木薯MeASR3基因的克隆及表达分析

【目的】克隆木薯脱落酸、胁迫、成熟诱导蛋白(abscisic acid, stress, ripening-induced, ASR)的cDNA序列,检测该基因在ABA、H_2O_2、NaCl和甘露醇4种处理下的表达模式,为揭示ASR基因在木薯耐旱机制中的作用提供参考。【方法】以木薯KU50叶片总RNA反转录的cDNA为模板,利用PCR的方法扩增获得一个ASR家族基因,对其进行了氨基酸序列比对和进化树分析,并利用荧光定量PCR技术对该基因在多种处理下的表达模式进行分析。【结果】克隆得到的cDNA长度为459 bp,编码153个氨基酸,命名为MeASR3 (GeneBank登录号:XM_021744431.1)。序列比对结果表明MeASR3含有ASR家族蛋白的主要特征功能域,进化树显示MeASR3与橡胶树来源的ASR蛋白亲缘关系最近。荧光定量结果表明MeASR3在转录水平受到H_2O_2、甘露醇和高盐胁迫的诱导作用,同时受到ABA的抑制作用。【结论】克隆获得木薯MeASR3基因,该基因在转录水平响应ABA处理以及氧化、高盐和干旱胁迫,可能参与到ABA以及多种胁迫下的信号转导途径,可作为候选基因用于木薯耐旱机制的研究。     

木薯MeNRT2.5基因的克隆及表达分析

木薯具有高产、耐旱、耐贫瘠等特点,为了解其耐贫瘠的作用机理,提高木薯在贫瘠土壤中对氮素的利用率,以30 d龄的华南8号组培苗为实验材料,采用同源克隆技术获得1个高亲和性硝酸根转运蛋白基因NRT2。生物信息学分析结果表明,该基因开放阅读框全长1 479 bp,编码492个氨基酸,命名为MeNRT2.5。MeNRT2.5蛋白有10个跨膜区域,与橡胶树、油桐树、可可树等物种的NRT2.5蛋白具有较高的同源性,其氨基酸序列相似性分别为94%,89.84%,87.40%。半质量RT-PCR结果表明,MeNRT2.5基因在根、茎、叶、花等各个器官均有表达,在成熟木薯植株的根中和组培苗的叶中表达量较高。实时荧光定量RT-PCR分析表明,MeNRT2.5在低浓度NO_3~-(0.3 mmol·L~(-1))处理后,其在根中的表达量在6 h时达到峰值;高浓度NO_3~-(3 mmol·L~(-1))处理后,其表达量在根茎叶中均没有明显变化,即该基因的表达被高浓度NO_3~-所抑制。该研究结果为进一步分析MeNRT2.5在木薯中的功能验证奠定理论基础。     

木薯环指蛋白基因MeRFP8克隆及表达

采用RT-PCR方法,首次从木薯华南8号(SC8)克隆一个环指蛋白RFP基因家族成员MeRFP8.该基因c DNA包含1059 bp的开放阅读框,编码一个由352个氨基酸残基组成的蛋白质.该蛋白质分子质量为39.23 ku,理论等电点为4.84,C末端含有保守的结构域RING finger domain(Ring-H2 zinc finger),属于C3H2C3型环指蛋白.利用实时荧光定量PCR分析MeRFP8基因在木薯SC8及其同源四倍体叶片的表达水平,结果显示:5℃低温胁迫24 h内,SC8和其四倍体MeRFP8基因先下调表达,后上调表达,呈"V"字型.而且MeRFP8基因在SC8的表达变化水平比其同源四倍体大.推测MeRFP8基因可能参与木薯的低温响应.     

木薯ERF转录因子基因MeERF5克隆及表达分析

【目的】克隆木薯ERF转录因子基因MeERF5,并分析其在多种逆境胁迫下的表达模式,为深入研究MeERF5基因在木薯逆境胁迫应答中的调控机制提供参考。【方法】PCR扩增木薯品种华南8号的MeERF5基因编码区(CDS)全长序列,对其进行生物信息学分析,并利用根癌农杆菌介导法进行蛋白亚细胞定位。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测MeERF5基因在木薯不同组织及多种逆境胁迫处理下的相对表达量。【结果】克隆获得MeERF5基因CDS序列为948 bp,与Phytozome数据库中的参考序列(登录号:Manes.01G085200.1)的核苷酸序列相似性为100.00%,其编码315个氨基酸残基,蛋白分子量为77.84 kD,理论等电点(pI)为5.08,属于酸性蛋白,其二级结构中α-螺旋占16.51%,β-转角占3.81%,无规则卷曲占62.22%,延伸链占17.46%,亚细胞定位于细胞质。通过多序列比对及系统进化分析发现,MeERF5蛋白含有1个AP2/ERF保守结构域,与同属大戟科的橡胶树ERF蛋白氨基酸序列相似性最高(76.8%),亲缘关系最近。MeERF5基因在木薯不同组织中均有表达,其中,在茎中的相对表达量最高,在腋芽中的相对表达量最低。MeERF5基因能快速响应低温胁迫、干旱胁迫、氧化胁迫、盐胁迫及ABA处理,均出现诱导表达上调的现象,其中,在氧化胁迫下,MeERF5基因的相对表达量持续上升;在干旱胁迫、盐胁迫及ABA处理下,MeERF5基因的表达量先上升后降低;在低温胁迫下,MeERF5基因在处理5 h时的相对表达量达到最大值,之后有所下降,但在处理48 h时再度上升。【结论】克隆获得的MeERF5基因属于AP2/ERF类转录因子,参与木薯多种非生物胁迫应答过程。     

木薯MeSSSIV基因启动子克隆及序列分析

木薯是热带典型的高淀粉、抗逆、抗旱作物.可溶性淀粉合成酶(SSS)是植物淀粉合成过程中的关键酶之一.根据已发表的拟南芥SSSⅣ基因序列,通过同源比对从木薯AM560、KU50基因组中获得木薯MeSSSⅣ基因的cDNA序列以及该基因部分启动子序列,设计特异引物,从木薯栽培种KU50基因组DNA中克隆了MeSSSⅣ基因系列1068 bp(该序列包含978 bp的启动子调控序列及90 bp的基因编码序列).序列分析表明,启动子调控序中除含有典型的真核生物核心启动子区域外,还含有多个TATA-box、CAAT-box等启动子元件以及多种与脱水、激素和光响应相关的顺式作用元件,特别是发现CGACGOSAMY3、DOFCOREZM、SREATMSD、SURE等与糖信号相关的重要顺式元件,这些元件预示MeSSSⅣ基因的表达可能与糖信号相关.以上结果说明,MeSSSⅣ可能参与木薯多种代谢过程,其表达可能受多种调控因子的调节.     

木薯MeSSSⅣ基因启动子克隆及序列分析

木薯是热带典型的高淀粉、抗逆、抗旱作物。可溶性淀粉合成酶（SSS）是植物淀粉合成过程中的关键酶之一。根据已发表的拟南芥SSS郁基因序列,通过同源比对从木薯AM560、KU50基因组中获得木薯MeSSS郁基因的cDNA序列以及该基因部分启动子序列,设计特异引物,从木薯栽培种KU50基因组DNA中克隆了MeSSS郁基因系列1068bp（该序列包含978 bp的启动子调控序列及90bp的基因编码序列）。序列分析表明,启动子调控序中除含有典型的真核生物核心启动子区域外,还含有多个TATA-box、CAAT-box等启动子元件以及多种与脱水、激素和光响应相关的顺式作用元件,特别是发现CGACGOSAMY3、DOFCOREZM尧SREATMSD、SURE等与糖信号相关的重要顺式元件,这些元件预示MeSSS郁基因的表达可能与糖信号相关遥以上结果说明,MeSSS可能参与木薯多种代谢过程,其表达可能受多种调控因子的调节。     

木薯MeP5CS1基因的克隆、表达分析及载体构建

对从木薯Ku50叶片中克隆的1个P5CS基因Me P5CS1进行聚乙二醇(PEG)、脱落酸(ABA)、盐胁迫下的表达分析,结果表明,基因Me P5CS1具有1个2 220 bp的开放阅读框,编码739个氨基酸,且含有P5CS保守结构域;Me P5CS1与杨树、杞柳的P5CS基因亲缘关系相对较近,序列相似性分别达到88.61%、88.95%;Me P5CS1基因在第1张完全展开叶、老叶中的表达量受到PEG处理诱导,且与叶片中脯氨酸的含量变化趋势一致;Me P5CS1基因的表达还受到脱落酸(ABA)、盐胁迫处理的诱导。在此基础上,成功构建Me P5CS1基因的植物表达载体p CAMBIA 2300-Me P5CS1,为进一步解析Me P5CS1在木薯抗旱中的作用机制提供参考。     

木薯淀粉分支酶基因MeSBE2.2的克隆和表达分析

为了明确淀粉分支酶(SBE)在木薯淀粉合成中的功能,利用RT-PCR方法克隆得到了MeSBE2.2序列,并通过实时定量PCR(Q-PCR)分析其转录特点。结果表明,MeSBE2.2全长2 053bp,编码616个氨基酸,其编码蛋白质序列与蓖麻SBEII氨基酸序列的同源性最高,为91%。研究其转录特点发现:MeSBE2.2在块根和叶片中的表达模式有品种间差异性;器官特异性表达分析结果表明,MeSBE2.2主要在木薯块根中柱中表达;于3个不同生长时期的表达分析发现,MeSBE2.2在块根中表达平稳,在叶片中其表达量随植株生长呈显著下降趋势。本研究结果为进一步研究SBE家族在木薯块根淀粉合成中的功能提供了重要依据。     

木薯MKK家族基因的鉴定及表达分析

MAPK级联传导通路是广泛存在于真核生物体内的信号传导途径。根据木薯全基因组数据,借鉴拟南芥中MAPKK (MKK)家族的基因序列,通过生物信息学方法对木薯中MKK家族成员进行全面的鉴定以及系统进化树分析。通过激素处理及病原菌接种来分析MKK家族各基因的表达模式。结果表明,木薯总共编码11个MKK基因,这些基因集中分布于木薯第3,4,6,10,12,16,17条染色体上。MKK家族各基因在木薯受到激素处理及病原菌处理后的表达分析结果表明,MKKs能够响应ABA,JA及病原菌信号,对ACC信号则不敏感。MKK4,MKK5,MKK8,MKK9,MKK11可能参与木薯相关防御病原菌及激素信号传导通路。     

木薯2C型蛋白磷酸酶基因MePP2C55的克隆及表达分析

2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)基因是ABA信号途径中主要组成部分,为分析其在木薯非生物胁迫和块根采后生理性变质(post-harvest physiological deterioration,PPD)中的作用,采用RT-PCR技术从木薯叶片(SC124)中克隆得到MePP2...     

木薯SAD基因片段的克隆及其序列分析

通过比较拟南芥和蓖麻的SAD基因同源区域,设计引物并以木薯基因组DNA为模板进行PCR扩增,得到长度为240 bp的基因片段,命名为木薯SAD.序列相似性检索结果表明,木薯SAD基因的核苷酸序列与基因库中登陆的大戟科植物蓖麻、千年桐的mRNA序列同源性达94%,与大豆、芝麻、葵花等油料作物的mRNA序列同源性分别达到87%、86%和82%:系统进化分析进一步表明,木薯SAD基因与大戟科植物蓖麻、麻疯树和千年桐的亲缘关系最近,该结果与传统分类学将木薯与蓖麻、千年桐和麻疯树归于大戟科的结论相符,而木薯SAD基因与芝麻、大豆、莲花、葵花等植物种仁不饱和脂肪酸含量较高的植物在进化上具有较高的保守性.     

玉米ZmCIPK基因的克隆及表达分析

根据玉米CIPK基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术从玉米中克隆了1个ZmCIPK基因。分析结果表明,ZmCIPK基因cDNA全长1 748 bp,5'-非编码区长115 bp,3'-非编码区长508 bp,编码区长1 125 bp,编码374个氨基酸,预测分子量为41.72 Ku,等电点为6.96。氨基酸同源性分析发现,ZmCIPK蛋白与高粱的CIPK蛋白同源性较高。实时定量PCR检测表明,ZmCIPK基因的表达受盐胁迫和低温诱导,说明玉米ZmCIPK基因可能参与玉米对逆境胁迫的应答。     

核桃JrCOR基因的克隆及表达分析

采用RT-PCR和RACE技术从核桃品种‘香玲’叶片中克隆了一个脱水素基因JrCOR,其全长1 156 bp,具有741 bp的开放阅读框,编码由246个氨基酸组成的多肽,具有LEA家族成员的特征多肽序列。以核桃18S rDNA为内参基因,对核桃品种‘香玲’JrCOR基因在4℃胁迫下的表达模式进行初步研究,结果表明低温诱导下叶片中JrCOR基因的表达增加,4℃处理4 h时达到最大值;自然越冬条件下,花芽中JrCOR表达量呈先上升后下降的趋势,在12月份表达量最高,推测JrCOR基因在核桃对低温胁迫响应中发挥重要功能。     

棉花P-typeATPases基因的克隆及表达分析

为了探明棉花P-type ATPases基因在植物不同组织和多种逆境条件下的表达情况,利用棉花黄萎病菌的P-type ATPases蛋白序列,在GenBank中搜索棉花EST序列,得到2个同源的棉花EST片段,结合RACE和Genome walking获得了这个基因的完整读码框序列,其开放阅读框长度为3570bp,编码1190个氨基酸,与毛果杨、蓖麻的同源性达86％左右,将其命名为Gbpatp.洋葱表皮亚细胞定位观察结果显示,Gbpatp编码的蛋白分布在细胞膜上.RT-PCR技术检测组织表达特异性分析表明,P-type ATPases在茎和棉絮中的表达量较高,在种子中低水平表达,在叶片和花蕾中表达量极低,说明Gbpatp可能与棉花较成熟的器官茎、棉絮和种子的生长发育密切相关.在逆境胁迫中发现,干旱处理后Gbpatp的表达强烈,并且随处理时间延长表达量逐渐增加;重金属Cu2+处理24h后Gbpatp表达量升高,但48h急剧下降;Gbpatp在低温处理下也有轻微表达.激素诱导后发现,Gbpatp对赤霉素和脱落酸均有响应,随胁迫时间延长其表达量仍能维持在一定水平.     

紫花苜蓿MsOXO基因的克隆及表达分析

草酸氧化酶(OXO)在包括核盘菌在内的多种病原体的防御和植物改良中有重大作用。以紫花苜蓿为材料,克隆得到紫花苜蓿草酸氧化酶基因MsOXO。利用烟草瞬时表达进行亚细胞定位,结果显示,MsOXO定位在细胞壁上。qRT-PCR结果显示,MsOXO在紫花苜蓿的根、茎、叶中均有表达,但在根茎中表达量较低,这可能是根颈和茎基部更易被病菌侵染的原因。外源草酸50 μmol·L^-1处理根或100 μmol·L^-1处理茎及外源水杨酸100 μmol·L^-1处理根均可以诱导MsOXO基因的上调表达。     

荷花MADS-box基因的克隆及表达分析

采用RT-PCR方法从微山红莲花苞中克隆获得1个与花发育相关的MADS-box基因,命名为Ne MADS1。该基因全长729 bp,包含1个720 bp的开放阅读框,编码239个氨基酸,具有典型的MADS结构域和K结构域。序列比对和系统进化分析结果表明,Ne MADS1与E类家族AGL9/SEP-like3基因亲缘关系较近。RT-PCR分析结果表明,Ne MADS1基因在花瓣、雄蕊和心皮中表达。     

芒果UFGT基因的克隆及表达分析

花色素苷的合成是红色芒果果实着色的主要代谢途径,类黄酮糖基转移酶(UFGT)是花色素苷合成的最后一个酶,它可以将不稳定的花色素催化成花色素苷。根据已经报道的UFGT基因的序列设计兼并引物,采用3'RACE、5'RACE方法,克隆得到芒果果实UFGT基因的全长c DNA序列。该基因开放阅读框为1 392 bp,编码463个氨基酸,分子量为51.15 ku。对基因组扩增得到2 770 bp长度的片段分析发现,该基因含有2个内含子,分别在501~1 095 bp、1 548~2 330 bp。通过系统发育分析发现,该基因编码的蛋白与荔枝、山竹子等热带果树具有较近的亲缘关系。对不同芒果品种的UFGT基因表达进行分析发现,红色的芒果品种中表达量较高,黄色的芒果品种中表达量较低。     

萝卜ARGOSs基因的克隆及表达分析

本研究利用RT-PCR方法从萝卜(Raphanus sativus)中分离了ARGOS基因的同源基因RsARGOS1和RsARGOS2,并对其表达模式进行了分析。结果表明,RsARGOS1基因预测编码133个氨基酸,RsARGOS2基因预测编码109个氨基酸。RsARGOS1在所有器官中均表达,其中肉质根中表达量最高,叶中表达量最低;RsARGOS2基因在花蕾中表达量最高,花序轴中的表达量最低。RsARGOSs基因表达受到激素的调节,RsARGOS1基因的表达量在喷施6-BA后明显增高,6小时左右达到顶峰,喷施NAA的影响不大;RsARGOS2基因的表达同时受NAA和6-BA的诱导,NAA的诱导幅度大于6-BA。上述研究结果对理解RsARGOSs基因参与调控萝卜的生长发育过程具有重要参考价值。     

小麦TaTDR-Like基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦绒毡层退化基因（Tapetum degeneration retardation,TaTDR-Like）,研究其组织表达及不同育性材料间花药不同发育时期的时空表达模式,为深入揭示小麦花药异常发育的分子机制打下理论基础。【方法】以普通小麦品种西农1376（MF-XN1376）为材料,通过PCR扩增克隆得到TaTDR-Like基因的3个同源拷贝,利用生物信息学分析TaTDR-Like蛋白特性及TaTDR-Like基因启动子顺式作用元件,利用实时荧光定量PCR检测TaTDR-Like基因的组织表达情况及在可育、不育材料花药不同时期中的时空表达模式,利用酵母双杂交技术进行自激活检测,并构建植物融合表达载体35S-TaTDRLD-EGFP,通过农杆菌介导转入烟草叶片表皮细胞,观察TaTDRL-D蛋白亚细胞定位情况。【结果】成功克隆小麦TaTDR-Like基因,发现该基因存在3个同源拷贝即TaTDRL-A、TaTDRL-B和TaTDRL-D,分别编码550、553、557个氨基酸,其蛋白分子量分别为58.50、58.90和59.21 kD,等电点（pI）分别为4.77、4.66和4.63。TaTDR-Like蛋白均在C端有1个bHLH保守结构域,其中TaTDRL-A与TaTDRL-B的保守结构域相似度达100%,与TaTDRL-D的保守结构域相似度为96%,TaTDRL-D与OsTDR、AtAMS保守结构域相似度分别为98%和88%;系统发育进化树表明TaTDR-Like蛋白与大麦（KAE8787147.1）、二穗短柄草TDR（XP_014756384）、水稻TDR（Os02g0120500）和拟南芥AMS（AT2G16910.1）的进化关系较密切;启动子分析表明TaTDR-Like基因启动子处含有较多光响应元件、非生物应激反应、激素响应元件等顺式作用元件;组织特异性表达分析显示TaTDRL-D在花药中的表达量最高,而TaTDRL-A和TaTDRL-B在幼穗表达量较高;对花药发育不同时期表达分析显示TaTDRL-D在花药发育单核早期表达量最高,之后逐渐降低,单核晚期到三核期不育材料（CMS-XN1376）表达量均高于可育材料（MF-XN1376）;自激活检测结果表明TaTDRL-D具有转录激活活性;亚细胞定位显示TaTDRL-D蛋白定位于细胞核。【结论】TaTDRL-D基因可能参与小麦花药发育,负调控花药育性。     

鸡HOPX基因的克隆及表达分析

前期研究发现,HOPX基因在鸡脂肪组织高表达,为了解该基因在脂肪发育过程中的作用,采用RT-PCR方法,扩增和克隆鸡HOPX基因全长CDS区,并进行序列分析;采用real-time RT-PCR和半定量RT-PCR的方法,开展了HOPX基因的组织表达谱分析、HOPX基因在东北农业大学肉鸡高、低脂双向选择品系脂肪组织发育过程中的表达差异分析以及鸡脂肪细胞分化过程中的表达分析。研究结果显示,鸡HOPX基因的全长CDS区为222 bp,编码73个氨基酸。HOPX基因在鸡的多种组织中表达,其中,在脂肪组织中的表达量最高;在高、低脂系肉鸡的脂肪组织生长发育过程中,HOPX基因的表达均随年龄增长而上升,且高脂系鸡HOPX基因的表达量高于低脂系;在鸡脂肪细胞分化过程中,HOPX基因的表达呈上升趋势。HOPX基因的表达分析结果提示,该基因在鸡脂肪组织生长发育过程中发挥作用。