大豆Glyma08g11030启动子在拟南芥中的表达分析

F-box蛋白在调控植物对逆境胁迫应答过程中具有重要功能。为研究大豆F-box蛋白Glyma08g11030基因启动子的表达特性,利用冻融法将Glyma08g11030植物表达载体质粒Glyma08g11030-pro-pCAMBIA3301转入农杆菌GV3101菌株。通过农杆菌介导的浸花法将Glyma08g11030启动子转化野生型拟南芥,经过含10%草甘膦(Basta)除草剂筛选获得转Glyma08g11030启动子阳性植株。对纯合的T₃代转基因拟南芥进行GUS组织化学染色,结果表明Glyma08g11030启动子驱动的GUS基因在转基因拟南芥发育5和7 d的幼苗、莲座叶、茎生叶、茎和花序中均表达。研究结果为进一步利用Glyma08g11030启动子驱动目的基因表达提供参考。     

菜用大豆蔗糖转运蛋白基因Glyma18g15950的克隆及生物信息学分析

为了从分子水平上揭示菜用大豆蔗糖转运蛋白的结构特点,研究从菜用大豆‘闽豆6号’中同源克隆了蔗糖转运蛋白基因Glyma18g15950。经测序发现:该基因CDS长度为1794 bp,编码一个含有597个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明,Glyma18g15950蛋白的等电点(pI)为5.81,分子量(Mw)为64.30 kD;为疏水性蛋白。SOMPA分析表明,各个氨基酸残基对应的二级结构分别为α螺旋42.47%、β折叠13.71%、无规则卷曲39.63%和β转角4.18%;氨基酸序列和结构分析显示Glyma18g15950蛋白包含MFS_2结构域。SignalP分析表明该蛋白没有信号肽。系统进化树分析表明菜用大豆Glyma18g15950蛋白与野生大豆(Glycine soja)的亲缘关系最近,同源性达97.34%。将该蛋白与拟南芥的9个SUC蛋白比对表明Glyma18g15950与AtSUC3的亲缘关系最近,属于SUT2亚族。     

大豆ZF-HD转录因子GmZHD1的克隆及表达分析

为了揭示大豆ZF-HD基因的生物学功能,通过PCR的方法,从大豆栽培豆科丰1号中克隆了ZF-HD转录因子Glyma.02g040100,命名为GmZHD1。生物信息学分析表明,该基因的c DNA全长为888 bp,编码295个氨基酸,GmZHD1蛋白分子量约为32.64 k Da,等电点为7.69;序列分析表明,GmZHD1含有ZF-HD家族保守的锌指结构域和同源异形盒结构域,GmZHD1与Ft HB2蛋白序列一致性最高,为44.4%;亚细胞定位结果显示GmZHD1定位于细胞核;荧光定量PCR结果表明,GmZHD1在大豆不同组织中都有表达,其中,花、种子和叶片中表达较高。此外,将GmZHD1基因连接到植物过表达载体p BA002上,为进一步研究大豆GmZHD1基因的功能奠定了基础。     

大豆中2个编码 PR10蛋白新基因的克隆与分析

从抗大豆花叶病毒病（ SMV）大豆材料科丰1号中克隆到2个编码PR10蛋白的新基因Glyma09g05430和Glyma15g15509，Glyma09g04530和Glyma15g15590基因的ORF全长均为477 bp，编码158个氨基酸。序列比对与系统发生树分析结果表明：Glyma09g04530和Glyma15g15590是大豆中2个编码PR10蛋白的新基因。 Glyma09g04530和Glyma15g15590基因在大豆的根、茎及叶中均有表达；接种大豆SMV后，Glyma09g04530和Glyma15g15590基因在大豆科丰1号的叶片中的表达均被强烈诱导并高效表达，显示Glyma09g04530和Glyma15g15590基因与大豆SMV抗性密切相关。     

大豆GmNF-YA3基因结构及原核表达分析

分析大豆GmNF-YA3基因结构,构建GmNF-YA3基因的原核表达载体并进行表达,以期获得带有GST标签的目的蛋白口通过Phytozome数据库对。nNF-YA3基因组DNA序列进行生物信息学分析,序列比对结果表明GmNF-YA3基因组DNA序列长度为4589bp,由5个外显子和4个内含子组成。为了获得纯化的GmNF-YA3蛋白,将保守域片段亚克隆到原核表达载体pGEX4T-1中,SDS-PAGE表明融合蛋白受异丙基硫代半乳糖普(IPTG)诱导高水平表达,但主要以包涵体形式存在。本研究为进一步纯化和鉴定GmNF-YA3蛋白及研究其功能奠定了基础。     

绵羊FecB基因的原核表达及其抗体制备

为了进一步研究FecB基因,利用PCR-RFLP技术筛选出FecB基因,PCR扩增FecB基因编码区序列1509bp,利用限制性内切酶BamHⅠ和EcoRⅠ定向插入原核表达载体pET30a(+),构建原核表达载体pET30a(+)-FecB,诱导表达纯化重组蛋白,免疫小鼠制备多克隆抗体,WesternBlot检测重组蛋白的免疫活性,ELISA检测抗体效价。结果表明,成功的构建了绵羊FecB基因的原核表达载体,并在大肠杆菌中表达目的蛋白,经过4次免疫后,获得多克隆抗体,ELISA方法检测小鼠抗体免疫效价达到1∶32000,纯化的蛋白具有免疫活性。为研究绵羊FecB基因蛋白的功能提供参考。     

拟南芥AtTCP4基因克隆及原核表达

为进一步研究转录因子TCP4在植物生长发育过程中的调控作用和下游靶基因。利用生物信息学分析转录因子TCP4家族及其蛋白序列,扩增AtTCP4基因CDS序列、构建原核表达载体并诱导纯化获得蛋白,利用凝胶电泳迁移试验(EMSA)验证AtTCP4蛋白与拟南芥功能基因LOX2启动子区域的顺式作用元件结合。生物信息学分析表明,拟南芥TCP蛋白含有非典型的螺旋-环-螺旋(bHLH)结构域;系统进化树表明,AtTCP4属于Ⅱ类TCP蛋白;蛋白三级结构预测表明:转录因子TCP4可以形成同源或异源二聚体。特异性引物扩增获得AtTCP4基因的CDS序列,其开放阅读框(ORF)长为1 263 bp。构建原核表达载体pET-28a-AtTCP4并转化到Rosetta(DE3)感受态中,经IPTG诱导、纯化和Western Blot检测证明获得AtTCP4蛋白。EMSA试验验证AtTCP4蛋白能够结合到功能基因LOX2的顺式作用元件。转录因子TCP4结合功能基因LOX2启动子区域,影响植物激素茉莉酸的生物合成,调控植物的生长发育过程。     

花生病程诱导蛋白基因AhPIP1和启动子的克隆、序列分析及原核表达

本文采用RACE法克隆了花生病程诱导基因(pathogenesis-induced protein gene)全长,命名为AhPIP1,并在GenBank登录,登录号为EU860093.序列分析表明该基因的开放读码框579 bp,编码193个氨基酸.以YY20基因组DNA为模板PCR扩增获得AhPIP1基基因组序列长1 883 bp,包含3个外显子和长度分别为602 bp和600 bp的2个内含子.同源性比较发现AhPIP1与辣椒病程诱导蛋白CaPIP1(ABF72432,AAT35532)相似性达82%.采用Genome Walldng方法获得AhPIP1启动子,序列分析表明该启动子序列长513 bp,包含干旱胁迫、病程胁迫应答元件和生长素、赤霉素应答元件.构建pET32a-AhPIP1原核表达载体,转化表达受体菌Ecoli BL21,原核表达获得大小约40 kD AhPIPl融合蛋白,与推测的AhPIP1基因编码产物的大小一致,表明AhPIP1基因在大肠杆菌中能够表达.     

大薯病程相关蛋白1(PR1)基因及其启动子序列的克隆与分析

为了研究大薯Da PR1基因的表达模式及调控机理,本研究利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术,从高抗炭疽病大薯材料Da94中获得1个病程相关蛋白1(pathogensis-related protein 1,PR1)基因,命名为Da PR1。测序显示该基因包含长度为501 bp的完整开放阅读框(ORF),预测编码166个氨基酸。生物信息学分析表明该基因编码的蛋白具有典型SCP-PR1-like保守结构域,Blast比对表明Da PR1蛋白与多种植物的PR1蛋白高度同源。实时荧光定量PCR检测表明,Da PR1基因在高抗种质中受炭疽菌显著诱导,在侵染48 h时其相对表达量达到最大。通过巢式PCR扩增Da PR1上游转录调控序列的5'端,获得1 203 bp的Da PR1基因启动子,序列分析表明该区域除了含有基础的启动子元件CAAT-box和TATA-box外,还存在茉莉酸(JA)、赤霉素(GB)等激素响应元件及真菌诱导响应元件(W-box)。本研究通过克隆和分析Da PR1基因及其启动子序列,为进一步研究该基因的功能及其表达调控机制奠定了基础。     

毛尖紫萼藓类泛素蛋白基因的克隆与表达分析

为研究类泛素蛋白基因在苔藓植物中的生物学功能,从毛尖紫萼藓干旱cDNA文库中获得了类泛素蛋白基因cDNA全长序列,命名为Gp-UBL5。该基因cDNA全长471 bp,包含1个222 bp的完整开放阅读框,编码73个氨基酸组成的蛋白。生物信息学分析表明,Gp-UBL5基因编码蛋白分子质量为8.525 kDa,等电点为7.84,为稳定型蛋白。进化分析显示,该编码蛋白与二穗短柄草、大麦等类泛素蛋白具有较高一致性,达96%~99%。实时荧光定量PCR结果表明,Gp-UBL5基因在复水和快速干旱的各个时期均有表达,推测该基因可能在毛尖紫萼藓的抗旱机制中发挥作用。     

大豆GmNAC23基因的克隆及特征分析

NAC是一类植物特异性转录因子,其在调节非生物和生物胁迫的发育和响应中起重要作用。为了探索大豆相关基因的功能,利用PCR的方法从大豆中克隆了1个NAC基因GmNAC23。该基因c DNA全长1 077 bp,开放阅读框长1 053 bp,编码350个氨基酸,蛋白质分子量为39. 483 ku,等电点为7. 08。序列分析表明,GmNAC23基因组包含3个外显子和2个内含子。多序列比对结果表明,GmNAC23蛋白含有1个高度保守的NAM结构域。进化树分析表明,该蛋白与绿豆、木豆、鹰嘴豆的NAC蛋白具有同源关系。转录活性分析结果表明,GmNAC23在SD (Trp-/His-/Ade-)营养型缺陷培养基上生长,说明该基因在酵母体内具有转录激活功能。组织特异性表达模式分析表明,在检测的所有组织中GmNAC23都有表达,在根中表达量最高,在茎顶端分生组织中表达量最低。结果表明,大豆GmNAC23基因具有转录激活功能,并且其在根中大量表达。为进一步研究GmNAC23的生物学功能奠定了基础。     

小麦谷胱甘肽S-转移酶基因的克隆及原核表达

为了进一步研究小麦谷胱甘肽-S-转移酶基因(TaGST)的功能,采用RT-PCR方法分离了小麦谷胱甘肽-S-转移酶基因(TaGST)的ORF全长c DNA,并进行了生物信息学分析。结果表明:小麦TaGST基因的ORF全长690 bp,编码229个氨基酸;TaGST蛋白分子质量为25.81 k Da,p I为5.29。系统进化分析表明,该基因编码蛋白与水稻OsGST蛋白的氨基酸同源性最高,与已知植物GST家族成员的氨基酸序列聚类分析将TaGST聚为Phi类GST。构建原核表达载体p ET32-TaGST,对TaGST基因进行原核表达,SDS-PAGE结果表明,其所表达蛋白与预期蛋白大小一致。为进一步研究该基因的特性和功能奠定了理论基础。     

栽培大豆和野生大豆的Glyma13g21630基因多样性分析

利用Sanger方法对49份野生大豆,46份地方品种和38份选育品种的Glyma13g21630基因测序,采用DNAStar、Mega、DNAsp和Tassel软件分析Glyma13g21630的单核苷酸多态性(SNP)位点在不同类型大豆群体的分布规律。结果表明,在133份供试种质中检测到多态性位点29个,包括22个SNP和7个InDel,多态性频率分别为1SNP/138 bp和1InDel/434 bp。Glyma13g21630基因序列中多态性位点的分布不均匀,其中内含子3和5为变异富集区,其他区域变异较小。单倍型分析表明,Glyma13g21630在野生大豆和栽培大豆中的多态性位点数目逐渐减少,分布范围也越来越窄;连锁不平衡分析表明,野生大豆的7个高频SNP位点中有42.86%处于极显著的连锁不平衡状态;Ka/Ks>1,说明野生大豆在向栽培大豆的进化中,某些位点受到正向选择,多态性显著降低。Glyma13g21630基因在大豆由野生向栽培驯化的过程中因正向选择作用而固定了有益变异,表现出瓶颈效应。     

陆地棉耐盐相关基因GhSAMS的克隆及表达

为了挖掘棉花耐盐相关基因,我们根据陆地棉耐盐性抑制消减文库中的一个S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的同源EST设计引物,利用RACE结合RT-PCR技术克隆陆地棉S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的cDNA全长,命名为GhSAMS。该cDNA全长1 576 bp,ORF为1 182 bp,编码393个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明GhSAMS蛋白与拟南芥、盐地碱蓬、水稻中该蛋白的相似性分别为91%、93%和93%。系统发育树结果显示GhSAMS与盐地碱蓬中该蛋白的亲缘关系最近。Real-time PCR分析结果表明,GhSAMS的表达受盐胁迫诱导,在盐敏感材料中诱导被推迟,而且,该基因表达水平在耐盐材料中9835中明显高于在盐敏感材料中S9612中。我们构建了原核表达载体pET28-GhSAMS,经IPTG诱导,实现了GhSAMS在大肠杆菌中的表达,为进一步开展GhSAMS的遗传转化工作奠定了有益基础。     

烟草脱水素基因NtDEH1的克隆及研究

为研究脱水素在植物早期胚胎发育中的作用和机理,采用显微操作技术获得烟草卵细胞并构建其c DNA文库,从中筛选到一个脱水素基因NtDEH1。通过RACE技术获得该基因全长,基因组测序结合生物信息学分析表明该基因拥有一段长度为651 bp的完整开放阅读框和一段535 bp的内含子,编码由217个氨基酸残基组成的蛋白质,其理论等电点为5.27,属于酸性蛋白,且具有一定的亲水性。氨基酸序列比对分析发现在许多物种比如绒毛状烟草、林烟草、甜辣椒、番茄、马铃薯和丹参中都具有与NtDEH1蛋白非常类似的保守的同源序列,均具有SK2型脱水素特征。借助Genome walking技术获取NtDEH1基因约1 706 bp的5'侧翼序列,使用小叶烟草瞬时表达系统检测到其具有较强的启动子活性。该研究为进一步了解脱水素基因NtDEH1在植物生殖发育中的具体功能打下基础。     

巴西橡胶树Profilin基因克隆及生物信息学分析

为了研究橡胶树中Profilin 蛋白的功能,利用橡胶树Profilin 基因部分已知序列设计引物,采用 3′-RACE技术获得Profilin 基因完整开放阅读框,该基因编码131 个氨基酸,含有一个保守的PROF结构域。在HbPro1 蛋白中没有预测到跨膜区和信号肽,二级结构分析表明HbPro1 属于混合型蛋白。对 25 个Profilin 蛋白系统进化分析表明,HbPro1 在进化上具有保守性,属植物类Profilin 蛋白家族。 HbPro1 基因的克隆和生物信息学分析为深入研究其功能奠定了基础。     

大豆苹果酸脱氢酶基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术获得大豆中的苹果酸脱氢酶基因cDNA序列,并对基因及其编码蛋白进行生物信息学分析和预测,为进一步克隆该基因、解决植物磷高效基因数量缺乏等问题提供依据。结果表明,大豆中的苹果酸脱氢酶基因(GmMDH1)cDNA序列长度为1 574 bp,开放阅读框1 230 bp,编码409个氨基酸残基;编码蛋白含有NAD bindingsite,Dimerization interface,Substrate binding site,MDH_glyoxysomal_mitochondrial结合位点和保守域,属于LDH_MDH_like Superfamily家族;亚细胞定位分析显示,编码蛋白位于植物细胞的叶绿体中。     

甜樱桃(Prunus avium)PaGAST基因的电子克隆及生物信息学分析

为获得甜樱桃PaGAST 基因的cDNA 序列,并预测该基因编码蛋白的结构与功能,以草莓FaGAST1 基因序列为探针,通过基于NCBI数据库中表达序列标签的电子克隆技术对甜樱桃PaGAST 基 因进行克隆。利用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、疏水性和亲水性、信号肽序列、跨膜结构域、亚细胞定位及功能等方面进行分析。结果表明：甜樱桃PaGAST 基因长度为750 bp,开放阅读框长度为324 bp,编码107 个氨基酸,N末端存在信号肽序列,C末端含有保守的GASA结构域。由于PaGAST蛋白中含有的疏水性氨基酸残基较多,该蛋白具有跨膜螺旋区,是一种跨膜蛋白,且有10 个预测的蛋白激酶磷酸化位点。亚细胞定位分析表明,PaGAST蛋白分布在细胞膜外的可能性很大。功能预测显示,PaGAST 基因可能具有响应胁迫应答、信号转导和免疫应答方面的功能。进化分析显示甜樱桃PaGAST蛋白与桃的亲缘关系最近。在一定程度上为甜樱桃PaGAST 基因的克隆及功能鉴定奠定理论基础。     

甜樱桃PaGAST基因的电子克隆及生物信息学分析

为获得甜樱桃PaGAST基因的cDNA序列,并预测该基因编码蛋白的结构与功能,以草莓FaGAST1基因序列为探针,通过基于NCBI数据库中表达序列标签的电子克隆技术对甜樱桃PaGAST基因进行克隆。利用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、疏水性和亲水性、信号肽序列、跨膜结构域、亚细胞定位及功能等方面进行分析。结果表明:甜樱桃PaGAST基因长度为750 bp,开放阅读框长度为324 bp,编码107个氨基酸,N末端存在信号肽序列,C末端含有保守的GASA结构域。由于PaGAST蛋白中含有的疏水性氨基酸残基较多,该蛋白具有跨膜螺旋区,是一种跨膜蛋白,且有10个预测的蛋白激酶磷酸化位点。亚细胞定位分析表明,PaGAST蛋白分布在细胞膜外的可能性很大。功能预测显示,PaGAST基因可能具有响应胁迫应答、信号转导和免疫应答方面的功能。进化分析显示甜樱桃PaGAST蛋白与桃的亲缘关系最近。在一定程度上为甜樱桃PaGAST基因的克隆及功能鉴定奠定理论基础。     

大豆过氧化物酶Ⅲ的生物信息学分析

过氧化物酶Ⅲ(ClassⅢPOD)普遍存在于植物体内一类多基因家族蛋白,它属于一类PR蛋白;广泛参与植物的多种生理生化过程,在维持植物体内过氧自由基和H2O2处于稳定水平方面发挥着重要作用。本文通过生物信息学的方法,共筛选获得164条大豆过氧化物酶Ⅲ序列。以本实验室克隆得到的Glyma02g40040.1为目的基因,对该基因及其同源蛋白的结构和功能进行了分析,并用Mega4.0软件构建其系统进化树;同时对Soy Base中的大豆过氧化物酶Ⅲ的表达数据进行分析。结果表明:Glyma02g40040.1编码324个氨基酸,等电点为9.51,不存在跨膜结构域属于外分泌蛋白;与Gm Prx50的相似性达到93.85%,二级结构以σ螺旋为主,主要在花中和根中表达;大豆Gm Prxs基因具有明显的组织特异性表达模式。上述分析为进一步阐明过氧化物酶Ⅲ基因家族在植物生长发育过程中功能及分子机制奠定重要基础。