小金海棠超氧化物歧化酶基因MxSod2克隆与序列分析

本实验以苹果属植物小金海棠（Malus xiaojinensis Cheng et Jiang）为试材,利用差异筛选消减cDNA文库和RACE相结合的方法,分离到了小金海棠超氧化物歧化酶基因MxSod2（Genbank登录号为 DQ431473）,该基因全长805个碱基,开放阅读框为471bp,编码157个氨基酸,推测分子量15kDa。该基因具有CuZn-SOD基因的典型结构域特征。通过系统进化树分析,小金海棠MxSod2与龙眼、荔枝等非禾本科植物保持了较近的亲缘关系,与花生、水稻、玉米等禾本科植物亲缘关系较远。     

疣粒野生稻金属硫蛋白(OMMT-2)基因的获得及序列分析

从疣粒野生稻叶片cDNA文库中分离出1个金属硫蛋白基因的cDNA序列,命名为OMMT-2。该基因全长532bp,其中5’非翻译区为111bp,3’非翻译区171bp,开放阅读框长249bp,编码82个氨基酸,该蛋白的分子量为7775.9,理论等电点为6.49;基因编码的氨基酸含有14个半胱氨酸(Cys),占了总氨基酸的17.07%,且集中分布在肽链的N端和C端,呈CXC和CXXC排列方式。疏水性分析表明,该蛋白在43~56个氨基酸之间有较强的疏水区。通过氨基酸序列分析表明,金属硫蛋白中半胱氨酸的位置和数目有较强的保守性,揭示了半胱氨酸对金属硫蛋白的功能十分重要。     

灵芝金属硫蛋白基因的克隆及序列分析

采用RT-PCR和3′-RACE相结合的方法获得了灵芝（Ganoderma lucidum）金属硫蛋白的cDNA序列。该序列全长为315bp,5′-端非翻译区为47bp,3’端非翻译区具有166bp,开放阅读框长度为102bp（包括一个终止密码子）,可编码33个氨基酸。在其编码的氨基酸序列中半胱氨酸（Cys）含量最高,占21.2%,其次是丝氨基酸Ser(S)和丙氨基酸Ala(A),均占12.1%。对其编码的氨基酸序列进行分析发现该序列具有金属硫蛋白的保守序列模式,是金属硫蛋白家族的成员。     

高羊茅光周期调控基因CONSTANS的克隆与分析

本研究以坪用型"黔草1号"高羊茅为实验材料,基于多年生黑麦草CONSTANS(CO)基因序列设计引物,利用3'RACE和5'RACE方法扩增CO基因。结果表明,从高羊茅中分离出CO基因,命名为FaCON-STANS。经序列分析,cDNA全长1557bp,编码376个氨基酸,具有完整的开放阅读框(ORF,166～1296bp),氨基端具有B-box型锌指结构域,碳端具有CCT(CO,CO-like,TOC1)结构域。进一步的同源性分析表明,Fa-CONSTANS蛋白与禾本科植物的CO蛋白亲缘关系较近,与其它植物的亲缘关系较远。     

三色堇4,5-多巴雌二醇双加氧酶基因的克隆及生物信息学分析

本实验以三色堇(Viola wittrockiana)的花瓣为研究材料,提取其总RNA,通过RACE(rapid-amplification of cDNA ends)技术扩增4,5-多巴雌二醇双加氧酶(4,5-DOPA dioxygenase extradiol)基因的cDNA全长,并对其进行生物信息学分析。本实验成功克隆VwDODA的cDNA全长1 055 bp,其中3'端非编码区157 bp,包含29 bp Poly(A),5'端非编码区103 bp,其开放阅读框为795 bp,编码263个氨基酸。通过NCBI的BLAST比对表明VwDODA编码的氨基酸序列与其他植物相关基因的相似性达到80.29%,与大豆(Glycine max)亲缘关系最近。通过生物信息学分析软件对VwDODA的蛋白质结构与功能进行预测,结果表明Vw D-%ODA是一种亲水稳定蛋白,不存在跨膜区域和信号肽,分子式为C1337H2026N356O384S7,等电点为6.70,分子量为29 455.37。本研究为将来三色堇中甜菜色素与花色素的互斥现象研究打下了基础。     

海南龙血树金属硫蛋白基因DcMT2的克隆和表达分析

金属硫蛋白是植物金属离子代谢及胁迫应答的关键蛋白,而且通过清除多余的活性氧调控着植物抗性的形成过程。MT2蛋白是重要的植物金属硫蛋白之一。本研究利用海南龙血树转录组数据,在注释拼接的基础上首次克隆了海南龙血树金属硫蛋白MT2基因(命名为DcMT2,Gene Bank登录号为MF594215),DcMT2基因序列全长为237 bp,编码79个氨基酸。序列分析发现DcMT2具有典型的植物金属硫蛋白MT2的结构特征,包含2个富含半胱氨酸的保守基序。DcMT2蛋白与百合目植物芦笋、水仙和马蔺具有较高的相似度,且在系统进化上划为同一分支。生物信息学分析显示该编码蛋白包含6个磷酸化位点,为非分泌型蛋白,主要在细胞外发挥作用,相对分子量为7.81 kD,理论等电点为4.86;二级结构主要由α螺旋(20.25%)和无规则卷曲(56.96%)构成。实时荧光定量PCR结果表明,DcMT2在海南龙血树的各组织中均有表达,在果实中的表达量最高,而根、茎、叶中的表达量较低。此结果为研究金属硫蛋白DcMT2在海南龙血树发育和血竭形成过程中的作用奠定了基础。     

芒果(Mangifera indica)RCCR基因的克隆及其基因沉默载体的构建

红色叶绿素降解产物还原酶(red chlorophyll catabolite reductase,RCCR)是叶绿素降解过程的关键酶,能将叶绿素降解过程中产生的红色叶绿素代谢物(Red chl catabolit)分解代谢为原初荧光叶绿素降解产物(Primary fluorescent chl catabolite)。本研究根据转录组测序得到RCCR部分片段信息设计简并引物,采取3'和5'cDNA末端快速克隆(RACE)的技术方法,分别在三个不同着色芒果品种(红色‘贵妃’品种,黄色‘金煌’品种,绿色‘桂七’品种)中进行RCCR基因全长cDNA序列的扩增克隆得到了芒果果皮RCCR基因的全长cDNA序列。结果发现三个着色品种cDNA序列只有几个碱基的差异,以黄色金煌品种为例分析可得全长cDNA序列为1 134 bp,开放阅读框为975 bp,编码324个氨基酸,分子重量为36.21 k D,等电点为5.13。通过生物软件预测得到了三种三级蛋白结构图。对NCBI上刊载的30种不同植物构建系统发育树发现该基因编码的蛋白与橙子、克莱门柚等水果植物的亲缘关系比其他植物物种的亲缘关系近。近年来,病毒诱导的基因沉默(VIGS)是研究植物基因功能的有力工具,为深入探究RCCR基因在叶绿素降解中的作用,本研究成功构建出RCCR-pTRV2基因沉默载体,为后续研究RCCR基因在芒果果实成熟及果皮着色过程中的作用机理提供理论依据。     

欧李ChIRT1基因的克隆与生物信息学分析

欧李(Cerasus humilis)是蔷薇科矮生灌木,果实中的钙、铁等营养物质丰富。铁调转运基因1(IRT1)编码的蛋白是ZIP金属转运家族中主要的铁转运蛋白,负责植物中金属离子的转运,尤其是铁的吸收。本研究从欧李叶片中提取RNA,逆转录得到cDNA;参照小金海棠(Malus xiaojinensis)MxIRT1基因设计引物;克隆了欧李ChIRT1基因,并进行了生物信息学分析。结果表明,ChIRT1全长1417 bp,含有1个678 bp的开放阅读框,编码226个氨基酸。推测ChIRT1蛋白的分子量约为24 kD,理论等电点为7.72,含有4个跨膜结构域,属于跨膜蛋白。ChIRT1含有一个ZIP结构域,二级结构中α-螺旋占44.69%,无规则卷曲占38.94%。系统发育分析表明,欧李的ChIRT1基因与蔷薇科的IRT1基因关系密切,与樱桃李(Prunus persica)的PpIRT1基因相似度最高。本研究克隆了欧李ChIRT1基因,并分析了其序列特征,为研究欧李ChIRT1基因功能及铁调节机制提供了依据。     

大豆苹果酸脱氢酶基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆技术获得大豆中的苹果酸脱氢酶基因cDNA序列,并对基因及其编码蛋白进行生物信息学分析和预测,为进一步克隆该基因、解决植物磷高效基因数量缺乏等问题提供依据。结果表明,大豆中的苹果酸脱氢酶基因(GmMDH1)cDNA序列长度为1 574 bp,开放阅读框1 230 bp,编码409个氨基酸残基;编码蛋白含有NAD bindingsite,Dimerization interface,Substrate binding site,MDH_glyoxysomal_mitochondrial结合位点和保守域,属于LDH_MDH_like Superfamily家族;亚细胞定位分析显示,编码蛋白位于植物细胞的叶绿体中。     

香樟FPPS基因的克隆及生物信息学分析

本研究目的是克隆香樟法尼基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase, FPPS)的cDNA序列,并开展生物信息学分析,为香樟植物萜类物质的合成及调控机理研究提供基础。本研究利用香樟转录组的测序数据,设计特异性PCR引物,应用反转录PCR技术扩增获得香樟FPPS基因,经生物信息学分析,对该基因编码的蛋白进行表征。香樟FPPS基因的开放读码框(ORF)序列全长为1 053 bp,编码350个氨基酸,蛋白分子量为40.42 kD,理论等电点为5.25。香樟FPPS是一个定位于细胞质,不含信号肽的不稳定亲水性蛋白,具有类异戊二烯类化合物合酶的特征结构域并含有7个保守结构域,氨基酸序列二级结构主要为α-螺旋。通过氨基酸序列的同源性分析发现,香樟CcFPPS的氨基酸序列与山苍子、陆地棉和野大豆等植物的FPPS氨基酸序列有较高的同源性。分子进化树分析表明,香樟CcFPPS蛋白与樟科植物山苍子FPPS蛋白的亲缘关系最近。本研究首次成功从香樟中克隆了CcFPPS基因并进行了生物信息学分析,为进一步研究CcFPPS基因在萜类合成调控的功能提供理论依据。