黄瓜CsWRKY23基因的生物信息学及表达分析

WRKY转录因子是植物中广泛存在的一种转录因子,参与植物的生物胁迫与非生物胁迫。采用RTPCR克隆黄瓜CsWRKY23基因cDNA序列,对序列进行结构域、基因结构分析,构建系统发育树,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在黄瓜根、叶组织中的表达。结果表明:CsWRKY23的cDNA开放读码框全长1 431bp,含有5个外显子,4个内含子;编码476个氨基酸,含有两个WRKY结构域,编码蛋白的分子量为52.2kDa、等电点为6.43;系统发育分析表明CsWRKY23与拟南芥AtWRKY33同源。qRTPCR结果表明该基因响应低温胁迫,并在根、叶组织中的表达均上调。本研究为进一步鉴定该基因在非生物胁迫的功能奠定了基础。     

黄瓜CsMYB108基因的克隆与序列分析

中国黄瓜品种繁多,目前黄瓜杂种优势是选育新品种的关键,杂种优势是一种植物共有的独特生物现象,然而黄瓜杂种优势的分子机理研究还尚未深入。为探究黄瓜杂种优势形成的机理,本研究中父本D0708-2田间表现为雌雄同株,早熟性佳,但是抗病抗逆性差,母本D1104-2-4田间表现为强雌性系,抗病抗逆性佳。以超亲优势的杂交种C15-114为试验材料,筛选出一个与父母本的差异基因Cs MYB108,并运用基因克隆技术克隆了该基因并对该蛋白进行生物信息学分析,挖掘该基因在黄瓜遭遇逆境胁迫过程中所参与的作用机制。结果表明:CsMYB108转录因子全长675 bp,编码225个氨基酸,该转录因子编码的蛋白质属于细胞核中的疏水性蛋白质,并无明显信号肽和无跨膜结构。与甜瓜构成同一进化分支,同源性较高。本研究结果为黄瓜的杂种优势提供理论依据,也为进一步试验研究提供基因材料。     

黄瓜铜伴侣蛋白基因CsATX1克隆及表达分析

中国黄瓜品种繁多，但黄瓜的抗逆性不强，容易产生病虫害。因此，分析和验证抗病相关的基因，探究黄瓜抗病的分子机理，可为培育黄瓜抗性品种提供理论基础。本研究以黄瓜为试验材料，采用RT-PCR技术克隆了黄瓜铜伴侣蛋白基因CsATX1的cDNA序列全长，并对其进行生物信息学分析；采用荧光定量PCR的方法分析CsATX1基因在细菌性角斑病侵染0～96 h下的表达情况，以期探究其与黄瓜抗病性的关系。结果表明：CsATX1基因序列全长为768 bp，含有一个288 bp的ORF阅读框，可编码95个氨基酸，该基因编码蛋白的相对分子质量约为9.95 kD，理论等电点是5.07，为亲水性蛋白，不具有跨膜结构，不含信号肽序列。系统进化树分析表明Cs ATX1与葫芦科同源蛋白的亲缘关系最近。RT-qPCR分析表明，CsATX1在黄瓜叶中有表达，在黄瓜细菌性角斑病菌侵染下，该基因在黄瓜叶中表达显著增高，受黄瓜细菌性角斑病菌的诱导。该研究结果为深入探究CsATX1基因功能提供科学依据。     

茶树一个冷诱导基因的克隆及其表达分析

研究茶树低温驯化的分子机制,不仅对阐明多年生植物抗冻性有重要的理论意义,也有助于茶树抗冻品种的选育。本研究运用RACE技术从茶叶中克隆出一个冷诱导基因CsCOR1的全长cDNA序列,并通过Real-time RT PCR方法分析了该基因在低温、高渗和外源ABA处理时的表达状况。结果显示,CsCOR1 cDNA包含一个推定的ORF,编码一86个氨基酸的多肽。该多肽由N-端的信号肽和富含甘氨酸、精氨酸和脯氨酸的C-端两部分组成,其成熟蛋白中有两个重复的13肽段。CsCOR1基因的表达可被低温和脱水胁迫剧烈上调,可被外源ABA中度上调。     

棉花抗坏血酸过氧化物酶基因GhAPX的克隆及耐冷性初步鉴定

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)是活性氧H2O2的清除剂,对抵抗植物逆境发挥着重要的作用。为了探究棉花APX基因的耐冷功能,本实验应用RT-PCR和RACE技术从苗期耐冷型棉花品种‘新陆早25号’叶片中克隆得到一个APX基因GhAPX,并对转基因烟草的主要抗氧化酶活性和快速荧光参数进行了分析。结果表明,该基因c DNA全长1763 bp,开放阅读框1137 bp,编码379个氨基酸。Blastx比对表明该基因与已克隆的棉花气孔APX相似性最高,达99%。进化分析表明该基因与刚毛怪柳关系较近,与拟南芥(AtAPX)和小麦(TaAPX)关系较远。蛋白质结构分析显示该基因属于植物过氧化物酶基因家族,亚细胞定位结果显示该蛋白位于叶绿体中。实验成功构建了植物表达载体PZP35S-GhAPX。转基因研究发现,转GhAPX基因会提高烟草的POD和CAT活性。在4℃冷害条件下,转基因烟草的POD和CAT活性及Fv/Fm和pI均大于野生(对照)株,且下降幅度和速度均小于野生植株,而SOD活性在转基因和野生植株间差异不大,初步推测GhAPX基因可以提高棉花幼苗的低温冷害抵抗力。本研究为揭示GhAPX基因的功能及其与棉花耐冷性的关系提供了理论参考。     

柽柳MnSOD基因的克隆及功能验证

根据已克隆得到的柽柳MnSOD基因片段,采用RACE技术从柽柳中获得MnSOD的cDNA全长序列.该基因全长为1 087 bp.其中,5'非编码区40 bp,3'非编码区333 bp,开放读码框(ORF)长699 bp,编码232个氨基酸.分子量为26 KD,等电点为7.10.该MnSOD氨基酸序列与拟南芥MnSOD序列同源性最高为83%,从12个物种的序列比对可以看出MnSOD氨基酸序列保守性较高.该序列的Genbank注册号为AY573576(基因)和AAS77885(蛋白).将MnSOD基因与酵母表达载体pYES2连接,并进一步转化到酵母基因组中.对重组酵母INVSc1(pYES2-SOD)和对照INVSc1 (pYES2)进行干旱、高温胁迫实验.结果表明:重组酵母的抗干旱、高温能力明显高于对照,证实了来源于柽柳的MnSOD基因具有抗干旱和耐高温能力.     

马铃薯StSnRK2.4基因的序列分析及其在非生物胁迫下的表达分析

SnRK2是植物特有的一种丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶,在ABA信号转导和植物抵御逆境中起着重要作用.为探究马铃薯SnRK2在非生物胁迫下的调控作用,本研究以'青薯9号'为试验材料,克隆得到一个SnRK2家族基因StSnRK2.4,利用PlantCARE、ExPASy、 Cell-PLoc 2.0等软件对其进行序列分析,并通过RT-qPCR技术分析该基因在低温胁迫(4℃)、干旱胁迫(10％ PEG-8000)以及NaC1胁迫(NaC1浓度为300 mmol/L)下的表达模式.结果 表明:StSnRK2.4基因的开放阅读框(ORF)为1083 bp,编码360个氨基酸.StSnRK2.4蛋白的相对分子质量为41.49103 kD,理论等电点(pI)为5.52,脂肪系数为80.69,为不稳定亲水蛋白;亚细胞主要定位于细胞核;与AMP活化蛋白激酶-γ调节亚基、非特异性蛋白-BZIP转录因子、蛋白酪氨酸及PP2C ABI2同源物等互作,可能参与植物MAPK信号通路和植物激素信号转导;与野生番茄、番茄亲缘关系最近.RT-qPCR分析表明,StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫(4℃)、干旱胁迫(10％ PEG-8000)以及NaC1胁迫(NaC1浓度为300 mmol/L)下均极显著上调,说明该基因受低温、干旱和盐胁迫诱导.StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫、干旱胁迫和NaCl胁迫0、3、6h以及在干旱胁迫和NaC1胁迫0、1、2d均呈上调-下调模式;StSnRK2.4基因的相对表达量在低温胁迫0、1、2d呈上调-上调模式,研究认为StSnRK2.4基因可能参与非生物胁迫及相关信号分子应答.     

白芨蔗糖转运蛋白基因BsSUT2的克隆和表达分析

蔗糖转运蛋白(SUTs)在介导蔗糖由源到库器官的长距离运输、植物生长发育以及抵抗逆境胁迫中发挥重要作用,研究白芨蔗糖转运蛋白BsSUT2的序列信息与表达模式,为揭示其蛋白结构及基因功能提供依据。基于白芨转录组数据,采用RT-PCR技术获得白芨Bs SUT2基因CDS全长,通过生物信息学软件分析Bs SUT2编码蛋白的分子特征,并对BsSUT2进行氨基酸序列比对与系统进化树分析;采用实时荧光定量PCR技术检测BsSUT2基因的组织表达模式。结果表明,克隆获得的BsSUT2基因CDS全长为1 584 bp,编码527个氨基酸。BsSUT2蛋白包含12个跨膜结构域,亚细胞定位预测表明BsSUT2蛋白定位于质膜,与铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰SUT2基因编码蛋白序列一致性高,隶属于SUT4亚族。Bs SUT2基因的表达具有组织特异性,其转录本在白芨幼苗的假鳞茎中表达量最高。推测BsSUT2基因在白芨生长发育和蔗糖的分配中发挥重要作用。本研究对白芨BsSUT2基因的序列特征与组织表达模式进行分析,为阐明Bs SUT2基因在蔗糖运输与分配、生长发育和逆境胁迫中的功能提供实验数据支持。     

扁桃AcCBF2基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

本研究根据扁桃生物信息学数据库,采用PCR的方法从扁桃(Amygdalus communis L.)中克隆了一个CBF转录因子基因,命名AcCBF2,基因开放阅读框(open reading frame,ORF)为717 bp,编码238个氨基酸,预测其分子量26.59 kD,等电点为5.29。氨基酸多重序列比对显示,AcCBF2基因编码的氨基酸与其它植物冷胁迫相关的CBF氨基酸序列具有高度同源性,含有一个AP2功能结构域和2个特征基序;系统发育树分析显示,AcCBF2基因属于DREB家族中的A-1亚族,荧光定量显示,AcCBF2基因只对低温和干旱胁迫有响应,对盐胁迫和ABA(脱落酸)没有明显响应。在低温胁迫下,表达量上调;而在干旱胁迫下,表达量先上调后下调。初步预测AcCBF2基因可能对扁桃非生物胁迫有重要的调控作用。     

独行菜GRAS转录因子家族分析及LaSCL18基因克隆与冷相关性研究

以耐受低温萌发停滞期的种子为实验组,以低温萌发停滞期的种子为对照组,对独行菜(Lepidium apetalum Willd.)种子转录组进行了高通量测序。基于测序数据库资源,本研究对独行菜GRAS类转录因子进行了分析,除去冗余,发现独行菜种子共有GRAS家族270个成员。其中138个成员相对于低温萌发停滞组,在耐受低温萌发的独行菜种子中上调表达,128个下调表达,4个表达水平无差异。进一步选择了一个极显著上调表达的GRAS基因片段,通过Blastn同源序列比对分析表明,该基因片段与拟南芥GRAS基因家族SCL18全长基因一致性最高,达到96%,故本研究将其命名为La SCL18(Gen Bank登录号KY466159)。结合同源序列克隆法、采用RT-PCR技术克隆获得该GRAS基因c DNA序列,全长1 633 bp,编码一个完整的开放阅读框。生物信息学分析表明,该c DNA序列编码435个氨基酸、具有GRAS转录因子家族特有的保守结构域、亲水性较高、是一个水溶性较好的球状蛋白。编码蛋白分子质量139.883 k D、理论等电点为4.97、不具有跨膜区和DNA结合位点,表明其在调控相关基因转录时可能不直接与DNA序列结合,而是与其它转录因子相互作用后发挥功能。实时荧光定量PCR分析表明,独行菜幼苗在低温胁迫处理后La SCL18基因表达量迅速显著升高,初步推测La SCL18基因表达与独行菜幼苗耐受低温有关。