葡萄雌能花相关基因VvMS2的克隆及表达分析

【目的】从欧亚种葡萄‘魏可’和‘钟山红’的花中分离出VvMS2基因,为研究葡萄雌能花形成的分子机理和分子育种奠定基础。【方法】在NCBI中寻找与拟南芥雄性不育基因MS2同源性最高的葡萄序列（CBI29968）,设计特异引物进行克隆测序,通过生物信息学方法分析结构特征,利用实时荧光定量RT-PCR技术研究其在‘魏可’各组织中及‘魏可’和‘钟山红’雄蕊发育不同时期中的表达特性。【结果】VvMS2基因cDNA编码区全长为1 755 bp,编码584个氨基酸,含有NAD结合域和雄性不育C-末端区域。VvMS2对应基因组DNA全长2 776 bp,含有9个外显子和8个内含子。基因编码蛋白质分子量为64.74 kD,等电点为8.84。该基因与GenBank中其它来源的MS2蛋白序列的相似性为40%—71%。VvMS2为花蕾特异表达基因,且仅在花粉发育四分体期到二核期有表达,单核期‘魏可’的表达量显著高于同时期‘钟山红’。【结论】推测该基因异常表达与‘钟山红’葡萄雌能花形成有关。     

葡萄VvGW2基因的克隆及表达

为了从葡萄品种美人指中克隆VvGW2基因,并对其结构特征及表达模式进行分析.在NCBI中查找与水稻粒形基因OsGW2同源性最高的葡萄序列,根据葡萄的GW2基因序列设计特异引物.采用改良CTAB法提取美人指花序中总RNA,运用RT-PCR技术进行克隆.利用NCBI数据库中的BLASTn和BLASTp程序进行相似性分析;利用Bioxm2.6推测分析蛋白质分子量和等电点;根据NCBI中Conserved Domains程序进行蛋白质保守域结构预测;用ExPaSy提供的在线SOPMA程序进行蛋白质二级结构预测;利用实时荧光定量RT-PCR研究该基因表达模式.结果显示,从美人指中克隆得到1个GW2基因同源序列,命名为VvGW2基因.VvGW2基因开放阅读框长度为1 272 bp,共编码423个氨基酸,预测蛋白质分子量为46 960,理论等电点为4.68.该基因编码的氨基酸具有GW2蛋白质保守的环指结构域,该环指蛋白质为C5HC2类型.与GenBank中登录的其他植物GW2蛋白质序列相似性为47％ ～53％.根据VvGW2基因所编码的氨基酸序列构建系统进化树,结果显示,葡萄与可可聚为一类.实时荧光定量RT-PCR分析结果显示,VvGW2基因在美人指花或果实的各时期均有表达,其中在开花期基因表达量最高.不同葡萄品种中,VvGW2基因的表达量存在差异,在指形葡萄品种美人指的表达量最高,在圆形葡萄品种中的表达量很低.表明VvGW2基因在不同时期和不同品种中的表达量差异可能与葡萄果实形状相关.     

玉米抗病相关基因NPR1的同源克隆及表达分析

NPR1是植物系统获得性(systemic acquired resistance,SAR)抗病反应中的关键基因,对植物的广谱抗性起重要调控作用。以玉米自交系"齐319"为材料,通过PCR方法克隆到一个玉米NPR1基因(命名为Zm NPR1)。序列分析结果显示Zm NPR1包含两个保守结构域POZ/BTB位点和Ankyrin repeat锚蛋白重复位点。蛋白质聚类分析表明Zm NPR1与水稻Os NPR2的同源性最高。亚细胞定位结果显示Zm NPR1定位于洋葱表皮细胞的细胞核中。半定量PCR结果显示,Zm NPR1和玉米防卫基因PAL(编码苯丙氨酸解氨酶)响应水杨酸、玉米矮花叶病毒和玉米小斑病原菌的诱导并显著上调表达;而Zm NPR1和PAL的表达水平受到茉莉酸甲酯的明显抑制。这表明Zm NPR1在玉米中参与到水杨酸介导的抗病反应通路。     

核桃NBS类抗病基因的克隆及序列分析

NBS-LRR蛋白在植物抵御各种病原物的侵袭中发挥重要作用。利用RT-PCR技术以香玲核桃叶片为试材,克隆核桃核苷酸结合位点(nucleotide binding site,NBS)类抗病基因类似物(resistance gene analog,RGA),并对该基因和编码蛋白序列进行分析。结果表明,该序列长512 bp,具有NBS的典型结构域。利用DNAman软件进行相似性比对发现该序列与其他植物的NBS具有较高的同源性。核桃NBS类基因的克隆为其进一步研究应用奠定了基础。     

小豆抗病相关基因VaAC1的克隆与表达分析

利用简并引物从小豆中扩增出1条与植物几丁质酶基因高度同源的片段,命名为VaAC1,通过RACE技术延伸VaAC1基因的3’端和5’端,VaAC1基因完整ORF长度为885 bp,编码294个氨基酸,拥有几丁质酶蛋白家族典型保守结构域GH18_chitinase-like。RT-PCR分析表明,VaAC1基因在小豆根、茎和叶中均有表达,且在叶中的表达相对较高;大豆花叶病毒处理后,VaAC1基因在叶中的表达量显著增强,显示小豆VaAC1基因与病毒病密切相关。     

葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因的克隆、序列分析及表达

为验证葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因在葡萄抗病防御机制中的作用,本研究以金星无核葡萄叶片为试验材料,采用RT-PCR技术克隆得到1个长度为1 244 bp的葡萄β-1,3-葡聚糖酶基因。采用生物信息学方法对其开放读码框和理化性质进行分析,结果显示,该基因包含1个长度为1 083 bp的完整开放阅读框,编码的蛋白质含360个氨基酸,分子量为89 440,理论等电点为4.83。系统进化分析结果显示,β-1,3-葡聚糖酶基因所编码的氨基酸序列与桃、豌豆和水稻的同源性分别为62.1%、60.8%和33.1%。定量PCR分析结果显示,在霜霉病菌侵染后的72 h内均可诱导该基因的表达,且表达量均高于对照,表明β-1,3-葡聚糖酶基因在葡萄应答霜霉病菌侵染过程中可能发挥一定作用。     

小豆抗病相关基因VaPR3的克隆与表达分析

从小豆品种56中克隆出一段包括阅读框架在内的全长为468 bp的cDNA片段,并在GenBank上登录并命名为EU046566,由该cDNA推导的氨基酸序列与菜豆中的PVPR2约有91%的同源性,与PVPR1约有88%的同源性.序列相似性分析表明,该基因在豆科作物中具有较高的同源性,将大豆花叶病毒病接种到小豆叶片后该基因强烈响应并高效表达.RT-PCR结果表明,该基因在地上部的茎、叶、花、荚等器官中也高效表达,而在地下部的根中表达量很小.综合分析显示,该基因可能与植物抗病机制中的防卫素合成有关.     

葡萄VviSEP2基因的克隆及表达分析

【目的】克隆葡萄VviSEP2基因的完整开放阅读框(ORF)序列,明确其与胚珠败育型无核葡萄胚珠败育的关系。【方法】通过RT-PCR技术在‘无核白’葡萄中克隆葡萄VviSEP2基因的完整ORF序列,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR技术分析VviSEP2的表达模式。【结果】克隆得到一个无核葡萄胚珠发育相关基因,该基因cDNA序列长度为1 132bp,ORF为741bp,编码246个氨基酸。氨基酸多序列比对和进化树分析确认,该基因是E类MADS-box基因家族成员,命名为VviSEP2。表达分析结果表明,VviSEP2只在花蕾、花和胚珠中有表达,而在根、茎、叶中无表达,并且该基因在有核葡萄‘黑比诺’花与花蕾中的相对表达水平明显高于无核葡萄‘无核白’,同时VviSEP2基因在‘黑比诺’胚珠发育各时期的相对表达水平均高于‘无核白’,为后者的3~5倍。【结论】VviSEP2基因与无核葡萄的胚败育可能存在一定关系。     

甘薯中NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆及序列分析

以高抗根腐病的“徐薯18”总DNA为模板进行PCR扩增,获得其抗病基因同源序列RGAs,对其氨基酸序列进行聚类分析和同源性比较分析,为进一步在甘薯中克隆R基因奠定基础。     

辣椒抗病基因同源序列的克隆与分析

 【目的】利用同源序列法分离辣椒抗病基因同源序列。【方法】根据已知植物抗病基因的NBS-LRR保守结构域设计简并引物,以辣椒品系PR205基因组DNA为模板对抗病基因同源序列进行扩增。【结果】获得了25个抗病基因同源序列（resistance gene analogs,RGAs）,聚类分析将其分为7个不同的类别。由其核酸序列推导的氨基酸序列与Mi-1.2、prf、Hero、I2C-1、RPM1基因相应区域的同源性为27.4%～98.2%。其中RGA-p20与Mi-1.2 基因的核苷酸和氨基酸序列相似性均达到99%,确认RGA-p20为抗根结线虫基因的一部分,即辣椒中也含有与Mi基因同源的根结线虫抗性基因。【结论】本研究在辣椒品系PR205中获得了抗病基因同源序列,为辣椒抗病基因的克隆奠定了基础。     

甘薯抗病基因同源序列的克隆与分析

对根据紫花苜蓿（Medicago truncatula）NBS区域的保守序列等设计的16对简并引物进行优化,筛选出6对简并引物,以甘薯的基因组DNA为模板进行PCR扩增,克隆甘薯抗病基因同源序列（RGA）。结果克隆出342个不同的甘薯RGA,这342个甘薯RGA和已知的抗病基因历、N、RGCl等具有高度同源性（Evalue〈e×10^-20）。根据抗病基因同源序列的相似性,利用Cluxtalw软件将其分为22个不同的类群。这些甘薯的抗病基因同源序列已提交GenBank（编号：DQ903322至DQ903664）。在342个甘薯RGA中,除7个是TIR外,其余属于DOD—TIR类型。用Blastx和DNAman软件对342个甘薯RGA进行列队比较,发现有9个含有抗线虫病RGC1序列的RGA,它们与RGC1的同源件为50％～100％．     

山羊IGFBP-2基因的克隆、序列分析及其组织表达

【目的】克隆获得南江黄羊IGFBP-2（Insulin-like growth factor binding protein -2）基因的CDS区全序列,对其进行生物信息学分析,并分析IGFBP-2的mRNA和蛋白组织表达特征,为深入研究该基因在出生后山羊生长和发育过程中的作用以及表达调控提供基础资料。【方法】下载NCBI的GenBank数据库中公布的绵羊（Ovis aries,NM_001009436）和牛（Bos taurus,NM_174555）的IGFBP-2基因的mRNA序列,经序列比对后采用保守区域序列并利用Primer Premier 6.0软件设计克隆引物,经PCR扩增后采用TA克隆技术获取含有阳性克隆子的菌液,送公司测序得到山羊IGFBP-2基因的完整编码区序列,并利用EditSeq、DNAMAN 6.0、MEGA 6.0和ExPASy在线平台等软件对CDS区序列和其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析;获得山羊IGFBP-2基因CDS区序列后,利用该序列设计实时荧光定量PCR（Q-PCR）引物,采用Q-PCR和蛋白质免疫印迹杂交（Western blotting）方法检测了IGFBP-2的mRNA和蛋白在出生后南江黄羊不同组织（心脏、肝脏、肺、背最长肌、半膜肌和臂三头肌）和不同发育阶段（3、30、60、90和120 d）的表达情况。【结果】①克隆得到954bp的南江黄羊IGFBP-2基因的CDS区全序列,碱基组成为GC含量69.39%,AT含量30.61%,共编码317个氨基酸残基,预测的山羊IGFBP-2蛋白分子量大小为33.8808 kD,等电点为7.82,二级结构由无规卷曲（68.14%）、α-螺旋（18.30%）和延伸链（13.56%）三种形式组成;蛋白结构域分析发现,IGFBP-2蛋白序列包含保守的IB（IGFBP homologues）和TY（Thyroglobulin type Ι repeats）结构域,IB结构域位于第37-125位氨基酸处,TY结构域位于第250-302位氨基酸处;②磷酸化位点预测发现,IGFBP-2蛋白中存在Ser（5）和Thr（7）共12个磷酸化位点;糖基化位点预测发现,IGFBP-2蛋白序列中存在10个N-糖基化位点和2个O-糖基化位点;③CDS区序列相似性比较发现,山羊IGFBP-2与绵羊、牛、猪、人和小鼠的相似性分别达到98.99%、97.73%、87.12%、78.33%和76.26%;氨基酸序列相似性比较发现,山羊IGFBP-2与绵羊、牛、猪、人和小鼠的相似性分别达到99.24%、98.10%、87.07%、70.27%和73.00%;④系统进化树分析发现,山羊IGFBP-2与绵羊和牛的亲缘关系最近;⑤组织表达分析表明,IGFBP-2在肝脏中的mRNA和蛋白的相对表达量均最高(P<0.01),背最长肌次之;在不同发育阶段的肝脏组织中,IGFBP-2 mRNA和蛋白相对表达量均呈现一直上升的趋势;在不同发育阶段的背最长肌组织中,IGFBP-2的mRNA表达水平呈现一种“上升-下降-上升”的波动平衡。【结论】获得了山羊IGFBP-2基因完整的编码区序列和组织表达特征,生物信息学分析发现IGFBP-2基因的编码区序列具有物种间的保守性,肝脏是山羊IGFBP-2 的mRNA和蛋白表达的主要组织,同时在山羊不同发育阶段的肝脏和背最长肌组织中,IGFBP-2基因的mRNA和蛋白表达丰度呈现一定的规律性,表明IGFBP-2基因可能在出生后山羊的早期生长发育过程中发挥着重要的作用。     

不结球白菜抗病基因同源序列的克隆及分析

【目的】利用同源序列法分离不结球白菜抗病基因同源序列。【方法】根据植物抗病基因TIR-NBS-LRR保守区设计简并引物，对不结球白菜基因组DNA及cDNA进行PCR扩增。【结果】获得了10个具有通读氨基酸序列的片段。同源性比较发现，该10个片段均属于TIR-NBS-LRR类抗病基因同源序列（RGA），与已知R基因相应区段的氨基酸序列一致性为50%～66%。与已知抗病基因聚类分析结果显示，该10个RGA序列可以分为5大类。利用RGA950作为探针进行Southern杂交，结果表明，其在基因组中存在多拷贝。【结论】本研究成功获得了不结球白菜RGA序列，为进一步克隆不结球白菜的R基因奠定了基础。     

葡萄KEA家族基因的克隆、鉴定及表达分析

【目的】从葡萄中克隆并鉴定KEA家族基因,在转录水平探索其组织特异性表达特征及对缺钾、脱落酸(ABA)、氯化钠(NaCl)与山梨糖醇(sorbitol)等胁迫的响应情况,明确主效基因。【方法】通过同源克隆法,在葡萄基因组中筛选并鉴定KEA家族基因;利用MEGA 7.0软件中的邻接法建立9种不同植物(葡萄、拟南芥、水稻、玉米、高粱、短柄草、白杨、梨和苹果)KEA家族成员的系统进化树;借助多种生物信息学软件分析葡萄KEA家族基因及其编码蛋白的详细特征;检索EST数据库,分析葡萄KEA家族基因的表达谱;利用实时荧光定量PCR分析KEA家族基因在葡萄不同组织部位的表达模式及对缺钾、ABA、NaCl与sorbitol等胁迫的响应情况,明确主效基因。【结果】在葡萄基因组中检索并克隆获得4个KEA家族基因,命名为VvKEA1—VvKEA4,均含有典型的K/H交换结构域(K/H exchanger domain)和TrkA-N domain功能结构域,属于典型的植物K+/H+逆向转运体;9种不同植物的KEA家族蛋白在氨基酸水平具有33.10%的一致性,并可分为2个亚族(GroupⅠ和GroupⅡ),其中,葡萄VvKEA1和VvKEA2属于GroupⅠ,均含有7个Motif基序,而VvKEA3和VvKEA4属于GroupⅡ,只含有4个Motif基序;系统进化树表明葡萄VvKEA1、VvKEA2和VvKEA4成员分别与拟南芥AtKEA2、AtKEA3和AtKEA5紧密聚在一起,而葡萄VvKEA3则与梨PbrKEA5和苹果MdoKEA7紧密聚在一起,水稻、玉米、高粱和短柄草4种禾本科植物KEA家族成员更倾向于聚在一起,而木本植物白杨、苹果、梨KEA家族成员紧密聚在一起;葡萄KEA家族蛋白拥有相似的三级结构,主要定位于细胞质膜,均含有12—13个跨膜区,均为稳定蛋白,等电点pI均小于7.00,且只有VvKEA3具有信号肽;在葡萄VvKEA启动子区域鉴定到至少15种的顺式作用元件,主要包括胁迫响应、营养和发育、激素响应、昼夜规律等不同生命活动相关的调控元件;EST表达谱结果表明葡萄KEA家族基因在多种组织或器官中均有表达,在果实中的表达水平最高,其次是叶、种子、根和雌蕊;实时荧光定量PCR分析表明VvKEA3在8年生‘白罗莎里奥’葡萄树不同组织中的整体表达水平最高,在幼果中的表达量最为突出,而其他3个VvKEA的整体表达水平相对较低,且较为接近;幼苗中,VvKEA1—VvKEA4在转录水平对NaCl处理没有响应,但对ABA处理最为敏感,VvKEA1—VvKEA4的表达量在检测幼苗的地上部和根部均被显著诱导,VvKEA3在检测幼苗的地上部和根部及VvKEA1在地上部的表达量受缺钾处理诱导而显著增强,VvKEA3在检测幼苗的地上部和根部及VvKEA4在根部的表达量受sorbitol渗透处理诱导而显著上升。【结论】从葡萄中克隆并鉴定了4个KEA家族基因,主要在葡萄果实、叶片和种子中表达,其成员与拟南芥KEA成员在遗传距离上较近;VvKEA3在成年葡萄树中的整体表达水平最为丰富(幼果中最高),幼苗中VvKEA3受缺钾、ABA和sorbitol渗透胁迫的调控;VvKEA3是葡萄果实中重要的K+/H+逆向转运体。     

甘薯中NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆及序列分析

根据已知的NBS-LRR类抗病基因蛋白质的保守序列设计简并引物,用以扩增甘薯基因组中的抗病基因同源序列,获得一条大小约500 bp的扩增片段,克隆测序后得到20个NBS-LRR类抗病基因同源片段RGAS。其推导的氨基酸序列均具有P-loop、Kinase-2a和Kinase-3a及GLPL区等几个保守区,并且可分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR两个亚类。其中10个TIR亚类RGAS与已克隆的N、L6、M等抗病基因相应区段的氨基酸序列的同源性为21%-44%,而10个non-TIR亚类RGAS与已克隆的Prf、RPM1、RPS2等抗病基因相应区段的氨基酸序列的同源性为15%-46%。这些抗病基因同源片段(RGA)可做为分子标记筛选甘薯的抗病候选基因。     

紫草LeEXT-1基因的克隆、序列及表达分析

以硬紫草细胞为材料,采用快速扩增cDNA末端法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆了由抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)和cDNA芯片技术筛选获得的在黑暗条件下优先表达的LeEXT-1基因的全长cD-NA。生物信息学分析结果表明,该cDNA全长为1 077 bp,编码1个含247个氨基酸的蛋白,与编码伸展蛋白(extensin)的基因具有高度的同源性。基因表达分析结果表明,当紫草细胞从B5培养基转到M9培养基时,LeEXT-1基因在2 h内被快速诱导表达,随后又逐渐降低到一个较低的水平。该基因的克隆为进一步研究伸展蛋白在紫草宁合成调控中的作用奠定了基础。     

陆地棉GhPLDα基因的克隆、序列分析及表达

[目的]棉花磷脂酶D(GhPLDα)基因的克隆、序列功能结构域分析及表达.[方法]以陆地棉胚珠和纤维为材料提取总RNA,利用RT-PCR技术扩增得到PLDα基因的cDNA片段,将其构建到原核表达载体pET-28a中,转化大肠杆菌BL21(DE3)并进行体外诱导表达,通过SDS-PAGE检测目的蛋白的表达,利用分光光度法检测酶活性,采取RT-PCR方法检测基因表达.[结果]从发育的棉花胚珠和纤维混合材料中克隆得到的磷脂酶基因的开放读码框为2 421 bp,编码包含807个氨基酸的蛋白质,分子量约为88 kDa.通过同源序列比对和功能结构域分析,GhPLDα具有典型的磷脂酶D家族(HKD)结构域,同时还存在蛋白激酶C结构域2(C2结构域).构建了pET28a-GhPLDα原核表达载体;获得分子量约为88 kDa左右的重组蛋白GhPLDα.半定量RT-PCR结果表明GhPLDα基因可能参与棉花胚珠与纤维发育过程.[结论]GhPLDα基因的克隆、序列分析和表达为进一步研究棉花GhPLDα基因在胚珠和纤维发育中过程的功能奠定了基础.     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的克隆与表达分析

为获得小麦抗叶锈病相关基因,以小麦近等基因系TcLr19所构建的非亲和cDNA文库中获得的EST序列(Contig 914)为靶序列,用RT-PCR方法和cDNA末端快速扩增技术,分离克隆到片段为3 042bp的全长cDNA序列。序列分析表明该序列符合典型单子叶植物的CC-NBS-LRR结构模式,命名为TaNLR。该基因包含一个完整的2 739bp的开放阅读框(ORF),具有连续的Poly A尾和典型的加尾信号AATTAA。ProtParam程序预测表明该基因编码912个氨基酸。发育树分析显示该氨基酸序列与大麦的NBS-LRR类抗病基因蛋白同源性最高达89%。荧光定量PCR分析表明,在小麦与叶锈菌互作中,TaNLR基因受叶锈菌诱导下调表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病同源基因,这为明确NBS-LRR在小麦抗叶锈病中的作用奠定了基础。     

黄瓜抗病基因同源序列的表达分析

对黄瓜抗霜霉病品种东农129进行霜霉菌诱导,以稳定表达的18S RNA基因做对照,用RT-PCR半定量的方法分析黄瓜抗病基因同源序列(RGAs)的表达情况。结果表明,霜霉菌能诱导RGA基因的表达,经霜霉菌诱导后多数RGA基因相对表达量增强。说明了RGA基因的表达情况和霜霉菌密切相关。用半定量RT-PCR研究RGA基因的表达具有操作简单,特异性高,可靠性强的优点。     

绵羊生长激素基因的克隆、序列分析及真核表达

利用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法,从新疆阿勒泰×中国美利奴杂交F1代绵羊脑垂体总RNA扩增出编码绵羊生长激素(oGH)基因序列,T-A克隆入载体质粒pT-Adv.测序结果表明所克隆的oGH cDNA在重组质粒的阅读框架是正确的,共含有654个碱基,其核苷酸序列与已知的3条绵羊序列相比共有7个碱基的差异,除第472位和529位的碱基差异能够引起氨基酸序列的变化外,其余均为无义突变,说明从新疆阿勒泰×中国美利奴杂交绵羊中获得的羊生长激素存在有不同品系间的基因多态性变化.将重组质粒pT-Adv/oGH cDNA定向克隆入真核表达载体质粒pcDNA3.1/myc-HisA,构建成重组oGH基因的真核表达载体pcDNA3.1A/oGH.利用脂质体转染法,将重组质粒导入到小鼠骨髓瘤(SP2/0)细胞中,经间接ELISA检测,证明在转染细胞的上清中存在有目的基因产物的外泌表达.