白芨钙依赖蛋白激酶基因BsCDPK1克隆及组织表达分析

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)在调节植物生长发育与逆境胁迫响应中发挥了关键作用,研究CDPK基因的序列信息与表达模式,为揭示蛋白结构、基因功能及参与的抗逆信号网络奠定基础。采用RT-PCR、RACE技术获得白芨BsCDPK1基因c DNA全长;利用生物信息学软件分析其编码蛋白的理化特性和结构域等特征,并对BsCDPK1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技术对Bs CDPK1基因在白芨幼苗期的表达模式进行检测分析。结果表明,克隆获得的Bs CDPK1基因cDNA全长为1 981 bp,编码496个氨基酸,其编码蛋白相对分子质量为55.997 kD,理论等电点5.38,脂肪指数为87.50,不稳定指数为43.54。BsCDPK1蛋白包含CDPKs家族典型的激酶结构域、自抑制功能域、ATP结合位点以及C-端的4个EF-hand手性结构,并且高度保守;BsCDPK1与铁皮石斛、蝴蝶兰的CDPK基因亲缘关系最近,聚为一支。q RT-PCR结果表明BsCDPK1在白芨幼苗的根、茎、叶中均有表达。白芨BsCDPK1基因的克隆与序列特征分析、幼苗组织表达模式分析为阐明BsCDPK1基因在白芨生长发育和逆境胁迫中的功能奠定实验基础。     

大豆胁迫相关蛋白GmSAP3基因的克隆和表达分析

胁迫是影响植物生长发育和农作物产量的重要因素.胁迫相关蛋白(stress associated protein,SAP)是一类锌指蛋白,广泛参与植物发育和胁迫响应.为了研究大豆SAP基因的功能,本研究以'商豆1201'为材料克隆了GmSAP3基因,并进行了生物信息学分析,采用RT-PCR分析该基因在大豆不同组织和温度胁迫下的表达模式.结果 表明,GmSAP3基因CDS序列全长为513 bp,编码170个氨基酸,GmSAP3蛋白等电点pI为6.79,分子量为18.30568kD;序列分析发现,GmSAP3含有2个保守结构域(zf-A20和ZnF-AN1),序列比对和进化分析发现GmSAP3与GmSA P26亲缘关系最为接近.RT-PCR结果表明,GmSAP3在大豆不同组织中均有表达,其中根和叶片表达较高;GmSAP3受高温胁迫诱导表达,推测该基因在大豆胁迫响应中具有重要作用.本研究为GmSAP3基因功能研究提供了一定的理论支持.     

高糖甜菜BvNHX1基因的克隆及表达特性分析

本研究以高糖甜菜品种‘BS02’为材料,采用同源克隆技术分离其液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因,命名为BvNHX1。该基因包含有1 659 bp的开放阅读框,编码552个氨基酸,蛋白分子量为61.31 kD,理论等电点为6.31。预测该基因编码的蛋白具有12个跨膜结构域,同时具有Nhap、Na_H_Exchanger和b_cpa1超家族的保守结构域,而且与盐角草、犁苞滨藜、盐地碱蓬等多种藜科植物NHXs聚为一类,属于液泡膜NHX家族中的ClassⅠ成员。实时荧光定量PCR结果显示:在400 mmol/L NaCl、200 mmol/L KCl和15 mmol/L ABA处理下,该基因表达量分别在叶和根中达到峰值,且叶中的表达量均显著高于根中,表明该基因在响应NaCl、KCl和ABA时,可能在叶中发挥的作用远大于根中。本研究结果将为甜菜耐盐分子机理的研究奠定基础,同时为高糖甜菜耐盐性遗传改良提供坚实可靠的依据。     

陆地棉GhDAHP基因的克隆与表达分析

棉花黄萎病是制约棉花产业健康发展的一种重要病害,在生产上未发现有效的根治办法,使用现代基因工程技术,从基因库中挖掘抗黄萎病相关基因,为棉花抗黄萎病育种工作的提供理论基础。本研究根据在GenBank中检索到抗黄萎病基因SDAHP(GU479467,1,3-脱氧-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶),从陆地棉基因组数据库中检索到3个同源基因(NM_016893351.1,XM_016849738.1和XM_0168151150.1),根据3个同源基因核苷酸序列设计引物,以陆地棉cDNA为模板进行克隆,获得3个目的基因,依次命名为GhDAHP-1、GhDAHP-2和GhDAHP-3。利用ProtParam和Prot Scale等在线软件对目的基因进行生物信息学分析;RT-PCR分析黄萎病菌诱导后目的基因在陆地棉叶片中的表达量。结果表明:GhDAHP-1序列全长1983 bp,氨基酸总数为539,分子质量约59.45378 kD,理论等电点pI为8.7;GhDAHP-2序列全长1832 bp,氨基酸总数516,分子质量约57.02998 kD,理论等电点pI为7.68;GhDAHP-3序列全长1652 bp,氨基酸总数517,分子质量约56.95491 kD,理论等电点pI为8.52。系统进化树分析,GhDAHP与雷蒙德氏棉(Gossypium raimindii)、木本棉(Gossypium arboreum)的亲缘关系最近。棉花叶片在黄萎病菌的处理下,GhDAHP基因表达量呈现先升高后降低的趋势,推测受到黄萎病诱导后,GhDAHP基因可能参与了黄萎病菌侵染的防卫过程。     

天女木兰MsAHG1和MsAHG3基因的克隆及表达分析

为了探究ABA信号通路中蛋白磷酸酶PP2C调控天女木兰种子休眠解除的分子机制,本研究以天女木兰种子转录组数据为参考,克隆获得了A类PP2C的2个基因(MsAHG1和MsAHG3)。生物信息学分析结果表明,MsAHG1、MsAHG3基因全长分别为1 269、1 209 bp,编码422、402个氨基酸,均属于PP2C家族;所编码的蛋白质相对分子量分别为44.885 43、43.356 03 kD,均属于不稳定的亲水蛋白;所编码氨基酸的同源性与系统进化分析显示,天女木兰的AHG1、AHG3蛋白分别与沉水樟的AHG1、AHG3蛋白亲缘关系较近。通过实时荧光定量PCR探究MsAHG1、MsAHG3基因在天女木兰不同组织、种子休眠解除过程及吸胀过程的相对表达量,发现MsAHG1和MsAHG3基因在干种子中表达量最高,且MsAHG3基因表达量极显著高于MsAHG1基因;MsAHG3基因在种子休眠解除和吸胀过程中的表达量均高于MsAHG1基因,表明MsAHG3基因在天女木兰种子休眠解除中发挥关键作用。     

烟草NtCYP734A1基因的克隆及表达分析

油菜素内酯是一种参与胁迫响应的甾醇类植物激素,CYP734A1基因是油菜素内酯代谢通路上的关键基因。为探索CYP734A1基因在烟草响应非生物胁迫时发挥的功能,本研究以普通烟草品种K326为材料,克隆CYP734A1基因,通过生物信息学技术分析NtCYP734A1蛋白的理化性质及进化关系,运用实时荧光定量法分析CYP734A1基因在不同组织、不同非生物胁迫处理下的基因表达模式。结果表明,CYP734A1基因全长1 638 bp,编码545个氨基酸;亚细胞定位预测NtCYP734A1蛋白存在于内质网。qRT-PCR分析表明,烟草CYP734A1基因在不同组织均有表达,叶中表达量最高,茎中的表达量最低。非生物胁迫处理下,CYP734A1基因在各组织的表达量显著改变,在干旱、盐和低温胁迫下根的CYP734A1基因表达上调;在干旱、盐、高温和低温共4种胁迫下,叶中CYP734A1基因表达下调。     

沙柳SpsDREB8基因的克隆与表达分析

脱水响应元件结合蛋白(DREB)是植物响应非生物胁迫应答的重要转录因子。本研究从沙柳(Salix psammophila)中克隆获得SpsDREB8基因,并对其进行AP2结构域多序列比对、构建进化树和预测蛋白结构等生物信息学分析,采用RT-qPCR方法对该基因在不同组织及逆境下的表达模式进行分析。结果表明,本研究成功克隆获得SpsDREB8基因,该基因全长864 bp,编码287个氨基酸,预测蛋白分子量为31 615.84 Da,等电点为5.21,为亲水性蛋白,无信号肽区域,具有AP2保守结构域,属于AP2家族成员;基于系统进化树分析表明,该基因属于AP2/ERF转录因子家族DREB亚组A-2组,与杨柳科植物进化关系较近;实时荧光定量PCR结果显示,SpsDREB8基因在沙柳根、茎、叶、花中都有表达,其中在嫩茎中的表达量最高,根中的表达量最低;在高温、低温和NaCl处理下,SpsDREB8基因在1、2、4 h表达显著高于对照组;干旱处理24 h后,SpsDREB8基因表达显著上调。研究表明沙柳SpsDREB8可能在响应非生物胁迫过程中发挥重要作用。该研究结果为进一步探索沙柳抗逆分子机制...     

GhTLP1基因特征分析、cDNA克隆及组织表达特性

为了获取和验证类甜蛋白功能基因,并了解其基本的理化性质和组织表达特性,本研究在前期的海岛棉转录组高通量测序基础上,得到一个类甜蛋白功能基因的完整开放阅读框,命名为GhTLP1,通过全长特异引物,对GhTLP1进行了T-A克隆,测序结果符合已知序列。对GhTLP1基因序列特征分析结果表明,GhTLP1基因ORF序列全长为912 bp,共编码303个氨基酸残基,分子量为32.18 kD,等电点为4.36,第1~22位存在信号肽,无跨膜结构,预测属于亲水性蛋白;GhTLP1基因与其它植物的TLP基因的相似度达到50.15,具有完整的16个保守的半胱氨酸残基位点;GhTLP1基因与同源序列的聚类分析结果表明,GhTLP1基因与Gossypium hirsutum (XM016846902.1)和Gossypium arboreum (XM017769653.1)的TLP基因聚在同一分支上。本研究结果支持GhTLP1归为类甜蛋白基因的定性和功能判断。RT-PCR试验表明,GhTLP1在正常植株和受病原胁迫植株的根、茎、叶中均有表达,相对表达量顺序为根>叶>茎。GhTLP1可作为棉花抗病育种和材料筛选的调控靶标基因。     

大白菜DREB类转录因子cDNA的克隆及植物表达载体的构建

以干旱处理的大白菜自交系85-1为材料,利用RT-PCR技术获得了大白菜DREB类转录因子基因的cDNA编码序列,命名为BcDREB1(GenBank登录号为:EU924266).序列分析表明,BcDREB1核苷酸序列长663 bp,编码214个氨基酸,含有一个典型的AP2结构域,具有DREB转录因子的典型特征.将该基因的cDNA编码序列连接到植物表达载体pCAMBIA2301中,成功构建了大白菜BcDREB1基因的植物表达载体pCAM-BcDREB1,为进一步通过转基因技术研究该基因的功能奠定了基础.     

小麦光敏色素基因TaPhyB3的克隆和表达分析

从小麦品种中国春中克隆了编码光敏色素基因B的脱辅基蛋白,将其定位于4D染色体的长臂上,并命名为TaPhyB3。TaPhyB3的开放阅读框为3501bp,编码一个128kD、具有1165个氨基酸的蛋白质。它与水稻、玉米和拟南芥在氨基酸水平上的一致性分别为93%、90%和73%。对不同光线处理7d小麦植株表达的分析表明,TaPhyB3在黑暗中表达最低、在白光下的表达水平最高,在远红光、红光、蓝光和白光下的表达水平分别是黑暗中的2.2、7.7、7.4和37.3倍。组织特异性表达分析表明,TaPhyB3在小麦幼苗所有组织中都表达,叶片中的表达水平是根的11.4倍。推测TaPhyB3的表达水平与小麦的光形态建成的程度呈正相关。     

小麦类钙调素TaCML79基因的克隆和表达分析

为了研究小麦类钙调素基因的功能和在植物逆境响应中的分子机制,以电子克隆结合RT-PCR的方法,在小麦中克隆到一个类钙调素基因TaCML79。该基因的开放阅读框长度为588bp,编码的蛋白长度为195个氨基酸,推测的分子量为20.45kDa,等电点为4.6,属于酸性蛋白,具有2个典型的和一个不完整的EF-hand结构域。多序列比对和系统进化树分析表明,TaCML79与野生稻的ObCML35和水稻的OsCML10亲缘关系较近,相似性分别为84.6%和86.8%。该基因的表达在根和地上部分受到热激、NaCl、渗透和冷胁迫的诱导或抑制,初步推断该基因可能与植物抗逆有密切的关系。     

苎麻果胶合成重要酶UGlcAE基因的克隆及组织表达

以苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,采用简并RT-PCR法、RACE技术以及全长cDNA文库筛选,克隆苎麻果胶主要多糖组分的合成关键酶UGlcAE cDNA序列,序列长度为1 257 bp,编码区长723 bp,可编码241个氨基酸序列。实时定量PCR证实,UGlcAE表达量为根部＞叶片＞韧皮部＞木质部,在根部的表达量占优势。该结果对我们后期采用分子生物学方法来调控果胶的合成量具有实际意义。     

花生mtACP3基因的克隆与表达分析

旨在探究酰基载体蛋白在植物脂肪酸合成途径中的作用机制,本研究采用传统PCR方法从花生中克隆得到了一个线粒体型基因,命名为AhmtACP3。并采用荧光定量PCR技术分析了基因的表达特性。该基因全长为859 bp,开放阅读框ORF为390 bp,开放阅读框对应的基因组序列为543 bp,由2个外显子和1个内含子组成,该基因编码129个氨基酸,理论分子量为14.5345 k D,理论等电点为5.22,可能定位于线粒体上。系统发育分析表明,花生线粒体型ACP蛋白分成2个分支:AhmtACP1和AhmtACP2有较近的亲缘关系,与AhmtACP3亲缘关系较远。荧光定量PCR结果显示,AhmtACP3基因在花中的表达量明显高于其他组织,其次是子叶和根。AhmtACP3基因在种子发育过程中的表达量呈现下降趋势。     

大果水晶梨褐色果皮突变体木质素合成相关基因的组织特异性表达分析

为研究木质素合成相关基因(PAL1、PAL2、CAD、POD、4CL)在大果水晶梨褐色果皮突变体中的表达特性,并为研究梨褐色果皮形成机制奠定基础。按照RNA试剂盒法提取果皮、花、叶片、果肉、枝条韧皮部中总RNA;利用DNAMAN和Primer 5.0软件设计特异引物;使用实时荧光定量PCR技术研究基因的表达。结果表明,PAL1、PAL2、CAD、POD、4CL的最高相对表达量均出现在果皮中;果皮和果肉中POD的相对表达量极显著高于其他基因,花、叶片和枝条韧皮部中CAD的相对表达量极显著高于其他基因。综上所述,大果水晶梨褐色果皮突变体木质素合成相关的5个酶基因在果皮、果肉、叶片、花和枝条韧皮部中的表达具有明显的组织特异性,这些基因可能与大果水晶梨褐色果皮的形成关系密切。     

甘蔗乙烯信号转导途径关键基因CTR1的克隆与表达分析

为了研究CTR1基因与甘蔗糖分积累的关系,本研究利用同源克隆的方法,以甘蔗品种‘桂糖28’(GT28)幼嫩叶片的cDNA为模板,成功克隆得到2103 bp的甘蔗CTR1基因(ScCTR1;GenBank登录号为MK158246)。ScCTR1基因的开放阅读框(ORF)序列长1656 bp,编码551个氨基酸,预测蛋白质的分子质量为62.78 kD。ScCTR1蛋白具有CTR1同源蛋白典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域。实时荧光定量PCR结果表明,ScCTR1基因在茎和叶中都有表达,在茎中其表达量呈先增加后降低的趋势,在未成熟叶、成熟叶和老叶中,其基因表达呈降低的趋势。本研究结果对阐明乙烯调控甘蔗茎糖分积累和叶发育的机理提供了重要的参考依据。     

铁皮石斛DoSAMDC-like基因的克隆及原核表达

本研究从药用植物铁皮石斛中克隆得到S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosyl-L-methionine decarboxylase)基因(DoSAMDC-like)并进行序列分析和原核表达。SAMDC基因家族具有多个成员,本研究采用同源克隆的方法对铁皮石斛中尚未报道的新成员DoSAMDC-like基因进行克隆,并与拟南芥SAMDC基因家族成员和铁皮石斛基因组注释序列进行比对分析、蛋白质特征及原核表达等分析。基因序列分析表明,DoSAMDC-like基因编码区全长1104 bp,推测编码368个氨基酸,氨基酸序列具有SAM_decarbox超家族共同的保守结构域。多序列比对及进化树结果表明,克隆获得的DoSAMDC-like基因序列对应于基因组测序注释的XM_020825443.2序列,一致性为99.55%,与铁皮石斛SAMDC1基因一致性为80.16%。异源表达结果表明,DoSAMDC-like基因受IPTG诱导,蛋白分子量约为47 kD。DoSAMDC-like基因的克隆和原核表达,可为参与铁皮石斛多胺代谢、生物碱合成相关基因的蛋白质生化活性等研究提供了帮助。     

马尾松幼苗PmMADS4基因的克隆及表达分析

MADS-box家族基因编码的转录因子,在植物、动物及微生物的发育过程中起着重要调控作用,本研究从马尾松幼苗转录组测序结果中筛选到1条具有完整开放阅读框的MADS-box基因序列,设计特异性引物并克隆获得该基因,通过生物信息学方法分析该基因的序列特征、编码蛋白的理化特性、结构域以及进化关系等,并应用荧光定量PCR技术分析该基因在马尾松幼苗不同组织中的表达活性。结果表明,克隆得到的MADS-box基因开放阅读框为672 bp,命名为Pm MADS4。Pm MADS4编码223个氨基酸,含有MADS保守域和K-box次级保守域。蛋白质理论分子量为24854.15 kD,理论等电点为7.83;其蛋白质结构主要由大量的α-螺旋(58.74%)和大量随机卷曲(31.84%)构成;亚细胞预测该基因主要在细胞核(43.5%)、线粒体(17.4%)、高尔基体(13.0%)和细胞质(13.0%)中发挥生物学作用。系统进化分析显示,Pm MADS4属于MADS-box家族基因中MIKC型的GMADS分支。组织特异性表达分析发现,Pm MADS4在马尾松幼苗的顶芽和茎中高表达,表达量分别是根部的239倍和123倍;在根部、初生叶和针叶中的表达量相对较低,表明Pm MADS4可能广泛参与马尾松幼苗地上部分分生组织的发育过程。本研究结果为Pm MADS4基因在马尾松幼苗生长发育调控方面的深入研究提供了数据基础。