茶树生长素外运载体基因CsPIN3的克隆与表达分析

从实验室前期茶树冷驯化转录组测序结果中筛选拼接得到1条与其他植物PIN蛋白高度相似的EST序列,采用反转录PCR结合RACE技术从茶树中克隆到生长素外运载体基因PIN3的全长cDNA序列,命名为CsPIN3 (GenBank登录号为KP896474)。CsPIN3全长2654 bp,包含1926 bp的完整开放阅读框(ORF),编码641个氨基酸;生物信息学分析显示,CsPIN3编码的蛋白质分子量为70.15 kD,理论等电点为8.42,是一种非分泌性蛋白;亚细胞定位显示,CsPIN3主要分布于质膜上,在内质网中有少量分布,是典型的膜蛋白;氨基酸序列分析表明CsPIN3编码蛋白由两端的疏水区和中间的亲水区构成。疏水区内有多个跨膜螺旋,其中N端疏水区有5个跨膜螺旋,C端有4个,与水稻的PIN蛋白结构相似。亲水区存在2个可变结构域,还存在着糖基化位点和磷酸化位点以及调控PIN蛋白内吞作用的NPNXY保守内在构型(Inner Motif, IM),如PIN蛋白特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PID/PINOID)磷酸化活性位点--TPRXS(N/S)结构域;相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性,与杨树、葡萄、柑橘、烟草、番茄、马铃薯、和芝麻等植物的PIN序列相似性在80%以上,与茄科植物的亲缘关系最近。在拟南芥PINs蛋白中,AtPIN3与茶树CsPIN3的亲缘关系较近。组织表达特异性分析表明 CsPIN3在茶树根、茎、叶、花中均有表达,在花中的表达量较高,在茎、叶中的表达量略高于根部。实时定量PCR分析显示,CsPIN3在龙井43茶树越冬芽萌发阶段的表达量高于休眠阶段(休眠初期到膨大期之间),在茶芽萌动过程中表达上调的速度明显。推测该基因可能与茶树越冬芽休眠的维持和解除相关。     

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(GA₃)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。     

陆地棉Pht1家族成员的全基因组鉴定及表达分析

【目的】磷是植物三大必需矿质元素之一,对植物的生长发育至关重要。Pht1家族的磷酸盐转运蛋白在植物磷吸收和转运方面具有重要作用,然而关于该基因的系统研究工作尚很少开展。本研究旨在进行Pht1家族成员全基因组鉴定和表达模式分析。【方法】通过生物信息学的方法对陆地棉Pht1家族成员的基因结构、编码蛋白质的结构、染色体定位、基因复制和表达情况等进行全面分析。【结果】(1)在陆地棉的基因组中共鉴定到17个磷酸盐转运蛋白基因(GhPT),其中A亚组包含8个GhPT,D亚组包含9个GhPT;(2)棉花GhPT蛋白之间序列相似性很高,并均具有12个疏水的跨膜区域;(3)进化分析表明这些GhPT蛋白主要聚为2大组(GroupⅠ和GroupⅡ),位于同一组的GhPT的编码基因大部分具有相似的内含子/外显子分布模式;(4)17个GhPT基因不均匀分布在A亚组和D亚组中的5条染色体上,串联复制和片段复制可能导致GhPT基因在陆地棉中的扩增;(5)表达模式分析表明,GhPT6和GhPT14在根中表达量最高,且同时响应低磷和低钾胁迫诱导并上调表达。【结论】这些结果将有助于深入了解Pht1家族基因的功能及离子信号途径相互作用的分子机制。     

三角帆蚌Rab3 cDNA全长克隆及其原核表达

根据三角帆蚌消减杂交cDNA文库获得的EST序列,运用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends,RACE）技术获得三角帆蚌Rab3基因的全长cDNA序列（GenBank登录号为HQ190954）。序列全长1707 bp,开放阅读框666 bp,编码221个氨基酸,5’端非编码区为158 bp,3’端非编码区为883 bp。软件推测其编码蛋白相对分子量为24.92 KDa。NCBI Blastp进行氨基酸序列同源性分析表明,与居蟹皮海绵（Suberites domuncula）的Rab-3like（SdRab3）氨基酸相似性最高,为64%,构建进化树的结论也是先与居蟹皮海绵的Rab3-like（SdRab3）聚为一支。根据获得的Rab3基因cDNA全长序列,设计特异性引物扩增获得完整开放阅读框序列,并将已克隆到的三角帆蚌Rab3开放阅读框定向插入原核表达载体PQE-His质粒中,转化大肠杆菌BL21（DE3）。在30℃,5 h,1 mM IPTG的诱导条件下,Rab3蛋白得到高效表达,重组菌体经裂解和SDS-PAGE电泳分析,发现一条26 kDa左右特异的蛋白表达条带,其表达量约占菌体总蛋白30%。Western-blot检测表明,在健康组和病变三角帆蚌肝脏中,Rab3蛋白与β-actin的表达量比值分别为0.438和0.580。这一结果说明,Rab3基因在三角帆蚌经病原菌侵染后,表达量上调,且已有研究表明Rab3有通过调节中性粒细胞的胞吐作用来抵抗细菌侵入、防止机体感染的功能,从而初步推测三角帆蚌Rab3蛋白可能与三角帆蚌瘟病有关。     

茶树金属耐受蛋白基因CsMTP11的克隆及功能分析

金属耐受蛋白MTP(metal tolerance protein)是阳离子转运蛋白(CDF)家族的重要成员,在植物重金属转运过程中发挥重要调控作用。本研究以中茶108茶树为试验材料,通过RT-PCR和RACE方法克隆到茶树重金属耐受蛋白基因CsMTP11(Gen Bank登录号为KX450265),其全长c DNA为1197 bp,编码398个氨基酸残基,其编码蛋白分子量为44.85 k D,等电点为5.34。在线软件分析表明,CsMTP11蛋白具有5个跨膜结构域,且含有CDF家族的其他保守结构域。系统进化树分析结果表明,茶树CsMTP11与葡萄VvMTP11进化同源性最近,其氨基酸序列相似度高达90%。基因表达模式分析表明,CsMTP11基因在茶树老叶中的表达量最高,根中的表达量最低,另外,CsMTP11基因受重金属Mn和Co离子胁迫诱导表达。CsMTP11-YFP融合蛋白在拟南芥原生质体共定位试验表明,CsMTP11-YFP融合蛋白定位于质膜。CsMTP11在酿酒酵母及其突变株中的异源表达可以提高其对重金属Mn和Co离子的耐受性。综上所述,茶树CsMTP11属于Mn-CDF亚家族,可能参与茶树对重金属锰和钴的转运过程。     

甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT3的克隆及功能分析

蔗糖作为光合产物的主要运输形式,其跨膜运输主要由蔗糖转运蛋白介导。本研究采用RACE技术,仍甘薯[Ipomoeabatatas (L.)Lam.]中兊隆得到甘薯蔗糖转运蛋白基因IbSUT3(GenBank登录号为MN233361)。IbSUT3基因全长1607 bp,开放阅读框为1518 bp,编码505个氨基酸。IbSUT3蛋白预测分子量为53.82 kD,等电点(pI)为9.19,含有12个跨膜结构域。序列比对表明, IbSUT3属于Group Ⅰ亚族,与其他物种的SUTs蛋白高度相似,但与Group Ⅳ亚族的蔗糖转运蛋白在进化上具有明显差别。利用酵母表达体系SUSY7/ura3证明IbSUT3编码有功能的蔗糖转运蛋白。亚细胞定位収现, IbSUT3蛋白定位在烟草原生质体膜上。实时荧光定量PCR结果表明, IbSUT3基因在甘薯不同组织中均有表达,但在叶片中表达最高;非生物胁迫(低温、高盐、干旱)和外源脱落酸均可诱导IbSUT3基因在叶片中的表达,表明该基因响应多种非生物胁迫,参与植物对脱落酸的响应。     

断营养影响青梗菜硝酸盐含量的转录组学分析

为降低青梗菜硝酸盐含量,在采收前对其进行断营养处理。生理分析发现,断营养5 d青梗菜产量无明显变化,但根、叶柄和叶片的硝酸盐含量分别降低了49.77%,23.90%,33.39%。转录组比较发现,断营养5 d青梗菜根、叶柄和叶片分别鉴定出301,2 270,2 271个差异表达基因(DEGs)。基因本体论(GO)分析表明,这些DEGs均主要富集在氮(N)代谢、碳(C)代谢和活性氧(ROS)代谢过程中。在N代谢过程中,根、叶柄和叶片硝酸盐摄取转运蛋白NPF7.2基因下调表达;叶柄和叶片NPF7.2的上游调控因子ERF104下调表达;叶片硝酸盐再转运蛋白NPF2.13和NPF1.1基因上调表达;根和叶片硝酸盐同化关键酶谷氨酰胺合成酶(GS)基因上调表达。在C代谢过程中,叶柄和叶片蔗糖合成关键酶磷酸蔗糖合酶(SPS)基因上调表达。在ROS代谢过程中,根的超氧化物歧化酶(SOD)基因和抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因上调表达;叶柄和叶片细胞色素P450、过氧化物酶体和脂肪氧化酶下调表达;叶片过氧化氢酶(CAT)基因和过氧化物酶(POD)基因上调表达。综上,在青梗菜采收前5 d进行断营养处理,不...     

猕猴桃NIP5-1基因的克隆及缺硼胁迫表达分析

通道蛋白家族NIPs(NOD26-like intrinsic proteins)是植物中重要的硼吸收与转运蛋白。利用同源克隆技术获得"金魁"猕猴桃(Actinidia deliciosa‘jinkui’)硼转运通道基因:AdNIP5-1,该基因序列包括897 bp的开放阅读框,编码298个氨基酸。AdNIP5-1蛋白包含通道蛋白家族2个典型的保守结构域:NPS、NPV和Ar/R,构建基因家族进化树分析AdNIP5-1属于NIPⅡ亚家族,与葡萄和拟南芥中的NIP 5-1蛋白序列比对一致性分别为:89%和82%。利用实时荧光定量分析表明AdNIP5-1主要在猕猴桃根部表达,在茎和叶中的表达量相对较低;在缺硼胁迫条件下,AdNIP5-1表达量显著升高,在12 h时达到最高值,为对照的2.1倍。结果表明AdNIP5-1基因参与缺硼胁迫响应过程,该基因可能会影响猕猴桃对硼的吸收效率。     

巴西橡胶树SNARE蛋白全长cDNA克隆及其序列特征分析

从巴西橡胶树Hevea brasiliensis差减cDNA文库中筛选到一个与SNARE蛋白同源性较高的基因片段,根据其序列信息设计特异引物, 采用cDNA末端快速扩增技术RACE（Rapid Amplification of cDNA Ends）进行差异片段的5’和3’端的扩增,获得了长度为1 070 bp的全长cDNA克隆R295。序列分析表明该基因包含600 bp的开放阅读框,5’-UTR为93 bp, 3’-UTR为377 bp,编码199个氨基酸。该基因编码的蛋白具有一个SNARE coiled-coil保守区、一个典型的VAMP基元及一个羧基端的CAAX基元。同源分析表明该蛋白属于一类特殊的longins蛋白。RT-PCR检测表明它在胶乳中特异表达,在叶中没有表达。     

低氮条件下黄瓜寡肽转运蛋白（OPT）基因的克隆及表达分析

根据黄瓜基因组数据库中Csa020719基因编码区全序列设计引物,通过RT-PCR扩增的方法从黄瓜品种津研四号的叶片中克隆得到寡肽转运蛋白基因(oligopeptide transporter gene, OPT)。基因编码区全长为2013 bp。该基因编码的蛋白由20种氨基酸组成,含有670个氨基酸残基,分子量和理论等电点分别为73 kD和8.65。预测由该基因转录的寡肽转运蛋白为疏水蛋白,有14个连续的疏水片断。预测该蛋白不存在信号肽,为非分泌蛋白,存在OPT家族保守结构域,亚细胞定位在细胞膜上,主要功能为参与转运和底物结合。同源性和进化树的预测分析显示,OPT蛋白与毛果杨和蓖麻寡肽转运蛋白同源性分别达到了81%和79%,所转运的底物除有寡肽外,还包含有金属离子-烟草胺的螯合物等。 qRT-PCR分析同一氮浓度处理OPT基因在不同部位表达结果显示,在无氮及低氮条件下,OPT基因在茎中表达量最高,其次为叶和茎尖。在高氮条件下,OPT主要在茎尖和叶中表达量较高,其次为茎,说明OPT基因在氮胁迫下存在于植物各个部位,并主要集中在生长旺盛的部位,为黄瓜的生长提供所需的能量。不同氮浓度下OPT在茎中表达分析结果显示,OPT基因在无氮及低氮下表达量增加,明显高于正常水平,并且随着氮浓度的降低,OPT的表达量增加,说明黄瓜OPT基因参与低氮胁迫应答反应,增强黄瓜耐低氮能力。     

牡丹类psDHN-YSK2基因全长cDNA的克隆与表达分析

为了获得牡丹类脱水素基因的全长cDNA序列,推测其在休眠解除进程中的生物学功能,以不同低温处理时间的牡丹花芽为供试材料,末端快速扩增方法克隆全长cDNA序列,实时定量PCR分析其表达模式。结果表明牡丹类脱水素基因全长cDNA序列为1187 bp,包括831 bp的开放阅读框,114 bp的5’非编码区和242 bp的3’非编码区。其编码的蛋白具有两个植物脱水素蛋白特征性K片段,根据Close的分类方法,属于YSK2类脱水素蛋白。系统发生分析表明psDHN-YSK2基因与葡萄亲缘关系最近。在花芽内休眠解除前期随着低温处理时间的延长psDHN-YSK2表达呈上调趋势。本研究克隆了牡丹psDHN-YSK2的全长cDNA序列,分析了其在花芽内休眠解除过程的表达趋势,暗示了其参与了牡丹花芽的内休眠过程。     

草地早熟禾硝酸盐转运蛋白NRT1/PTR FAMILY 5.8基因的克隆及生物信息学分析

硝态氮是植物主要的氮素营养来源,与植物的生长发育与抗性能力密切相关。硝态氮的吸收与运转对提高植物氮素利用效率有调控作用,其中硝酸盐转运蛋白发挥重要作用。本研究通过RT-PCR的方法克隆得到草地早熟禾硝酸盐转运蛋白NRT1/PTR FAMILY 5.8基因的编码区序列,并进行生物信息学分析。结果表明,该基因编码区长度为1 434 bp,共编码477个氨基酸。NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白分子量为51.7 kD,等电点为4.9。NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白共有8个跨膜结构域,3个糖基化,位点无信号肽,预测定位于质膜或内质网中。NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白含有结构域PTR2属于MFS蛋白超家族。草地早熟禾NRT1/PTR FAMILY 5.8蛋白与二穗短柄草,粗山羊草的相似度较高,而且不同物种之间的NRT1/PTR FAMILY 5.8与NRT1/PTR FAMILY 5.9的同源进化关系较近。本研究为进一步研究NRT1/PTR FAMILY 5.8基因的功能及硝酸盐转运途径具有重要意义。     

茶树生长素响应因子基因CsARF1的克隆与表达分析

生长素响应因子(ARFs)是能够与生长素原初反应基因启动子区的生长素响应基元(TGTCTC)特异结合的一类转录因子,调控生长素应答基因的表达。采用SMART-RACE-PCR技术,获得茶树生长素响应因子基因CsARF1的全长cDNA序列(GenBank登录号为JX307853),并进行了生物信息学分析和表达分析。CsARF1基因cDNA全长3222 bp,包含2463 bp的开放阅读框(ORF),编码820个氨基酸残基。编码蛋白的分子量为49.35 kD,具有保守的N端DNA结合域B3和C端二聚化结构域IAA_ARF,中间区域富含谷氨酸、丝氨酸和亮氨酸,是一个定位于细胞质的具有激活转录功能的可溶性蛋白。相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列与葡萄ARF8的相似性最高(83%),与番茄ARF8的亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR技术,检测该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同时期的表达情况。结果显示CsARF1在茶树越冬芽深休眠和萌动期表达量较高,表明该基因与茶树越冬芽的休眠维持及解除密切相关。     

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.     

油棕硼转运通道蛋白基因NIP5的克隆及其在缺硼下的表达分析

为了研究油棕硼转运的机制,以期为后续硼高效油棕品种筛选提供理论依据。以功能明确的拟南芥AtNIP5;1序列为参考,克隆了油棕硼转运通道蛋白EgNIP5;1基因的全长序列,并对其基因结构、序列特征、进化关系、跨膜结构和表达模式进行分析。EgNIP5;1的开放阅读框长度为894 bp,编码297个氨基酸;EgNIP5;1具有NIP保守的NPS、NPV和Ar/R位点,包含4个外显子3个内含子,具有5个跨膜结构。进化分析发现EgNIP5;1与可可TcNIP5的亲缘关系较近。荧光定量PCR分析发现EgNIP5;1主要在油棕根部表达,其表达量受到低硼的诱导,在缺硼处理48 h达到最大值,是对照的8.2倍。该实验表明EgNIP5;1可能参与油棕缺硼的响应,在硼的吸收中起着重要的作用。     

陆地棉钾转运体基因GhHAK5的序列特征及表达分析

KUP/HAK/KT钾转运体基因家族对植物吸收钾离子发挥重要作用, 鉴定和克隆棉花的钾转运体基因, 对于改良棉花的钾吸收特性, 提高棉花的产量和品质具有重要意义。基于已测序的陆地棉基因组序列, 本研究通过同源克隆的方法鉴定到陆地棉钾转运体基因GhHAK5, 并以陆地棉品种百棉1号为材料对其CDS序列进行扩增。结果表明, GhHAK5基因的CDS全长为2451 bp, 编码816个氨基酸, 分子量和等电点分别为91.23 kD和8.15。GhHAK5蛋白具有KUP/HAK/KT家族基因的保守结构域“K-trans”(Pfam02705)和标志性序列GXXXGDXXXSPLY, 并具有11个跨膜区。在进化上, GhHAK5蛋白与拟南芥AtHAK5亲缘关系最近, 其次是与水稻的OsHAK5, 它们同属Cluster I进化簇。亚细胞定位结果显示, GhHAK5是一个定位于质膜的蛋白, 这与其主要作为钾转运子参与K⁺吸收的功能是一致的。GhHAK5基因在根中表达量最高, 在茎、叶、花瓣、纤维和花萼中表达量很低, 且其表达受外界低钾环境诱导。本研究结果为进一步了解GhHAK5基因的功能及培育钾高效棉花品种奠定了基础。     

夜来香LIS基因的克隆与表达分析

为了研究夜来香生物钟和花香代谢机制,本研究以夜来香花瓣为材料,利用PCR技术,从中获得了夜来香LIS基因的全长cDNA,并命名为CnLIS。生物信息学分析结果表明:该cDNA序列全长为1 800 bp,编码560个氨基酸,其中ORF为1 683 bp,5'UTR为56 bp,3'UTR为61 bp;该序列编码的氨基酸序列与软枣猕猴桃、温州蜜柑LIS基因的同源性分别为55%、50%,属于类异戊二烯合成C1超级家族。实时荧光定量PCR分析结果表明,0~12 h CnLIS表达水平较低,16 h后表达量明显上调,20 h表达量达最大,随后表达量急剧下降,其表达量随花瓣开放与闭合呈节律性变化。推测CnLIS可能参与夜来香香气形成,调控花香形成过程,同时,该基因的表达可能受生物钟基因所调控。     

基于RNA-Seq的茶树CsMYB生物信息学分析

作为植物中最大的转录因子家族之一,MYB参与多种生物学过程,本研究基于RNA-Seq技术,对获得的一条茶树MYB Unigene,将其命名为CsMYB。采用生物信息学的分析方法,对CsMYB基因片段氨基酸序列同其它植物间相应片段进行同源性和系统进化分析,并进行该基因编码蛋白的理化性质和结构功能预测,结果表明:CsMYB基因编码的蛋白含315个氨基酸,是一种亲水性蛋白,定位于其它细胞器,该蛋白不存在信号肽,是一种非分泌蛋白;其编码的氨基酸序列与葡萄的同源关系较近,与豆科植物的同源关系较远;功能结构分析表明其20~127位氨基酸之间含2个保守的HTH-MYB类型结构域,归属于R2R3-MYB家族;二三级结构分析表明CsMYB主要由无规则卷曲和α-螺旋组成,空间结构主要是螺旋和转角。分析茶树基因组MYB基因的表达模式,发现不同茶树品种间大部分差异MYB基因表达呈显著上调趋势,少部分下调表达。     

中华猕猴桃蛋白磷酸酶PP2C75基因的生物信息学分析

蛋白磷酸酶PP2C是一类重要的信号分子,广泛参与ABA的信号转导途径,包括ABA调控对干旱等逆境胁迫的响应。为了探究PP2C基因在中华猕猴桃这类不耐旱型果树中的功能,本研究使用同源分析法对转录组中的中华猕猴桃蛋白磷酸酶PP2C75基因序列进行分析,利用网上在线分析工具分析其编码蛋白质的结构并预测其功能。研究结果表明,该核苷酸序列的开放阅读框为1 206 bp,编码401个氨基酸。其编码蛋白质属于亲水性蛋白,无信号肽,未形成跨膜结构域,具有一个完整且保守的PP2C催化结构域。通过三级结构建模和保守元件比较分析,发现PP2C75与其他响应干旱的PP2C基因有相同的保守元件,相似率达57%,与PP2C16的序列一致度最高,达48.66%。初步推测PP2C75参与ABA的信号转导途径且可能与猕猴桃的干旱胁迫相关。该研究结果可为后续的基因功能确证以及中华猕猴桃品种改良提供参考依据。