烟草硼外向转运体NIP5;1的克隆和表达分析

为研究烟草中的硼转运机制,克隆了烟草硼外向转运体基因,并分析其表达特点。采用生物信息学的方法预测烟草硼外向转运体的开放阅读框,并通过PCR的方式克隆后测序验证;其相应蛋白质的结构特点亦用生物信息学手段分析。该基因在烟草不同组织和对不同处理响应的表达差异采用半定量RT-PCR的方法检测。结果显示克隆到烟草硼外向转运体NtNIP5;1的开放阅读框,全长894 bp,编码297个氨基酸,具有MIP家族典型的结构域HLNPSLTIA,GenBank登录号为KF611892。其蛋白质的二级结构以α-螺旋为主,有5个跨膜结构域。RT-PCR结果发现,NtNIP5;1在根和叶中均有表达,但在叶中表达水平较高; 6-BA、SA和ABA均可抑制其表达。     

烟草钾转运体NtKT12的克隆及表达分析

克隆烟草钾转运体基因,预测其结构,并分析其进化关系和功能,为研究烟草钾吸收机制奠定基础。采用RT-PCR方法从烟草品种K326中克隆到了一个钾转运体的同源基因,该序列全长为2 532 bp,蛋白编码844个氨基酸,预测分子量为93.1 k Da,等电点为7.2。同源性分析结果显示,该基因与绒毛烟草钾转运体12、林烟草钾转运体12等具有较高的同源性,故命名为NtKT12。生物信息学分析表明,NtKT12具有12个跨膜区。组织表达分析发现该基因在根中的表达量最高。低钾胁迫试验表明,该基因在处理6,24 h后表达量明显高于对照。研究结果为解析NtKT12在烟草钾营养中的功能奠定一定的理论基础。     

烟草过氧化物酶基因NtPOD1的克隆及表达模式分析

为烟草过氧化物酶基因的功能及结构研究奠定理论基础,采用同源克隆的方法,从烤烟品种K326中克隆出了过氧化物酶基因Nt POD1的c DNA全长,并进行了生物信息学分析;同时,运用q RT-PCR的方法,分析了该基因的组织器官及逆境胁迫表达模式。结果显示,该基因c DNA全长981 bp,编码326个氨基酸残基,预测分子量为37.19 ku,等电点为8.89。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水性蛋白,结构域中含有4个保守的二硫键和2个保守的钙结合位点,可能定位在细胞外(包括细胞壁),属于植物血红素依赖性过氧化物酶超家族的Ⅲ类分泌氧化酶,与渐窄叶烟草POD42、美花烟草POD42、马铃薯POD42等具有很高的同源性。该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中叶中表达量最高,花中表达量最低。同时,Nt POD1的表达受高盐、干旱、低钾、ABA和H2O2诱导。结果表明,Nt POD1基因属于烟草的过氧化物酶,并可能在烟草非生物逆境胁迫响应中发挥作用。     

牡丹PsDXS基因克隆及表达分析

为了探究PsDXS在牡丹萜烯生物合成途径中的作用,本研究以牡丹'皇冠'为材料,采用RT-PCR技术克隆PsDXS基因的cDNA序列,对其序列进行生物信息学分析,并通过qRT-PCR技术分析其在不同花期及器官中的表达模式.结果显示,该基因开放阅读框长度为2 136 bp,编码711个氨基酸;PsDXS蛋白具有Transk...     

野生烟草甲羟戊酸激酶NsyMK基因克隆与序列分析

甲羟戊酸激酶是植物中控制整个甲羟戊酸途径重要的限速酶,其代谢产物萜类物质是烟草芳香物质的主要来源。本研究采用同源克隆,利用RACE方法获得二倍体林烟草(Nicotiana sylvestris)甲羟戊酸激酶(NsyMK)的开放阅读框序列,对NsyMK序列进行生物信息学分析,预测蛋白理化性质、二级结构、三维结构并推测其结构与功能。结果表明,克隆获得的林烟草NsyMK的开放阅读框全长为1158bp,编码385个氨基酸,预测分子量41.4kDa、等电点为6.05,GenBank登录号KC871597。蛋白质结构分析显示NsyMK存在典型GHMP激酶和甲羟戊酸激酶保守结构域。生物信息学预测NsyMK蛋白不含跨膜区与信号肽。本研究成功克隆并分析了一个未报道的林烟草NsyMK的全长序列,为进一步阐明栽培烟草中萜类代谢途径奠定基础。     

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。     

苦荞FtERF基因克隆、生物信息学及其表达分析

乙烯响应因子对植物发育和细胞代谢具有重要作用。通过RT-PCR从苦荞中克隆出ERF基因,对其进行生物信息学分析和差异表达分析。结果表明,FtERF基因开放阅读框长度为729 bp,编码了243个氨基酸,编码的蛋白分子量26.08 k D,等电点9.22,属于亲水性蛋白。FtERF不含有信号肽和跨膜螺旋结构,亚细胞定位在细胞核内,蛋白质二级结构和三级结构高度相似。FtERF含有抑制基序DLNxxP,系统进化表明FtERF和ERF4关系较近。经荧光定量表达发现,厚壳苦荞不同部位表达均高于薄壳苦荞,苦荞发育成熟期表达高于非成熟期。     

鹿角灵芝三萜合成关键酶GaSQS基因的克隆与诱导表达

为进一步研究SQS基因在鹿角灵芝三萜合成途径中的作用机制及茉莉酸甲酯(MeJA)对GaSQS基因的表达调控,采用RT-PCR结合RACE技术,克隆鹿角灵芝鲨烯合酶基因GaSQS,采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行数据分析,采用MeJA对GaSQS基因诱导表达.结果显示,该基因全长1969 bp,开放阅读框(OR...     

两个烟草多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因的克隆和表达分析

为了研究多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)在烟草中的生物学功能,运用生物信息学方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,从烟草中克隆到2个多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因c DNA和DNA全长序列,分别命名为Nt PGIP1(Gen Bank登录号:KF317203)和Nt PGIP2(Gen Bank登录号:KF317204)。Nt PGIP1基因全长为1 413 bp,编码338个氨基酸;Nt PGIP2基因全长为1 185 bp,编码329个氨基酸;两基因均没有内含子序列,核苷酸序列有50%的一致性,编码的氨基酸序列有54%的一致性。两基因编码蛋白均含有植物PGIP蛋白特有的重复保守序列LXXLXXLXXLXLXXNXLXGXIPXX。对PGIP基因在烟草不同组织表达量分析发现,两基因在根、茎、叶和芽中均有表达,其中均在茎中表达量最高,其次是根,叶中表达量很低。     

卷叶贝母HDS基因的克隆与表达分析

为克隆卷叶贝母中编码生物碱合成相关的关键酶4-羟基-3-甲基-2-丁烯基焦磷酸合酶(4-hydroxy-3-methyl-2-butenyl pyrophosphate synthase, HDS)的开放阅读框,运用生物信息学和荧光定量手段对该基因进行分析。基于转录组测序结果,本研究首先通过PCR技术克隆获得卷叶贝母HDS基因(FcHDS)开放阅读框序列,并运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能,其次利用荧光定量PCR (RT-qPCR)检测Fc HDS基因在野生鳞茎和再生鳞茎(通过激素组合刺激获得的组织培养物)中的表达情况。经研究发现FcHDS ORF片段长度为2 223 bp,编码740个氨基酸,并与NCBI上公布的油棕、凤梨、烟草、水稻等植物HDS蛋白具有较高的同源性;二级、三级结构预测发现FcHDS蛋白主要由α-螺旋构成;RT-qPCR与总生物碱含量测定实验表明FcHDS基因的表达水平与先前研究的总生物碱含量的变化趋势一致,均为再生鳞茎高于野生鳞茎,而且在根茎叶中都有表达,说明不具有组织特异性。FcHDS蛋白质特征区及同源性等生物信息学分析结合激素组合响...     

烟草ERF基因NtRAP2-7的表达载体构建及表达模式分析

为了研究烟草Nt RAP2-7基因在非生物胁迫响应中的功能,采用同源克隆的方法,在烟草品种K326中克隆到1个ERF转录因子基因Nt RAP2-7。并利用生物信息学软件分析了该基因编码蛋白的理化性质、空间结构与系统进化关系。序列分析结果表明,该基因序列全长1 398 bp,共编码465个氨基酸残基,预测蛋白的分子量为51. 16 ku。该蛋白包含一个由3个β-折叠及1个α-螺旋组成的保守结构,并含有58个磷酸化位点。亚细胞定位预测表明,该蛋白主要定位于细胞核,并包含单分型的核定位信号序列。进化分析表明,Nt RAP2-7蛋白与林烟草RAP2-7蛋白序列同源性最高,为98%。运用q RT-PCR技术进行了该基因的表达模式分析,组织表达分析发现,Nt RAP2-7基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,但在根中的表达量最高。该基因的表达在低钾、高盐、干旱、ABA、H2O2处理下受到诱导和在低温处理下受到抑制,结果表明,烟草Nt RAP2-7基因参与了烟草的非生物胁迫应答反应。并利用双酶切法成功构建了p BI121-Nt RAP2-7过表达载体,为今后该基因在非生物胁迫下的功能研究奠定了基础。     

编码酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因克隆及其生物信息学分析

旨在从生物信息学角度更好地研究酿酒酵母丙酮酸脱羧酶(Pdc6)的结构和功能,克隆酿酒酵母H5的丙酮酸脱羧酶基因pdc6。利用Primer 5.0软件设计1对20 bp引物,以H5基因组DNA为模板克隆获得pdc6,并利用生物信息学分析方法对其序列进行验证及分析。该序列长度为1692 bp,无碱基缺失,且该基因具有完整的开放阅读框,该基因编码的Pdc6包含563个氨基酸残基,该蛋白质中酸性氨基酸残基数量和碱性氨基酸残基数量大致相同;Pdc6理论等电点5.8,疏水性最大值为2.32,亚细胞定位预测其位于细胞外基质,属于酸性蛋白质,并预测了空间结构模型。本研究说明该蛋白结构与Pdc1和Pdc5结构类似,对酿酒酵母H5编码丙酮酸脱羧酶(Pdc6)基因序列克隆和生物信息学分析后,可为后续单基因敲除选取基因顺序的研究提供一定的理论基础。     

盐藻DsMAPKKK基因的克隆与生物信息学分析

为了阐明MAPKs级联反应在盐藻耐盐机制中发挥的作用,需要克隆MAPKs信号转导途径中的成员之一MAPKKK基因并研究其功能。采用RT-PCR与RACE技术从盐藻中首次克隆到一个盐藻MAPKK激酶基因,将其命名为DsMAPKKK (GenBank Accession No.KF366904)并进行了生物信息学分析。结果表明,DsMAPKKK基因的cDNA全长为1460 bp,开放阅读框为879 bp,编码292个氨基酸;该蛋白无信号肽,无跨膜域,是定位于细胞质基质的亲水性不稳定蛋白质;蛋白质序列中包含一个24—45位的蛋白激酶ATP结合区和一个137—149位的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性区;发现了多个潜在的磷酸化位点和一个重要的催化活性位点Asp141;蛋白质二级结构的主要组成元件为α -螺旋和自由卷曲;成功构建了蛋白质三级结构立体模型;系统进化分析表明该蛋白质与团藻、衣藻的相应蛋白进化关系最近。     

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。     

芸香草CdLEA3基因的克隆及原核表达分析

本研究以芸香草为试验材料,采用RT-PCR和RACE技术对芸香草CdLEA3基因进行了分离克隆以及原核分析,并进行了生物信息学分析与原核表达分析。结果显示,芸香草CdLEA3基因的cDNA全长为934 bp,含627 bp的最大开放阅读框,编码208个氨基酸;生物信息学分析表明,CdLEA3基因编码蛋白的分子质量预测为21.6 kD,包含75.5%的亲水性氨基酸,不稳定指数为34.5,具有极强的亲水性,属于稳定性强的亲水性蛋白。CdLEA3基因编码蛋白的二级结构主要为α-螺旋结构;SDS-PAGE分析表明CdLEA3蛋白分子质量约为22 kD,且全部在上清液中表达。本研究通过对芸香草CdLEA3基因克隆分析,为进一步研究CdLEA3基因的分子作用机制及功能提供科学依据。     

烟草β-胡萝卜素羟化酶基因的特征分析

β-胡萝卜素羟化酶基因在植物类胡萝卜素的合成代谢过程中起着关键的作用。烟草中的类胡萝卜素是烟叶香气物质的主要前体物之一。本研究克隆了烟草4个β-胡萝卜素羟化酶基因。烟草β-胡萝卜素羟化酶基因与其它作物的BCH基因具有相似的结构,由7个外显子和6个内含子组成。其编码的蛋白包含BCH蛋白的保守结构域,即脂肪酸羟化酶超家族保守域。进化分析表明,烟草Nt BCH蛋白与番茄、枸杞、辣椒等茄科作物的BCH蛋白遗传距离较近。组织特异性表达分析表明,Nt BCH1和Nt BCH2基因主要在叶和花中表达,Nt BCH3和Nt BCH4主要在根和花中表达。从本研究结果推断,可以通过调控Nt BCH1和Nt BCH2基因的表达控制烟叶中类胡萝卜素的含量。     

荸荠EdAGPL1基因的克隆及表达分析

为了克隆荸荠AGPase大亚基基因(EdAGPL1) cDNA序列,分析其序列结构特征及其在荸荠不同组织和球茎发育过程的表达情况。以荸荠‘桂林马蹄’为研究材料,通过RT-PCR技术克隆得到EdAGPL1基因并对其进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR技术分析其不同组织和球茎发育过程的表达情况。结果表明,克隆获得EdAGPL1基因长度为1 744 bp,其开放阅读框为1 599 bp,编码532个氨基酸,蛋白质分子质量为58.84 k D,等电点为7.54,具有NTP_transferase和PbH1结构域;二级结构组成比例为螺旋结构(Helix)占13.72%,链状结构(Strand)占25.19%,无规则卷曲(Loop)占61.09%;三级结构由17个α-螺旋、34个β-折叠和51个β-转角(卷曲)构成。同源性及系统进化分析表明,EdAGPL1与其他植物AGPL蛋白氨基酸序列的同源性为57.54%～61.64%,在进化上与其他植物亲缘关系较远。荧光定量PCR分析表明,EdAGPL1在不同组织的表达情况为球茎叶状茎匍匐茎根;在球茎各发育阶段,EdAGPL1在初期表达量最高,随后降低保持较稳定水平。EdAGPL1基因表达具有时空、组织特异性,可能是调控淀粉合成代谢途径中的关键基因,对该基因的研究有助于后续阐明荸荠淀粉合成的调控机理,进而为高淀粉品种选育提供理论依据。     

花生AhCDPK32基因克隆及表达载体的构建

利用RT-PCR方法,从花生品种"汕油21"成熟种子中克隆了钙依赖蛋白激酶(camcium-dependent protein kinase,CDPK)基因Ah CDPK32,该序列包含1 617 bp开放阅读框,共编码538个氨基酸。核苷酸序列在NCBI中进行Blast比较,结果显示与大豆Gm CDPK32(Gen Bank登录号为XM_003554131)基因同源性为87%。生物信息学分析结果,预测蛋白质分子量为60.807 k D,蛋白质等电点(PI)为6.96,蛋白质信号肽分析和疏水性分析,表明信号肽剪切可能性小,蛋白质具亲水性。我们构建了该基因超表达载体p CambiaAh CDPK32,为进一步研究该基因的功能提供了理论基础。这是第一次在花生中克隆到CDPK基因的报道。     

华北紫丁香肉桂酸4-羟化酶(SoC4H)基因的克隆及表达分析

华北紫丁香系木犀科丁香属落叶灌木,是北方著名的花木之一。为了进一步研究华北紫丁香肉桂酸4-羟化酶(SoC4H)在花色苷代谢途径中的表达特性,利用RT-PCR技术对SoC4H基因进行分离克隆,并对其进行生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR技术分析了该基因的组织表达模式。结果表明,SoC4H基因的最大开放阅读框(opening reading frame,ORF)长为1 518 bp,编码505个氨基酸残基;该基因的基因组序列无内含子;SoC4H基因在初花期和根部的表达量较高。     

小麦TaSnRK2.9蛋白激酶基因克隆与生物信息学分析

为了揭示小麦TaSnRK2.9基因的结构特点和功能特性,为该基因的研究和应用提供基础,根据已报道的水稻蛋白激酶SAPK9基因（GenBank登录号AB125310.1）序列信息,利用RT-PCR技术克隆了小麦TaSnRK2.9基因,并对其进行生物信息学分析。结果表明：小麦TaSnRK2.9阅读框为1092 bp,编码363个氨基酸,与水稻SAPK9亲缘关系最近,属于第三亚家族;亚细胞定位预测TaSnRK2.9定位在细胞质中;基因表达谱分析发现TaSnRK2.9在根、茎、叶、花等器官和组织中都有表达,并且在叶中的表达量最高。TaSnRK2.9的克隆为研究其在小麦中的功能提供基本信息和指导。