茶树甲羟戊酸激酶基因CsMVK克隆及表达特性分析

[目的]克隆茶树甲羟戊酸激酶基因(CsMVK),分析其生物学信息及在不同组织及乌龙茶做青过程中的表达特性,为研究茶叶加工过程中香气形成机制提供参考.[方法]RT-PCR扩增CsMVK基因,应用生物信息学软件对其编码蛋白(CsMVK)的氨基酸序列进行预测分析,通过实时荧光定量PCR(qPCR)分析CsMVK在茶树不同组织及乌龙茶做青过程中的表达特性.[结果]克隆获得的CsMVK基因(GenBank登录号MF668187)全长1455 bp,开放阅读框(ORF)长度为1164 bp,编码387个氨基酸,蛋白质分子量41.18 kD,理论等电点(pI)5.88.CsMVK蛋白具有GHMP_kinases_N domain和GHMP_kinases_C domain 2个功能结构域,定位于细胞质中,不存在跨膜结构和信号肽.系统发育进化树分析结果显示,CsMVK与三七、常春藤的MVK聚为一类,表明茶树与三七、常春藤的亲缘关系最近.qPCR检测结果显示,CsMVK基因在果实中的表达量显著高于其他组织(P<0.05,下同),在不同组织中的表达量排序为:果实>根>叶>茎>花;在乌龙茶做青过程中,从鲜叶到晒青叶,CsMVK基因的表达量上升,晒青到一摇过程中表达量下降,经过3次摇青,其表达量持续升高并在杀青前达最大值,与其他做青阶段差异显著.[结论]CsMVK基因表达与茶叶香气品质形成有关.     

植物甲羟戊酸激酶基因研究进展

类异戊二烯是维持植物生长发育、光合作用等所必需的重要有机物质,包括叶绿素、生长调节剂等多种重要物质,是通过甲羟戊酸代谢途径中一系列酶促反应合成的。本文综述了该途径中的限速酶之一甲羟戊酸激酶的生物学特性、酶促反应机理、基因克隆、基因转化等方面的研究进展,旨在为其在作物改良中的应用提供依据。     

水牛波形蛋白基因克隆及其表达分析

[目的]克隆水牛波形蛋白(VIM)基因,并明确VIM基因在水牛成熟卵母细胞(MII期)和早期胚胎(2-细胞阶段)中的表达情况,为研究VIM在卵母细胞成熟及附植前胚胎发育中的作用机理打下基础.[方法]根据GenBank上已公布的水牛VIM基因mRNA序列设计引物,采用RT-PCR克隆水牛VIM基因,利用在线软件程序对克隆获得的水牛VIM基因进行生物信息学分析,同时以细胞免疫荧光试验检测VIM在水牛成熟卵母细胞(MII期)及早期胚胎(2-细胞阶段)中的表达情况.[结果]水牛VIM基因长度为1469 bp,其编码区长度1401 bp,编码466个氨基酸.水牛VIM基因序列与人类、黑猩猩、食蟹猴、家犬、马和牛的VIM基因序列具有高度的同源性,分别为93%、93%、93%、94%、94%和99%;基于VIM基因序列构建的系统发育进化树也显示水牛与牛的亲缘关系最近.水牛VIM的分子量为53.73 kD,理论等电点(pI)5.05,主要在线粒体中表达,稳定性差(不稳定系数53.65),具有较强的亲水性,无跨膜结构,不属于分泌型蛋白,其蛋白结构以α-螺旋为主.VIM在水牛成熟卵母细胞(MII期)及早期胚胎(2-细胞阶段)中均有表达,且在成熟卵母细胞中的表达量明显高于早期胚胎.[结论]水牛VIM基因编码序列具有较高的保守性,且在水牛成熟卵母细胞(MII期)中的表达量明显高于早期胚胎(2-细胞阶段).     

木薯蔗糖磷酸合成酶基因克隆及组织表达分析

通过同源克隆从木薯品种辐选01(RS01)中获得SPS基因保守序列,利用RACE扩增技术获得全长cDNA序列并使用相关软件进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR分析木薯SPS基因在不同时期、不同组织中的相对表达量。结果表明:克隆获得的木薯SPS基因cDNA序列全长3 857bp,开放阅读框(ORF)长3 228bp,编码1 076个氨基酸,命名为MeSPS(GenBank登录号KX822780);同源性分析表明,MeSPS基因与麻风树、蓖麻和荔枝的SPS基因序列同源性较高,分别为89%、89%和87%;其氨基酸序列与其他植物SPS氨基酸同源性在77%~92%;经qRT-PCR分析结果表明,MeSPS在苗期的相对表达量较高;在同一生长时期,MeSPS在叶片中相对表达量高于茎段和块根。     

广藿香DXS基因克隆及表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)是调控萜类合成途径中MEP途径的第一个关键酶,为探究广藿香DXS基因参与其主要萜类成分广藿香醇合成调控的分子机制,本研究依据本课题组前期获得的转录组DXS基因序列,以广藿香cDNA为模板,克隆得到PcDXS基因,对其进行生物信息学分析,构建pET-28a-PcDXS原核表达载体诱导蛋白表达,并采用荧光实时定量PCR法检测广藿香根、茎、叶、芽中DXS基因表达情况。结果表明,从广藿香叶中克隆到开放阅读框全长为2 151 bp和1 908 bp的PcDXS1、PcDXS2基因序列,分别编码716、635个氨基酸。预测PcDXS1蛋白分子量78.33 kDa,为稳定非跨膜非分泌蛋白,主要定位于叶绿体;PcDXS2蛋白分子量67.92 kDa,为不稳定非跨膜非分泌蛋白,主要定位于叶绿体。PcDXS1、PcDXS2均含有DXP＿synthase＿N、Transket＿pyr和Transketolase＿C结构域模块,属于DXS超家族。PcDXS1、PcDXS2分别与半枝莲、糙苏的DXS基因序列具有较高同源性。使用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱...     

茉莉花MVD基因及其启动子的克隆与表达

根据茉莉花转录组数据,采用RT-PCR技术,克隆了茉莉花甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶(MVD)基因,命名为JsMVD(GenBank登录号为MH311041.1).采用染色体步移技术分离JsMVD基因5′端上游调控序列,通过实时荧光定量PCR技术检测JsMVD基因在茉莉花植株不同组织及不同激素处理下的表达水平.测序结果表明,JsMVD基因全长cDNA序列的长度为1 500 bp,包含长度为1 269 bp的开放阅读框(ORF),共编码422个氨基酸,亚细胞定位预测该蛋白可能位于细胞质上.JsMVD蛋白含有GHMP激酶N-端和C-端保守结构域,具有多个保守氨基酸残基及ATP结合位点,与野生油橄榄的相似性最高,相似系数达到88%,且进化树显示两者的亲缘关系最近.JsMVD基因5′端启动子序列长度为893 bp,该调控序列包含多种植物激素响应元件和光响应元件.实时荧光定量PCR技术检测结果表明,JsMVD基因在成熟花中的表达量最高,从高到低依次为成熟花、花蕾、茎、叶、根,且受GA、IAA和ABA不同程度的诱导.     

暴马桑黄甲羟戊酸激酶基因的克隆及差异表达分析

为研究暴马桑黄（Sanghuangporus baumii）三萜合成途径的调控机制,对该途径中的关键酶——甲羟戊酸激酶（Mevalonate kinase, MVK）基因进行克隆及差异表达分析。以暴马桑黄cDNA为模板,采用同源克隆得到MVK基因cDNA序列全长,命名为SbMVK（登录号为MN793978）。生物信息学分析显示,SbMVK基因cDNA序列长1 041 bp,编码346个氨基酸,蛋白分子量为36.6 ku,属于GHMP kinase超家族成员;系统进化树结果表明,暴马桑黄MVK蛋白和紫芝MVK蛋白同源性最高。采用qRT-PCR技术对暴马桑黄不同发育阶段SbMVK基因进行转录水平分析,并对相应阶段的三萜进行提取和含量测定,结果表明：暴马桑黄SbMVK基因转录水平和三萜含量均先升后降,并且二者变化趋势基本一致,推测SbMVK基因在暴马桑黄甲羟戊酸途径中参与三萜调控工作,此研究结果可为深入了解该基因在暴马桑黄三萜合成中的功能及获得高三萜产量的菌株提供理论依据。     

米曲霉磷酸果糖激酶基因克隆及序列分析

磷酸果糖激酶(PFK)是糖酵解途径的重要调控酶。以酿酒米曲霉CICC2012为材料,克隆获得PFK基因pfkA(GenBank登录号:KC113503.1)。序列分析表明:pfkA序列长度为2 722bp,含有2个内含子,开放阅读框长2 358bp;PFK为785个氨基酸组成的亲水蛋白,分子量86.0kDa,等电点6.38,含有2个PFK家族指纹结构;二级结构包含42.68%的α-螺旋,14.27%的β-折叠和43.06%的无规则卷曲;同源建模三级结构PFK含有N端和C端的2个结构域,底物果糖-6-磷酸结合于N端结构域。采用进化树分析,发现米曲霉PFK与丝状真菌PFK亲缘性较近。     

龙眼SPS基因克隆及其表达分析

[目的]克隆龙眼蔗糖磷酸合成酶基因(DlSPS)并分析其表达特性,为深入探究SPS基因家族成员在植物生长发育过程中的调控机制提供理论依据.[方法]以石硖龙眼为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆DlSPS基因,对其进行生物信息学分析,并用实时荧光定量PCR检测龙眼不同组织[根、茎、叶、幼果、果皮、花、熟果(果肉和果皮)]的相对表达量;测定分析果实发育过程中蔗糖含量、SPS活性及DlSPS基因表达的相关性.[结果]克隆获得的DlSPS基因(GenBank登录号为KP769779)cDNA全长3504 bp,编码1057个氨基酸残基,其编码蛋白分子量118.38 kD,理论等电点6.09,脂溶指数85.53,不稳定系数43.69,亲/疏水性平均值-0.412,为不稳定的亲水蛋白.DlSPS蛋白与温州蜜桔(BAA23213.1)SPS蛋白同源性最高,聚在同一小分支上,表明二者亲缘关系较近.DlSPS蛋白二级结构中,α-螺旋占35.0%,延伸链占13.8%,无规则卷曲占51.2%,与其三级结构预测结果相符.DlSPS基因在不同组织中均有表达,但表达量存在明显差异,其中在叶中的表达量显著高于其他组织(P<0.05,下同),其次是在幼果和花中的表达量,在根、果肉、果皮和茎中的表达量较低.龙眼果实发育过程中,蔗糖含量和SPS活性均呈先上升后下降的趋势,但蔗糖含量在谢花后101 d达最大值,而SPS活性在谢花后94 d活性达最大值,说明SPS活性与蔗糖积累具有一定的相关性.DlSPS基因的表达量随着果实发育呈略微下降—大幅上升—略微下降的变化趋势,在谢花后101 d表达量达到最大值,此时蔗糖含量也达最大值.[结论]SPS在龙眼不同组织生长发育过程中对蔗糖积累发挥重要作用,尤其是对叶片和果实中蔗糖积累发挥关键作用.     

甘蔗蔗糖转运蛋白SoSUT5基因克隆、表达及功能鉴定

[目的]克隆甘蔗蔗糖转运蛋白基因SoSUT5,分析其表达特性,并通过转化酵母突变体验证其功能,为研究SUT5基因的功能提供理论依据.[方法]以甘蔗品种桂糖28(GT28)未成熟茎cDNA为模板,采用RT-PCR从甘蔗中克隆SoSUT5基因,并进行生物信息学分析及构建系统发育进化树.采用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测SoSUT5基因在甘蔗不同组织的表达情况,同时构建酵母表达载体并转化酵母突变体SUSY7/ura3进行基因功能验证.[结果]克隆获得的SoSUT5基因为1605 bp,编码534个氨基酸,GenBank登录号KF808328.SoSUT5蛋白的分子量和理论等电点(pI)分别为56.40 kD和8.36,具有12个跨膜结构,属于易化扩散载体(MFS)家族成员,也属于蔗糖/H+共转运体家族(GPH)成员.该蛋白具有保守的SUT蛋白功能域,是SUT5亚家族成员.在甘蔗生理成熟期,从成熟茎、花序、成熟芽和根中均能检测到SoSUT5基因表达,以在花序中的表达量最高,根次之,但在+1叶中检测不到.转pDR196空载体的酵母突变体SUSY7/ura3在以蔗糖为唯一碳源的MD培养基上不能生长,但转pDR-SoSUT5重组质粒的酵母突变体SUSY7/ura3能正常生长,说明SoSUT5蛋白具有蔗糖转运活性.[结论]SoSUT5基因编码蛋白具有转运蔗糖的生物学功能,在甘蔗蔗糖运输和积累过程中发挥调控作用.     

茉莉花香气释放与呼吸作用的关系

采用添加呼吸抑制剂，乙烯利的方法研究了茉莉花香气释放与呼吸作用的关系。结果表明，茉莉花开放过程中有明显的呼吸跃变现象，呼吸高峰出现在释香高峰前，氧化磷酸化解偶联剂（DNP）和细胞色素化酶特异性抑制剂（叠氮化合物）无痛抑制茉莉花开放和释香，表明细胞色素氧化系统提供的能量对开花释香有重要作用，外源乙烯处理没有提高呼吸速率，高浓度乙烯不利开花释香却促进衰老。     

茉莉染色体核型研究

本文首次报道茉莉[Jasminum sambac(L.)Ait]体细胞的染色体数目和核型:2n-2X=26=8m+16sm+2sm(sAT),茉莉染色体以 X=13为基数,但也有少量非整倍体和多倍体细胞.     

茉莉花JsGGPPS基因的克隆及生物信息学与表达分析

牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(Geranylgerany pyrophosphate synthase,GGPPS)是萜烯类香气物质合成途径中的关键酶。采用RT-PCR和RACE相结合的方法,克隆了茉莉花牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶基因的全长cDNA(命名为JsGGPPS,GenBank登录号AIY24421.1),采用实时荧光定量PCR技术分析JsGGPPS基因在茉莉花开放过程中的表达模式。结果表明,JsGGPPS全长cDNA为1 410bp,含1 083bp完整的开放阅读框(ORF),其推导的氨基酸序列包含360个氨基酸,属于trans-isoprenyl diphosphate synthases(IPPS)和class I terpene cyclases家族,含链长控制区(CLDR)、2个天冬氨酸富集区以及其他保守区。JsGGPPS基因与独行菜Lepidium apetalum、橡胶草Taraxacum kok-saghyz的同源性分别为91%、86%。实时荧光定量PCR结果表明,茉莉花开放过程中JsGGPPS基因在晚上18:00时表达量较低,呈上调趋势,在22:00时达到最高,呈下调趋势,在翌日2:00时表达量最低,与茉莉花释香趋势相似,为深入研究茉莉花萜烯类香气物质代谢途径奠定基础。     

水稻冷诱导蛋白激酶基因CIPK07g 的克隆与表达分析

CIPK是一类Ca2+依赖的蛋白激酶超基因家族。对水稻中该基因家族成员之一CIPK07g进行克隆,并对其编码蛋白的信号肽、跨膜结构、结构功能域、时空表达特性和低温处理的表达特征进行分析。结果表明,CIPK07g基因c DNA全长1 891 bp,包含279 bp 5′UTR及259 bp 3′UTR,编码450个氨基酸组成的多肽链。该基因蛋白N端无信号肽,含跨膜结构域,为亲水蛋白,具有CIPK基因家族特有的保守结构域,在叶片中表达较高,低温刺激后24 h表达达到高峰。     

紫山药黄酮醇合成酶DaFLS1基因的克隆和表达分析

为了解黄酮醇在紫山药中的合成特点,利用3'-和5'-RACE技术从紫山药中分离到黄酮醇合成酶Da FLS1基因编码序列(Gen Bank登录号:KJ022640)。Da FLS1基因编码序列全长为1 113 bp,其开放阅读框长度为1 005 bp,编码334个氨基酸。Da FLS1蛋白质属于水溶性胞质不稳定蛋白质,无跨膜区和信号肽结构。保守区域分析结果显示,Da FLS1蛋白质属于α-酮戊二酸和二价铁离子依赖型的加氧酶家族[2OG-Fe(II)Oxygenase superfamily];Da FLS1氨基酸序列与水仙(AFS63900)同源性最近(75%),其次是洋葱(AAT68476,74%),与金鱼草(ABB53382)的同源性仅为66%。系统进化分析结果显示,紫山药与其他作物亲缘关系较远。Da FLS1在紫山药幼嫩叶片中表达水平最高,并且在紫山药幼叶中的表达有2个高峰期,而在其他组织中的表达量极低或不表达,即Da FLS1在紫山药中的表达情况符合黄酮醇合成酶基因(FLS)的特征。上述结果说明,得到的基因为紫山药黄酮醇合成酶基因Da FLS1,具有FLS基因的生物信息学特征和表达特征。     

苦瓜MADS盒基因的克隆和表达研究

根据MADS box基因保守区结构 ,设计简并性引物 ,利用 3’RACE方法 ,从苦瓜 (MomordicacharantiaL .)中分离出花特异表达基因的cDNA片段 .同时利用 5’RACE方法获得了全长cDNA ,命名为BAG .序列分析表明 ,该cDNA全长 10 0 1bp ,含一个编码 2 2 8个氨基酸的完整开放阅读框 ,5’端和 3’端非翻译区分别为 5 0、2 6 7个碱基 ,poly(A)尾巴长 2 2个核苷酸 ,具有典型的植物MADS box基因的结构 .该基因编码的蛋白质与黄瓜 (CUM10 ,CAG1) ,棉花(GHMADS 2 ) ,以及拟南芥AGL11等MADS盒基因蛋白质的同源性分别为 :95 %、93%、84 %、72 % .Southern杂交分析显示 ,在基因组中至少有两个拷贝存在 .应用RT PCR和Northern杂交结果证实 ,该基因在心皮和雄蕊中特异表达     

水稻钙依赖型蛋白激酶OsCPK9基因启动子的克隆及在烟草中的瞬时表达分析

植物钙依赖型蛋白激酶(CDPK)调控钙信号途径下游组分,与植物的生长发育及各种逆境生理过程密切相关。通过对本课题组克隆的水稻OsCPK9基因的cDNA序列与NCBI中的水稻基因组数据库进行比对、定位,结合生物信息学的方法,预测到基因上游的一段启动子序列。进而利用PCR的方法从水稻‘日本晴’(Oryza sativa L. cv. Nipponbare)基因组DNA中克隆到了水稻OsCPK9基因5’端上游约2 kb的DNA序列,命名为POsCPK9。PLANTCARE在线分析表明,POsCPK9序列除包含植物启动子所必备的基本元件如TATA box 和CAAT box外,还含有多个与逆境和信号物质相关的顺式表达元件。将克隆到的POsCPK9取代pBI121中的CaMV 35S 启动子,构建成POsCPK9与GUS的融合表达载体POsCPK9 GUS;通过农杆菌介导的方法在烟草的根、茎、叶中进行瞬时表达。结果显示,该启动子驱动的GUS基因在烟草的根、茎、叶中都有不同程度的表达。说明OsCPK9基因上游2 kb具有启动子活性。     

甘薯zds基因的克隆与植物表达载体构建

β-胡萝卜素是维生素A原,对人体健康具有重要作用,可降低多种癌症特别是肺癌的发病率.ζ-胡萝卜素脱氢酶是β-胡萝卜素生物合成途径的关键酶之一.根据其它植物ζ-胡萝卜素脱氢酶基因(zds)的保守序列,设计简并引物,从甘薯块根总RNA逆转录的cDNA中扩增出608 bp的zds保守序列,然后用RACE技术扩增出该基因的全长cDNA.zds全长cDNA共2057 bp,有一1773 bp的开放阅读框,编码591个氨基酸,相对分子质量为65 ku.并成功构建了zds植物表达载体p2300-zds,可进一步用于提高作物β-胡萝卜素含量的遗传转化研究.     

茉莉对自然降温的生理生化响应

以单、复瓣茉莉2年生扦插苗为材料,研究其在2009年南京地区秋冬自然降温过程中低温胁迫所造成的冷害指数变化及多个抗寒生理生化指标的特性。结果表明:在自然降温条件下,单、复瓣茉莉的冷害指数、相对电导率、硫代巴比妥酸反应物含量、脯氨酸含量均显著上升,可溶性蛋白含量先上升后下降;单、复瓣茉莉的超氧化物歧化酶活性呈现先升高后降低的趋势,于11月17日达到最大值,分别为8.04和12.45U·g-1·min-1,过氧化物酶活性于12月20日达到最大值,复瓣茉莉是单瓣茉莉的3.28倍;两栽培品种的根系活力均呈下降趋势。在本试验多次降温过程中复瓣茉莉的耐寒能力略强于单瓣茉莉,复瓣茉莉抗氧化酶活性表现最为突出。