青花菜脂质转移蛋白基因的克隆与表达特征分析

脂质转移蛋白是植物生命活动中重要的活性蛋白质,在花粉发育中起着重要作用。本研究以青花菜保持系‘WN12-95B’为试验材料,采用RT-PCR技术获得脂质转移蛋白(LTP)基因c DNA序列。通过生物信息学分析,结果表明:该基因含有一个360 bp的开放阅读框,推导编码119个氨基酸,预测蛋白分子量12.47 k D,p I值7.48,属疏水性蛋白。青花菜LTP蛋白氨基酸序列含有24个氨基酸长度的信号肽,α-螺旋和不规则卷曲是其二级结构的主要成分,三级结构则具有典型的LTP蛋白结构特征。分子进化分析表明该基因与油菜亲缘关系最近,相似性最高,其次为芥菜和芜菁。时空表达特性分析显示,青花菜LTP基因特异表达于花蕾中,且表达丰度较高。保持系和Ogu不育系不同发育阶段花蕾LTP基因的表达丰度差异明显,表达量随花蕾发育呈下降趋势。本研究可为深入研究LTP基因在青花菜绒毡层和小孢子发育过程中的作用提供一定的理论基础。     

桂花查耳酮合酶chs基因的克隆及序列分析

克隆与桂花(Osmanthus fragrans)花色形成相关基因查耳酮合酶(Ofchs),并对该基因的序列特征、进化关系进行分析,为探究该基因在桂花花色形成中的功能提供理论依据。以桂花‘丹桂’品种为试材,采用RT-PCR和RACE方法克隆丹桂查耳酮合酶(chalcone synthase,chs)基因c DNA全长。利用NCBI和DNAMAN分析软件,对该基因进行核苷酸序列以及氨基酸序列的分析,利用DNAMAN软件直接构建系统进化树,以分析该基因在不同物种间的进化关系。结果表明:从‘丹桂’花瓣中成功获得了1个丹桂查耳酮合酶基因c DNA全长,该基因全长为1383 bp,包含48 bp的5′非编码区、162 bp的3′非编码区和1个长度为1173 bp编码390个氨基酸的开放阅读框。序列分析表明,该基因具有Cysl64、His303和Asn3363个活性位点及2个决定底物特异性的苯丙氨酸残基Phe215、Phe265。该基因也具有查尔酮合酶家族的2条特征多肽序列:RFMMYQQGCFAGGTVLR和GVLFGFGPGL。Blast序列分析显示,该基因与同属木犀科的油橄榄相似性达95%,与其他双子叶植物的相似性达72%~76%。克隆出的丹桂chs基因属于查尔酮合酶家族,系统进化分析表明,该基因聚类具有明显的种属特性,桂花与唇形科等植物的chs亲缘关系较近,相似性达76%以上,符合植物分类学分类,为今后探究该基因在花色行形成中的作用机制奠定了基础。     

棉花ADP-ribosylation factor基因(GhARF1)的克隆与表达分析

ADP-ribosylation factor (ARF)是GTP结合蛋白,属于小G蛋白超家族中的ARF亚家族成员,在高尔基体小囊泡形成以及细胞信号传导中起重要作用。棉花纤维的发育需要有高尔基体参与,但ARF基因在棉花纤维发育中的功能尚不清楚。本文利用GHA27作探针,筛选棉花花药的cDNA文库,得到两个序列相同的阳性克隆。核苷酸序列分析表明该基因编码一个有181个氨基酸残基,分子量约20.7 kDa的蛋白,与动物、酵母及其他植物的ARF基因有很高的相似性,命名为GhARF1。采用PCR技术获得该基因序列,该基因含有5个外显子和4个内含子。进化树分析表明该基因更接近人类的classⅠ类ARF基因,在编码的氨基酸序列中具有保守的GTP结合区域,即P（GLDAAGKT）、G（NKQD）以及G’（DVGGQ）。Northern杂交结果显示GhARF1基因在棉花的纤维、花冠和根中表达量较高,特别是在纤维中的表达量最高,在茎、花蕾中也有表达,而在真叶、子叶和胚珠中的表达较微弱。Southern杂交分析表明,ARF基因在二倍体草棉和四倍体陆地棉基因组中均以多拷贝存在。     

百合花青素苷合成酶基因片段的克隆及表达分析

为了克隆百合花青素苷合成酶基因(anthocyanidin synthase, ANS),通过已报道的其他物种的ANS基因保守序列设计简并引物,采用同源克隆的方法成功克隆得到了百合ANS基因片段,该片段长701 bp,编码233个氨基酸残基。根据蛋白比对结果,百合ANS基因编码的氨基酸序列与郁金香、荷兰鸢尾、甜樱桃的一致性分别为86%、81%、77%。采用半定量RT-PCR法分析表明,该基因在百合花瓣中的表达水平最高,叶和茎次之,鳞茎中不表达。本研究从百合中分离得到了ANS基因片段,为后续获得基因全长打下了基础。     

华山新麦草籽粒硬度吲哚蛋白基因的分离与序列分析

采用AS-PCR技术,从华山新麦草基因组DNA中分离获得了其籽粒硬度吲哚蛋白Pina(HM 448475)和Pin b(HM448476)的基因序列.DNA序列分析显示,这2条序列相似性仅为69.25％,它们与小麦、山羊草、黑麦、燕麦和大麦亲缘种属植物等的Pin a和Pin b基因序列具有93％以上的一致性;推导的氨基酸序列分析显示,序列HM 448475(Pin a)和HM 448476(Pin b)都具有籽粒硬度吲哚蛋白基因的19个氨基酸残基组成的信号肽,与脂类易于结合的色氨酸结构域WRWWKWWK( Pin a)或WPTKWWK( Pin b),以及位置固定的10个半胱氨酸残基等典型结构特征,同时,这2条序列与小麦、山羊草等亲缘植物的Pin a和Pin b基因氨基酸相比,分别有15个和8个主要位点的差异;系统进化树分析显示,序列( HM 448475)可能为Pin a基因家族中的一个新类型,而序列(HM 448476)与智利大麦的Hordoindoline b基因具有相对较近的亲缘关系.研究表明,华山新麦草含有与麦类作物差异较大的控制籽粒硬度的等位基因.该研究对保护利用华山新麦草、丰富小麦籽粒硬度基因资源具有一定的理论意义和应用价值.     

草原樱桃PGIP基因的克隆及生物信息学分析

为了克隆草原樱桃多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因,并进行生物信息学分析。以草原樱桃叶片基因组为模板,PGIP基因保守序列设计引物,通过PCR扩增获得约1 kb的DNA片段。序列分析表明,该基因全长1 193 bp,包含有1个完整的开放阅读框,由2个外显子和1个内含子构成,外显子总长990 bp,编码330个氨基酸,其编码的氨基酸序列中含有一段典型的亮氨酸重复序列,GenBank登录号为GU068977;该基因与中国李、杏、桃、马哈利樱桃、梅等李属植物的PGIP基因序列一致度达95%～99%。系统进化分析显示,属内亲缘关系较近、属间亲缘关系较远的特点。克隆了草原樱桃PGIP基因,为樱桃抗病育种提供一条新的基因资源。     

绣球花花色相关基因HmF3H的克隆及其表达分析

花色是植物重要的观赏性状之一,而黄烷酮羟化酶是植物花色素物质积累的关键酶,对植物花色差异具有重要影响。本研究利用PCR技术从盛花期蓝色花绣球品种‘无尽夏’不孕花中克隆获得了Hm F3H基因的全长序列,该基因的ORF序列长度为1 095 bp,编码364个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为41.08 k D,理论等电点为5.48,为亲水性蛋白,该蛋白属于PLNO2515超家族成员,具有2-酮戊二酸双加氧酶结构域。系统进化树分析表明,该蛋白与咖啡树和佛手瓜的亲缘关系最近。实时定量PCR分析表明,Hm F3H基因在绣球花不同组织器官中均有表达,红色绣球品种‘粉黛’盛花期不孕花比蓝色绣球品种‘无尽夏’盛花期不孕花中表达量高,说明Hm F3H基因对绣球花花色差异形成具有一定影响。本研究获得了绣球花Hm F3H基因序列及其表达情况,为探讨绣球花品种花色差异形成机制具有一定指导意义。     

甘蓝KAPP编码基因的克隆与序列分析

采用PCR、RT-PCR及其他分子生物学方法,以甘蓝基因组DNA、花蕾RNA和叶片RNA为模板,分别对甘蓝KAPP gDNA和KAPP cDNA进行扩增,分别获得3247bp的KAPP gDNA片段、1699bp的KAPP cDNA片段、1578bp的花蕾KAPP2 cDNA片段和1581bp的叶片KAPP2cDNA片段。对克隆的甘蓝KAPP gDNA和cDNA(结合报道的KAPPcDNA)进行比对表明,甘蓝KAPP基因包含11个内含子,均符合"GU-AG"剪接规则,并且克隆得到的KAPP cDNA序列与报道的KAPP cDNA序列有6处单个碱基的差异,但两者的氨基酸序列完全一致。然而花蕾KAPP2 cDNA、叶片KAPP2 cDNA片段与报道的KAPP cDNA序列相似性分别为85.2%和85.0%。这两个序列分别在590bp和593bp处较早出现一个无义突变引起的终止密码子。Blast分析表明,两基因编码的氨基酸序列与拟南芥KAPP氨基酸序列相似性最高,其次为甘蓝KAPP氨基酸序列。以已报道的8种植物KAPP的CDS及本实验所克隆的两个KAPP2序列构建分子进化树,获得序列与甘蓝KAPP序列聚为一支。结合比较作图及分子进化树,推测KAPP基因在甘蓝基因组上有两个拷贝,而笔者克隆到的KAPP2 cDNA序列是其中一个拷贝,是KAPP进化过程中突变失活的拟基因。     

适宜北方地区栽培的百合新品

目前,北京市场百合品种单一,只有‘西伯利亚’、‘索邦’、‘蒂伯’等几个主栽品种,以致这几个品种的种球价格昂贵。为了减少百合切花生产中的盲目性,降低进口种球造成的经济损失,北京农学院从荷兰引进东方百合、OT杂交系、LA杂交系、麝香百合、亚洲百合等25种百合新品种与‘西伯利亚’、‘索邦’进行引种试验研究,寻求适应北方环境的百合品种。     

桃PpATP9与PpATP4基因的克隆与表达分析

为探究桃PpATP9和PpATP4基因在自然越冬过程中的表达情况,以‘21世纪’、‘珲春’、‘中华寿桃’为试材,根据PpATP9 (MF062454.1)与PpATP4 (MF062457.1)全长序列设计引物,从三个桃品种中分别克隆得到243 bp的PpATP9全长基因序列和597 bp的PpATP4全长基因序列。三个桃品种中的PpATP9和PpATP4氨基酸序列与已知序列完全一致,序列高度保守。氨基酸理化分析表明,PpATP9与PpATP4蛋白理论分子量分别为8.051和22.122 kD,理论等电点分别为5.32和9.34,脂肪族氨基酸指数分别为99.12和104.34,均为不稳定蛋白。聚类分析表明PpATP9与苹果(Malus domestica) ATP9基因亲缘关系最近,PpATP4与扁桃(Prunus dulcis L.)和红叶李(Prunus cerasifera) ATP4基因的亲缘关系最近。RT-qPCR结果显示,PpATP9基因在三个桃品种花芽中的表达量与温度变化趋势一致,而在韧皮部中,‘21世纪’与‘中华寿桃’呈先升高后降低趋势,‘珲春’则呈现降低趋势。PpAT...     

羊踯躅psy基因的克隆及表达分析

[目的]为了研究羊踯躅psy基因的功能及其在花瓣着色中的分子机理,[方法]以羊踯躅花瓣的cDNA为模板,采用RT-PCR和RACE方法克隆得到1 638 bp的psy基因全长cDNA序列,命名为RmPSY (GenKank登录号为KX230461)。[结果]序列分析表明,RmPSY开放阅读框为1 296bp,编码432个氨基酸。羊踯躅PSY为亲水性的不稳定蛋白,无信号肽,属于非分泌蛋白;预测的蛋白质分子量48.91 kD,等电点为8.78。RmPSY与GenBank中收录的其它植物PSY蛋白氨基酸的相似性达到81%。构建系统进化树,结果显示羊踯躅PSY与葡萄PSY蛋白的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在羊踯躅花发育的不同阶段均有表达,在花蕾期表达量较低,在初开期表达量最高,盛开期表达量有所下降。[结论]试验结果为进一步揭示RmPSY基因参与调控羊踯躅花色形成的分子机制奠定基础。     

葡萄A病毒外壳蛋白基因克隆及分子变异分析

为获得葡萄A病毒(Grapevine virus A,GVA)外壳蛋白(CP)基因,并为开展GVA-CP介导的抗病毒转基因研究提供基础,本研究从葡萄休眠枝条中扩增获得12个GVA分离物的CP基因序列,全长597nt,编码198个氨基酸。所得分离物间核苷酸和氨基酸序列同源性分别为83.9%~99.8%和92.4%~99.5%,与GenBank中12个GVA CP序列比较,核苷酸和氨基酸序列同源性分别为71.0%~93.1%和81.8%~98.0%。系统进化分析表明,本研究12个分离物CP序列与已报道的GVA Ⅰ组亲缘关系最近。种群变异分析表明,GVA种群具有多种变异体类型,并且多个样品存在不同变异体类型的复合侵染。但绝大多数变异体克隆聚集在GVA Ⅰ组分支,有60%的克隆序列间同源性较高,并且聚集在同一个次级分支Ⅰ Aa,表明其为该GVA种群的优势序列。克隆的GVA CP基因以及优势序列群体的分析为葡萄抗病毒转基因研究奠定了基础。     

稗草磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)基因的克隆与分析

为揭示C₄野生植物稗草（Echinochloa crusgalli）PEPCase的结构和功能特点,探索改善作物高光效新途径,本研究首次克隆了稗草（E. crusgalli）磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)的cDNA全长,测序及同源性比较分析结果证实,稗草ppc的cDNA全长为2 886 bp,编码961个氨基酸（GenBank登录号：AY251482）;核苷酸序列与谷子(Setaria italica)C₃型、高粱(Sorghum bicolor) C_3-2型、玉米(Zea mays) C_3-2型、水稻(Oryza sativa)C₃型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同源率分别达94.8%、93.2%、93.0%和89.7%。推导的氨基酸序列中C末端第771位氨基酸是丙氨酸（A）,表明是一个C₃型基因。与其他植物几种不同形式PEPCase进行的多重序列比对与系统进化分析结果也证实,此基因的核苷酸序列及其编码的氨基酸序列与所有参与对比的C₃型序列的同源性均远远高于与C₄型的同源性。与玉米、高粱C_3-2型PEPCase的同源性分别高达到96.5%、96.4%,与高粱、玉米的C_3-1型PEPCase的同源性分别为84.3%、83.8%,而与谷子、玉米、甘蔗和高粱的C₄型PEPCase的一致性相对较低,分别为82.2%、79.1%、77.1%、76.6%。因此进一步推论新克隆的稗草ppc基因属于C_3-2型。对其编码的蛋白序列进行了结构域、活性位点和功能位点预测。     

小麦脂质转运蛋白基因TaLTP克隆及功能分析

脂质转运蛋白(lipid transfer protein,LTP)是广泛存在于植物中的一类小分子蛋白,因其能在植物细胞膜间运输脂类物质而得名,在植物角质层合成和适应多种环境胁迫中起重要作用。本研究利用同源克隆方法得到Ta LTP-s的c DNA全长序列510 bp,开放阅读框为339 bp,编码112个氨基酸。利用RIL群体将Ta LTP-s定位在染色体1A上,距离两侧标记WMC449和WMC93的遗传距离分别为2.1 c M和5.9 c M。通过原生质体亚细胞定位显示Ta LTP-s定位于细胞膜和细胞质中。小麦开花期Ta LTP-s在小花中表达量较高,尤其是在花药中的表达量远高于在根和叶中。在ABA、PEG、Na Cl及4℃低温胁迫诱导下,小麦Ta LTP-s均上调表达,可能与抗逆性调节相关。在高盐胁迫处理下,转基因拟南芥幼苗的细胞膜稳定性和存活率显著高于野生型。研究结果为利用小麦脂质转运蛋白基因改良作物抗逆性奠定了基础。     

大肠杆菌Top10甘露醇-1-磷酸脱氢酶基因克隆及生物信息学分析

根据细菌中存在的甘露醇-1-磷酸脱氢酶（mannitol-1-phosphate dehydrogenase,mtlD）的基因序列,采用PCR扩增的方法从大肠杆菌（Escherichia coli）Top10中克隆到了mt／D基因（Acession numeber：EU433565）。mtlD开放阅读框为1149bp,编码含有382个氨基酸残基,分子量为41．2kD的蛋白,预测等电点为5．37。mtlD含有38个碱性氨基酸,50个酸性氨基酸,158个疏水氨基酸及72个极性氨基酸。二级结构预测表明该蛋白含约60．47％的α-螺旋、4．71％的β-转角、10．73％的延伸链和20．48％的不规则卷曲。亲疏水性分析显示,mtlD是亲水性蛋白。亚细胞定位分析表明mtlD主要定位于细胞质中。序列分析表明大肠杆菌Top10 mtlD基因与大肠杆菌W3350、大肠杆菌DEC12a和盐生盐杆菌（Halobacterium salinarum）的mtlD基因同源性分别为99％、97％和93％。大肠杆菌Top10mtlD基因的克隆及生物信息学分析为今后对mtlD的进一步深入研究奠定了基础。     

东方百合L_sCCR1基因的克隆及表达分析

百合茎秆的挺度直接关系到百合花采收后的货架寿命等重要商品性状,而这些商品性状与植物茎秆中的木质素的含量高低有关.本文应用RLM-RACE技术,从东方百合索蚌植株中克隆了木质素合成相关基因一肉桂酰辅酶A还原酶,定名为LsCCR1.该基因cDNA全长为1 499 bp,包括完整的阅读框,编码388个氨基酸.多重比对分析发现百合LsCCR1基因与其他植物上已经发现的CCR基因同源性多介于55%～66%之间.利用半定量PCR检测LsCCR1基因在百合不同组织中的表达差异,结果显示LsCCR1基因主要在百合的茎秆中表达,根部次之,叶片、鳞茎及花蕾中表达量较少,其表达模式与拟南芥、桉树及大麦中CCR基因的表达模式类似.     

巴西橡胶树一个Mlo基因克隆及其序列特征分析

Mlo基因是植物抗病基因中的重要成员。巴西橡胶树Mlo基因的克隆和序列分析,将为进一步通过转基因技术培育抗病橡胶树新品种奠定基础。本研究以大麦Mlo基因(GenBank登录号: Z83834)为探针对巴西橡胶树的EST和转录组数据库进行同源搜索,并将获得的同源EST序列进行拼接,最后得到巴西橡胶树Mlo基因的cDNA序列。采用RT-PCR方法成功克隆了与预期大小一致的Mlo基因CDS片段1668 bp,编码555个氨基酸,分子量为63.14 kDa,等电点是8.85。对巴西橡胶树Mlo的编码蛋白结构域进行分析发现,该蛋白具有Mlo保守结构域,包含8次跨膜结构。通过对不同物种的Mlo同源蛋白进行聚类分析发现,巴西橡胶树Mlo蛋白与木薯Mlo蛋白同源性最高,达到92.1%,其次是蓖麻(87.6%);在拟南芥基因组中,与AtMlo8的相似性最高,达到67%,而且AtMlo8也包含有8次跨膜结构,因此,将巴西橡胶树中克隆的Mlo基因命名为HbMlo8。通过对所克隆的HbMlo8基因分析可知,该基因属于Mlo基因家族成员,基因的克隆及序列分析为进一步验证巴西橡胶树HbMlo8的功能奠定了基础。     

上西早生柿ETR5基因片段的克隆与植物表达载体的构建

从上西早生(Uenishiwase)柿叶片中,提取了基因组DNA。以基因组DNA为模板,经PCR扩增,克隆到一个549 bp的ETR5的DNA片段。序列分析表明,上西早生柿基因与洋梨ETR5的核苷酸同源性为79.0%,氨基酸同源性为81.0%;并且含有其他植物ETR5的保守氨基酸区和不变氨基酸残基,表明克隆到的序列是上西早生柿ETR5的基因片段。设计了2对带限制性内切酶位点的特异性引物,以测序质粒为模板,PCR扩增到2个ETR5-Uenishiwase片段。2个片段经单酶切消化后连接成反向互补的大片断。连接片断经双酶切消化后,连接到植物表达载体pBI221上,构建成Uenishiwase-ETR5基因的植物表达载体。