲基化(DNA methylation)能引起染色质结构、DNA结构和稳定性等的改变,影响基因的时空表达。DNA甲基转移酶(DNA methyltrans ferase, DNMT)负责催化完成DNA的甲基化。本研究通过比对已有的椰子基因组数据,找到CnDNMT家族基因,删除不含DNA＿methylase结构域的蛋白,共鉴定4个具有DNA甲基转移酶保守结构域的DNMT基因,分别命名为CnDNMT1～CnDNMT4。采用生物信息学的方法,对基因结构、表达量、蛋白保守结构域、启动子序列等进行了分析。结果表明：这4个基因为DNA甲基转移酶家族中的2个亚家族：CMT和DRM。氨基酸序列分析表明,椰子CnDNMT家族蛋白均为酸性蛋白,且亚细胞定位预测定位在细胞核中。motif搜索结果表明CnDNMT蛋白家族含有5个椰子CnDNMT基因家族含有5个保守元件,5个保守元件的结构域所含有的氨基酸位点数量基本一致,CnDNMT2基因在胚乳中表达量很高,这说明CnDNMT2可能在椰子胚乳发育过程中起重要作用。     

巴西蕉果肉类黄酮生物合成特点及其关键酶基因的差异表达分析

为了明确巴西蕉果肉类黄酮生物合成的特点及其关键酶基因的差异表达特性,本研究选取抽蕾期(0 DAF)、断蕾期(20 DAF)、采收期(80 DAF)、成熟度Ⅱ期(8 DPH)、成熟度Ⅵ期(16 DPH)的巴西蕉的果肉,分别测量总黄酮的含量,观察其变化趋势。分别提取根、叶、花、果实以及上述五个时期的果肉RNA进行转录组测序,分析类黄酮生物合成关键酶基因在不同组织器官及不同发育成熟阶段的表达特性,并对其中10个关键酶基因的表达进行验证。结果表明从抽蕾期至断蕾期再到采收期,巴西蕉果肉黄酮含量呈明显的下降趋势,至采收时下降到最低点,在采后成熟过程中小幅上升再下降。类黄酮生物合成6个关键酶基因家族共78个基因在巴西蕉不同组织器官中是差异表达的,其中3个基因在根、叶、花和果实中都高水平表达,有42个、11个、18个、8个基因分别在根、叶、花、果实中高表达;这78个基因也在巴西蕉果实不同发育成熟阶段差异表达,有4个基因在果实发育成熟阶段都高水平表达,有27个、27个、19个、15个、9个基因分别只在抽蕾期、断蕾期、采收期、成熟度Ⅱ期和成熟度Ⅵ期中高水平表达;类黄酮生物合成关键酶基因CHS(Ma02_t24860.1)、CHI(Ma11_t21950.1)和F3'H(Ma03_t31570.1和Ma05_t26350.1)与总黄酮的变化趋势相似,推测这4个关键酶基因在香蕉果实黄酮生物合成过程中具有非常重要的作用。研究结果可为解析巴西蕉类黄酮生物合成的分子机制提供帮助。     

水芹OjHSP90基因克隆及生物信息学分析

本研究从水芹中克隆得到一个HSP基因Oj HSP90,生物信息学分析表明:水芹Oj HSP90基因全长2 100 bp,编码699个氨基酸;Oj HSP90蛋白的理论分子量为80.3 k D,等电点为5.01,是一种亲水性的稳定蛋白;Oj HSP90蛋白的二级结构中,α-螺旋占52.93%,延伸链占16.74%,β-折叠占5.87%,无规则卷曲占24.46%;该蛋白的N端含有1个HSP90超家族蛋白保守的结构域YSNKEIFLRE,能够与ATP结合;进化树分析表明,Oj HSP90蛋白与拟南芥At HSP90蛋白和烟草Nt HSP90的相似度最高,分别为91.99%和92.13%。本研究旨在为进一步研究HSP90基因的功能以及研究水芹耐高温途径提供理论参考。     

天然棕色棉葡萄糖苷转移酶基因Gh3GT的克隆与表达分析

本研究以发育18d的天然棕色棉及相同发育时期的白色棉近等基因系纤维细胞为材料,采用抑制性差减杂交结合RACE技术分离得到了一个葡萄糖苷转移酶基因的全长cDNA,命名为Gh3GT(GenBank登录号eu921265)。序列分析发现:该基因编码一条有450个氨基酸残基组成的多肽,含有葡萄糖苷转移酶C-端所特有的保守的信号序列PSPG基序,属于植物中特有PSPG基序的UGT家族成员。推断的Gh3GT编码产物与其它糖苷转移酶同源性比对和系统发生分析表明:该糖苷转移酶与玫瑰Rh3GT(Rosa hybrida)、矮牵牛(Petunia hybrida)PhF3GT以及葡萄VvUFGT(Vitis vinifera)的相似性分别为51.30%、46.94%和45.85%,而与已知的陆地棉糖苷转移酶基因GhUGT1和GhUGT2一致性较低,仅为25.37%和12.14%。半定量RT-PCR分析表明:该基因在棕色棉纤维中的表达量明显高于其它组织及其近等基因系白色棉品种,且其在纤维中的表达规律与棕色棉的色素形成过程一致。     

双色鸳鸯美人蕉中花青素合成关键基因的克隆与表达分析

本研究以双色鸳鸯美人蕉为试材,采用RT-PCR技术扩增查尔酮合成酶基因(CHS)及二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)序列,并利用RT-q PCR技术检测CHS、DFR及查尔酮异构酶基因(CHI)在双色鸳鸯美人蕉同一朵花不同颜色部位、不同发育时期的表达差异以及在不同花色美人蕉中的表达特性。结果显示:通过扩增分别获得了549 bp的CHS基因片段及570 bp的DFR基因片段,与红掌、百合等相应基因的同源性达70%~95%。基因表达分析表明,CHS及DFR在红色花瓣中的表达量高于黄色花瓣,CHI在黄色花瓣中的表达量高于红色花瓣;CHS与CHI在红色花瓣中随着发育表达量逐渐增大,在黄色花瓣随发育表达量呈先增加后减少的趋势;DFR在红色及黄色花瓣的发育后期表达量逐渐增大;在不同花色美人蕉花瓣中,这三个基因的表达模式各不相同。     

蕙兰E类MADS-box SEP基因的克隆与时空表达特性

通过对蕙兰SEP基因的克隆、分析和实时荧光定量(RT-qPCR)表达。结果表明,所克隆的基因为MADS基因,所编码的蛋白具有MADS保守域,与春兰AXY 87448.1同源性最高,达98%。将此基因命名为CfSEP1,登录号为：MW 654191。RT-qPCR实验分析得出,CfSEP1在蕙兰各组织器官中的相对表达丰度顺次为：花瓣(Ⅲ)>萼片(Ⅲ)>唇瓣(Ⅲ)>花蕾(Ⅱ)>合蕊柱(Ⅲ)>子房(Ⅲ)>花葶(Ⅱ)>花葶(Ⅲ),在花器官中高丰度表达,尤其是花被片;在营养生长期、花蕾期、盛花期的根、叶中不表达。对于3个生长时期,CfSEP1在蕙兰器官组织中的表达量逐渐升高,说明CfSEP1主要调控蕙兰的生殖器官的生长发育,促进蕙兰的生殖生长。     

棉花GhGGB基因的克隆与表达分析

蛋白异戊二烯化修饰与植物的抗旱性有关,GGB作为Ⅰ型香叶酰基转移酶的β亚基参与植物的抗逆途径。本研究以‘TM-1’棉花叶片的c DNA为模板,PCR克隆得到GhGGB基因,其开放阅读框为1 131 bp,编码377个氨基酸,为亲水性蛋白。此外,通过RT-qPCR技术检测和分析了GhGGB在不同棉花抗旱品种中根、茎、叶中的表达模式,以及GhGGB基因对不同胁迫处理的响应。结果表明GhGGB基因在不同抗旱性的棉花品种中无特异性表达;在相同培养条件下,GhGGB基因受不同胁迫处理后其表达量存在部分差异,其中对干旱处理尤为显著。随干旱胁迫时间的延长,GhGGB基因的表达量逐渐上升。本研究结果为解析棉花的抗逆分子机制提供了基础。