番杏TtASR基因的克隆及其抗逆功能分析

ASR(ABA, Stress and Ripening)蛋白是植物中特有的亲水性小分子蛋白,在植物细胞失水条件下对细胞器起保护性作用。本研究在构建番杏[Tetragonia tetragonioides (Pall.) Kuntze]全长cDNA文库中通过随机克隆测序分析基础上,获得了一个编码番杏ASR蛋白的全长cDNA序列,命名为TtASR(GenBank登录号:MH454101)。TtASR的cDNA全长序列包含一个为723 bp完整开放阅读框,编码蛋白TtASR含有240个氨基酸,等电点为5.26,分子量为25.29 ku。对TtASR与其他植物中同源蛋白的进化分析表明,与辽宁碱蓬SlASR和海蓬子SbASR-1亲缘关系较近。将TtASR的cDNA阅读框插入到原核表达载体pGEX6p-1中,通过转化大肠杆菌进行原核表达分析。结果表明,重组大肠杆菌菌株能表现出良好地抗逆性,特别是对NaCl、高渗透压和氧化胁迫的抗逆性增强。     

茶树Copine家族基因CsBON3的克隆与表达分析

Copine蛋白是一类包含2个C2(N端)和1个vWA(C端)保守域的Ca~(2+)依赖蛋白或磷脂结合蛋白,在胞内信号转导中发挥重要作用。基于序列相似性分析,从茶树转录组数据库中筛选出1条与Copine家族基因高度同源的EST序列。经测序验证该序列包含1 746 bp的完整ORF,编码581个氨基酸。同源比对显示该基因与拟南芥At BON3序列相似度最高(65%),将其命名为CsBON3(Gen Bank登录号为KY435900)。生物信息学分析显示,CsBON3蛋白分子量为63.66 k D,理论等电点为5.48;具有Copine家族蛋白特有的保守结构域;属亲水性蛋白,无信号肽位点,非分泌性蛋白,无跨膜结构域。表达分析表明,CsBON3在茶树花和根系中表达量最高,茎干和成熟叶中表达量最低。低温(4℃)处理茶树1 d后,其表达被显著上调;在生长阶段,该基因表达量高于休眠阶段;同时在接种炭疽菌的茶树叶片中,该基因也被快速上调,表明该基因可能与茶树低温、生长发育及抗病相关。     

茶树抗逆相关基因ERF的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树ERF基因cDNA克隆,其开放阅读框编码212个氨基酸,包含一个保守的结构域AP2/ERF,与多种植物ERF蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树ERF基因受低温、乙烯、脱水、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的121.1、22.6、2.6和2.2倍。在不同组织器官中,茶树ERF基因在转录水平上存在显著差异,成熟叶片中表达最高,其次是芽,而根和茎中表达量较低且相当,花和种子中表达极低。推测该基因在茶树响应非生物胁迫中发挥重要作用以及在组织中的表达受到严格控制。     

茶树CsLHTs亚家族基因的克隆与表达分析

氨基酸是茶叶的重要品质成分和氮素贮存形式,因此开展茶树体内氨基酸转运蛋白的研究尤为重要。本研究从茶树转录组中筛选得到5条茶树LHTs(Lysine histidine transporters,赖氨酸/组氨酸转运蛋白)家族基因序列,并从龙井43中成功克隆获得4个茶树LHTs基因,分别命名为CsLHT1、CsLHT6、CsLHT8.1和CsLHT8.2。对该亚家族编码的氨基酸序列的理化性质和功能结构进行预测,结果显示CsLHTs亚家族含有9~11个跨膜区;且含有与氨基酸转运相关的结构域。为了明确在不同茶树品种和氮素水平间CsLHTs基因的表达差异,本研究选用3个茶树品种的扦插苗为试验材料,水培条件下氮饥饿两周后,分别用0.2、2、10mmol·L^-1的NH4NO3进行处理。利用qRT-PCR分析了CsLHTs在不同组织间的表达情况,结果表明4个基因在茶树营养组织中均有表达。经氮素处理后,CsLHTs基因在3个氮素水平和3个品种中呈现出不同的变化规律。CsLHT1、CsLHT6和CsLHT8.2在品种间的表达差异程度高于不同氮素水平间的基因表达差异。CsLHT8.1对氮素处理有明显的响应,尤其经0.2mmol·L^-1和10mmol·L^-1的NH4NO3处理72h后,在氮高效品种中茶302根中呈上调表达,表明CsLHT8.1可能参与氨基酸由根部向地上部的转运过程。     

水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK14的克隆及表达分析

促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)是生物体内信号转导的重要组分,受多种生物及非生物胁迫的刺激活化。利用RT-PCR方法克隆了水稻促分裂原活化蛋白激酶基因OsMPK14的cDNA序列(GenBank登录号为GQ265780)。该序列全长1660bp,包含1个1629bp的开放阅读框,编码蛋白由542个氨基酸组成,包含典型的蛋白激酶结构域及磷酸化位点TDY基序。序列比对和分析显示,OsMPK14基因位于水稻第5染色体上,其编码区由9个外显子和8个内含子组成。采用半定量RT-PCR技术,检测了光照、低温、高盐、干旱和脱落酸对该基因在水稻地上部分和根中表达的影响。结果显示高盐、低温、脱落酸都能上调其表达,而干旱对其表达具有微弱的抑制效应,光照可以降低该基因在水稻地上部分的表达,提高在根中的表达。基因可能在水稻非生物胁迫的应答中具有重要作用,其表达受多种因素调控。     

茶树CsAAPs亚家族基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR技术,从龙井43中成功克隆了5个茶树AAPs（Amino acid permeases,氨基酸通透酶）基因。氨基酸序列比对结果表明,5个CsAAPs亚家族蛋白的序列同源性较高,为70.27%。根据氨基酸序列同源性构建系统发育树,结果显示5个CsAAPs分属3组。生物信息学分析表明,CsAAPs均含有9~10个跨膜区域和16~18个AAP保守基序。为了研究该亚家族对氮素的响应情况,选用3个茶树品种的扦插苗为试验材料,氮饥饿两周后,分别供应不同浓度的NH₄NO₃,然后利用qRT-PCR对CsAAPs在不同组织、氮素水平及茶树品种中的表达情况进行分析。研究发现CsAAPs在营养组织中均有表达,但是存在一定的组织表达差异,其中CsAAP3在茎中表达量最高,CsAAP8的主要表达部位为根和茎。在给氮素饥饿处理的茶苗从新供氮之后,CsAAP3的基因表达在3个氮素利用效率不同的品种间差异较大;在氮高效品种中茶302茎中表达的CsAAP3和CsAAP8,可以快速地对低氮条件做出响应,在低氮处理3 h后,基因表达水平明显增加。此研究预示着CsAAPs亚家族在茶树体内可能通过复杂的氨基酸转运参与氮代谢调控。     

花生ASR基因的扩增和生物信息学分析

ASR基因(脱落酸、胁迫、成熟诱导基因)是近年来从植物中发现的一类基因,该基因参与植物对低温、干旱、渗透压、脱落酸的胁迫应答.目前在多个植物中克隆了ASR基因,研究以番茄ASRl基因的序列为探针,从花生EST数据库中筛选同源序列并进行拼接.根据花生的EST拼接序列设计引物进行RT-PCR扩增,获得一条大小为641bp的...     

茶树ACC氧化酶基因全长cDNA的克隆与表达分析

ACC(1-氨基环丙烷-1-羧酸)氧化酶是植物乙烯合成过程中的关键酶之一,对乙烯的合成具有重要的调控作用。在茶树新梢cDNA文库测序所获得ESTs基础上,利用RT-PCR技术,克隆得到编码ACC氧化酶基因的全长序列,GenBank登录号为DQ904328。该基因长1232bp,编码320个氨基酸残基,预测分子量为36.2kD,等电点5.41。多序列联配表明茶树ACC氧化酶具有高度保守区域,基于邻接法的进化树显示与柿树ACC氧化酶的亲缘关系最近。对经高、低温后的不同品种进行RT-PCR分析,结果发现ACC氧化酶基因的表达量与品种的抗逆性有一定的相关性。     

茶树几丁质酶基因的克隆及其在干旱胁迫下的表达分析在干旱胁迫下的表达分析

以铁观音茶树叶片为材料,利用逆转录PCR及RACE法,克隆了茶树几丁质酶基因CsChi(GenBank登录号为KR078345).CsChi基因的cDNA全长为1 192 bp,包含972 bp的开放阅读框(ORF),编码323个氨基酸.生物信息学分析结果表明,CsChi蛋白的分子量为34.33 ku;理论等电点pI为8.44;原子组成为C1519H2285N413O464S18,总原子数为4 699;蛋白质结构分析显示该蛋白有6个蛋白的跨膜区域,属于跨膜蛋白;存在于细胞外;没有卷曲螺旋结构存在;CsChi基因编码的蛋白属于糖苷水解酶19家族,含有保守的ChtBD1结构域,与溶菌酶的保守结构域类似,可能兼具几丁质酶活性和溶菌酶活性,qPCR定量分析结果显示在不同干旱胁迫处理下茶树的CsChi基因的表达量,与对照组相比有所增加.推测CsChi基因在茶树干旱等逆境胁迫中起重要作用.     

茶树CsPAL3基因cDNA全长克隆及其表达分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine ammonia-lyase,PAL）由多基因家族编码,是花青素等多酚物质合成途径的起始酶,对其合成具有调控作用。本研究以紫化茶树武夷奇种C18茶树为材料,采用RACE技术克隆获得CsPAL基因cDNA,命名为CsPAL3（登录号为KY865305）,分析其生物信息学特征,并检测不同叶色茶树品种（系）中的花青素总量及茶树PAL家族成员基因的表达情况。结果表明,获得CsPAL3基因全长cDNA为2β518βbp,包含一个完整的2β130βbp开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,编码709个氨基酸。序列分析表明,该基因编码的蛋白质为稳定亲水性蛋白,预测分子量为77.40βkD,理论等电点为6.26;Blast分析序列发现CsPAL3与芒果的MiPAL相似性最高,为87%。而在同源进化树分析中与芍药的PiPAL亲缘关系较近。紫化茶树的花青素总量和CsPALa、CsPALc、CsPAL3（CsPALe）基因表达量均高于常规绿叶茶树和白化茶树。这表明茶树CsPALa、CsPALc、CsPAL3（CsPALe）基因上调表达可能促进茶树花青素合成积累,使得茶树叶片呈现紫色。     

白鸡冠茶树CsPPH基因全长cDNA克隆与表达分析

脱镁叶绿素酶（Pheophytinase,PPH）是叶绿素降解过程中的一个关键酶,它能使脱镁叶绿素a转化为脱镁叶绿酸a,脱镁叶绿酸a是叶绿素降解途径中最后一个保持植物绿色的产物,被认为是叶片衰老和黄化的关键步骤。以新梢白化茶树白鸡冠叶片为材料,克隆获得CsPPH基因cDNA的全长序列（登录号：MK359094）,并对其进行生物信息学分析。结果表明,CsPPH全长为1 298 bp,包含的ORF序列为1 241 bp,编码413个氨基酸。序列分析表明,该基因编码的蛋白质为稳定疏水蛋白,其预测分子量为45 741.50 Da,理论等电点为6.12。预测该基因主要定位于叶绿体中。qRT-PCR结果显示,遮荫抑制白鸡冠叶片CsPPH的表达,叶绿素升高,叶色变绿;光照促进白鸡冠叶片CsPPH的表达,叶绿素降解,导致叶片白化。     

茶树丝氨酸羧肽酶基因的克隆及表达分析

近年来,人们发现丝氨酸羧肽酶类蛋白(SCPL)参与植物次生代谢产物的酰基转移过程,即具有转酰基功能。本研究采用RT-PCR技术,获得了3个茶树丝氨酸羧肽酶基因的全长序列;生物信息学分析表明,3个CsSCPL蛋白均包含了1个底物结合位点、3个催化作用保守区和多个N-糖基化位点,及其Ser-Asp-His三联体催化中心等SCPL家族的典型特征;进化树分析表明,3个CsSCPL可能具有酰基转移酶的功能。实时荧光定量PCR结果表明3个基因在芽叶茎根中都有表达,其中,CsSCPL1和CsSCPL3在叶中的相对表达量明显高于茎和根,而CsSCPL2则在根中高表达。本研究成功地将CsSCPL重组到表达载体pET32a(+)上进行原核表达,并对诱导时间及诱导温度进行了优化;经IPTG诱导、SDS-PAGE检测,目标蛋白条带分子量为70 kD,与预测大小相符。     

茶树无色花色素还原酶基因克隆及表达分析

采用EST测序技术和3′RACE技术,获得了茶树儿茶素代谢途径中的一个重要酶—无色花色素还原酶的全长基因,在GenBank的登录号为EF205148,序列全长1 301 bp,其中开放阅读框长1 029 bp,编码342个氨基酸,3′端有一个明显的多聚腺苷酸加尾信号,推测的蛋白分子量约为37.5 kD,理论等电点为5.81。将该基因重组到表达载体pET-32a(+)中进行原核表达,经IPTG诱导、SDS-PAGE检测,结果表明茶树无色花色素还原酶基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约60 kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。同源性分析表明茶树无色花色素还原酶基因编码的氨基酸序列与其他植物具有较高的相似性,例如与亚洲棉、草莓和葡萄的相似性分别为70%、68%、71%。利用半定量PCR技术检测总儿茶素含量不同的4个茶树品种中与类黄酮合成相关的黄酮醇合成酶(FLS)、二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)、无色花色素还原酶(LAR)、花色素合成酶(ANS)等7个基因的表达情况,结果表明DFR和LAR基因的表达量与茶树中总儿茶素含量呈一定的相关性,而其他基因则与其相关性不大。     

茶树肉桂酸4-羟基化酶基因的克隆及表达分析

肉桂酸4-羟基化酶（Cinnamate 4-hydroxylase, C4H）是茶树苯丙烷代谢途径中的关键酶,能够影响木质素和类黄酮等次级代谢物的生物合成。本文采用5′-RACE技术,克隆了茶树肉桂酸4-羟基化酶基因（CsC4H）的全长序列,其中开放阅读框长1β518βbp,编码505个氨基酸,推测蛋白分子量为58.15βkD,理论等电点为9.29。利用基因组步移技术克隆得到该基因上游1β840βbp的启动子序列。该启动子区域除了分布有TAAT-box和CAAT-box等基本转录元件外,还存在多个诱导型和组织特异型的顺式作用元件。实时荧光定量PCR结果表明该基因在芽、叶、茎、根中都有表达。将该基因重组至表达载体pYES-DEST52上,并在酿酒酵母WAT11中进行真核表达。利用LC-MS方法检测酶反应产物,结果表明目的蛋白能够催化肉桂酸生成p-香豆酸。     

茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子基因CsPPT的克隆与表达分析

以白叶1号为试验材料,通过RT-PCR和RACE技术克隆获得茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子基因CsPPT（GenBank登录号：KJ652972）。CsPPT完整ORF长度为1β227βbp,编码408个氨基酸,蛋白分子量为44.7βkDa,理论等电点为10.16;无信号肽位点,属于非分泌型蛋白;建立了茶树CsPPT蛋白的系统发育树;磷酸化修饰预测该蛋白质多肽链中共有26个磷酸化位点;TMHMM预测表明CsPPT蛋白为跨膜蛋白;亚细胞定位发现,CsPPT蛋白定位于叶绿体上,推测CsPPT蛋白可能定位于叶绿体膜上。荧光定量PCR结果表明CsPPT基因在茶树花中表达量最高,其次为芽、叶和嫩茎,根中最低。     

茶树生长素受体基因CsTIR1的克隆与表达分析

吲哚-3-乙酸（又称IAA或生长素）,在植物生长发育中具有重要的调控作用,其作用主要通过信号转导途径来完成。生长素受体是其信号转导的关键元件之一。本研究通过RACE克隆,获得了茶树中生长素受体CsTIR1基因的cDNA全长序列（NCBI登录号：JX050147）。CsTIR1序列全长2β315βbp,含1β746βbp的完整开放阅读框,编码581个氨基酸,预测分子量65.18βkD,理论等电点（pI）5.64。茶树CsTIR1与烟草TIR1的相似性最高达82%,亲缘关系最近。CsTIR1含有1个F-box结构域和6个LRR结构域,三级结构形如“蘑菇状”。CsTIR1在茶树的根、茎、叶和花中具有组织表达特异性;其表达受IAA诱导,3种不同浓度的IAA均能诱导CsTIR1上调表达,且在50βμmol·L^-1浓度下表达量最大;ABA、GA3、MeJA和BR等激素也能够显著上调其表达;CsTIR1在越冬休眠芽中的表达量低,在活跃期中上调表达。     

茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子CsPPT2基因的克隆和分析

以茶树(Camellia sinensis)白叶1号为材料,应用RT-PCR和RACE技术克隆获得茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子家族一个基因CsPPT2的c DNA序列,并与茶树体内另一个磷酸烯醇式丙酮酸转运子家族的基因CsPPT1在不同时期和不同部位的表达进行比较。CsPPT2的c DNA全长1 469 bp,其中开放阅读框(ORF)为1 218 bp,编码406个氨基酸。通过生物学信息分析表明,CSPPT2蛋白分子量为44.6 k D,理论等电点为9.90,CsPPT2有6个跨膜区,属于疏水性叶绿体跨膜蛋白。聚类分析显示,茶树磷酸烯醇式丙酮酸转运子家族分为2个亚组,而CsPPT1与CsPPT2属于不同亚组。荧光定量结果分析表明,两个基因可能在茶树体内功能不同,CsPPT2在所考察的组织中均有表达,且在根和成熟叶片中表达量远大于CsPPT1;CsPPT1在茎和复绿前的幼嫩芽叶中表达量高于CsPPT2。在白化期起始时CsPPT2有短暂的升高,但伴随白化受到较大的抑制,表明CsPPT2的表达抑制可能是白叶1号低儿茶素高氨基酸品质形成的关键因素。     

茶树牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因CsGGDPS的克隆及表达分析

以铁观音芽叶为材料,验证从茶树转录组数据库中筛选到的1条牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGDPS)的编码全长序列c DNA。该c DNA全长1 661 bp,含有1个1 137 bp完整的开放阅读框,命名为Cs GGDPS。该基因编码378个氨基酸,氨基酸序列具有类异戊二烯合成酶家族的5个保守域和2个特征功能域;序列分析显示,该c DNA与其他植物GGDPS高度保守,与三七(Panax notoginseng)的亲缘关系最近。Cs GGDPS属于不稳定、亲水蛋白,可能定位到叶绿体中,不存在跨膜结构,无信号肽,发生磷酸化的位点可能有20个;二级结构主要由α-螺旋构成,三级结构与拟南芥GGPPS11匹配度最高。实时荧光定量PCR结果表明,在茶树发育过程和不同叶位Cs GGDPS的表达量随芽叶成熟度的增加呈上升趋势,随着做青过程的进行,Cs GGDPS的表达量逐渐升高;Cs GGDPS在父本黄旦、母本铁观音和子一代金观音中均有表达,但表达量存在差异。     

茶树CsbHLH2基因克隆及表达分析

植物bHLH（碱性螺旋环螺旋）转录因子是植物体内一类重要的转录因子,在植物的生长发育以及胁迫应答过程中发挥着重要的调控作用。本研究以茶树品种陕茶一号为材料,采用同源克隆法从陕茶一号叶片cDNA中克隆了1个bHLH转录因子CsbHLH2。生物信息学分析表明,CsbHLH2开放阅读框（ORF）为714βbp,编码1个297个氨基酸的蛋白,预测分子量58.4βkD,等电点为5.14,氨基酸序列比对显示该蛋白与其他高等植物的bHLH蛋白具有较高同源性。拟南芥原生质体亚细胞定位表明,CsbHLH2编码蛋白定位在细胞核上。实时荧光定量PCR结果分析表明,CsbHLH2基因在茶树不同组织部位中均有表达,但是在幼叶中表达量最高;不同激素处理结果显示,CsbHLH2受SA、ETH、MEJA诱导。     

茶树WRKY转录因子基因CsWRKY57的克隆及表达分析

WRKY转录因子是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育及胁迫应答过程中均发挥重要的调控作用。为探究WRKY转录因子与茶树抗旱及耐盐性的关系,本研究基于茶树转录组数据库中的检索结果,以陕茶1号1年生茶树为试验材料,克隆获得了1个WRKY转录因子基因,命名为CsWRKY57。生物信息学分析表明,CsWRKY57基因cDNA全长为1 222 bp,编码303个氨基酸,预测分子量为33.5 kD,理论等电点为5.49;另外,蛋白比对分析显示,CsWRKY57包含1个典型的WRKY核心序列和1个C2H2型锌指结构,属于WRKYIIc家族。实时荧光定量PCR分析结果显示,CsWRKY57基因在高盐、干旱、ABA胁迫下均被诱导表达,且表现出先增加后降低的趋势,表明CsWRKY57基因参与了茶树体内干旱、高盐和ABA的调控途径。转录激活活性试验表明,CsWRKY57无转录激活活性,意味着CsWRKY57可能需要与其他元件结合才能启动基因的表达。