阳春砂WRKY40的克隆、分析及原核表达

转录因子可有效调控植物次生代谢产物的生物合成,本研究从姜科药用植物阳春砂(Amomum villosum Lour.)中克隆获得两个WRKY转录因子基因,命名为AvWRKY 40-1和AvWRKY 40-2。两个基因的编码框分别为852 bp和885 bp,分别编码283和294个氨基酸。Av WRKY 40-1和Av WRKY 40-2编码的蛋白序列一致性为75%,在GenBank中均比对上拟南芥的WRKY 40,且均含有WRKY转录因子家族所共有的WRKKYGQK七肽序列及CX5CX23HNH锌指结构域。系统发育进化树表明:Av WRKY 40-1和Av WRKY 40-2与菠萝(Ananas comosus)的AcWRKY 71亲缘关系最近,且与单子叶植物的WRKY聚为一支。两个基因在阳春砂果皮和种子团中的表达有差异,并且与阳春砂转录组中筛选出来的萜类合酶基因表达相关性也存在差异,AvWRKY 40-1表现出与萜类合酶基因更高的相关性。成功构建了两个基因的重组表达载体pDEST 17-Av WRKY 40-1和pDEST 17-Av WRKY 40-2,经诱导表达得到其融合蛋白。本研究首次克隆阳春砂的WRKY类转录因子基因并获得其融合蛋白,为后续Av WRKY 40-1和Av WRKY 40-2的功能鉴定及其对萜类的代谢调控研究提供基础。     

海岛棉GbWRKY40基因的克隆及特征分析

【目的】WRKY转录因子调控多种生物学进程,包括植物生长发育和应答多种环境胁迫。本研究旨在分析WRKY转录因子在海岛棉纤维发育中的功能。【方法】从海岛棉中克隆了1个WRKY转录因子基因GbWRKY40,进行同源性分析、多序列比对,利用荧光定量聚合酶链式反应分析其表达模式,通过构建酵母表达载体并转化酵母菌株AH109研究其转录激活活性。【结果】该基因c DNA全长1713 bp,5'非编码区长261 bp,3'非编码区长510 bp;开放阅读框长942 bp,编码313个氨基酸,预测相对分子质量约为34.138×103,等电点为8.46,包含5个外显子和4个内含子;其编码蛋白含有1个WRKY保守区(WRKYGQK)和1个锌指基序(C-X5-C-X23-H-X1-H),属于WRKY家族第Ⅱ类a组,包含3个核定位信号区,与陆地棉GhWRKY40同源性最高。GbWRKY40在根和开花后25 d纤维中表达量高,而且不具有转录激活活性。【结论】GbWRKY40可能参与调控棉纤维次生壁发育。     

中间锦鸡儿CiWRKY2基因克隆与表达分析

通过RACE技术从中间锦鸡儿中克隆得到一个WRKY转录因子编码基因CiWRKY2,该基因g DNA为3 224 bp,含有4个内含子;cDNA长2 032 bp,开放阅读框1 725 bp,可以编码574个氨基酸,蛋白分子量大小约为63.29 kD,等电点为7.65。系统进化分析发现,CiWRKY2与豆科植物WRKY相似度最高,属于第一类WRKY蛋白。亚细胞定位显示CiWRKY2蛋白定位于细胞核。实时荧光定量结果表明CiWRKY2主要在叶、根中表达,并且该基因转录水平的表达受到干旱、盐碱、高温、低温和ABA诱导,表明CiWRKY2基因可能在植物抗逆中起到一定作用。     

水曲柳WRKY40基因的克隆及表达模式分析

从水曲柳中克隆一个WRKY基因,序列比对后命名为Fm WRKY40,基因编码区全长为936 bp,编码331个氨基酸(GenBank登录号:KU928310);含有一个WRKY保守结构域和一个C2H2锌指结构域,属于WRKY家族第Ⅱ类成员;分子进化分析表明,Fm WRKY40与芝麻WRKY40亲缘关系最近,蛋白相似性为73%;qRT-PCR表达模式分析表明:Fm WRKY40在干旱胁迫和ABA(脱落酸)胁迫下明显上调表达,该基因在水曲柳应答干旱和其他非生物胁迫中可能起重要的调控作用。     

蒜芥茄黄萎病抗性相关基因SsWRKY22和SsWRKY33的克隆与表达分析

黄萎病是茄子生产中的重要病害之一,严重影响茄子的产量和品质。WRKY转录因子在植物抗病中扮演着重要的角色,但在茄子黄萎病抗性中的作用不明。本研究从黄萎病高抗材料野生蒜芥茄的转录组数据中,筛选获得WRKY家族中的SsWRKY22和SsWRKY33基因,利用PCR技术克隆获得目的基因,并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明,SsWRKY22和SsWRKY33基因的ORF序列大小分别为528和1 073 bp,编码175个和357个氨基酸;蛋白分子量分别为19.19和40.46 kD,均属于亲水性不稳定蛋白,其中,Ss WRKY22编码的蛋白属于酸性蛋白,而Ss WRKY33编码的蛋白属于碱性蛋白,亚细胞定位预测两个基因编码的蛋白均定位于细胞核上;此外,SsWRKY22和SsWRKY33分别属于Ⅱ类和Ⅰ类WRKY转录因子,具有不同的蛋白结构。系统发育分析结果表明,Ss WRKY22与野生潘那利番茄、番茄和马铃薯中的WRKY22亲缘关系较近;而Ss WRKY33与辣椒中的WRKY33亲缘关系最近。利用RT-qPCR对SsWRKY22和SsWRKY33基因在蒜芥茄不同部位(根,茎,叶)的表...     

玉米ZmWRKY53基因克隆及诱导表达分析

WRKY是植物细胞中进化较为保守的一类转录因子,参与了生物和非生物逆境胁迫应答反应的调控。本研究基于干旱诱导的玉米(Zea mays L.)B73转录组数据库,成功克隆到1个WRKY基因,命名为Zm WRKY53。序列比对发现,该基因含有904 bp的完整开放读码框,编码302个氨基酸,在C端含有1个保守的WRKYGQK结构域,同源比对ZmWRKY53属于IIc类WRKY转录因子。生物信息学预测,Zm WRKY53为碱性不稳定亲水性蛋白,无信号肽和跨膜结构域。洋葱内表皮亚细胞定位显示,Zm WRKY53蛋白位于细胞核中。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,Zm WRKY53基因在玉米的根和叶中有较高的表达水平,而在茎、玉米须、雄穗和胚中的表达量较低。不同的非生物胁迫如低温(8℃)、NaCl、H2O2和PEG均能显著提高Zm WRKY53的表达水平,尤其是PEG诱导使其表达水平上调9.5倍。接种玉米纹枯病的叶片中,Zm WRKY53的表达量提高了13倍。对比不同的激素处理情况,脱落酸(abscisic acid,ABA)和水杨酸(salicylic acid,SA)处理后,Zm WRKY53的表达水平持续上调;而在赤霉素(gibberellin,GA)和乙烯处理的玉米根中,Zm WRKY53呈现无规律的变化特征。蛋白互作预测,十个候选基因可作为后续Zm WRKY53调节机制的靶目标研究。上述实验表明,Zm WRKY53基因通过对不同激素信号的调节,不仅参与玉米对纹枯病的抗性反应,还参与对非生物胁迫信号的转导。     

(Prunussalicina)WRKY 33的克隆与表达分析

WRKY类转录因子是植物防御反应信号转导的重要组成部分,本研究为了探讨WRKY33基因的功能,以嫩叶为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,克隆得到WRKY33全长c DNA(命名为Ps WRKY33),对其进行生物信息学分析。以基因组DNA为模板,对该基因的ORF区域进行PCR扩增,获得WRKY33的g DNA全长。采用荧光定量PCR技术检测该基因在水杨酸处理下的表达模式。试验结果表明:Ps WRKY33 c DNA全长为2 113 bp,开放阅读框长为1 770 bp,编码589个氨基酸;Ps WRKY33蛋白含有两个WRKY保守结构域,与Pm WRKY33蛋白同源性最高。Ps WRKY33基因组全长为2 844 bp,存在3个内含子和4个外显子。荧光定量结果表明:Ps WRKY33在1 mmol/L水杨酸处理后,30 h表达量最高,呈先上升后下降的趋势。研究结果为深入研究WRKY33基因与水杨酸诱导植物抗病性的关系提供一定的参考价值。     

割手密SsWRKY1基因的克隆与表达分析

为了克隆割手密SsWRKY1基因,并对其生物信息学和表达模式进行分析。本研究通过转录组测序和RT-PCR方法相结合首次从割手密中克隆到一个WRKY基因,利用生物信息学工具对其进行分析,并利用荧光定量PCR分析其在干旱胁迫下的表达模式。从割手密中克隆到一个全长1083 bp编码360个氨基酸的WRKY转录因子的基因,含有一个WRKY基因保守结构域和一个Cx4-5Cx22-23HxH的锌指结构域,属于WRKY基因家族的第Ⅱ类成员,命名为SsWRKY1,GenBank登录号为MH687932。荧光定量分析表明,随着干旱胁迫时间的延长,其表达量呈持续上调的表达模式,说明该基因是干旱胁迫诱导型基因。SsWRKY1基因在割手密应答干旱胁迫等非生物胁迫中可能起重要的调控作用,为进一步研究割手密的抗旱机制和甘蔗抗旱新品种的选育提供了科学依据。     

红掌响应细菌性叶疫病的转录因子基因AanWRKY1的鉴定

WRKY家族转录因子参与植物各种生物胁迫和非生物胁迫反应,同时也参与形态建成、物质代谢、种子休眠、衰老等过程。本研究在前期红掌疫病诱导转录组数据中筛选到一个WRKY家族基因,RT-PCR扩增到1 658 bp全长cDNA,包含一个1 035 bp的开放阅读框,生物信息学分析预测此基因是一个典型的WRKY转录因子,命名为Aan WRKY1(NCBI No.KY597634)。qRT-PCR证实该基因叶片中受疫病侵染上调表达,同时能够被SA、JA、ABA、ETH、GA等激素信号分子诱导,非处理条件下在花梗和茎中表达量最高。通过农杆菌介导洋葱表皮侵染法,瞬时表达AanWRKY1-eGFP,显示该基因编码蛋白定位于细胞核,进一步酵母单杂交实验,证明该基因具有离体转录激活活性。研究结果表明红掌AanWRKY1基因能够响应细菌性疫病及其他胁迫反应,具有应激转录调控的作用,该基因的鉴定为进一步解析其分子病理学作用机理提供依据。     

陆地棉基因GhWRKY40-1的克隆及表达分析

【目的】WRKY转录因子通过激活下游一系列抗逆应答基因的表达而提高植株的综合抗性。本研究旨在研究WRKY转录因子在陆地棉中的功能。【方法】通过基因芯片筛选鉴定出1个逆境诱导的陆地棉WRKY转录因子基因,由于此基因编码蛋白含有1个典型的WRKY结构域,且与拟南芥At WRKY40具有较高相似性,故命名为GhWRKY40-1。采用电子克隆及反转录-聚合酶链反应技术获得GhWRKY40-1基因c DNA全长,并对其进行序列分析及结构与功能预测。【结果】GhWRKY40-1的开放阅读框为981 bp,编码326个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为35.78×103,等电点为8.39。GhWRKY40-1在拟南芥原生质体中瞬时表达定位于细胞核,且具有转录激活活性。RT-PCR结果表明,GhWRKY40-1受甘露醇诱导上调表达。【结论】推测GhWYKY40-1可能参与干旱胁迫应答反应,并且在植物逆境胁迫中发挥重要作用。上述分析为进一步从分子水平上验证其抗逆生物学功能以及揭示棉花非生物胁迫抗逆机制奠定了基础。     

野生角瓜根结线虫抗性相关基因CmWRKY20的克隆与表达分析

WRKY转录因子参与调控与植物免疫反应相关的转录重编程,对植物抗病性发挥调控作用。为了解析WRKY在野生角瓜对根结线虫(RKN)抗性中的作用,通过RT-PCR并结合RACE技术从角瓜根系中克隆CmWRKY20全长cDNA序列,采用DNAStar和DNAMAN进行氨基酸序列与系统进化分析,通过qRT-PCR进行基因表达分析,利用农杆菌介导的烟草叶片细胞转化法进行编码蛋白的亚细胞定位。结果表明,CmWRKY20转录因子cDNA序列全长1 603 bp,5′非翻译区646 bp,3′非翻译区320 bp,ORF长度1 017 bp,编码338个氨基酸,GenBank登录号MN365875;CmWRKY20具有1个核定位信号和1个WRKY保守结构域,锌指基序为C_2H_2,归类于WRKY第Ⅱ组,与黄瓜、甜瓜等作物WRKY的氨基酸序列同源性较高,亲缘关系较近;CmWRKY20表达表现为抗病材料高于感病材料,根、茎高于叶片,CmWRKY20受根结线虫快速诱导,水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)对CmWRKY20表达既有协同效应又有拮抗作用,CmWRKY20蛋白被定位于细胞膜上。CmWRKY20可能通过SA/JA信号传导参与对根结线虫防卫反应的调控。     

棉花GhWRKY106-1的克隆与表达分析

为了研究WRKY转录因子对棉花抗枯萎病的作用机理,发掘抗枯萎病基因资源,本实验以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选出的WRKY基因片段为探针,利用电子克隆结合RT-PCR技术,从陆地棉"中棉所12"根部c DNA克隆得到一个WRKY基因,命名为Gh WRKY106-1(登录号:KP202869)。序列分析表明,该基因开放阅读框全长918 bp,编码306个氨基酸,含有1个WRKY结构域和一个典型的C2HC锌指结构,属于典型的第Ⅲ类WRKY家族转录因子。q RT-PCR检测该基因在"中棉所12号"中的表达特性结果分析表明:枯萎病菌诱导后,该基因的表达量表现出先升高后降低的趋势,并且在处理后3 h基因的表达量达到最大。激素处理:茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)和乙烯(ET)胁迫后Gh WRKY106-1基因表达量均发生变化,其中茉莉酸在处理后4 h基因的表达量达到最大,而水杨酸和乙烯诱导响应最强烈的时间均在3 h;并且水杨酸诱导Gh WRKY106-1基因的表达较茉莉酸强烈,而乙烯的表达量在处理前期又明显高于水杨酸和茉莉酸,因此推测该基因在棉花对枯萎菌的抗性反应中起着一定作用,可为今后棉花抗枯萎病研究提供依据。     

白菜型油菜WRKY基因片段的克隆与表达分析

WRKY转录因子能广泛地参与植物的生物与非生物胁迫反应。为了研究WRKY转录因子在ABA诱导下的表达调控,首先利用同源克隆法在白菜型油菜中克隆WRKY基因和Actin基因片段, 用BLAST和DNAMAN软件对核酸及氨基酸序列进行分析;通过荧光定量PCR技术检测白菜型油菜WRKY基因在ABA处理条件下的相对表达趋势;然后利用相对定量PCR技术（real-time relative quantification PCR,以下简称RT-qPCR）检测WRKY基因在ABA(100 μM)诱导不同时段的差异表达。在白菜型油菜中克隆到一段中克隆到一段长度为680 bp的WRKY基因片段和一段长度为933 bp的β-actin基因片段。RT-qPCR实验结果表明,BcWRKY能被ABA诱导表达,且在诱导1 h后表达量最高。本实验文成功地克隆了白菜型油菜的WRKY转录因子基因和Actin基因片段,并证明了白菜型油菜WRKY基因的表达受ABA的影响。     

棉花抗枯萎病相关基因GhWRKY48的克隆及表达分析

棉花枯萎病是影响棉花产量和品质的最重要病害,WRKY转录因子在植物抗病中扮演重要角色。本实验以高抗枯萎病的陆地棉‘中棉所12’为实验材料,以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到WRKY基因片段为探针,从陆地棉‘中棉所12’根部c DNA中克隆WRKY转录因子基因。通过多序列比对分析发现该基因属于第Ⅱ类WRKY转录因子家族,将该基因命名为GhWRKY48。GhWRKY48基因的序列分析发现,cDNA全长为1 074个核苷酸,编码了357个氨基酸,蛋白分子量为3.94 kD,脂肪指数为56.86,等电点6.20,含有1个WRKY结构域及1个C2H2型锌指属于疏水蛋白。基因的蛋白二级结构包括延伸链、α螺旋和无规则卷曲。通过RT-qPCR的结果发现,枯萎病菌处理后,GhWRKY48的基因表达量显著低于对照组,预测该基因可能参与棉花抗枯萎病反应体系。本研究结果为棉花抗枯萎病提供一定的研究思路与途径。     

菊花CmWRKY4基因克隆及表达分析

WRKY转录因子在植物生长发育和逆境胁迫应答中具有重要作用。本研究克隆了一个菊花WRKY基因CmWRKY4,编码区长1 344 bp,编码447个氨基酸,预测分子量约为49.69 kD,等电点为6.62。推测的氨基酸序列中含有2个高度保守的WRKY结构域。亚细胞定位预测CmWRKY4蛋白定位于细胞核。进化树分析发现,CmWRKY4和拟南芥At WRKY3,AtWRKY20和At WRKY25聚在一个分支。组织特异性表达模式分析表明CmWRKY4在检测的组织中都有表达,在根中表达量最低,在叶中表达量最高。Cm WRKY4基因的表达受干旱诱导,说明菊花CmWRKY4基因可能参与菊花对干旱胁迫的应答。     

番茄WRKY转录因子基因片段的克隆及序列分析

【研究目的】本研究以番茄苗为实验材料,克隆出番茄WRKY转录因子的一个基因片段并对其核酸序列进行分析。【方法】根据本课题组已经克隆出的番茄特异的WRKY基因片段和番茄EST序列设计特异引物,利用RT-PCR技术获得番茄WRKY转录因子的一个基因片段并连接到pMD19-T载体中,转化DH5α,,筛选阳性克隆,用双酶切分析法对其进行鉴定并进一步对核酸序列进行测序分析。【结果】结果表明,克隆获得的WRKY转录因子基因片段约为680bp,用GenBank中的Blastn程序分析表明,其与CaWRKY（AY789641.1）、WIZZ（wizz mRNA）（AB028022.1）的相似性分别为86％和84％。【结论】WRKY转录因子在番茄中受JA诱导,这为克隆番茄WRKY基因全长,进而为番茄抗病育种奠定基础。     

板栗CmWRKY基因的克隆、序列分析与原核表达

为深入研究板栗WRKY转录因子基因在板栗抗病过程中的分子作用机制,根据板栗转录组数据库分析获得EST序列,利用RT-PCR技术,克隆板栗WRKY转录因子cDNA(CmWRKY)序列,分析CmWRKY基因及其编码蛋白的相关信息并进行原核表达研究。结果表明,CmWRKY基因为1 437 bp,编码479个氨基酸,推测蛋白分子质量为52. 128 96 ku,理论等电点为9. 15,具有2个WRKY保守结构域和2个C2H_2锌指结构域,属于WRKY家族的第Ⅰ组,基因登录号为KY312850. 1。CmWRKY核苷酸序列与巴旦木等植物的WRKY基因一致性均在80%以上,与西班牙栓皮栎WRKY基因一致性最高,达到97%。同源建模表明,CmWRKY蛋白三级结构与拟南芥At WRKY1蛋白结构相似,推测其可能与At WRKY1具有相似的调控功能。分子进化分析显示,板栗CmWRKY与西班牙栓皮栎及核桃WRKY蛋白亲缘关系最近。SDS-PAGE蛋白电泳分析表明,CmWRKY蛋白最佳诱导表达条件为0. 2 mmol/L IPTG在30℃下诱导10 h,蛋白分子质量为56 ku,其主要以可溶性蛋白的形式存在。为板栗CmWRKY基因的生物学功能研究及应用奠定基础。     

巴西橡胶树WRKY转录因子基因HbWRKY41的克隆与表达分析

为阐明巴西橡胶树WRKY转录因子基因Hb WRKY41的分子特征及表达特性,利用RT-PCR方法从巴西橡胶树中克隆了该基因。Hb WRKY41开放阅读框1 020 bp,编码339个氨基酸,预测蛋白分子量为38.48 k Da,理论等电点为5.52。Hb WRKY41含有1个WRKY保守结构域和1个C_2HC型锌指结构,与蓖麻、棉花、大豆及拟南芥WRKY41蛋白聚为一类,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR检测结果表明,Hb WRKY41在巴西橡胶树根、树皮、胶乳、叶和花等组织中均有表达,以在衰老叶片中的表达最高,而在胶乳和树皮中的表达相对较低。干旱、低温及高盐胁迫均可上调Hb WRKY41的表达,其中以低温或盐胁迫下Hb WRKY41的表达持续升高。Hb WRKY41可能在巴西橡胶树叶片衰老和非生物胁迫应答中起着重要调控作用。     

红麻非生物逆境胁迫响应基因HCWRKY71表达分析及转化拟南芥

WRKY转录因子在植物响应非生物逆境胁迫过程中具有重要的调控作用。本研究根据红麻转录组unigene序列(CL3883.Contig4),设计引物进行PCR扩增,经sanger测序获得全长为957 bp的HcWRKY71基因cDNA序列。该基因开放读码框为957 bp,编码1个含有318个氨基酸的蛋白,具有1个WRKY功能保守结构域,属于II类WRKY转录因子。在盐胁迫下,HcWRKY71基因表达量随NaCl溶液浓度升高而增加;在干旱胁迫下,HcWRKY71基因表达量随干旱胁迫时间的增加呈现先下降再上升然后再下降的趋势;在重金属镉胁迫下,HcWRKY71基因表达量随CdCl2溶液浓度的增加而降低。表明该基因表达受盐、干旱和重金属镉胁迫的诱导。利用农杆菌介导花序浸染法将该基因转化拟南芥发现,HcWRKY71基因提高了转基因拟南芥幼苗的耐盐性,这为进一步研究HcWRKY71基因的耐逆机制奠定了坚实的基础。     

广藿香法呢基焦磷酸合成酶基因(FPS)的克隆及生物信息学分析

为进一步阐明广藿香(Pogostemon cablin (Blanco) Benth.)中百秋李醇(Patchouli alcohol)生物合成的分子调控机制,本研究采用RT-PCR技术从广藿香叶片中克隆得到法呢基焦磷酸合成酶(farnesyl diphosphate synthase) FPS基因,并通过qRT-PCR技术分析FPS基因在广藿香幼苗期(扦插后60 d)与成熟期(扦插后240 d)叶片中的相对表达量。对克隆得到的广藿香FPS基因进行生物信息学分析,序列片段长为1 177 bp,其中包含1个长度为1 050 bp的开放阅读框,编码由349个氨基酸残基构成的蛋白质,与其它已知FPS氨基酸序列的唇形科植物一致性高达93.10%,与已知的米团花(Leucosceptrum canum Smith) FPS蛋白亲缘关系最近。预测FPS蛋白质分子质量约为40.09 kD,理论等电点(pI)为5.34,推测其为亲水性蛋白,无跨膜区且不含信号肽,属于类异戊二烯生物合成家族。qRT-PCR结果表明FPS基因在成熟期叶片中表达量高于幼苗期,与转录组数据分析结果一致。本研究结果为进一步研究FPS基因在广藿香中的应用,探究广藿香中百秋李醇生物合成途径中关键酶的表达模式及通过调控百秋李醇生物合成提高广藿香挥发油中有效成分含量提供了理论依据。