杨树R2R3 MYB基因PeMYBLI的克隆及表达

An R2R3 MYB gene,PeMYBL1,was isolated from male inflorescence of Populus×euramericana by homologous cloning combined with in silico cloning techniques.The full length of PeMYBL1 cDNA was 1 094 bp encoding 276 amino acids.The deduced amino acid sequence contained two conserved MYB domains near the N-terminus,a conserved E1 motif and an acidic Ser/Thr rich region toward its C terminus.Phylogenetic analysis revealed that PeMYBL1 was clustered with AtMYB85 from Arabidopsis thaliana,ZmMYBL1 from Zea mays,OsMYB15...     

杨树基因启动子的克隆及功能研究进展

启动子是基因调控的重要元件,研究启动子的功能对于基因的表达调控有重要意义。本文从杨树启动子的克隆方法入手,着重介绍了杨树启动子的功能研究进展,并展望了今后的研究前景。     

杨树ARGONAUTE基因的克隆及序列分析

作为RNA诱导沉默复合体的核心元件,Argonaute(AGO)蛋白在植物生长发育过程中发挥着重要作用。以欧美杨和美洲黑杨不定根cDNA为模板,采用RT-PCR技术分离得到PeAGO5和PdAGO5基因的cDNA克隆,测序和序列分析结果表明2个目的cDNA片段均为2809bp,基因内部含有完整的开放阅读框,可编码907个氨基酸,预测蛋白质分子量分别为102.31ku和102.34ku,理论等电点(pI)分别为9.34和9.7。所推导的2个氨基酸序列之间仅有7个差异位点,含有3个保守的结构域,DUF1785、PAZ和Piwi结构域。它们与拟南芥AtAGO5蛋白的相似性分别为64.8%和64.3%,故将其命名为PeAGO5和PdAGO5。系统进化分析发现,PeAGO5和PdAGO5,与拟南芥AtAGO1,AtAGO5和AtAGO10蛋白同属一个进化分支。此外,采用实时定量PCR技术检测PeAGO5基因在杨树硬枝插穗不定根发育过程中的表达模式,推测该基因参与不定根发育调控。     

杨树HSP90基因的克隆及生物信息学分析

【目的】为了揭示热激蛋白90(Heat shock protein 90,HSP90)基因在杨树抗溃疡病中的功能,克隆获得毛白杨HSP90基因的全长序列,以期明确HSP90基因的表达与溃疡病菌侵染间的关系。【方法】采用RT-PCR技术和Gateway克隆的方法,获得了毛白杨的HSP90基因序列,并利用相关软件对该基因编码的蛋白的理化性质、疏水性、结构域、功能及亚细胞定位等进行了生物信息学分析。【结果】毛白杨的HSP90基因序列(NCBI登录号:AGU99972.1)全长为2 100 bp,其中A+T占52.90%,C+G占47.10%,共编码699个氨基酸。毛白杨HSP90基因的生物信息学分析结果显示,该基因编码的蛋白相对分子质量为80.08 kDa,理论等电点为4.96。毛白杨HSP90蛋白主要位于细胞核和细胞质膜中,且在N端含有1个基因保守结构域HATPase_c,可与ATP结合,具有内源ATPase活性,属于HSP90家族,为亲水性蛋白,可能具有离子通道的功能。同时,对毛白杨的HSP90基因进行系统进化分析,发现毛白杨的HSP90基因与毛果杨(gi 539331543)、大豆(gi 358248990和gi 356552478)的亲缘关系较近,而与毛果杨(gi 224124864)的亲缘关系相对较远,说明同一物种的HSP90进化可能有所不同。【结论】首次从毛白杨中成功克隆得到与抗溃疡病相关的HSP90基因,并对其序列和生物学信息进行了分析,为下一步研究HSP90基因在杨树抗溃疡病中的功能奠定基础,也为进一步研究HSP90基因在杨树抗逆胁迫中的生理功能提供了理论支持。     

杨树油菜素内酯合成基因DET2的克隆与功能分析

[目的]DET2基因编码一个5α-还原酶,是油菜素内酯(BRs)合成过程中的关键限速基因。研究DET2基因在杨树生长发育中的作用,对于进一步研究油菜素内酯在木本植物中的调控机制有重要意义。[方法]从银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa,‘84K’)克隆得到拟南芥AtDET2同源基因PagDET2,利用生物信息学对其进行序列比对、生化特征分析、构建系统发育进化树。通过RT-PCR分析其在杨树中的表达模式。构建由CaMV 35S强启动子驱动的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化84K杨,得到PagDET2-OE转基因植株。分析过表达DET2基因对于转基因植株内源BRs含量、植株生长和抗逆的影响。[结果]克隆了包含全长编码区PagDET2基因全长,可编码一个长度为257个氨基酸的蛋白质。其蛋白序列与毛果杨、拟南芥、水稻、棉花、大豆、番茄DET2蛋白同源性较高,说明该基因在进化过程中相对保守。PagDET2在84K杨不同组织中均检测到表达,其在茎中的表达较高。通过ELISA检测植物BRs含量发现,过量表达DET2可以显著提高杨树内源BRs含量。过量表达DET2基因,可以导致转基因植株的高生长,但对盐胁迫更加敏感。[结论]DET2基因作为BRs合成的关键基因,在杨树中过量表达可以显著提高内源BRs含量,促进植株增高。DET2转基因植株的获得为进一步分析BR参与木本植物生长发育的调控机制奠定了基础。     

杨树生物钟节律基因PtCCA1的克隆及表达模式研究

生物钟节律基因CCA1在植物的光周期反应中起着重要的调控作用.利用RT-PCR方法克隆获得了一条包含1902 bp开放阅读框的杨树CCA1基因cDNA序列,其编码633个氨基酸残基,蛋白的分子量约为68.90 kDa,等电点为6.33.分析显示含有1个Myb-like DNA结合域及2个蛋白跨膜结合域.实时荧光定量PCR分析发现,PtCCA1基因主要在杨树叶组织中表达;随着光照时间的变化,该基因在杨树中的表达量呈现白昼不断降低而夜晚逐渐升高的昼夜变化趋势.研究结果为进一步探索PtCCA1基因在调控杨树光周期响应途径中的功能以及杨树光周期敏感机制提供了科学基础.     

杨树BAG基因的鉴定及表达模式分析

【目的】杨树是我国人工林的重要组成部分,也是公认的模式木本植物。植物BAG蛋白作为保守的分子伴侣,在生长发育和抗逆性中起到关键作用。研究杨树BAG蛋白家族的进化与表达模式,鉴定BAG基因的生物学功能对于林木遗传改良具有重要的指导意义。【方法】以拟南芥7个BAG蛋白为诱饵,搜索毛果杨、水稻和小立碗藓在线数据库(https://phytozome.jgi.doe.gov)获得这3个物种同源的BAG蛋白。利用生物信息学构建毛果杨、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白的系统进化树,分析这些蛋白的生化特性及进化关系。结合杨树芯片(http://bar.utoronto.ca)数据,利用qRT-PCR检测杨树BAG基因的组织和逆境(旱和热胁迫)表达模式。【结果】毛果杨包含14个BAG基因,按照国际命名法(以染色体位置进行排序),将其命名为PtrBAG1—PtrBAG14。系统进化树表明杨树、拟南芥、水稻和小立碗藓BAG蛋白相对保守,大体可以分为2个亚家族。第1个亚家族中,大部分BAG蛋白N端含有UBL结构域,可能作为分子桥梁参与降解某些蛋白;第2个亚家族的大部分BAG蛋白含有IQ结构域,意味着这些蛋白可能与Ca²⁺信号相关。杨树BAG基因在不同逆境处理(热胁迫和干旱胁迫)条件下有不同的表达模式。热处理诱导所有BAGs基因表达发生变化,其中BAG1、BAG4、BAG6、BAG7和BAG8表达被激活,而另9个BAG基因的表达被抑制;特别是,热诱导BAG4和BAG6表达上调超过90倍。干旱胁迫条件下,大部分BAG表达变化幅度很小。组织表达模式分析表明,大部分杨树BAG基因在根、叶、芽、小苗、雌花序、雄花序和木质部中表达量很低,只有BAG2和BAG12在木质部中大量表达。【结论】杨树BAG家族共有14个成员,大体分为2个亚家族,在进化上与本文选用的陆生植物拟南芥和水稻BAG蛋白有更高的相似性。杨树14个BAG基因可能都参与了热胁迫调控,但不同成员在抗热过程中起不同作用。相比而言,大部分杨树BAG基因可能并不参与抗旱。值得指出的是,杨树BAG4和BAG6可能在热胁迫中作用最明显,而BAG2和BAG12可能参与木材形成。     

杨树木质素合成基因C3H与HCT表达下调对细胞壁空间形态的影响

木质纤维素是地球上数量最大的可再生资源,由木质素、半纤维素及纤维素三者紧密结合产生的抗降解屏障作用是纤维素能源利用的主要障碍。高效分离木质素,须对木质素在木材细胞壁中的结构与分布进行充分的研究。本研究中选定莽草酸/奎尼酸羟基肉桂酰转移酶HCT基因和毛白杨香豆酰莽草酸/奎宁酸羟化酶C3H基因为调控目标,通过根癌农杆菌叶盘转化法转化银腺杨无性系84K,最终得到C3H-RNAi与HCT-RNAi转基因植株。发现C3H-RNAi和HCTRNAi转基因株系比野生型植株内中外三层木质部的平均导管腔茎、导管壁、木纤维腔径、木纤维壁均变小。壁腔比值都小于1,比较适合作为造纸纤维原料。探索通过基因改良技术改变杨树木质素结构在细胞壁中空间尺度上分布变化,这将为林木材性改良,木质纤维素高效利用研究奠定基础。     

杨树木质素合成酶hct基因的克隆及核苷酸序列分析

根据毛果杨全序列（AC185363.2）中唯一具有转移酶功能的保守区设计引物,以正在分化的2年生欧美杨107次生木质部总RNA为模板经RT-PCR扩增出hct基因片段,与pMD20-T载体连接,重组质粒经特异引物扩增、限制性内切酶酶切和测序鉴定。结果表明,扩增片段长度为709bp,包含一个708bp的开放阅读框,与毛果杨全序列及HCT2（EU603314）的同源性均为98%,编码的氨基酸序列与毛果杨HCT2氨基酸（ACC63883.1）的同源性为98%,断定我们克隆的cDNA为hct,属于转移酶超家族,GenBank登录号为FM202091,该重组质粒命名为pMD20-T-hct。     

毛竹PePGIP基因的克隆及表达分析

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白是一种重要的植物防御蛋白,在植物对真菌防御中发挥着重要作用。利用同源序列比对方法从毛竹(Phyllostachys edulis)全长c DNA文库中获得1个PGIP同源基因序列(FP100022),命名为Pe PGIP。该基因序列全长1370 bp,开放阅读框1008 bp,编码335个氨基酸,分子量为36.0 k Da。蛋白序列分析表明,该序列包含8个典型的亮氨酸重复序列,属于植物胞外蛋白e LRR超家族。Pe PGIP与其他禾本科植物的PGIP均具有较高的同源性,聚类分析与来自二穗短柄草和水稻的PGIP聚在较近的分支。半定量RT-PCR分析结果表明,Pe PGIP在毛竹的根、茎、叶中均表达,且根中表达量最高。构建p EASY-Pe PGIP原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导获得了重组蛋白,分子量约为42 k Da。本研究为深入了解Pe PGIP的基因功能奠定了基础。     

美洲黑杨木质素合成关键基因的克隆及反义表达载体的构建

以美洲黑杨Populus deltoides新萌叶片为材料,通过自行设计引物,用RT—PCR的方法克隆了美洲黑杨木质素合成关键基因4CL和CAD基因部分序列。测序结果表明:这两个基因片段长度分别为859 bp和493 bp。此外,人工合成了4CL基因木质部特异表达启动子4CLp,长度为1 180 bp。分别用限制性内切酶Hind III/BamH I、BamHI/Sma I和Sma I/Sac I对4CLp、4CL和CAD基因序列进行双酶切,同时用Hind III/Sac I对pBI121表达载体进行双酶切,回收了目的片段。酶切回收后用T4DNA连接酶克隆到植物表达载体pBI121中,并转化至大肠杆菌感受态细胞DH5α。经质粒PCR和双酶切分析,确定获得了pBI—4CLp—a4CL—aCAD反义植物表达载体。     

牡丹PsAP2基因的克隆及表达

以牡丹品种‘赵粉’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得1个牡丹APETALA2基因cDNA全长,命名为PsAP2,GenBank登录号为HM167511。序列分析结果表明:PsAP2全长2138bp,包含47bp的5'非编码区、557bp的3'非编码区和1个长度为1533bp编码510个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示该基因属于AP2家族。序列比对和系统进化分析表明,PsAP2与葡萄的亲缘关系最近,相似性达70%以上。相对荧光定量PCR分析表明,PsAP2在根、茎、叶和四轮花器官中均有表达。花瓣中的表达量最高,叶片中表达量最低。     

珙桐DiZF-CCCH1基因的克隆及表达分析

【目的】珙桐Davidia involucrata有性生殖能力弱是限制其自然更新的主要原因。为研究珙桐种子发育的分子机制,本课题组前期完成了珙桐种子转录组分析,筛选到1个编号为c37849.graph_c0的转录本,其在正常种子中高量表达,而在发育异常的种子中表达量很低,差异表达显著,因此将其作为研究目标。【方法】使用PCR克隆该转录本的全长序列,并利用在线分析工具对其编码氨基酸的序列特征、蛋白结构和系统进化等进行生物信息学分析预测,采用qRT-PCR检测目标基因在珙桐不同组织部位以及种子不同发育阶段中的表达情况。【结果】序列分析确定目标基因为一个编码CCCH型锌指蛋白转录因子的基因,将其命名为DiZF-CCCH1,该基因开放阅读框全长为711 bp,编码236个氨基酸,无内含子,相对分子量26.74 kDa,为不稳定蛋白,其氨基酸序列含有植物特有的RR-TZF结构域,与来源于甜橙Citrus sinensis的CCCH蛋白同源性最高。基因表达模式分析显示,DiZF-CCCH1在种子发育前期的表达量最高,后期表达量降低,在其他组织中仅有微量表达,推测其可能在种子发育过程中发挥重要作用。【结论】对珙桐DiZF-CCCH1基因进行了克隆与初步生物信息学分析,发现其编码的蛋白属于RR-TZF型锌指蛋白,且DiZF-CCCH1可能是珙桐种子发育过程中的重要调控基因,为进一步探索该基因在珙桐生殖发育过程中的功能奠定基础。     

中国水仙ZDS基因的克隆及表达分析

中国水仙(Narcissus tazetta L.var.chinensis Roem)是我国著名的传统名花,其花姿秀美,花香馥郁,在花卉出口中占有重要份额;但长期以来,中国水仙品种稀少,花色单一,所以花色创新一直是中国水仙育种的重要目标之一.     

松褐天牛泛素基因的克隆及表达

设计一对简并引物,应用RT-PCR技术,从松褐天牛细胞中克隆泛素基因的编码区,GenBank登录号EU433567.序列分析表明:该编码区的长度为228 bp,编码76个氨基酸,编码蛋白的相对分子质量为8.49 ku,理论等电点为5.83.同源性比较发现,松褐天牛泛素基因与其他10种昆虫泛素基因在氨基酸水平上具有94%～98%的相似性.基于核苷酸水平上的系统发育树显示松褐天牛与斜纹夜蛾、草地贪夜蛾遗传距离较近;通过同源建模获得了松褐天牛泛素基因编码蛋白的理论三维结构.将泛素基因与pET-32a(+)连接,构建原核表达载体pET-32a-ub,经IPTG诱导,松褐天牛泛素基因在大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,并经Western blotting分析验证该表达,为研究泛素在松褐天牛体内的功能奠定基础.     

落叶松LaIAA2基因的克隆及表达分析

以落叶松扦插生根率存在显著差异的2个优良全同胞无性系茎和根为材料,利用抑制消减杂交(SSH)技术构建正、反2个落叶松扦插生根过程差别表达cDNA文库。序列分析获得1个AUX/IAA基因片段。运用Race技术,成功获得这个Aux/IAA基因的全长。同时,运用实时定量PCR和半定量PCR技术分析这个基因的表达谱,结果表明:LaIAA2基因在茎中高表达,叶中低表达。在生长素处理后,LaIAA2基因表达明显增加,表明这个基因受生长素调控。     

杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式分析

[目的]模式植物在木本植物中鉴定的许多重要调控因子家族在木本植物中出现了基因家族成员扩张,但ARRs家族作为细胞分裂素响应调节因子在杨树基因组中成员数量反而减少,其在木本植物中如何行使功能需要进一步研究。[方法]本研究通过生物信息学构建PtRRI启动子与GUS融合表达载体,检测植物激素处理后PtRRI表达量和检测PPtRRI::GUS转基因植株在生根过程中GUS信号等方法,对杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式进行分析。[结果]表明:PtRRI在杨树根部、形成层、木质部表达量相对较高,PtRRI转录受6-BA激素诱导,与其在不定根发育过程中激素调控下的表达相一致。[结论]PtRRI基因可能参与杨树的次级生长。     

枣AGL6基因的克隆及表达分析

AGL6基因在植物花器官的发育和花分生组织的形成中起着重要作用。为给探究AGL6基因在枣花发育过程中的功能奠定基础,作者基于其前期研究得到的枣转录组数据,采用RACE技术,从中秋酥脆枣中克隆得到了ZjAGL6基因的全长cDNA序列,并用实时荧光定量PCR技术分析了ZjAGL6基因的表达情况。序列分析结果表明,ZjAGL6基因编码区的序列长度为750 bp,共编码250个氨基酸;ZjAGL6具有保守的MADS-box和K-box两个结构域,该基因属于MADS-box基因家族中的TypeⅡ基因。系统进化分析发现,枣ZjAGL6与苹果MdAGL6的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,ZjAGL6基因在枣花和枣果中均有表达,但在枣吊、枣嫩叶和枣根中几乎不表达;在枣花发育过程中大量表达,其在大蕾期的表达量最高。     

板栗脂质转运蛋白基因的克隆及表达

利用RACE技术从板栗短雄花序突变体中扩增得到660bp的板栗脂质转运蛋白(lipid transfer protein,LTP)cDNA片段。该cDNA编码118个氨基酸,具有8个位置保守的半胱氨酸(C)残基及26个氨基酸的信号肽,它与棉花、草莓脂质转运蛋白氨基酸序列相似性为63%,基因序列已提交数据库(GenBank),其登录号分别为FJ490676(基因)和ACL01093(蛋白)。荧光定量分析表明板栗短雄花序突变体较正常雄花序的脂质转运蛋白表达量更高。将板栗脂质转运蛋白基因插入到硫氧还蛋白融合表达载体pET32a(+)中,构建了板栗的原核表达载体pET-LTP,在大肠杆菌菌株Rosetta-gamiTM2(DE3)中,IPTG诱导5h大量表达约为30ku的融合蛋白,通过Ni2+-chelating sepharose fast flow柱纯化的融合蛋白具有抑制板栗镰刀菌属病原真菌孢子萌发的功能。