家蚕糖转运蛋白BmST1基因的克隆与序列分析

糖转运蛋白运输葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等透过细胞膜为机体提供能量。根据GenBank已登陆的其它物种的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST1。基因编码区长1 392 bp (GenBank登录号：FJ373021),编码463个氨基酸,预测蛋白分子质量为51.635 kDa。序列分析显示基因有2个外显子,含有11个跨膜结构域。RT-PCR表明该基因仅在本文所检测的家蚕丝腺中表达。     

家蚕糖转运蛋曰BmST1基因的克隆与序列分析

糖转运蛋白运输葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等透过细胞膜为机体提供能量.根据GenBank已登陆的其他物种的糖转运蛋白序列与家蚕基因组框架图和EST序列获得家蚕同源糖转运蛋白基因BmST1.基因编码区长1 392 bp(GenBank登录号:FJ373021),编码463个氨基酸,预测蛋白分子质量为51.635 kDa.序列分析显示基因有2个外显子,含有11个跨膜结构域.RT-PCR表明该基因仅在此文所检测的家蚕丝腺中表达.     

木薯SWEET1基因的分子克隆、亚细胞定位与功能分析

SWEET基因家族为新发现的一类糖转运蛋白家族,具有转运蔗糖及单糖的功能,在真核生物中广泛存在,其特点为具有1~2个MtN3_slv结构域及7个跨膜结构域,对植物生长发育、生理代谢及植物-病原菌互作等方面具有重要的调控作用。为了探索热带作物木薯中SWEET基因的功能,本研究采用RT-PCR技术,从木薯Ku50成熟叶片中克隆得到MeSWEET1基因的编码序列,并对其进行了生物信息学预测分析和功能初步研究。本研究结果表明:MeSWEET1蛋白含有植物SWEET家族两个保守的MtN3_Slv功能域,还具有7个跨膜结构域。系统进化树分析显示,MeSWEET1与拟南芥AtSWEET1、水稻OsSWEET1a和OsSWEET1b亲缘关系最近,属于SWEET蛋白家族进化树的Clade I分枝class II小家族。亚细胞定位结果表明,MeSWEET1蛋白定位于细胞膜上。组织特异性表达分析揭示,MeSWEET1在木薯成熟叶片中相对表达量最高,而在新叶和果实中相对表达量最低。本研究的结果将为进一步研究木薯MeSWEET1基因在糖转运及与病原互作等方面的功能奠定了初步的理论基础。     

植物糖转运蛋白研究进展

糖转运蛋白主要介导糖的运输,C源在库中的分配以及应答环境中的信号因子等。高等植物中主要有两种糖转运蛋白,单糖转运蛋白和多糖转运蛋白,它们在植物光合产物的分配和糖分的长距离运输中起重要的作用。所有的糖转运蛋白都是跨膜蛋白,具有12个跨膜区的拓扑结构,它们可以跨细胞膜、液泡膜、线粒体膜等质体膜。糖转运蛋白在植物体内广泛分布,在叶脉、根、种子、果实、胚以及花粉中均有,亚细胞定位表明蛋白定位在细胞膜、液泡膜、高尔基体等细胞器。本文综述植物中的糖转运蛋白的结构、功能、组成以及生物学特性,为更好的研究和理解它们提供参考。     

水稻‘宜香优2115’OsIRT1基因的克隆及生物信息分析

铁调节转运蛋白(iron-regulated transporter 1, IRT1)是植物从土壤中吸收铁的主要根系转运蛋白,参与植物铁和锌营养吸收过程,也是镉等有毒金属进入植物体内的主要途径。克隆富铁水稻(Oryza sativa L.)中IRT1基因,为研究该基因在植物铁转运过程中的功能提供参考。本研究采用同源克隆法,以富铁水稻品种‘宜香优2115’叶片总RNA为模板,通过RT-PCR获得水稻‘宜香优2115’IRT1基因,命名为OsIRT1-YXY2115,并对其进行生物信息学分析。生物信息分析表明,该基因cDNA编码区长为1 125 bp,编码374个氨基酸,蛋白序列含有9个跨膜结构,编码蛋白分子量为39.06 kD,理论等电点为8.89,溶液中的不稳定指数为45.73,为不稳定蛋白,该蛋白属于锌铁转运蛋白(ZRT/IRT-like protein, Zip)家族成员。序列同源性分析表明,其与已报道的水稻OsIRT1基因(AB070226.1)相似性最高。亚细胞定位预测分析表明,IRT1-YXY2115蛋白定位于细胞质膜中。IRT1-YXY2115基因克隆及其结构、性质与功能的...     

茶树NPF5基因克隆及其在不同氮素处理下的表达

NPF转运蛋白家族在植物转运硝态氮过程中起重要作用。为明确茶树中NPF基因的序列特征,用PCR扩增的方法在茶树中分别扩增出一个茶树氮转蛋白基因CsNPF5的DNA和cDNA全长,为2 096,1 440 bp。序列分析指出,该基因含有3个外显子和2个内含子,开放阅读框(ORF)为1 440 bp。序列分析结果显示,该基因编码479个氨基酸,相对分子质量约为53.12 ku,等电点为7.13,其编码蛋白的N端含有一个PTR2 Pfam结构域;亚细胞定位分析指出该基因编码蛋白定位于细胞质内;CsNPF5蛋白与中华猕猴桃NPF蛋白具有较高的同源性,相似度为79.54%;聚类分析指出,CsNPF5及其同源蛋白分别聚类成3个进化分支,且与来自中华猕猴桃NPF18同源蛋白聚到同一进化支上。同时qRT-PCR分析结果表明,在0～48 h氮素处理下CsNPF5在叶中的表达存在不同程度的上调表达,且基因上调表达丰度随NO^-₃浓度升高,响应时间更快,且在2 mmol/L NO₃^-处理24 h后,CsNPF5在茶树叶片中...     

烟草NtNramp1-1基因克隆及特征分析

在植物中Nramp蛋白参与重金属的吸收转运,为了研究烟草重金属的吸收转运机理,本文在烟草中克隆了NtNramp1-1基因。该基因ORF由1 602个核苷酸组成,编码534个氨基酸。生物信息学分析结果表明,NtNramp1-1基因编码跨膜蛋白。对NtNramp1-1基因进行组织特异性表达,结果表明该基因主要在烟草根部表达。Cd和As处理能够大幅提高NtNramp1-1基因的表达水平,推测该基因参与烟草Cd、As的吸收转运。     

AT-hook基因及其在植物开花调控中的研究进展

AT-hook基因是能够编码与双链DNA小沟中富含AT碱基的序列特异性结合的一类基因,其所编码的蛋白含有以甘氨酸-精氨酸-脯氨酸(GRP)三个氨基酸残基为中心的DNA结合蛋白基序。笔者通过对AT-hook基因的特点和功能及其在拟南芥及水稻等高等植物开花中的调控作用综述。AT-hook基因不仅参与植物的生长发育及逆境胁迫与激素信号应答,同时在花器官的形成以及植物开花中也起着重要的调控作用。该基因在花器官组织中的表达量最高,影响成花素基因的表达,且其编码蛋白能够通过改变染色质状态或招募蛋白复合体在表观水平上调控植物开花相关基因的转录,从而影响植物开花。该基因可能为植物开花的表观遗传调控提供了新的途径。     

水稻OsABCC10基因的克隆及其功能分析

ABCC蛋白为ABC转运蛋白超家族中的一个亚家族,主要参与将各种分子从细胞质输出到外部介质或细胞器基质的过程。为了研究OsABCC10基因是否参与水稻Na+的运输,本研究从水稻基因组中克隆出OsABCC10基因,该基因cDNA全长4539 bp,编码1513个氨基酸。OsABCC10基因表达分析发现,其主要在水稻根中表达,表达量随盐处理浓度的升高及处理时间的延长而增强,表明OsABCC10基因的表达受盐胁迫的调控。亚细胞定位分析证实OsABCC10定位于液泡膜上。盐胁迫条件下,与野生型相比,osabcc10突变体表现出对盐更敏感,而且木质部汁液中Na+浓度升高。然而,当OsABCC10基因导入野生型酵母菌株BY4741表达时,与对照组实验相比,有OsABCC10表达的酵母细胞的生长受到了抑制。该结果与植物生理实验结果相反,这可能与OsABCC10蛋白在酵母中的定位有关。本研究初步推测OsABCC10基因参与水稻Na^+的转运,是一个新的耐盐基因。     

甜菜BvHKT6基因的克隆及表达模式分析

为调查甜菜高亲和性 K⁺转运蛋白基因的功能,本研究从自育高糖型甜菜(‘BS02’)中分离了高亲和性 K⁺转运蛋白基因,命名为 Bv HKT6。该基因包含有 1 620 bp 的开放阅读框,编码 539 个氨基酸,蛋白分子量 60.11 k D,理论等电点 9.24。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于细胞质膜,含有 8 个跨膜结构域及 4 个空隙结构域,具有 HKTs 超家族中特有的 Trk H 和 Trk G 保守结构域;该蛋白属于 HKTs 家族中的亚家族Ⅰ,并且与藜科植物如藜麦、菠菜 HKTs 的亲缘关系较近。定量 PCR 结果表明 Bv HKT6 基因能够被Na Cl、KCl 和 ABA 等诱导表达,且分别在 400 mmol/L Na Cl、200 mmol/L KCl、20 mmol/L ABA 处理下在根和叶中的表达量达到最大值。此外,在不同浓度 Na Cl 处理下,Bv HKT6 基因在根中的表达量明显高于在叶中的表达量,而在不同浓度 KCl 和 ABA 处理下,正好与之相反,表明该基因在响应不同胁迫时具有明显的组织特异性...     

蔗糖转运蛋白OsSUT2对水稻抗病性的功能分析

蔗糖转运蛋白参与了植物对生物和非生物胁迫的响应,研究蔗糖转运蛋白在植物抗病反应中的作用可以为挖掘新的抗病途径打下基础。OsSUT2影响植株生长发育,主要在将蔗糖从液泡转移到胞质这一跨液泡膜的转运过程中和糖从源器官叶片输出到库器官的过程中起作用。目前OsSUT2对水稻植株抗病性的影响仍不清晰。本研究利用基因编辑技术获得水稻蔗糖转运蛋白OsSUT2的突变体材料,通过病原菌接种实验,探究其与水稻抗病性之间的关系。结果显示,与对照相比,OsSUT2基因敲除后,突变体对稻瘟病和白叶枯的抗病性减弱,并且对水稻部分产量性状造成负面影响。     

茶树己糖激酶基因CsHXK2的启动子克隆及表达特性分析

植物己糖激酶是双功能蛋白,具有磷酸化己糖和介导糖信号的关键性作用。前期研究中,我们从茶树中克隆获得4个己糖激酶基因,其中CsHXK2基因编码492个氨基酸残基,与拟南芥AtHXK3、番茄LeHXK4归为Type A类HXKs。利用RT-PCR技术,克隆获得长度为2029bp的CsHXK2基因启动子。CsHXK2基因可能受到光照、低温、病原菌、糖和多种激素等信号的调控,且可能特异性表达于叶、花、种子、根系、腋芽等组织。CsHXK2蛋白定位于叶绿体内。酵母突变体功能互补试验表明,去除叶绿体转运信号肽的CsHXK2成熟蛋白具有葡萄糖和果糖磷酸化活性。茶树组织特异性表达分析显示,CsHXK2基因在根和茎中表达量最高,而在老叶中表达量最低。CsHXK2基因的表达受低温胁迫而显著下调,经炭疽菌侵染的茶树叶片内CsHXK2基因的表达也受到显著抑制,而外源赤霉素(GA_3)处理的茶树叶片内CsHXK2基因表达显著上调。本研究结果表明,CsHXK2基因在茶树的生长发育过程和逆境胁迫响应中发挥重要的调控作用。     

谷子糖转运蛋白基因SiSTPs的鉴定及其参与谷子抗逆胁迫响应的研究

糖转运蛋白(sugar transporter proteins,STPs)是一类主要转运己糖的单糖转运蛋白,在作物的生长发育和抗逆过程中发挥着重要作用。谷子是绿色旱作农业的主栽作物,也是C₄光合作用机理和禾本科抗逆基因挖掘的模式植物,目前有关谷子STP基因功能的研究还鲜有报道。因此,本研究利用生物信息学方法,对包括谷子在内的6种禾本科作物的STPs基因进行全基因组鉴定,重点对谷子SiSTPs基因的理化性质、染色体定位、系统进化、基因结构、保守结构域、组织表达模式,并对其参与谷子干旱和低磷胁迫以及白发病抗性响应进行了深入分析。在谷子、狗尾草、高粱、玉米、小麦和水稻中分别鉴定出STP基因家族成员24、26、23、22、33和27个,系统进化分析聚为4类。谷子的24个SiSTP基因不均匀的分布在7条染色体上,其编码氨基酸的大小为499～581 aa,这些SiSTP蛋白都具有Sugar_tr (PF00083)保守结构域,并且在启动子区存在大量的光响应以及逆境响应元件,分析发现谷子SiSTPs基因在进化过程中受到了强烈的纯化选择压力,存在明显的组织表...     

海岛棉GbMFT2基因的克隆及表达分析

通过RT-PCR和RACE技术从新疆海岛棉品种新海14号中克隆得到了一个MFT(MOTHER OFFT AND TFL1)类似基因,命名为GbMFT2基因(GenBank登录号为KF739071)。GbMFT2基因的开放阅读框(ORF)为519 bp,编码172个氨基酸,含有一个磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)结构域。GbMFT2基因和GbMFT1基因的核苷酸相似性仅为56.7%,二者蛋白的相似性为62.7%。系统进化树分析表明GbMFT2编码产物属于MFT-like亚家族。qRT-PCR分析表明,GbMFT2基因在不同的组织中均有表达,在胚珠和茎中表达量较高。半定量RT-PCR结果表明,和GbMFT1基因的表达模式不同,GbMFT2基因在刚萌发的种子中的表达量很低;但随着ABA浓度的升高表达量显著提高,并且ABA处理下萌发24 h的种子中的表达量要高于72 h中的表达量,表明该基因的表达受ABA的调节,可能在种子萌发过程中起重要作用。     

植物SWEET基因家族的相关研究进展

为了深入研究近年来新发现的一类糖转运蛋白SWEET基因家族在植物中的作用,本研究介绍了植物SWEET基因家族的发现,归纳总结了SWEET基因的蛋白质结构、进化分析结果和在植物中的生理功能。指出SWEET转运蛋白具有多种不同的生理功能,在植物生长发育及代谢活动中起了重要的作用。为后续在植物中研究SWEET基因家族提供一定的理论基础。     

籽粒苋AmA1基因的克隆、原核表达及植物表达载体构建

本文采用RT-PCR方法,从籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus)"千穗谷1号"的幼嫩种子克隆出AmA1基因的完整开放阅读框序列(ORF),其长度为915 bp,编码305个氨基酸.经Blast同源性分析,结果表明该序列与GenBank登录的籽粒苋AmA1基因的核苷酸序列基本一致,只在起始密码子下游51 bp处由G变成C,但不影响氨基酸的编码.将该基因插入原核表达载体pET28a(+),并转化到大肠杆菌BL21中,经过IPTG诱导,能正确表达出37 kD的融合蛋白.同时构建了AmA1基因双T-DNA双标记植物表达载体PCDMAR-AmA1-dsRed2-hpt,该载体含有2个独立的T-DNA区,其中一个T-DNA区含有选择标记基因hpt和可视标记基因DsRed2(红色荧光蛋白基因),另一个T-DNA区含有由水稻胚乳特异性表达启动子pGt1驱动的AmA1基因,在AmA1基因的两侧连有两段正向重复的烟草Rb7MARs,以增强AmA1基因的表达.实验结果为下一步规模化培育稻米氨基酸组成平衡无选择标记的转基因水稻奠定了基础.     

短柄草磷转运蛋白家族基因的克隆及表达分析

植物高亲和力磷转运蛋白Pht1家族是一类H2PO4-/H+共转运子,主要在根系中负责磷的吸收和转运,其表达受低磷调控,对该家族成员的研究有助于揭示磷的吸收和转运机制。根据水稻、拟南芥、大麦中磷转运蛋白基因的序列,预测出短柄草Pht1家族共有12个成员,分别命名为BRAdi;Pht1;1~BRAdi;Pht1;12,设计基因特异引物,对基因组和cDNA全长基因进行克隆、测序,通过对基因编码的氨基酸序列同源比对分析,构建了系统发生树,并利用实时荧光定量PCR技术对各基因成员的表达模式进行了分析。结果表明,预测到的成员具有Pht1家族的典型结构,成员间的同源性高,进化树分析将这12个同源基因分为不同的亚组,这些同源基因与大麦的同源性较高,其次是水稻,而与拟南芥的同源性最低。这些基因在不同的组织中表达量不同,在种子中的表达量最高,有5个基因在苗期根中的表达显著高于叶片。     

白芨蔗糖转运蛋白基因BsSUT2的克隆和表达分析

蔗糖转运蛋白(SUTs)在介导蔗糖由源到库器官的长距离运输、植物生长发育以及抵抗逆境胁迫中发挥重要作用,研究白芨蔗糖转运蛋白BsSUT2的序列信息与表达模式,为揭示其蛋白结构及基因功能提供依据。基于白芨转录组数据,采用RT-PCR技术获得白芨Bs SUT2基因CDS全长,通过生物信息学软件分析Bs SUT2编码蛋白的分子特征,并对BsSUT2进行氨基酸序列比对与系统进化树分析;采用实时荧光定量PCR技术检测BsSUT2基因的组织表达模式。结果表明,克隆获得的BsSUT2基因CDS全长为1 584 bp,编码527个氨基酸。BsSUT2蛋白包含12个跨膜结构域,亚细胞定位预测表明BsSUT2蛋白定位于质膜,与铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰SUT2基因编码蛋白序列一致性高,隶属于SUT4亚族。Bs SUT2基因的表达具有组织特异性,其转录本在白芨幼苗的假鳞茎中表达量最高。推测BsSUT2基因在白芨生长发育和蔗糖的分配中发挥重要作用。本研究对白芨BsSUT2基因的序列特征与组织表达模式进行分析,为阐明Bs SUT2基因在蔗糖运输与分配、生长发育和逆境胁迫中的功能提供实验数据支持。     

烟草蛋白酶NtClpR2基因的克隆、分析和功能的初步探究

在植物体内Clp蛋白酶可水解叶绿体内错误折叠和非正常状态的蛋白或多肽维持细胞内环境的稳态。本研究克隆了烟草ClpR2蛋白酶基因,并对其基因和编码的蛋白序列进行了分析。结果表明:该基因编码序列全长890 bp,由9个外显子剪接组成,编码由289个氨基酸残基构成的亲水性碱性蛋白结合而成,理论等电点为9.31。该基因的启动子区域含有多种顺势作用元件,显示其表达模式和功能的复杂性。该基因所编码的蛋白二级结构包括α螺旋、β转角、无规卷曲和延伸链,其亚细胞定位于叶绿体,但是不含明显的转运肽。初步功能分析表明,过表达NtClpR2的烟草植株叶绿素含量低于野生型,整个植株也明显变得矮小。上述发现表明NtClpR2在叶绿素合成中起到负向调节作用,为进一步研究其功能提供了帮助。     

水稻(Oryza sativa)新型液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的特征分析和表达

以拟南芥AtNHX1 cDNA 片段作为探针,筛查水稻盐胁迫植株叶片cDNA 文库,获得与AtNHX1同源的水稻新型液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（OsANT1）。序列分析表明,OsANT1 全长cDNA为2 178 bp,包括一个长度为1 608 bp的完整开放阅读框,编码535个氨基酸残基。在DNA水平上,OsANT1基因含有15个外显子和14个内含子,长度为4 835 bp。OsANT1含有12个跨膜域,系统进化树分析结果表明,与来自拟南芥、水稻、小麦、玉米、大麦、马蔺和芦苇等的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白高度同源。盐胁迫条件下,OsANT1的表达具有盐分诱导特征,且随着胁迫的增大而增加。表明该基因可能在水稻抵御盐分胁迫的过程中具有一定作用。