红花CDPK基因家族的鉴定及表达分析

钙依赖性蛋白激酶(CDPK)是植物细胞内Ca²⁺信号识别及转导的重要媒介,在植物的生长发育以及逆境响应过程中起着重要的作用。本研究通过多种生物信息学的方法和手段,对鉴定出来的30个CDPK基因进行分析鉴定,结果显示30个CtCDPK基因所编码的氨基酸分子量为47 781.96～93 251.66 ku,等电点为5.09～9.27;基因结构预测结果表明,所有CtCDPK基因均含有6～13个外显子;染色体定位结果表明,30个CtCDPK基因分别定位在10条染色体上,其中8号染色体上最多,有5个,2号、4号染色体上没有;系统发育树分析结果显示将其分为6个亚家族;表达分析结果表明CtCDPK基因在不同组织、不同发育阶段中表达模式有所差异。     

羊草CDPK1基因的克隆及序列分析

羊草是一种优质的天然牧草,对于盐碱胁迫有着很强的耐受性。本研究通过羊草(Leymus chinensis)EST(Expressed Sequence Tags, ESTs)序列和RACE(Rapid-amplification of cDNA Ends, RACE)技术,获得了LcCDPK1基因序列,通过生物信息学分析,得到LcCDPK1的全长基因,含1 599 bp的开放读码框(Open Reading Frame, ORF),编码含有532个氨基酸的不稳定弱酸性亲水蛋白质,同时对得到的LcCDPK1基因进行了进化分析。本研究有助于了解LcCDPK基因家族的功能,为进一步应用LcCDPK基因进行植物的耐盐碱性遗传改良奠定了基础。     

普通烟草YUCCA基因家族的生物信息学分析

YUC基因家族催化吲哚-3-丙酮酸(IPA)生成生长素(IAA)的过程,进而调控植物生长素的合成.目前,研究者已经在多种植物上鉴定分析了YUCCA基因家族,但是关于烟草中该基因的报道较少.为了探讨普通烟草YUCCA基因结构及功能,通过检索普通烟草全基因组蛋白序列,筛选出21个烟草YUCCA基因家族序列,利用生物信息学工...     

普通烟草IRL基因反义植物表达载体的构建

异黄酮还原酶相似蛋白(IRL)是与异黄酮还原酶具有高度序列同源一致性而功能不同的一类蛋白.通过PCR扩增普通烟草(Nicotiama tabacum)品种龙里红花烟IRL基因的一段特异保守片段NtIRLA,并将其亚克隆到中间载体pCAMBIA2301G中,构建了IRL反义植物表达载体pCAMBIA2301G-IRLA.通过PCR鉴定、酶切鉴定证实载体构建成功,并转化到根癌农杆菌LBA4404菌株中形成工程菌株,为进一步利用转基因手段明确IRL基因在烟草次生代谢中的功能奠定了基础.     

野生大豆CDPK基因保守区的克隆及序列分析

CDPK(Ca2+-dependent,calmodulinindependentproteinkinase)是植物钙信号传导过程中关键的蛋白激酶,在逆境胁迫信号传导过程中起到重要作用。研究基于同源序列候选基因的策略,根据已经公布的多个CDPK序列的比对结果,在保守性较高的区域,设计两对巢式简并引物,结合降落PCR和巢式PCR在野生大豆中克隆。对获得的序列片段进行序列分析,发现该序列具有激酶活性的功能区域和CDPK特有的EF手性结构区,并且与VrCDPK(U08140)序列达到94%的相似性,可以确定该片段是CDPK基因的保守序列。结果证明,野生大豆中也存在CDPK基因,并为通过RACE等方法获得野生大豆全长CDPK基因奠定了基础。     

烟草抗马铃薯Y病毒病相关基因NtPsaN的克隆及表达分析

【目的】从高抗PVY烟草品种VAM中克隆抗病相关基因,分析该基因的序列特征、进化关系和表达特性,研究其在烟草抗PVY防御反应中的作用,为培育抗PVY烟草新品种奠定基础。【方法】利用SSH结合cDNA芯片筛选出来的病害诱导特异表达基因片段,通过RACE技术克隆烟草抗病相关基因;生物信息学分析该基因保守结构域以及序列特征;采用MEGA4.0软件构建系统进化树;利用实时荧光定量RT-PCR技术研究该基因的表达特性。【结果】克隆了1个烟草抗病相关基因,命名为NtPsaN,该基因具有PsaN基因家族保守结构域,OFR长度507bp,编码168个氨基酸;构建了PsaN亚基系统进化树;实时荧光定量RT-PCR结果显示接毒之后该基因表达与不接毒对照相比有明显上调趋势。【结论】克隆得到一个烟草PVY抗病相关基因NtPsaN,其表达受PVY侵染诱导,该基因可能在烟草抵御PVY病害侵染过程中起重要作用。     

团头鲂jphs家族基因的克隆及表达分析

以团头鲂为研究对象,扩增获得Junctophilin(Jph)家族4个成员,jph1a、jph1b、jph2和jph3的cDNA编码序列,分别为2 031、2 016、2 358和2361 bp,分别编码676、671、785和786 aa。团头鲂jphs均由5个外显子和4个内含子组成,与大多数物种的JPHs基因结构相似;结构域预测显示出8个MORN和1个TM结构域,且蛋白多序列比对分析显示Jphs在进化上非常保守。基于qRT-PCR(quantitative real-time PCR)分析显示,这4个基因呈现出组织特异性表达,其中jph1a、jph1b和jph2主要在肌肉和心脏中表达,而jph3主要表达于心脏、血液和大脑。在早期发育过程中,jph1a、jph1b、jph2和jph3的mRNA表达模式类似,分别在原肠胚期、心跳期和25 dph(days post hatching)达到高峰。综上研究结果表明,鱼类jphs基因在心脏和肌肉等组织中发挥重要作用,并且其功能可能不同于哺乳动物。     

烟草NtGRAS基因的克隆与转录激活及表达特性分析

以烟草品种NC89为试验材料,通过电子克隆获得1个烟草GRAS家族基因NtGRAS。该基因编码区长为1 311 bp,编码436个氨基酸。生物信息学分析结果显示,NtGRAS蛋白的相对分子质量为47 781,等电点为5.16,亚细胞定位于细胞核。进化树分析发现,NtGRAS蛋白与拟南芥At SCL23蛋白高度同源。酵母转录激活结果表明,Nt GRAS蛋白具有转录激活活性。实时荧光定量PCR分析表明,NtGRAS在烟草的根、茎、叶和花中均有表达,其中在根部的表达量最高;低温(4℃)、NaCl(200μmol/L)和干旱均能诱导NtGRAS基因上调表达。     

普通烟草PMEI家族的鉴定与表达分析

果胶是细胞壁的重要组成部分,它不仅在细胞之间的连接上起着关键作用,还能维持细胞壁结构稳定和抵御病原的侵害。细胞壁中的果胶甲酯酶抑制剂(pectin methyl ester enzyme inhibitor,简称PMEI)可以调控果胶甲酯酶(pectin methyl ester enzyme,简称PME)对果胶的去甲酯化作用,从而引起细胞壁结构和功能特性的改变。为深入研究PMEI基因家族在烟草生长发育过程中的功能,采用生物信息学方法,在普通烟草基因组中共鉴定出90个PMEI基因家族成员,并对其进行基因结构、系统进化树、蛋白理化性质、保守结构域、表达分析和基因本体(gene ontology,简称GO)分析。结果表明,烟草PMEI基因家族可以分为5个亚家族,在进化树中形成明显不同的分支,同一亚家族中各成员的基因结构、编码蛋白的理化性质及保守域呈现较高的一致性。每个成员都含有由4个反向平行α螺旋组成的PMEI结构域,结构域序列中有4个极为保守的半胱氨酸残基,形成2个二硫键。GO分析结果显示,所有烟草的PMEI蛋白都具有酶抑制活性,大部分成员参与细胞壁的修饰过程。PMEI成员在烟草不同组织中均有表达,其中在茎、叶脉、幼苗叶和幼苗根中的基因表达数较多;第Ⅳ、Ⅴ亚家族成员在幼根、幼叶中表达量较高。研究结果将为烟草PMEI家族的深入研究提供依据,为进一步解析PMEI基因的功能奠定基础。     

苹果钙依赖型蛋白激酶基因家族的进化研究

在全基因组水平挖掘了26个苹果的CDPK基因,并通过基因结构和结构域组织的比较得到各成员之间的异同点,再通过蛋白质三级结构的分析,获得了苹果CDPK在重要的关键位点的突变,而这可能引起结构的自抑制和激活的重大差别。结合多个物种CDPK的挖掘,并与苹果CDPK各成员建立的系统发育树进行分析,得到了苹果26个CDPK的起源和21次扩增历史。借助于苹果CDPK表达的EST数据了解了苹果CDPK的初步表达情况,这些完善的苹果CDPK成员间复杂的进化历史对于开展后续验证成员间彼此的功能联系以及基因的利用奠定了基础。     

柑橘溃疡病抗性SNP验证及其相关钙依赖性蛋白激酶基因诱导表达

【目的】前期根据转录组数据挖掘柑橘单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点,通过关联分析获得14个与柑橘溃疡病耐/感性关联的SNP。以此为基础,本研究利用柑橘杂交群体验证这些位点与柑橘溃疡耐/感性的相关性,以期获得显著相关的SNP,并对其相关的基因进行柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)和植物激素诱导表达分析。【方法】以抗病和敏感柑橘品种及其杂交F1代群体共143个材料为试材,采用离体叶片针刺接种法进行溃疡病抗性鉴定;利用高分辨率熔解曲线(high resolution melting,HRM)技术,对F1群体进行SNP分型;使用DPS软件对F1群体的溃疡病耐/感性表型和SNP基因型进行相关分析;实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)分析其中一个SNP相关的柑橘钙依赖性蛋白激酶基因(calcium-dependent protein kinase gene,CDPK)的诱导表达模式。【结果】供试杂交F1代群体的病斑面积在0.75—3.29...     

受PVY诱导的烟草天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp的克隆与分析

【目的】通过筛选并克隆烟草抗马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)相关基因,分析其在不同诱导时间的相对表达量,揭示烟草抗病毒诱导的分子机理,以期为烟草抗病毒病育种奠定基础。【方法】通过抑制差减杂交和cDNA芯片从PVY诱导的抑制差减杂交文库中筛选上调表达(Ratio2)的基因中间片段,用RACE技术克隆其cDNA全长,并利用实时荧光定量PCR分析其在不同诱导时期的相对表达量。【结果】从受PVY诱导的烟草叶片中筛选一条595bp的基因中间片段并克隆得到一个全长为1770bp的天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp(GenBank登录号为GU144571),该基因编码506个氨基酸。多序列比对结果显示,该基因的编码产物与其它植物天冬氨酸蛋白酶家族成员具有高度的同源性,具有植物天冬氨酸蛋白酶典型的结构特征。实时荧光定量PCR分析表明,Ntasp在PVY接种早期上调表达。【结论】克隆得到一个烟草天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp,其表达受PVY侵染诱导。     

烟草NtNAC-R1基因内含子鉴定与瞬时表达分析

克隆烟草NtNAC-R1基因,并进行瞬时表达分析,探讨其是否含有内含子及其在烟碱生物合成中的调控作用.以烟草基因组DNA为模板克隆得到NAC转录因子NtNAC-R1,鉴定结果表明,该基因含有2个内含子.通过构建真核表达载体,建立瞬时表达分析体系,RT-PCR检测结果显示NtNAC-R1基因过表达,烟碱生物合成关键基因PMT表达量升高,JA信号途径标记基因PDF1.2和IAA响应基因IAA13表达量降低.瞬时表达分析表明,该基因受JA信号和IAA信号途径的交互对话影响,进而调控烟碱的生物合成.     

甘露聚糖酶基因在烟草中的表达

构建了携带湖北大学生命科学学院分子微生物与基因工程实验室克隆的甘露聚糖酶基因的重组植物表达载体pLM50,转化根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens,LBA4404),再用农杆菌介导的叶圆盘法对烟草(Nicotiana tabacumL.)叶片进行遗传转化,在含卡那霉素的MS筛选分化培养基上筛选。结果获基因转化烟草植株4株;经PCR、Western blot等方法检测,证明man基因在烟草转化植株中得了表达。     

烟草中NAC类转录因子基因的克隆及分析

 【目的】克隆烟草NAC类转录因子基因,分析其序列特征和表达特性,为深入研究NAC类转录因子对烟草打顶后根系的生长发育与烟碱生物合成之间的关系奠定基础。【方法】采用电子克隆结合RT-PCR获得烟草NtNAC-R1全长cDNA序列,并进行生物信息学分析,用pRESTB原核表达系统进行该基因的原核表达。分别采用RT-PCR和Northern杂交对烟草打顶前、后根尖组织中NtNAC-R1的表达模式进行分析。【结果】烟草NtNAC-R1开放性阅读框架长度为936 bp,编码311个氨基酸,具有NAC转录因子家族典型的保守结构域。系统进化分析表明,该基因与矮牵牛NAC亲缘关系较近,属茄科植物特异NAC家族,在原核细胞中具有表达活性。该基因在烟草根中的表达水平最高,在烟草打顶后2—4 h表达水平下降,随后上升。【结论】从烟草根尖组织中克隆了一个NAC转录因子基因NtNAC-R1,该基因在根系中具有高水平表达,在烟草打顶后2—4 h表达水平显著降低,具有响应烟草打顶所导致的信号传递作用。     

烟草转酮醇酶基因(NtTK)的克隆与表达

根据烟草(Nicotiana tabacum)转酮醇酶(transketolase)基因序列设计引物,通过RT-PCR克隆了珊西烟(Nicotiana tabacum L.cv.Xanthi NN)的transketolase基因,并将其命名为NtTK.该基因全长2 235 bp,编码744个氨基酸,与已报道的烟草TK基因(A 52295)的核酸序列同源性达99%,与TK基因氨基酸序列一致性达97.16%,有18个不同氨基酸残基,尤其在第101~110位点有连续10个氨基酸残基完全不同.利用pMAL-c 2 x原核表达载体对transketolase基因进行了原核表达,并获得纯化的蛋白.