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。     

新疆盐生植物猪毛菜逆向运输蛋白基因SaNHX1 3’-RACE的克隆及序列分析

以新疆盐生植物猪毛菜(Salsola collina Pall.)为材料提取总RNA,根据NHX1家族同源序列保守区设计1对简并引物,进行RT-PCR扩增,得到猪毛菜逆向运输蛋白基因cDNA中间一段619 bp序列。再用快速扩增cDNA 3’末端(3’RACE)方法,得到约1 000 bp 3’末端序列。将两段序列进行拼接,得到猪毛菜长为1 585bp(Gen Bank登陆号为EU072932)的逆向运输蛋白基因(SaNHX1)cDNA序列,编码370个氨基酸,其编码序列、氨基酸序列与同科耐盐植物盐角草相应序列同源性为85%和87%,研究为进一步克隆猪毛菜NHX1全基因序列和研究其功能打下基础。     

芹菜肉桂酰辅酶A还原酶基因的克隆与表达分析

[目的]肉桂酰辅酶A还原酶CCR(cinnamoyl-Co A reductase)在植物木质素代谢中起重要的作用,能够将羟基肉桂酸还原生成肉桂醛。本文目的是研究不同芹菜中肉桂酰辅酶A还原酶基因AgCCR在芹菜中组织表达和非生物胁迫过程中的响应情况。[方法]以2个芹菜品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’为材料,分别克隆出编码肉桂酰辅酶A还原酶的基因AgCCR。利用荧光定量PCR分析不同芹菜组织和2种芹菜在高温、低温、干旱和盐胁迫下AgCCR的表达情况。[结果]序列分析表明,‘六合黄心芹’和‘文图拉’中AgCCR基因均含有1个长度为1 014 bp的开放阅读框,编码337个氨基酸,二者的核苷酸位点有3个位点的差异,编码的氨基酸有1个位点的差异。对2个芹菜中的AgCCR基因进行多重比对并绘制进化树,发现其编码的氨基酸序列与其他15种植物的CCR蛋白同源性较高,氨基酸高度保守。荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,芹菜AgCCR基因在‘六合黄心芹’和‘文图拉’叶中的表达水平较高,AgCCR基因在高温和低温下表达上调,在干旱处理下表达下调。[结论]芹菜AgCCR基因对多种非生物胁迫均有响应。特别是低温下该基因响应明显,表明AgCCR基因或许与芹菜抗寒机制相关。     

陆地棉干旱胁迫响应基因GhGR的克隆及特征分析

【目的】克隆陆地棉干旱胁迫谷胱甘肽还原酶基因（GhGR）,并对其序列进行生物信息学分析和表达分析。【方法】利用RACE和RT-PCR技术克隆陆地棉谷胱甘肽还原酶基因的全长序列,应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过基因枪转化和实时荧光定量PCR表达对该基因表达部位和表达模式进行分析。【结果】从陆地棉（Gossypium hirsutum L.）中克隆了谷胱甘肽还原酶基因GhGR,cDNA全长1 035 bp,其中,ORF为792 bp,编码263个氨基酸。氨基酸序列比对和同源性分析显示该基因与杨树（XP_002299276.1）、蓖麻（XP_002518118.1）、葡萄（CAN74593.1）同源性最高,分别为90%、91%和91%。系统发育树结果显示,GhGR与葡萄中该蛋白的亲缘关系最近。基因枪转化和实时荧光定量PCR分析表明GhGR定位于洋葱的细胞膜和细胞核膜,并且其表达量受干旱胁迫诱导上调表达。【结论】从陆地棉克隆得到谷胱甘肽还原酶基因GhGR,初步认为该基因对干旱胁迫有一定响应。     

珠眉海棠水通道蛋白MzPIP1;1基因的克隆与表达分析

通过对珠眉海棠盐胁迫微列阵分析,从盐胁迫cDNA文库中分离得到盐诱导的水通道蛋白基因MzPIP1;1 cDNA序列全长1 135bp,开放阅读框共870bp,5′-UTR和3′-UTR的长度分别是91和174bp。MzPIP1;1编码289个氨基酸,有6个跨膜结构和2个NPA(Asp-Pro-Ala)保守区。聚类分析表明:MzPIP1;1和其他4个物种PIP1类同源性在80%以上,属于质膜水通道蛋白PIP1类。拟南芥原生质体瞬时转化结果表明MzPIP1;1定位在质膜上。半定量RT-PCR表明MzPIP1;1基因受到盐和低温诱导。推断MzPIP1;1基因在盐胁迫下的表达调控与珠眉海棠耐盐能力密切相关。     

中华补血草Syntaxin基因的克隆(英文)

[目的]对中华补血草Syntaxin基因进行克隆。[方法]以中华补血草叶片为材料,提取总RNA并进行反转录反应。依据已知Syntaxin基因5’端EST序列信息设计巢式引物,以反转录得到的cDNA为模板,利用2轮PCR扩增cDNA3’末端(3’RACE),获得Syntaxin基因3’端序列。[结果]获得1090bp的DNA片段。分析表明,该片段编码LsSyntaxin全长基因,其中开放阅读框长816bp,编码271个氨基酸。该基因编码的Syntaxin蛋白相对分子量为30254.3Da,理论等电点为5.55。[结论]为研究Syntaxin基因在补血草中的功能及其在补血草泌盐过程的作用奠定了基础。     

玉米ZmCIPK基因的克隆及表达特性

根据玉米(Zea mays L.)CIPK基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术从玉米中克隆了一个ZmCIPK基因。结果表明,ZmCIPK基因cDNA全长1 956 bp,5’-非编码区长62 bp,3’-非编码区长337bp,编码区长1 557 bp,编码518个氨基酸,预测分子量为57.18 kDa,等电点为8.94。氨基酸同源性分析表明,ZmCIPK与高粱的CIPK蛋白质同源性较高。实时定量PCR检测表明,ZmCIPK基因的表达受干旱、盐胁迫和高温诱导,说明玉米ZmCIPK基因可能参与玉米对逆境胁迫的应答。     

盐芥ThNHX1基因的3’RACE

以盐芥为材料，依据拟南芥AtNHX1基因的序列信息设计引物，扩增出盐芥中ThNHX1基因的部分序列，然后使用快速扩增cDNA3’末端（3’RACE）方法，从盐芥中克隆到ThNHX13’cDNA序列。该序列全长680bp，编码104个氨基酸，其编码序列、氨基酸序列与拟南芥AtNHX1基因的相应序列同源性分别为91％和91．5％，而盐芥ThNHX1基因3’端非翻译区序列与拟南芥相应序列的同源性为68．5％，明显低于编码区。     

杜梨响应盐胁迫CIPK01的克隆及表达分析

CBL互作蛋白激酶(CIPK,CBL-interacting protein kinases)是与钙调磷酸酶B类蛋白(CBL,calcineurin B-like protein)特异结合的蛋白激酶,广泛参与植物的生长发育以及生物和非生物胁迫响应。克隆和鉴定杜梨响应盐胁迫的CIPK基因,对杜梨抗逆分子机制和抗逆性研究具有重要意义。选取了一个特殊的基因PbCIPK01做进一步的研究,通过生物信息学和实时荧光定量PCR技术分析该基因的序列特征以及在盐胁迫下的表达模式。该基因全长为1 368 bp,含有1 365 bp的开放阅读框,编码455个氨基酸,DNA序列为5 051 bp,包含12个外显子和11个内含子。实时荧光定量PCR分析结果表明,该基因在杜梨的叶片中表达量最高,且受盐胁迫诱导下调表达。     

白桦抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因克隆及表达分析

从白桦（Betula platyphylla Suk．）cDNA文库中获得一个抗坏血酸过氧化物酶（APX）基因全长cDNA序列,该序列去除polyA后长1049bp,其ORF全长750bp,编码250个氨基酸,编码蛋白的相对分子质量为27712．7,理论等电点6．08,保守区分析确定其含有APX蛋白保守序列,属于植物POD超家族。利用实时定量RT—PCR进一步分析白桦苗木在0．8％NaCl胁迫处理下不同时间点APX基因的表达情况。结果表明,盐胁迫处理诱导了APX基因在白桦叶片中的表达,说明APX基因与植物抗盐相关。     

新干特早柚GPAT基因5'端克隆及序列分析

采用5'-RACE技术从新干特早柚(Citrus grandis cv. Xingantezaoyou)叶片中克隆出一条长832 bp的GPAT基因5'端cDNA片段(GenBank 登录号:DQ193970).序列分析结果表明:该cDNA片段序列与其它科属植物的GPAT基因序列的同源性差异较大,除与同类植物--温州蜜柑(Citrus unshiu)的同源性高达98.9%,与红花(Carthamus tinctorius)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、非洲油棕榈(Elaeis guineensis)、豌豆(Pisum sativum)、蚕豆(Vicia faba)的同源性分别为62.5%、54.6%、48.2%、47.4%、46.9%;其所编码的氨基酸序列与红花、拟南芥、非洲油棕榈、豌豆、辣椒的同源性分别为51.6%、60%、45.1%、48%、52.3%,与细菌(Bacillus amyloliquefaciens)的同源性仅为18.9%,说明GPAT基因的氨基酸序列具有种属特异性.     

鸭梨过氧化物酶基因全长克隆与序列分析

采用RT-PCR和RACE方法,从鸭梨(Pyrus bretschneideri Rehd)果实中获得过氧化物酶(Peroxidase)基因POD的cDNA全长,命名为PbPOD,并将该基因在GenBank上登录,登录号为JQ325052。基因序列分析表明,该基因的cDNA全长为1 487 bp,包含72 bp的5'非翻译区、404 bp的3'非翻译区和长度为1 011 bp且编码336个氨基酸的编码区(CDS)。氨基酸序列分析表明,该基因编码的蛋白具有POD家族保守存在的所有功能活性位点,且与甜瓜、拟南芥、烟草等植物POD相似性达92%以上。     

刺梨两个缩合单宁合成基因的克隆与分析

为克隆获得刺梨中调控单宁合成的相关基因,以贵农5号刺梨为材料,根据GeneBank中登录的基因序列设计引物,采用RT-PCR的方法从刺梨果实中克隆获得了参与高等植物单宁合成的2个基因ANR和LAR的cDNA片段,分别长712bp和408bp,编码237个和135个氨基酸。序列分析表明,ANR和LAR的cDNA序列推导的氨基酸序列与GeneBank中登录的其他植物来源的基因相似性均达100%。     

水稻盐胁迫相关基因sos5的克隆与序列分析

采用RT-PCR扩增的方法,从水稻(Oryza sativa)中克隆获得了1 574 bp的cDNA片段。基因测序和序列同源性分析结果表明,所克隆的基因片段包含1 284 bp的开放阅读框,编码一个含有427个氨基酸的多肽,该蛋白与拟南芥SOS 5蛋白同源性达45.6%,与小麦同源性达71%。     

农业害虫铅灰齿爪鳃金龟气味受体基因Or83b的克隆及序列分析

采用简并引物反转录多聚酶链式反应(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术,从农业害虫铅灰齿爪鳃金龟中分离和克隆了一类非常保守的嗅觉受体蛋白基因(命名为Hp-Or83b)全序列。Hp-Or83b全长共1822 bp,5’-UTR为168 bp,3’-UTR为220 bp,开放阅读框全长1434 bp,编码478个氨基酸,预测分子量为54.24 kDa,等电点为7.46。通过同源性比较,发现Hp-Or83b氨基酸序列与已知的其它昆虫的Or83b具有较高的同源性。因此推断所获得的cDNA序列为农业害虫铅灰齿爪鳃金龟气味受体基因Or83b的cDNA序列。     

水稻盐胁迫相关基因sos 5的克隆与序列分析

采用RT-PCR扩增的方法,从水稻(Oryza sativa)中克隆获得了1 574 bp的cDNA片段.基因测序和序列同源性分析结果表明,所克隆的基因片段包含1 284 bp的开放阅读框,编码一个含有427个氨基酸的多肽,该蛋白与拟南芥SOS 5蛋白同源性达45.6%,与小麦同源性达71%.     

油桐种子FADX基因的克隆和序列分析

[目的]克隆油桐种子FADX基因全长cDNA。对该基因作生物信息学分析,为进一步研究该基因的功能提供参考。[方法]以未成熟的油桐种子为材料,利用改良TRIzoL法提取总RNA,并根据GenBank中已经登录的α桐酸合成酶基因FADX的序列,设计特异性引物;采用RTPCR方法,克隆得到FADX基因全长cDNA,应用Antheprot软件和InterProScan对该基因进行了生物信息学分析。[结果]该序列5'端和3'端非编码区序列长度分别为13、47 bp,含有1个开放阅读框(14～1 174 bp),编码386个氨基酸,含有典型的脂肪酸脱氢酶结构域;相对分子量是44 343.0,理论等电点为8.33。二级结构预测表明,该蛋白α螺旋含量占29%,β折叠占32%,转角占6%。[结论]该蛋白属于脂肪酸脱氢酶。     

不结球白菜晚抽薹BcFLC1基因克隆及表达分析

采用RT-PCR、5'RACE和3'RACE方法,克隆得到了不结球白菜NJ074晚抽薹基因(BcFLC1)的cDNA全长序列。对BcFLC1基因所编码氨基酸序列的理化性质进行分析推测得到:该基因cDNA全长909bp,包含576bp的开放阅读框,编码191个氨基酸。不结球白菜BcFLC1蛋白功能域预测分析结果表明:该基因为MADS盒基因,其编码蛋白的1～60氨基酸属于MADS盒基因蛋白。荧光定量PCR分析表明:BcFLC1基因在不同生长发育阶段叶片中的表达情况不同,抽薹前高于抽薹后叶片中的表达量。BcFLC1基因在不同部位表达也存在差异,表达量从高到低依次为:叶、茎、花蕾、花和根。     

甘蔗ABA生物合成关键酶SoNCED基因克隆及表达分析

[目的]克隆甘蔗体内9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因,分析其基本生物学信息及在逆境胁迫下的表达分析,为进一步探讨SoNCED基因在甘蔗脱落酸(ABA)生物合成途径中的作用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖21号为材料,待蔗苗长至5~6片叶时分别进行干旱、低温、高盐和氧化胁迫处理,利用反转录PCR(RT-PCR)和cDNA未端快速扩增(RACE-PCR)克隆SoNCED基因,应用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,构建原核表达载体并进行目的蛋白的诱导表达,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析SoNCED基因在受到不同逆境胁迫时的表达情况.[结果]克隆获得的SoNCED基因(GenBank登录号JQ314108),cDNA全长为2521 bp,包含1个1827 bp的开放阅读框(ORF),编码608个氨基酸.多重序列比对及系统发育进化树分析结果表明,SoNCED基因编码的氨基酸序列与其他植物有一定的相似性,尤其与禾本科C4植物高粱和玉米的同源性最高,均达96%.成功构建SoNCED基因的原核表达载体pET-SoNCED,且通过IPTG诱导时可得到约66.0 kD的蛋白,确定该蛋白为SoNCE基因的表达蛋白.qRT-PCR结果分析表明,SoNCED基因在干旱、低温、高盐和氧化胁迫下均能诱导表达,其中氧化胁迫下其表达量在6h时达峰值,其他胁迫方式下其表达量在12h时达峰值.[结论]成功克隆获得甘蔗SoNCED基因,并从不同逆境下的表达情况推测该基因在甘蔗体内参与了干旱、低温、高盐和氧化等非生物胁迫的调控过程.     

巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因的克隆和分析

[目的]获得巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因cDNA全长序列。[方法]以巴夫杜氏藻cDNA为模板,采用简并引物进行PCR扩增,获得533bp特异cDNA片段。在此基础上,设计特异引物,采用5’-Genome Walking和3’-RACE的方法,获得基因的5’-端DNA序列和3’-端cDNA序列,进而获得β-肌动蛋白基因cDNA全长序列。[结果]获得了巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因的特异cDNA片段、5’-端DNA和3’-端cDNA片段。经拼接后,扩增出全长cDNA。β-肌动蛋白基因cDNA全长1754bp,包括1137bp的开放读码框和617bp的3’-非翻译区序列。氨基酸序列相似性分析发现,巴夫杜氏藻β-肌动蛋白氨基酸序列与杜氏盐藻、莱茵衣藻等的同源性较高。系统发育分析表明,巴夫杜氏藻β-肌动蛋白与杜氏盐藻的相似性最高。[结论]首次获得了巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因cDNA全长序列,并发现巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因非常保守。