中国古老月季‘月月粉’叶绿体基因组特征

‘月月粉’月季是蔷薇科蔷薇属植物,是中国古老月季品种之一,是现代月季的重要祖先.本研究基于‘月月粉’月季叶绿体基因组图谱,对其序列特征、SSR分子标记、核苷酸多态性及其在蔷薇属中的系统发育位置进行了分析.结果表明：‘月月粉’月季叶绿体基因组序列全长156 591 bp,具有非常典型的四分体结构,共有130个基因,包含86个蛋白编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因,总GC含量为37.00%;‘月月粉’月季叶绿体基因组保守度极高,与其他4个近缘种‘大花香水’月季、单瓣月季、‘粉红香水’月季、‘亮叶’月季的序列有很好的共线性关系,且蛋白编码区域的保守度和相似度最高;‘月月粉’月季叶绿体基因组共有57个简单重复序列(SSR),且绝大多数是单核苷酸重复序列;‘月月粉’月季与单瓣月季的亲缘关系密切.本研究结果为后续蔷薇属的遗传多样性、遗传结构及系统发育研究提供了科学依据.     

苦荞转录因子FtNAC15基因的克隆及表达分析

为研究NAC转录因子在苦荞中的功能,从苦荞发育种子中克隆了一个NAC家族基因,其开放阅读框全长1 098 bp,编码365个氨基酸,将其命名为FtNAC15。基因结构分析表明:FtNAC15基因由3个外显子和2个内含子组成。氨基酸序列多重比对和进化关系分析表明:FtNAC15蛋白与水稻ONAC003、拟南芥ANAC010和ANAC073亲缘关系较近,属于NAC家族转录因子家族中同一亚组。基因上游启动子序列顺势作用元件分析表明:该基因启动子中的顺式作用元件可以分为5类,即启动子核心元件、节律和光照响应元件、转录因子结合位点、非生物胁迫响应元件和激素响应元件。表达分析表明:FtNAC15基因在种子发育的成熟期和干旱胁迫下上调表达,表明其参与调控荞麦种子发育和响应干旱胁迫。     

陆地棉低磷胁迫应答基因GhGDPD1的克隆与表达分析

【目的】基于前期陆地棉‘新陆早19’Gossypium hirsutum‘Xinluzao 19’根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列数据分析,挖掘相关基因,并对其克隆与表达分析。【方法】克隆陆地棉‘新陆早19’GhGDPD1基因并进行基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析GhGDPD1的基因结构和进化关系;采用半定量RT-PCR技术与实时荧光定量PCR (RT-qPCR)的方法检测该基因于根、茎、叶、花等4个组织的基因表达量的变化以及低磷胁迫下的表达模式。【结果】成功克隆GhGDPD1基因,开放阅读框序列长度为1 149 bp,共编码382个氨基酸,属于GDPD家族,其中存在一个保守结构域,名为GDPD＿GDE5＿like＿1＿plant。半定量RT-PCR和RT-qPCR试验结果均显示：GhGDPD1基因主要表达于根,中量表达于花和茎,微量表达于叶。该基因在受到低磷胁迫的刺激后,立即会对低磷胁迫做出应答,胁迫4 h相对表达量达到最高值。【结论】首次成功克隆到陆地棉‘新陆早19’GhGDPD1基因,获得了GhGDPD1基因的组织表达以及低磷胁迫下的表达模式,为深入解...     

金银花FT基因的克隆及在不同花器官中的表达分析

在药用植物金银花中克隆了开花整合基因LjFT(Genbank登录号：OP700454)，并对其开展了生物信息学分析和不同花器官中的表达分析。结果表明：金银花LjFT基因包含4个外显子和3个内含子，编码框长度为525 bp，编码174个氨基酸残基，其所编码的蛋白质与其他植物FT序列高度保守；基于SWISS-MODEL和Alphafold 2这2种方法进行的蛋白结构预测表明金银花LjFT与拟南芥FT在蛋白质三级结构上高度保守；启动子分析表明LjFT启动子序列中含有大量激素响应元件、光响应元件和胁迫响应元件；系统进化分析表明LjFT与绣球HmFT亲缘关系最近；表达分析表明LjFT主要在花蕾期高量表达，尤其是花萼和花瓣中，开花后表达水平迅速降低。     

梅花PmCBFa基因的克隆与序列分析

为了找到梅花抗寒关键基因,进一步了解梅花的抗寒分子机理,在分析了NCBI核苷酸数据库中已公布的CBF/DREB1同源基因序列基础上,通过基因同源克隆结合RACE技术,在‘雪梅’花蕾cDNA文库以及‘雪梅’gDNA中均成功扩增得到梅花的1个CBF/DREB1类基因,命名为PmCBFa。该基因CDS区全长845bp,编码231个氨基酸。经核苷酸序列分析、预测编码氨基酸序列比对分析以及编码蛋白系统进化树分析表明,该基因编码的蛋白具有CBF/DREB1类转录因子保守的AP2结构域及其两翼结构序列,且与桃的DREB1同源蛋白同源性最高。该研究结果为后续PmCBFa基因在梅花抗寒分子机理的研究中提供了理论依据,为梅花抗寒育种开辟了新的途径。     

玉米SEs基因家族生物信息学分析

为获悉玉米SEs基因家族的功能和系统进化关系,利用生物信息学方法对玉米SEs基因家族进行鉴定,同时分析其家族成员理化性质、蛋白质二级结构、进化关系、基因结构、保守结构、氨基酸序列、染色体及启动子顺式作用元件。结果表明,在玉米中共鉴定到10个SEs基因家族成员,编码蛋白质的氨基酸序列长度为320～534 aa,分子量大小为33.85～56.94 kDa,等电点为6.57～9.15;亚细胞定位预测结果表明大部分玉米SEs蛋白定位在细胞质和原生质;系统进化树将玉米SEs基因家族分为3支;基因结构的保守基序分析说明玉米SEs基因家族存在一定的差异性;10个玉米SEs基因家族成员主要分布在Chr1、Chr5和Chr9上;氨基酸多序列比对分析表明10个玉米SEs基因家族成员存在一定的结构相似性;蛋白序列中存在10种Motif;启动子顺式作用元件分析表明玉米SEs基因主要受光响应、茉莉酸信号响应调控。     

‘金冠’苹果PP2C基因克隆及低温胁迫下的表达

【目的】为了鉴定并探究苹果MdPP2C基因对低温胁迫的响应机制。【方法】利用基因克隆技术，从苹果‘金冠’cDNA中克隆得到3个苹果MdPP2C基因，利用生物信息学技术对3个基因的理化性质、系统进化及保守基序等进行分析，并采用real time-qPCR技术检测其在4℃低温处理下的表达情况。【结果】序列分析结果表明，克隆得到的MdHAB1、MdHAI2和MdAHG3分别编码544、405和432个氨基酸，其预测的表观相对分子质量分别为58.26 kDa、44.29 kDa和45.80 kDa,理论等电点分别为5.03、6.63和5.01,均属于酸性蛋白；3个蛋白均属于不稳定蛋白和亲水蛋白，3个蛋白均无跨膜结构，主要定位于细胞核和叶绿体，且3个基因编码的氨基酸序列均具有PP2C超家族保守结构域；real time-qPCR结果表明，低温处理后，MdHAB1、MdHAI2和MdAHG3转录水平均呈现持续上调的趋势。【结论】从‘金冠’中克隆的3个PP2C家族基因均参与苹果‘金冠’对低温胁迫的响应，以上结果为探究苹果PP2C家族基因在苹果属植物对低温胁迫的响应过程及调控机制提供理论基础，为使用分...     

芹菜过敏原蛋白Api g 1基因的克隆与表达分析

以2个芹菜(Apium graveolens)品种‘津南实芹’和‘美国西芹’为试验材料,分别克隆出过敏原蛋白Api g 1基因。序列分析表明,‘津南实芹’和‘美国西芹’中的过敏原蛋白基因Api g 1均含有1个480 bp的开放阅读框及1个148 bp的内含子,分别编码159个氨基酸,二者有2个核苷酸位点的差异,编码的氨基酸有1个位点差异。‘津南实芹’和‘美国西芹’的过敏原蛋白Api g 1与胡萝卜、欧芹等植物的过敏原蛋白相似度较高,在保守区域有7个甘氨酸残基,空间结构上由3个螺旋和7个折叠组成。实时定量PCR表达分析显示,该基因在主根中表达较高,茎其次,其他部位表达较弱,具有明显的组织特异性。     

陆地棉GhWOX4转录因子的克隆与生物信息学分析

采用反转录PCR(简称RT-PCR)技术从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中克隆获得1个WOX基因,命名为Gh WOX4(NCBI登录号:KX900572)。序列分析显示,Gh WOX4的开放阅读框为657 bp,编码含218个氨基酸残基的蛋白,具有典型高度保守的同源异型HD结构域,属于WOX转录因子家族。生物信息学分析表明,该基因蛋白相对分子量为25.19 ku,等电点为10.04,为不稳定蛋白。二级结构以无规则卷曲为蛋白最大量的结构元件。与其他植物同源基因序列比对显示,其同源区域主要集中在同源异型HD结构域。系统进化树分析表明,Gh WOX4属于Ⅰ类家族成员,与陆地棉Gh_D01G1055、拟南芥At WOX4和可可树Tc WOX4等亲缘关系最近,处于同一个进化分支,推测其可能与之前报道的拟南芥WOX基因类似,参与植物维管束及花器官发育。     

茶树CsLhcb4基因的电子克隆与生物信息学分析

采用电子克隆方法获得茶树CP29蛋白的c DNA序列(Cs Lhcb4),并进行相关生物信息学分析。结果表明,该基因包含1个858 bp的开放阅读框,编码285个氨基酸,分子量为31.1 ku,理论等电位点5.79。该基因为亲水蛋白,可能位于叶绿体上,属于叶绿素a/b连接蛋白超家族成员,其二级结构主要是α-螺旋和无规则卷曲,三级结构构建模型为单体形式。序列进化分析表明,茶树CsLhcb4基因编码蛋白与大豆、欧洲大叶杨和陆地棉进化距离最近。以上结果为进一步分析CsLhcb4的功能及花青素代谢中的作用奠定基础。     

玉米ARID转录因子家族鉴定及表达分析

【目的】鉴定玉米ARID转录因子家族成员,并进行表达分析,为深入研究ARID转录因子生物学功能及玉米遗传育种提供理论参考。【方法】从拟南芥数据库TAIR获取7个ARID转录因子家族成员的氨基酸序列,与玉米基因组编码蛋白进行同源比对,鉴定出玉米ARID转录因子家族成员,采用生物信息学方法对其理化性质、系统发育进化、启动子区顺式作用元件、生育期组织表达模式和蛋白互作网络等进行预测分析,并用实时荧光定量PCR检测其在激素处理及低温胁迫下的表达模式。【结果】从玉米中共鉴定出12个ARID转录因子家族成员（ZmARID1～ZmARID12）,编码的氨基酸数量为448～1875个,均为亲水性蛋白,除ZmARID12外,其余均为不稳定蛋白;ZmARID2、ZmARID4、ZmARID9和ZmARID10蛋白定位于叶绿体和细胞核,ZmARID12定位于叶绿体和细胞质,ZmARID1定位于叶绿体,其余成员均定位于细胞核。玉米ARID家族基因启动子区域不仅含有多种光响应元件（G-box、Sp1、GATA-motif、Box4、MRE、AE-box）,还含有茉莉酸甲酯（MeJA）响应元件（CGTCA-mot...     

不结球白菜BrABF3基因的克隆与功能分析

[目的]本文旨在研究BrABF3基因在不结球白菜开花时间调控中的功能。[方法]以不结球白菜‘苏州青’为材料,通过同源克隆获得BrABF3基因全长序列,再与其他物种中的同源序列进行进化树分析;利用注射法将农杆菌导入烟草叶片研究BrABF3基因的亚细胞定位;利用PlantCARE在线软件分析启动子motif元件;采用荧光定量PCR(RT-qPCR)技术分析BrABF3基因在早花品种‘苏州青’和晚花‘五月慢’品种不同生长期的表达情况。[结果]BrABF3基因含有1 242 bp开放阅读框,编码413个氨基酸,其蛋白定位于细胞核。在进化过程中BrABF3的氨基酸序列与甘蓝型油菜亲缘关系最近。BrABF3启动子序列中含有大量的motif元件,如光响应元件、激素响应元件和胁迫响应元件等。RT-qPCR结果表明,开花前BrABF3基因在晚花品种‘五月慢’中的表达显著高于早花品种‘苏州青’。[结论]本试验克隆并获得BrABF3基因,其蛋白定位于细胞核,而且在晚花品种中高表达,推测该基因可能参与调控不结球白菜的开花时间。     

海岛棉GbMYB25基因的克隆及表达分析

根据陆地棉GhMYB25的序列,设计1对引物,通过RT-PCR技术从海岛棉品种新海21号中克隆了1个同源基因,命名为GbMYB25。GbMYB25基因具有1个930bp的开放阅读框,编码309个氨基酸,预测分子量约为34.762ku,等电点为8.08,推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的SANT结构域。GbMYB25基因序列包含2个内含子。氨基酸序列比对表明,该蛋白和其他高等植物的MYB蛋白有较高的同源性。进化树分析表明,GbMYB25基因和陆地棉GhMYB25基因处在同一进化树分支。亚细胞定位表明GbMYB25基因在细胞核中表达,实时荧光定量PCR结果表明GbMYB25基因在胚珠(0doa)、纤维(5dpa)和叶片中的表达量较高。以上结果表明,GbMYB25转录因子可能参与棉花纤维发育。     

Bioinformatic Analysis of an Aquaporin Gene from Upland Cotton

[目的]对陆地棉水通道蛋白基因GhNIP5.1进行生物信息学分析,为深入研究陆地棉水通道蛋白的功能提供研究基础。[方法]利用电子克隆的方法,获得棉花 GhNIP5.1基因的开放阅读框序列,并对该序列进行了生物信息学分析;利用已公布的棉花基因组测序结果,搜索获得 GhNIP5.1基因的编码区序列。[结果]序列分析表明,所获得 cDNA序列具有完整的897 bp的开放阅读框,编码298个氨基酸残基;该氨基酸序列具有 MIP超家族典型的 NPA保守序列;它同葡萄和拟南芥的NIP5.1氨基酸序列的一致性最高,分别为89.3%和83.2%,在拟南芥 NIP家族9个成员中,GhNIP5.1蛋白的氨基酸序列同 AtNIP5.1同源性最高;该蛋白的三维结构也同拟南芥AtNIP5.1的非常相似;GhNIP5.1基因的编码区全长2067 bp,包含4个外显子和3个内含子,所有内含子的左右边界均为 GT-AG结构。[结论] GhNIP5.1基因可能具有同拟南芥AtNIP5.1类似的生理功能。     

一个陆地棉水通道蛋白基因的生物信息学分析(英文)

[目的]对陆地棉水通道蛋白基因GhNIP5.1进行生物信息学分析,为深入研究陆地棉水通道蛋白的功能提供研究基础。[方法]利用电子克隆的方法,获得棉花GhNIP5.1基因的开放阅读框序列,并对该序列进行了生物信息学分析;利用已公布的棉花基因组测序结果,搜索获得GhNIP5.1基因的编码区序列。[结果]序列分析表明,所获得cDNA序列具有完整的897 bp的开放阅读框,编码298个氨基酸残基;该氨基酸序列具有MIP超家族典型的NPA保守序列;它同葡萄和拟南芥的NIP5.1氨基酸序列的一致性最高,分别为89.3%和83.2%,在拟南芥NIP家族9个成员中,GhNIP5.1蛋白的氨基酸序列同AtNIP5.1同源性最高;该蛋白的三维结构也同拟南芥AtNIP5.1的非常相似;GhNIP5.1基因的编码区全长2 067 bp,包含4个外显子和3个内含子,所有内含子的左右边界均为GT-AG结构。[结论]GhNIP5.1基因可能具有同拟南芥AtNIP5.1类似的生理功能。     

甘薯IbbZIP22基因克隆与表达分析

本研究以济薯25为材料，克隆得到IbbZIP22基因。该基因编码区全长1 368 bp,编码455个氨基酸。序列和结构分析发现该基因编码的蛋白上有bZIP＿plant＿RF2保守结构域，推测其属于RF2类bZIP转录因子；对IbbZIP22蛋白进行亚细胞定位预测，推测该蛋白位于细胞核中；系统发育分析表明，IbbZIP22蛋白与三裂叶薯中的ItRF2a-like蛋白亲缘关系最近。采用实时定量PCR技术对济薯25和徐紫薯8号不同部位的IbbZIP22基因表达模式进行分析，发现IbbZIP22基因均在两个品种块根中表达量最高，且济薯25块根中的表达量显著高于徐紫薯8号，推测该基因参与淀粉调控。利用同源克隆技术，从济薯25基因组DNA中克隆IbbZIP22基因的启动子序列，该序列中除包含CAAT-box、TATA-box等核心启动子元件外，还存在多个参与光响应、抗逆和激素应答等元件。本研究结果为探究甘薯抗逆和淀粉调控机制提供了理论依据。     

玫瑰GASA4-like基因的克隆及其序列分析

从大马士革玫瑰(Rosa damascena)中利用同源克隆结合RACE的方法首次获得了一个GASA4-like基因的cDNA和DNA序列全长(GenBank登陆号FJ595792,FJ595793),并利用TAIL-PCR的方法克隆了其部分启动子序列。结果表明,玫瑰GASA4-like基因包含4个外显子,3个内含子,开放阅读框为327bp,编码108个氨基酸序列。对推导的氨基酸序列分析发现,N末端1~26个氨基酸是一信号肽序列,C末端含有12个保守的半胱氨酸残基,具有GASA基因家族共同的一些结构特征。系统进化分析表明,玫瑰GASA4-like与分生组织中表达的GASA蛋白聚为一类。启动子顺式作用调控元件分析表明,GASA4-like基因上游318bp的部分启动子含有诱导表达调控元件和一些转录因子的结合位点;最后,对GASA4-like基因可能的生物学功能进行了预测。     

灰飞虱β3-微管蛋白cDNA的克隆及序列分析

抽提灰飞虱RNA，利用RT—PCR技术，克隆了灰飞虱体内β3-微管蛋白基因部分序列。进一步通过3’-和5’-RACE获得了全长。序列分析表明，该基因(LSTUB3)长1859bp，编码的蛋白含454个氨基酸，分子量约为51kDa；类似于其他昆虫的β-微管蛋白，LSTUB3含有2个氨基酸保守区：NNWAKGHY和RKAFLHWYTGEGMDEMEFTEF。另外，LSTUB3还具有1个由6个氨基酸组成的β3-微管蛋白特征性的插入序列：CASRGG。结合已发表的其他昆虫该基因的序列，构建了分子系统树，系统分析表明：LSTUB3与其他昆虫的该基因序列有较高的同源性，达85．7％以上。     

青稞籽粒花青素合成相关基因 HvnF3′M的克隆与表达分析

旨在从紫粒青稞‘达章紫’和白粒青稞‘昆仑12号’中分别克隆具有典型的P450超家族结构域的 F3′M 基因。序列分析结果表明,该基因序列全长为 1 584 bp,共编码527个氨基酸。序列比对发现,‘达章紫’与‘昆仑12号’中的 HvnF3′M序列存在2个碱基差异,一致性为99.87%;氨基酸序列也存在2个差异,一致性为99.62%。理化性质分析表明,两蛋白理论等电点分别为6.85和7.19,分子质量分别为57.01 ku和56.89 ku。蛋白质序列分析表明,HvnF3′M为亲水性稳定的碱性蛋白,‘达章紫’中该蛋白主要由α-螺旋、无规卷曲、延伸链和β转角组成;‘昆仑12号’中该蛋白主要由α-螺旋、无规卷曲和延伸链组成。系统进化分析表明,在11种禾本科植物种中,两品种的 F3′M蛋白与大麦的亲缘进化关系最近,与玉米亲缘关系最远。荧光定量PCR（RT-qPCR）分析表明,随着籽粒颜色的形成（尤其是在晚期）,‘达章紫’ HvnF3′M基因的表达量呈现极显著升高（P＜0.01）;而‘昆仑12号’ HvnF3′M基因表达量呈现逐渐下降的趋势。从研究结果推测, HvnF3′M基因与青稞籽粒颜色的形成有着密切联系,且在籽粒花青素形成过程中起正向调控作用。     

棉花茉莉酸羧基甲基转移酶基因克隆及其表达分析

根据亚洲棉石系亚1号的转录组测序结果,克隆获得陆地棉品种"新陆早17号"的茉莉酸羧基甲基转移酶(jasmonic acid carboxyl methyltransferase,JMT)全长cDNA,命名为GhJMT(GenBank登录号KJ856913)。序列分析表明,GhJMT基因开放阅读框为1 116bp,编码371个氨基酸。保守结构域分析显示,该基因编码的蛋白具有甲基转移酶-7保守结构域。系统进化树分析显示,GhJMT与可可的茉莉酸甲基转移酶在同一分支,可能定位于细胞质,为不稳定亲水性蛋白。实时荧光定量PCR分析表明,2.5%PEG6000胁迫处理12h时,根中GhJMT基因的表达迅速上调并达到最大值,约为对照的2.6倍,在茎中GhJMT的表达量在9h达到最高,约为对照的2.3倍,而在叶中GhJMT表达量在3h达到最高,约为对照组的2.1倍,说明GhJMT基因表达受干旱胁迫的诱导。研究结果有助于阐明GhJMT基因表达与植物抗旱的相关性。