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。     

银杏IspF基因的克隆与功能分析

采用RACE技术,从银杏中获得MEP途径中的第5个酶2-C-甲基-D-赤藓醇-2,4-环焦磷酸合成酶(IspF)基因的全长cDNA,命名为GbIspF(GenBank登录号:EF062579).该基因cDNA全长为897 bp,包含720 bp的开放阅读框,编码239个氨基酸残基的蛋白,在GbIspF的N-端有一个长为59个氨基酸残基的质体转运肽;序列多重比对表明GbIspF与其他植物IspF同源.利用半定量RT-PCR对GbIspF进行组织表达谱分析,结果表明GbIspF在银杏根、茎、叶、果中均有表达,但表达量差异较大,在叶中表达量最高,在根中表达量最低.功能互补分析表明GbIspF能推动工程菌XL1-Blue pTrcGbIspF pAC-BETA超量表达β-胡萝卜素,在颜色互补平板上呈现β-胡萝卜素特有的橘黄色,证实GbIspF具有典型的IspF基因功能.     

巴拉圭瓜多竹CCR基因的克隆与分析

肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-Co A reductase,CCR)是木质素生物合成途径中关键酶。本研究依据转录组数据设计特异性引物,采用RT-PCR方法成功地从巴拉圭瓜多竹(Guadua paraguayanan)中克隆得到一个全新的CCR基因的全长cDNA序列,命名为GpCCR。序列分析结果表明,GpCCR包含完整的c DNA开放阅读框(ORF),由1065bp组成,编码354个氨基酸。Blast比对结果显示该蛋白质属于CCR家族蛋白;系统进化树结果显示瓜多竹与禾本科植物大麦、水稻等亲缘关系较近。荧光定量PCR检测显示GpCCR在巴拉圭瓜多竹的茎秆中表达量最高,在叶中表达量最低。     

荔波连蕊茶肌动蛋白基因全长cDNA的克隆及其表达分析

根据植物肌动蛋白(Actin)基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属植物荔波连蕊茶幼嫩茎段为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 631 bp的Actin基因全长cDNA序列,命名为ClActin1(GenBank登录号KF366912)。序列分析表明,ClActin1开放阅读框(ORF)为1 134 bp,编码377个氨基酸,5’非编码区90 bp,3’非编码区407 bp。预测的ClActin1蛋白分子量为41.69 kD,理论等电点为5.31,具有Actin超基因家族的保守结构域和肌动蛋白家族特有的特征信号序列。ClActin1与GenBank中收录的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在82%以上,氨基酸序列的相似性在97%以上。与其它植物肌动蛋白比较并构建系统进化树,结果显示山茶肌动蛋白与茶树和杨树的肌动蛋白的亲缘关系最为密切。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在荔波边蕊茶不同组织器官及不同发育时期的表达量稳定,表明ClActin1基因可作为内参基因。     

毛白杨转录因子PtCBF5的表达模式分析

利用RT-PCR手段克隆得到1个毛白杨CBF基因cDNA,命名为PtCBF5(GenBank注册:DQ354395)。PtCBF5全长837bp,该序列包括起始密码子ATG和42bp的5′末端非编码区,终止密码子TGA和98bp的3′末端非编码区,开放阅读框编码231个氨基酸。RT-PCR半定量研究表明:PtCBF5在叶片组织中的表达量高,茎、根中的表达量低。组培苗在低温、干旱、NaCl、ABA条件下处理诱导24h,在低温和干旱的条件下PtCBF5表达量在诱导30min后开始增加,分别在2h和6h达到峰值,24h后又恢复到初始水平;而高盐和ABA存在的条件下未有显著变化。PtCBF5在植物体适应寒冷和干旱的过程中可能有着重要作用,尤其在逆境初期。     

荔波连蕊茶GA2ox1基因的克隆及表达分析

[目的]GA2氧化酶是赤霉素生物合成代谢过程中关键酶之一,GA2ox家族基因常被用于植物矮化基因工程育种。[方法]根据植物GA2氧化酶基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属荔波连蕊茶嫩枝为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 371 bp的GA2ox基因全长cDNA序列,命名为ClGA2ox1(GenBank登录号KJ502290)。[结果]序列分析表明,ClGA2ox1放阅读框(ORF)为1 002 bp,编码333个氨基酸,5'非编码区59 bp,3'非编码区310 bp。预测的蛋白质分子量为37.31 kD,等电点为5.92,具有GA2ox超基因家族的保守结构域和特有的氨基酸残基。ClGA2ox1蛋白与GenBank中收录的其它植物GA2ox蛋白氨基酸的相似性达到80%。构建系统进化树,结果显示山茶GA2氧化酶与烟草GA2ox蛋白的亲缘关系最为密切。实时定量PCR结果显示,该基因在荔波边蕊茶不同器官及发育不同时期的均有表达,表达量有所不同:ClGA2ox1基因在2年生茎段中的表达量最高,在嫩枝和根中也有较高的表达,而在新抽生的嫩叶中最低。[结论]试验结果为进一步明确ClGA2ox1基因的功能特征及揭示其参与调控植物生长的分子机制奠定基础。     

油茶ACP基因的全长cDNA克隆及序列分析

酰基载体蛋白是脂肪酸合成中的关键蛋白质,位于脂肪酸合成酶系的中央,作为脂酰基的载体将脂酰基从一个酶反应转移到另一个酶反应.以油茶近成熟种子cDNA文库和EST文库为基础,采用分子生物学技术分离克隆了油茶酰基载体蛋白基因全长cDNA序列.结果表明：油茶酰基载体蛋白基因的全长cDNA为669bp,包含1个完整的CDS及3′UTR和5′UTR,编码141个氨基酸,该基因被命名为co-acp并提交至GeneBank,登录号是EU717697;油茶酰基载体蛋白基因的推导氨基酸序列与其它15种植物的ACP进行AlignX比较的结果表明,油茶酰基载体蛋白与油橄榄ACP的相似性最高,而且遗传距离最近;预测油茶酰基载体蛋白的二级结构以α螺旋为主,没有跨膜结构域和信号肽,其等电点约为4.995.     

毛竹PeAP2基因及其启动子的克隆与表达初步分析

APETALA2(AP2)基因在植物生长发育过程中发挥着重要作用.利用RT-PCR和RACE方法,从毛竹中克隆到1个AP2同源基因的全长cDNA序列,命名为PeAP2.序列分析表明:PeAP2基因全长1 750 bp,其中,5′端非编码区106bp,3′端非编码区174 bp,开放阅读框1 470 bp,编码1个489 aa的蛋白,该蛋白含有2个AP2结构域,属于AP2/EREBP家族的AP2亚家族.PeAP2蛋白与来自其它单子叶植物的AP2蛋白均有着较高同源性,其中,与二穗短柄草的AP2蛋白同源性最高,达74.85％.实时定量PCR分析显示:PeAP2基因在毛竹的根、茎、叶、鞘和节5种器官中均有表达,其中,叶片中的表达丰度最高,鞘中次之,而在根、茎、节中的表达丰度接近,均较低.利用hiTAIL-PCR方法克隆获得了PeAP2上游启动子区序列1 359 bp,分析显示其含有光、激素等多种信号应答相关的作用元件.     

油桐烯脂酰CoA还原酶的克隆与表达模式分析

以葡萄桐近成熟种子为材料,根据油桐转录组数据库中已知部分烯脂酰CoA还原酶(enoyl-CoA reductase,ECR)序列,利用RACE克隆技术,克隆得油桐烯脂酰CoA还原酶的全长c DNA序列,命名为VfECR,并对该基因的核苷酸序列及其相应氨基酸序列的理化性质、疏水性/亲水性、跨膜结构域、蛋白质的二、三级结构、亲缘关系进行分析。结果表明:该基因全长1 154 bp,含有一个933 bp的开放阅读框,编码310个氨基酸,属于不稳定的亲水性蛋白,含有6个明显的跨膜结构域,且与陆地棉ECR蛋白的同源性最高,亲缘关系最为接近。同时利用RT-qPCR对VfECR基因的组织特异性和种子发育过程中的表达模式进行了分析,发现油桐Vf ECR基因主要在种仁中表达,在根、茎、叶等组织中表达量较少;在种子发育过程中,近成熟(8月、9月)到成熟种子(10月)中的表达量要明显高于未成熟种子(6月、7月)。     

毛白杨油酸去饱和酶基因PtFAD2的克隆与表达分析

以毛白杨为材料,结合生物信息学和分子生物学技术,利用现有的杨树基因组EST序列库资源,通过同源序列搜索,经过多次拼接合并,获得了理论的杨树油酸去饱和酶基因PtFAD2 cDNA序列;首次利用RT-PCR方法从杨树这个物种中成功克隆得到毛白杨PtFAD2全长编码序列cDNA(GenBank注册号:DQ316788),该cDNA长1 276bp,开放阅读框编码388个氨基酸.RT-PCR半定量研究表明:PtFAD2在叶片、茎、根不同组织中的表达量基本一致,并且在4℃低温处理过程中转录表达量没有变化,说明短时间内该基因表达不受低温诱导.     

巨桉EgrCBF1和EgrCBF2基因的克隆和胁迫响应表达分析

从低温诱导的巨桉幼苗中克隆到2条CBF的全长cDNA序列,命名为EgrCBF1和EgrCBF2,全长分别为1 062 bp和1 203 bp,编码220个氨基酸和196个氨基酸,命名为EgrCBF1和EgrCBF2(GenBank登录号分别为:JQ068827; JQ068828),都包含1个AP2结构域.2个基因编码的蛋白都与冈尼桉中CBF蛋白(DQ241820)具有很高的同源性,与EguCBF1a的同源性分别达到了91％和80％.RT-PCR分析表明,EgrCBF1主要在叶和根中表达,而EgrCBF2在叶、茎和根中都有表达.对不同低温条件(0,2,4,6,8℃)和4℃2,4,8,24,48 h处理下EgrCBF1和EgrCBF2的qRT-PCR分析表明:2个基因都受低温诱导,并在2℃时诱导水平达到最高;4℃下随低温时间的延长,它们的诱导表达特性都呈先升后降的趋势.在100 μmol·L-1 ABA,200 mmol·L-NaCl和干旱处理下,EgrCBF1受ABA和干旱诱导,EgrCBF2则受干旱和高盐胁迫诱导.     

油桐桐酸合成酶基因克隆和植物表达载体构建

α-桐酸合成酶是控制亚油酸向α-桐酸(18:3Δ9cis,11trans,13trans)转化的关键酶。本研究以发育中的油桐种子为材料,利用改良TRIzoL法提取总RNA,并根据GenBank中已经登录的α-桐酸合成酶基因FADX的序列,设计特异性引物,采用RT-PCR方法,克隆得到FADX基因全长cDNA,长度为1221bp。通过生物信息学分析结果表明,该序列5’端和3’端非编码区序列长度分别为13bp和47bp,含有一个开放阅读框(14～1174bp),编码386个氨基酸,含有典型的脂肪酸脱氢酶结构域。将所得基因经BamHI和SacI酶切后插入表达载体质粒pBI121,构建反义表达载体pBI121fadx。     

刺五加过氧化氢酶基因的克隆与表达分析

为了深入了解过氧化氢酶(catalase,CAT)基因在刺五加抗逆反应及次生代谢中的作用,采用RACE技术克隆到刺五加CAT基因的cDNA全长序列,并通过RT-PCR法检测了CAT在刺五加不同生长发育时期和器官中的表达情况。刺五加CAT基因cDNA全长1 840 bp,开放阅读框长1 479 bp,编码492个氨基酸的蛋白。该蛋白包含CAT家族的标志性序列,定位于过氧化物酶体。刺五加CAT基因在不同生长发育时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P0.05)。其中盛花期的表达量最高,是最低量果实基本成熟期的1.28倍;各器官中,叶柄的表达量最高,是茎最低量的1.48倍。     

毛竹PeSCR基因的表达与功能

【目的】SCARECROW(SCR)基因在植物根和茎顶端细胞不均等分裂形成基本组织的过程中发挥着重要调控作用。通过分析毛竹中SCR同源基因Pe SCR的结构特点,研究该基因的组织表达特异性,分析激素GA3、ABA以及干旱、Na Cl等非生物胁迫处理对该基因的表达影响,利用在拟南芥中过量表达Pe SCR,初步鉴定其功能,以期为竹子分子育种提供基因资源。【方法】采用生物信息学的方法,在毛竹数据库(Bamboo GDB)中获得SCR同源基因序列和上游调控序列,分别利用Spidey和Plant CARE在线软件分析基因结构特点及其上游调控序列所含作用元件,采用实时荧光定量PCR技术分析基因在不同组织中的表达性,以及GA3、ABA、干旱和Na Cl等非生物胁迫处理后的表达变化,构建Pe SCR基因的正义/反义表达载体,转化拟南芥,通过分析转基因植株的表型来判断基因的功能。【结果】从毛竹中获得SCR同源基因Pe SCR(登录号:FP094510),c DNA全长为2 301 bp,其中5'和3'端非编码区分别为238,134 bp,编码区1 929 bp。编码区对应的基因组序列为2 598 bp,包含1个内含子(672 bp)。Pe SCR编码1个642个氨基酸的蛋白,该蛋白具有GRAS家族的典型结构域(LRⅠ,VHIID,LRⅡ,PFYRE和SAW),属于At SCR亚家族。Pe SCR蛋白与其他植物SCR有很高的同源性,其中与水稻的Os SCR2和拟南芥的At SCR的一致性分别为84.9%,54.9%。Pe SCR上游调控序列为1 820 bp,包含生长素应答元件AuxRR-core、ABA应答元件MotifⅡb、干旱诱导MYB结合位点MBS、光应答元件等多种作用元件,这意味着Pe SCR可能受到激素、干旱等的调控。q PCR结果表明,Pe SCR在叶中的表达丰度最高,其次是根和茎,而鞘中最低;Pe SCR的表达短时间内受GA3的抑制,随处理时间延长(至5 h),基因的表达受到诱导;Pe SCR的表达总体受外源ABA和Na Cl处理的抑制;干旱处理条件下Pe SCR基因表达呈先上升后下降的趋势。RT-PCR证明Pe SCR已在转基因拟南芥植株中得到表达,表型分析发现,与野生型相比转正义基因植株生长健壮,根系发达,而反义植株矮小,根系生长受到抑制。【结论】在毛竹各组织中Pe SCR呈组成型表达,根中表达受到GA3、ABA以及干旱、Na Cl的影响。该基因正义表达促进转基因植株生长,反义转基因植株则受到抑制,表明该基因可能参与毛竹的生长发育调控。     

桑树查尔酮异构酶基因的克隆与原核表达分析

以果叶兼用新桑品种‘嘉陵30号’的果实为材料,采用同源克隆法和抑制PCR法克隆桑树查尔酮异构酶基因(MaCHI)全序列.该基因的基因组序列全长2 402 bp,包含2 112 bp长的ORF和290 bp长的3'UTR序列,ORF由4个外显子和3个内含子组成,该基因编码219个氨基酸.预测MaCHI编码蛋白质的分子质量为23.8 ku,理论等电点为5.29.采用RT-PCR法分析MaCHI在不同组织中的表达水平,在叶片和果中的表达量较高,在根中表达量较低.构建pET-28a(+)-MaCHI原核表达重组质粒,并在大肠杆菌中诱导表达.     

七彩红竹IhCCR-1基因的克隆与分析

肉桂酰辅酶A还原酶(Cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是苯丙烷类代谢途径中的关键酶,在七彩红竹木质素和花青素合成代谢流向中起重要作用。依据七彩红竹转录组数据设计特异引物,采用反转录PCR技术从七彩红竹中克隆得到一个新的CCR基因的全长cDNA序列,命名为IhCCR-1(登录号:KP271440)。结果表明,该基因全长cDNA为1 038 bp,编码345个氨基酸的蛋白质,属于酸性稳定蛋白,不存在信号肽,为非分泌蛋白;IhCCR-1蛋白具有保守的KNWYCYGK催化位点,属于NADB-Rossmann超家族,相对分子量为37.61 kDa;Ih CCR-1与其他植物的CCR具有较高的亲缘关系。研究结果将为进一步研究七彩红竹木质素产生的分子机理和综合开发利用奠定基础。     

梅花花青素苷调控基因PmMYB1的分离及功能分析

【目的】花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB是花青素苷合成调控的关键转录因子。从梅花中分离出1个R2R3-MYB调控因子PmMYB1,通过分析其序列特征并转入烟草进行功能鉴定,为探明梅花花青素苷合成调控机理及今后梅花花色分子育种奠定基础。【方法】根据梅花基因组数据设计引物,采用RT-PCR方法从梅花花瓣中分离PmMYB1基因,利用DNAMAN软件预测氨基酸序列,通过多序列比对和系统进化树构建分析其保守序列并进行功能预测,通过构建表达载体将PmMYB1基因转入烟草,分析转基因烟草的表型及花青素苷含量的变化,并利用实时荧光定量RT-PCR技术测定该基因及烟草内源花青素苷合成通路基因在转基因植株不同器官中的表达量,综合分析以上数据鉴定PmMYB1基因的功能。【结果】从梅花中分离得到全长为729 bp具有完整编码区的PmMYB1基因序列,该序列编码242个氨基酸。序列分析表明该蛋白具有保守的MYB结构域及花青素苷调控MYB蛋白特征基序,并且含有与bHLH转录因子相互作用的保守基序,可能需要bHLH蛋白协同表达共同完成花青素苷的合成调控。多序列比对和进化分析结果显示PmMYB1与其他已鉴定功能的花青素苷调控MYB蛋白有很高的同源性,其中与樱桃李的PcMYB10和欧洲甜樱桃的PaMYB10一致性分别为92%和91%。转基因烟草试验表明过表达PmMYB1基因显著提高了转基因植株花冠中花青素苷的含量(P0.05),使其花冠颜色明显加深,实时荧光定量RT-PCR试验结果表明PmMYB1基因在转基因植株花中表达量高于叶中,过表达PmMYB1基因明显上调了烟草花中7个内源花青素苷合成通路结构基因NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3′H、NtDFR、NtANS、NtUFGT及2个调控基因NtAn1a和NtAn1b的表达量。【结论】在烟草中过表达PmMYB1基因能够显著上调转基因植株花中内源花青素苷合成通路结构基因和调控基因的表达,从而促进了其花中花青素苷的积累并导致花色加深,表明该基因在花青素苷合成过程中起重要调控作用。     

马尾松苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与序列分析

苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase,PAL)是苯丙烷类代谢的关键酶,催化苯丙氨酸转化为肉桂酸,促进黄酮、木质素等次生代谢产物的合成。根据其他植物PAL基因的DNA保守序列设计的简并引物,经过PCR扩增,得到1条864 bp的特异性片段,编码288个氨基酸。通过分析其序列和编码的氨基酸序列,发现其与其他物种的PAL基因高度同源,证实为马尾松PAL基因的核心序列。所得序列已经登陆在NCBI的Genbank中,序列号为GQ142010。     

欧美杨107木质素生物合成酶CCR基因的克隆及其鉴定

木质素作为草类饲料消化性的限制因子,直接影响饲料的利用率,而CCR是木质素生物合成关键酶之一。从正在分化的2a生欧美杨107次生木质部RT-PCR扩增出的基因片段,与pMD20-T载体连接,重组质粒经限制性内切酶酶切、特异引物PCR扩增和测序鉴定。结果表明该扩增片段长为961bp,含一个编码301氨基酸的完整开放阅读框,其核苷酸序列与Leple等发表的白杨杂种Populus trichocarpa CCR的cDNA序列(AJ224986)同源性达到98.2%,并且反向插入到pMD20-T载体,因此构建了CCR的反义大肠杆菌表达载体,为后续的基因操作打下基础。该基因序列已提交国际核苷酸序列库,登录号为AM921698。     

杉木磷转运蛋白基因ClPht1;1的克隆及表达分析

【目的】PHT1基因家族是影响植物吸收磷营养的重要磷转运子之一。从杉木32号磷高效家系c DNA中克隆得到PHT1基因家族的1个杉木磷转运蛋白基因ClPht1;1,并对不同程度磷胁迫下ClPht1;1的时空表达进行研究,为杉木PHT1基因序列特征和功能结构的研究以及磷高效利用杉木基因型的选育奠定基础。【方法】根据PHT1基因家族序列保守性设计简并引物,以32号磷高效杉木基因型根系c DNA为模板进行扩增获得目的基因ClPht1;1的c DNA序列,使用RACE技术对目的基因进行全长克隆,并对其序列特征、同源性和编码磷转运蛋白结构进行分析。实时荧光定量PCR检测ClPht1;1在32号磷高效杉木家系根、茎、叶中的表达,检测中度缺磷胁迫下ClPht1;1在不同磷利用效率杉木4号、15号、25号、27号、28号、32号家系根系中的表达差异,以及在中度、重度缺磷胁迫下ClPht1;1在32号磷高效杉木家系根系中随时间序列的表达量变化。【结果】克隆得到1个杉木磷转运蛋白PHT1基因,命名为ClPht1;1(Gen Bank登录号:KX302006),基因序列编码区长1 638 bp,编码545 aa的蛋白质。ClPht1;1所编码蛋白质由12个疏水的跨膜区域组成,1个疑似跨膜域。每个跨膜结构域基本由17~25个氨基酸残基组成螺旋,同时跨膜蛋白的N端和C端均位于细胞质内,保守序列位于第4个跨膜域。构成蛋白质的主要骨架是α-螺旋,无信号肽序列。ClPht1;1基因编码蛋白与日本柳杉PHT基因编码蛋白的氨基酸序列相似性达到87.0%,与胡杨、油茶、马尾松等PHT家族基因编码蛋白的氨基酸序列相似性均在75%以上。ClPht1;1基因在杉木的根、茎、叶组织中均有表达,其中在根中的表达量最高,在叶中的表达量最低。在中度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因在杉木不同家系根部的表达量为25号27号4号15号32号28号。在中度和重度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因在32号杉木家系根部的表达量随胁迫时间的延长而逐渐上升;恢复供磷后,ClPht1;1基因表达量逐渐下降至正常水平;重度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因表达量要高于其在中度缺磷胁迫下的表达量。【结论】ClPht1;1基因具有PHT1基因家族的典型结构,其编码蛋白的氨基酸序列与日本柳杉等磷转运蛋白氨基酸序列具有高度相似性,为杉木高亲和磷转运蛋白PHT1基因家族成员。ClPht1;1基因主要在杉木的根部表达,在叶片中的表达量较低;杉木磷利用效率越强,ClPht1;1基因在其根部的表达量越高。在不同磷利用效率的杉木家系中ClPht1;1基因表达量存在较大差异。ClPht1;1基因的表达受低磷胁迫的诱导,缺磷胁迫下ClPht1;1基因表达量明显升高,恢复供磷后ClPht1;1基因表达量明显降低。