蒙古冰草Lea3抗旱基因片段的分离与鉴定

研究旨在利用同源序列法分离蒙古冰革抗旱基因同源片段。根据已知禾本科植物抗旱基因Lea第3组的保守区段设计一对简并引物,采用PCR方法对蒙古冰草幼苗的基因组DNA进行扩增。获得了1个蒙古冰草的抗旱基因Lea3基因片段,长度为497bp,包含124bp的非翻译区,共编码124个氨基酸。核苷酸序列分析表明,该序列与小麦抗旱基因LEA第3组的Wrad19同源性为93％,与小麦受ABA诱导的WRAB1基因同源性为93％;与一个来源于玉米mRNA的逆境胁迫基因克隆9124同源性为96％;与大麦受ABA诱导的pHVA1基因同源性为94％;与大麦HVA1基因同源性为91％。Southern杂交表明该基因在蒙古冰草基因组中以基因家族形式存在。     

蒙古冰草基因组类反转录转座子基因同源序列的克隆与序列分析

以蒙古冰草DNA为模板,采用PCR扩增的方法从蒙古冰草(Agropyron mongolicumKeng)中分离得到了一个类反转录转座子基因序列,命名为MwRRT(GenBank:GQ855806.1)。序列分析结果表明:该序列长为1 005 bp,包含780 bp的开放阅读框,编码260个氨基酸。经GenBank中BLAST程序分析表明,该片段98~255处氨基酸与水稻(Oryza sativa)预测逆转录转座子蛋白Ty3-gypsy亚类、预测种属特异抗原—聚合酶(Gag-Pol)前体和预测聚合酶氨基酸同源性为47%;与高粱(Sorghum bicolor)的预测GAG-POL前体氨基酸同源性为52%。     

PEG-6000干旱胁迫对沙芦草种子萌发特性的影响及其抗旱性评价

采用不同浓度PEG-6000模拟干旱胁迫的方法对7份不同来源的沙芦草种质的种子萌发特性及其抗旱性进行鉴定和评价.结果表明:不同浓度PEG-6000胁迫对沙芦草种子的相对发芽率、相对发芽势、相对抗旱指数、相对活力指数、相对幼苗长、相对幼苗重均有明显抑制作用;低浓度PEG-6000干旱胁迫对相对幼根长具有促进作用,高浓度具有抑制作用.在PEG干旱胁迫下,7份沙芦草种子的相对发芽率、相对发芽势、相对幼苗长和相对根长差异较大,而相对抗旱指数、相对活力指数和幼苗重差异较小.通过隶属函数法综合评价认为,7份沙芦草种质材料的抗旱性顺序依次为3号＞7号＞2号＞4号＞6号＞l号＞5号材料.     

香蕉MuMA DS2的克隆、序列分析和表达分析

根据抑制缩减文库获得的一个MADS-box基因片段,从香蕉果实cDNA文库中,采用RT-PCR技术分离获得一个全长cDNA,经序列测定和同源性分析表明,该cDNA含705bp的完整的开放阅读框,编码234个氨基酸残基的MADS-box蛋白,将其命名为MuMADS2。MuMADS2具有植物MADS-box基因家族中特有的M、I、K和C四个结构域,与芦笋、风信子、蝴蝶兰和百合的MADS-box基因的氨基酸序列存在很高的一致性（82%、78%、77%和75%）。将MuMADS2与其它植物来源的MADS-box基因进行序列比较发现,MuMADS2属于MADS-box基因的AGAMOUS亚族的D世系。RT-PCR分析表明,MuMADS2仅在生殖器官（花和果）中表达,在营养器官（根、茎和叶）中不表达。进一步分析发现MuMADS2仅在雄花和雌花的子房、由雌花发育而成的果实中表达,而在雄花和和雌花的柱头和花柱都不表达。推测MuMADS2可能在果实的发育和成熟过程中起作用。     

冰草高分子量麦谷蛋白亚基基因的分离及结构特征分析

通过SDS-PAGE分析，在二倍体、四倍体和六倍体冰草[Agropyron cristatum (L.) Gaertn.]中都检测到2个表达的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS），但不同倍性的材料之间，以及相同倍性材料的不同种子之间的HMW-GS组成均有所不同。利用PCR技术对冰草的HMW-GS基因进行克隆，结果从二倍体、四倍体和六倍体冰草中分别克隆了3个、1个和3个y型HMW-GS基因的全长编码区序列。序列分析表明，只有来自六倍体冰草中的Bsy2基因具有完整的开放阅读框，编码1个有487氨基酸残基、分子量约为53 kD的HMW-GS，大小相当于SDS-PAGE图谱中的大亚基。而其余6个基因均在中间重复区发生了无义突变。本文对冰草HMW-GS基因的结构特点和进化关系进行了分析。     

甘蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物(拟南芥、烟草和亚麻)抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗高抗黑穗病品种NCo376的基因组DNA和cDNA中扩增出11条抗病基因同源序列, 其中5条来自基因组DNA(EF059973, EF059974, EF059975, EF059976和EF059977), 6条来自cDNA(EF155648、EF155649、EF155650、EF155651、EF155652和EF155653)。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守结构域P-loop, Kinase-2a, Kinase-3a 和疏水结构域。聚类分析表明, 11条RGA同RPS2和XA1聚为一类, 而N和L6则单独聚为一类。所有11条抗病基因同源序列中, kinase-2(LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸。定量PCR分析表明, 编号为EF059974的PIC基因的表达不仅受黑穗病菌胁迫的影响, 而且受水杨酸的诱导和过氧化氢的抑制, 也具有抗病基因组织特异性和组成型表达特性。     

小麦胁迫相关基因TaLEAL3的克隆及分子特性分析

第3组LEA蛋白(late embryogenesis abundant protein)介导干旱、高温、高盐等非生物胁迫响应, 关于普通小麦LEA基因的研究鲜有报道。利用噬菌体原位杂交技术, 从小麦苗期干旱胁迫条件构建的cDNA文库中筛选出LEA蛋白基因TaLEAL3, 其全长750 bp, 编码区长501 bp, 编码166个氨基酸, 含有一个明显的核定位信号区。氨基酸同源性分析发现, TaLEAL3属于第3组LEA蛋白, 序列中含有由11个氨基酸组成的3个不完全重复的基序和α-螺旋的LEA结构。电子定位结果显示, TaLEAL3基因位于4BL、4DL和5AL染色体上, 主要在茎中表达, 而在根中几乎无表达。实时荧光定量PCR分析表明, 在干旱、低温和ABA诱导下, TaLEAL3基因表达量明显增加。在该基因上游1.7 kb序列处, 预测具有启动子的核心序列和增强子序列, 及与干旱和低温等多种逆境胁迫相关的调控序列。本研究为深入分析小麦LEA蛋白基因的功能, 初步解析LEA蛋白的作用机制提供了数据。     

干旱胁迫对蒙古冰草苗期根系特征及生理特性的影响

为了解干旱胁迫下蒙古冰草的根系特征和耐旱特性,本试验采用盆栽断水的方式对蒙古冰草进行模拟土壤干旱胁迫处理,测定根系长度、表面积、根尖数和体积4个特征指标和叶片细胞膜透性、丙二醛和游离脯氨酸含量3个生理指标.结果表明,干旱胁迫下,蒙古冰草根系的长度、表面积、根尖数、体积有增加趋势,干旱胁迫10d时其均达到最大,且根长和根尖数较对照(ck)分别增长了33.55％和78.88％,之后各指标均逐渐下降;细胞膜相对透性、丙二醛和游离脯氨酸含量随着干旱胁迫时间的延长均有增加的趋势,干旱胁迫10d后丙二醛和游离脯氨酸含量积累则变缓.     

斑茅cDNA中抗病基因同源序列的分离和表达特性分析

植物抗病基因具有一些特定的保守结构域。本研究根据已知植物同源抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗近缘植物斑茅的cDNA中扩增出6条抗病基因同源序列, 它们在NCBI上登录号分别为EU685835、EU685836、EU685837、EU685838、EU685839 和 EU685840。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因保守结构域P-loop、Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(Hydrophobic domain, HD)。氨基酸序列的同源性比对表明,6条RGAs序列同11条参试的抗病基因之间的同源性为8.3%~93%,而6条RGAs之间的氨基酸序列同源为30.5%~45.6%。另外,本实验所克隆的6条斑茅抗病基因同源序列中, kinase-2 (LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸,推测所克隆的NBS-LRR类抗病基因都属于non-TIR-NBS-LRR类。定量PCR分析表明, 6条斑茅抗病基因同源序列在根、茎和叶片中组成型表达,同时这些抗病基因同源序列的表达会受外源信号分子水杨酸和过氧化氢的上调作用,可能在斑茅的抗病性中具有一定的作用。     

Isolation and Characterization of GhLEA3 Gene from Upland Cotton and Its Expression in Response to Low Temperature Stress

[Objective] Based on the analysis of cotton GhLEA3 gene structure and its expression model in chilling stress, we investigated the resistance function of GhLEA3 in response to cold stress. [Method] We cloned GhLEA3 from upland cotton by homologous sequence cloning way. We analyzed the properties of the GhLEA3, and constructed phylogenetic tree by bioinformatics analysis. We constructed the transient expression vector 35S∷GhLEA3-GFP by In-Fusion connection technology and studied the subcellular localization of GhLEA3. The expression of GhLEA3 gene in leaves of TM-1 at three-leaf stage under low temperature stress treatments (4 ℃, 24 h) was performed. Agrobacterium tumefaciens mediated floral dipping method was used to transform the gene with expression vector 35S∷GhLEA3-GFP into Arabidopsis thaliana wild type. Low temperature germination experiment at 4 ℃ was conducted to verify germination ability of the transgenic Arabidopsis thaliana T₃ seed. The transgenic Arabidopsis seedlings were treated at 4 ℃(low temperature), and all the leaves were taken to measure their electrical conductivity. [Result] The coding sequence of GhLEA3 gene is 1 218 bp, which encodes 405 amino acids. GhLEA3 protein includes 4 functional domains of PF02987. Phylogenetic analysis showed that the similarity of amino acid sequences between upland cotton GhLEA3 and Arabidopsis thaliana AtLEA3 was 52.6%. GhLEA3 might be mainly localized in vacuoles and small vesicles. GhLEA3 was up-regulated in leaves after low temperature treatment. The germination rate of transgenic Arabidopsis thaliana of T₃ generation at low temperature was significantly higher than that of wild type, and its electrical conductivity of leaves after low temperature treatment was significantly lower than that of wild type. [Conclusion] GhLEA3 belonged to the member of LEA3 family. Phylogenetic analysis showed that GhLEA3 had the closest relationship with AtLEA3. GhLEA3 was induced by low temperature stress and may play an important role in improving cold resistance.     

粉花石榴二氢黄酮醇还原酶基因cDNA片段的分离及鉴定

为了研究二氢黄酮醇还原酶（DFR）在石榴花色形成中的作用,根据GenBank中登录的相关物种DFR基因的保守序列设计简并引物,采用RT-PCR方法,从‘重瓣粉花’石榴花瓣总RNA中扩增出cDNA片段。测序结果表明,该cDNA片段长446 bp,编码148个氨基酸,序列分析表明,该片段与蓝灰石竹、水蓼、苦荞麦、荞麦、甜樱桃、金荞麦、菠菜、马六甲葡萄、山葡萄、马蹄纹天竺葵、仙客来等物种的氨基酸同源性在78%~81%以上,存在一个底物结合特异性决定的氨基酸基序“TVNVQPVQRPVHDETSWSDLDFVWAT”,说明已成功克隆到‘重瓣粉花’石榴DFR基因的cDNA片段,在GenBank中登录号为JN381544。     

黄瓜果实CsEXP5基因片段的克隆与序列分析

以授粉后黄瓜幼果组织的总RNA为模板,利用简并引物,采用RT-PCR方法扩增出1条长度为480 bp的cD-NA片段。序列分析结果表明,该cDNA片段与来源于黄瓜根组织的CsEXP5片段序列(AF319471)同属一个基因,序列拼接后得到526 bp的cDNA序列。预测的CsEXP5蛋白具有一系列保守的Trp残基和HFD,KNFRV保守域。该蛋白属于α-扩张蛋白,与CsEXP10蛋白的同源性高达90%。该基因首次从黄瓜幼果中得以克隆,可能与黄瓜果实膨大生长有一定关系。     

拟南芥尿黑酸叶绿醇转移酶(HPT)基因启动子的分离及表达特性分析

尿黑酸叶绿醇转移酶（HPT）是催化生育酚生物合成分支途径中的关键酶,催化叶绿醇焦磷酸（phytyl-PP）与尿黑酸（HGA）缩合生成生育酚的前体。从拟南芥中分离HPT基因的启动子序列946 bp,构建了该启动子与GUS嵌合的重组载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,取正常生长条件下的拟南芥转基因植株进行GUS组织化学染色,结果表明,在HPT启动子的驱动下,GUS基因主要在转基因拟南芥的根中高表达,在成熟叶片、花丝、雌蕊中也有一些表达,而在茎、根尖、花药、种荚及发育的种子中则未表达,可见该启动子为根优势表达启动子。     

甘薯IbNPR1全长cDNA序列的分离与表达特性分析

在植物系统获得性抗性(SAR)中,NPR1蛋白是水杨酸介导的基因表达中关键调控因子。本研究以青农2号为试验材料,利用同源序列法和RACE技术分离甘薯SAR 途径的主要抗病信号元件NPR1 (none expresser of PR gene)的全长cDNA序列。序列分析表明,IbNPR1基因全长2 353 bp,包含一个编码586个氨基酸残基的开放阅读框,包含有类似拟南芥NPR1蛋白中的BTB/POZ和锚蛋白重复氨基酸序列结构域。聚类分析显示IbNPR1与来源于番茄的NPR1基因关系最近。Southern杂交及半定量RT-PCR分析表明,甘薯NPR1基因属于低拷贝基因家族,表达模式为组成型表达,并且SA能提高其表达水平。由该结果推测,IbNPR1可能在甘薯抵御病原物的侵染中起重要的作用。     

菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因同源片段的克隆与序列分析

在盐和干旱等渗透胁迫条件下,一些植物会积累甘氨酸甜菜碱(简称甜菜碱)作为渗透调节物质,甜菜碱在植物体内由胆碱经两步氧化形成,催化这两步反应的酶分别是胆碱单氧化物酶(cholinemonooxyge-nase,CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(betainealdehydedehydrogenase,BADH)。由于甜菜碱的合成途径简单,进行遗传操作方便,在诸多抗逆性基因中甜菜碱合成酶基因被看作是最有希望的胁迫抗性基因。其中,BADH基因的全长cDNA序列首先被从藜科植物菠菜(Spinaciaoleracea)中克隆到,此后人们相继以该基因为参照,研究其它植物中的BADH基因。本文作者在以菠菜BADH基因为对照研究菊科植物的BADH基因时,根据已发表BADH基因的保守区序列设计了一对PCR兼并引物,以菠菜基因组DNA为模板,采用PCR法扩增出长分别为825bp(seq1)和822bp(seq2)的两个DNA片段,经测序和序列分析,seq1与GenBank中登录的菠菜BADH基因的基因组序列(U69142)一致,其外显子区与已发表的该基因的cDNA序列(M31480)一致,seq2与U69142序列的同源性为68%,其外显子区与M31480序列的同源性为83.93%。而且,在由该核苷酸序列推导的氨基酸序列中,含有醛脱氢酶高度保守的十肽VTLELGGKSP,说明该基因为菠菜BADH基因的同源基因。根据现有文献分析,菠菜中可能存在两个BADH的同工酶,作者所克隆基因片段所属的基因可能编码菠菜BADH的另一个同工酶。该序列已在GenBank中登录,登录号:DQ070842。     

萼脊兰TUB基因片段的克隆及序列分析

为了给筛选萼脊兰内参基因和研究TUB基因的生理功能提供研究基础,对萼脊兰TUB基因片段进行克隆与序列分析。采用CTAB法提取萼脊兰盛花期花瓣总RNA,并运用RT-PCR方法克隆萼脊兰TUB基因序列,长度为1 055 bp,编码351个氨基酸残基,氨基酸序列中存在微管蛋白的保守区域GGGTGSG。序列分析结果表明:与其他已登录物种的TUB基因相比,其核苷酸序列的同源性达75%~96%,与朵丽蝶兰(JN185665.1)同源性高达96%,氨基酸序列的同源性也在96%以上,且与单子叶植物的同源序列表现出较高的相似性。在Gen Bank注册,登录号为KP686397。     

萼脊兰Actin基因片段的克隆及序列分析

从萼脊兰叶片中克隆Actin基因,为研究其生理功能及其他基因在萼脊兰中的表达和调控奠定基础。根据GenBank中登录的植物肌动蛋白基因同源核苷酸保守序列设计简并引物,以萼脊兰叶片总RNA为模板,利用RT-PCR技术得到了3个Actin基因片段。序列分析结果表明,3个Actin基因片段长度均为1062 bp,编码354个氨基酸,具有Actin基因的功能位点;与其他植物同源序列进行分析表明,其核苷酸序列的同源性在80%以上,氨基酸序列的同源性在96%以上。本研究中得到的3个基因序列是Actin基因的同源片段,分别命名为SeACT1、SeACT2和SeACT3,并在GenBank注册,登录号分别为JN981138、JN981139和JN981140。     

甘蔗Na~+/H~+逆转运蛋白基因的克隆与表达分析

Na~+/H~+逆向转运蛋白基因SOS1(salt overly sensitive 1)是植物耐盐性的必需基因之一,在植物抵御盐胁迫过程中发挥十分重要的作用。本研究以小麦EST序列KJ563230为探针,利用电子克隆技术结合RT-PCR,获得一条甘蔗SOS1基因的cDNA序列,命名为ScSOS1(GenBank登录号为KT003285)。序列分析结果表明,该基因全长1403 bp,包含一个1272 bp的开放阅读框,编码423个氨基酸的蛋白质。ScSOS1蛋白的相对分子质量为47.6 kD,理论等电点(pI)为9.12。氨基酸序列分析表明,ScSOS1蛋白具有一个CAP-ED superfamily结构域。生物信息学预测显示,ScSOS1的编码蛋白为亲水性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为无规则卷曲,主要参与中间代谢。实时荧光定量PCR分析表明,ScSOS1基因的表达具有组织特异性,在甘蔗叶鞘、蔗皮、蔗髓、侧芽和根中均有表达,其中在叶鞘中的表达量最高,根中的表达量最低。此外在NaCl、PEG、ABA、SA和MeJA的胁迫过程中,该基因表达均受到调控,其中受NaCl和PEG诱导后上调表达,均在24 h表达量达最高,分别约为对照组的1.5倍和4.0倍。推测该基因的表达与甘蔗耐盐性和抗渗透胁迫有关。     

火把梨14-3-3基因的克隆与序列分析

依据火把梨(Pyrus pyrifolia Nakai)14-3-3蛋白的EST序列设计基因特异引物,采用快速扩增cDNA末端技术(Rapid amplification of cDNA ends,RACE),从云南火把梨中克隆一个新的14-3-3基因(Pp14-3-3)的全长cDNA序列。Pp14-3-3全长cDNA为1 107 bp,具有84 bp 5’非编码区(Untranslated Regions,UTR)、786 bp开放读码框(Openreading frame,ORF),以及237 bp 3’UTR,编码含261个氨基酸的蛋白质。Pp14-3-3与其他物种14-3-3蛋白在中间功能区域高度保守,包含典型的14-3-3结构域。与已知植物14-3-3s家族成员间的氨基酸序列进行聚类分析,将Pp14-3-3聚为非ε大类14-3-3。Pp14-3-3在火把梨接受光照和没有光照的果皮以及幼嫩叶片中大量表达,且表达量稳定。对Pp14-3-3的基因克隆以及表达特性进行了分析,为后期深入研究该新基因的功能奠定了基础。