水稻OsVDAC2基因的克隆及亚细胞定位分析

VDAC（电压依赖性阴离子通道）又称作线粒体孔蛋白,在调节线粒体的代谢和能量功能以及线粒体介导的凋亡中都发挥重要作用。但水稻中VDAC家族的亚细胞定位及其生物学功能尚未清楚。依据NCBI公布的水稻OsVDAC2的ORF序列设计引物,从水稻品种日本晴叶片cDNA中扩增得到目的片段。构建OsVDAC-GFP融合瞬时表达载体,转化水稻原生质体对其进行亚细胞定位。激光共聚焦观察结果表明：水稻OsVDAC2蛋白主要存在于细胞质,为进一步研究其功能奠定了基础。     

水稻OsPIP1;2植物过表达及亚细胞定位载体的构建

水稻质膜内在蛋白OsPIPs是细胞水分运输的关键蛋白,与多种重要物质的运输交换有关,并在生长发育的各个阶段发挥重要作用。为了挖掘水稻OsPIP1;2基因的功能和应用,本研究利用电子克隆从提取的水稻叶片RNA中成功克隆了OsPIP1;2CDS序列,将其连接到植物表达载体pCAMBIA1301上,构建了35S启动子驱动的OsPIP1;2过表达载体,并成功将其导入到农杆菌EHA105中。此外,为了更全面的了解OsPIP1;2蛋白的亚细胞定位情况,本研究将不同的荧光蛋白分别融合到OsPIP1;2的N端和C端,构建了两个亚细胞定位载体。以上载体的构建,为深入了解和研究OsPIP1;2在水稻中的功能打下了基础。     

小麦TaNF-YB6基因亚细胞定位和非生物胁迫表达分析

本研究以小麦山融3号为材料,克隆出基因Ta NF-YB6,其全长为435 bp,预测该基因编码蛋白分子量为16.06 k D,等电点为8.48。生物信息学分析显示,该基因与其他植物中NF-YB家族成员具有较高同源性,其中与一粒小麦Tm NF-YB5同源性最高,为74.15%。亚细胞定位结果显示,该基因编码蛋白在细胞膜和细胞核中均有分布。利用Real-time PCR对该基因在多种非生物胁迫下进行表达分析,结果表明:该基因不受Na Cl的诱导,但受PEG6000、Me JA、SA和ABA的诱导,并表现出不同的表达模式,可能在小麦抵御多种非生物胁迫过程中发挥作用。下游胁迫响应基因表达量检测显示,该基因可能在ABA依赖和ABA不依赖两条非生物胁迫响应途径中发挥作用,尤其在与RD20相关途径中发挥重要作用。     

梭梭HaNAC2基因克隆、表达分析及亚细胞定位

本研究从梭梭中克隆得到1个NAC转录因子,命名为HaNAC2。同源性比对分析结果显示该基因含有典型的NAC蛋白结构域。系统发育分析结果推测该蛋白属于NAC家族第Ⅰ组的SENU5亚家族,组织特异性分析结果表明该基因在梭梭同化枝中表达量最高,荧光定量PCR结果显示该基因的表达量随干旱胁迫时间的增加而升高,推测其表达受干旱胁迫诱导。本研究克隆了该基因的启动子并进行分析,结果发现HaNAC2基因的启动子含有启动子固有元件,如TATA-box,CAAT-box等,还含有一些调控元件如MYB结合位点、组织特异性表达响应元件、光响应元件和一些其他的调控序列。通过PEG介导的原生质体转化法进行亚细胞定位分析,结果显示该蛋白定位于细胞核。本研究初步探索了HaNAC2基因的表达及定位,为进一步研究该基因在梭梭抗旱中的功能打下基础。     

蝴蝶兰PhMAX2的克隆、亚细胞定位及表达特性

为了探究PhMAX2基因在蝴蝶兰株型调控中的功能,本研究在克隆PhMAX2基因的基础上,利用生物信息学分析了PhMAX2基因的生化特征和PhMAX2蛋白的亚细胞功能位置,同时进一步检测了该基因在蝴蝶兰不同组织下的表达特征。结果表明,PhMAX2基因全长2 070 bp,其蛋白质编码690个氨基酸。系统进化分析显示,PhMAX2与水稻D3位于同一单子叶进化枝上,与石斛兰DcMAX2的遗传距离最近。同源结构域分析发现,Ph MAX2具有保守的F-box及LRRs结构域,与拟南芥MAX2、水稻D3、豌豆RMS4分别表现出61.5%,60.7%和53.7%的同源性。PhMAX2在蝴蝶兰的根、茎、叶、花及花梗中均有表达,其中在茎和花中表达水平最高,而在叶中表达水平最低。亚细胞定位结果发现,PhMAX2定位于细胞核。本研究结果为进一步深入研究蝴蝶兰株型调控分子机理提供一定基础。     

中间锦鸡儿CiATAF1基因的亚细胞定位及表达分析

为研究NAC转录因子在非生物胁迫条件下的表达,以中间锦鸡儿为材料,克隆并分析了NAC转录因子家族CiATAF1基因。该基因ORF全长为873 bp,编码291个氨基酸,由2个内含子和3个外显子构成,具有典型NAC结构域。染色体步移法获得CiATAF1基因启动子826 bp,该启动子含有光、激素、厌氧诱导等多种响应元件。经拟南芥叶片原生质体瞬时表达分析亚细胞定位,CiATAF1基因主要定位于细胞核中。荧光定量分析表明:CiATAF1基因表达具有组织特异性,相比于中间锦鸡儿根和茎,在叶部表达量最高;在干旱、盐、冷、ABA处理下,CiATAF1基因表达量增加,推测该基因可能与非生物胁迫应答相关。CiATAF1同模式植物拟南芥及豆科其他植物的同源基因做多重序列分析,序列一致性为81.14%,表明ATAF1基因序列结构相对保守。生物信息学分析CiATAF1蛋白质属于不稳定的亲水蛋白,二级结构主要由α-螺旋、β折叠、无规则卷曲构成。研究结果对挖掘中间锦鸡儿抗非生物胁迫的基因和深入分析逆境胁迫机理具有重要意义。     

甘蔗新基因ShHXT4克隆亚细胞定位及表达特征

以甘蔗品种新台糖22号为材料,利用同源克隆技术从甘蔗中分离出ShHXT4基因,以GADPH基因为内参,并采用实时定量RT-PCR分析该基因在甘蔗组织中的表达,同时构建亚细胞定位载体,通过农杆菌侵染洋葱表皮的方法对ShHXT4编码的蛋白进行亚细胞定位。研究分析发现该基因CDS序列长度为1 632 bp,编码540个氨基酸,蛋白的等电点(p I)为9.16,理论分子量为56.64 k D,命名为ShHXT4,基因编码多肽链中包含信号肽和12次跨膜结构域,且亚细胞定位于质膜,编码一种转运蛋白。洋葱表皮瞬时表达该基因GFP融合载体表明,ShHXT4定位于细胞膜,组织表达分析显示ShHXT4基因在根、茎和叶中均有表达,叶片中的表达量较高,暗示ShHXT4基因可能在甘蔗叶片糖分转运过程中扮演重要角色,研究结果为进一步研究ShHXT4基因的功能及应用提供帮助。     

陆地棉GhSPL3基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

 利用生物信息学结合RT-PCR技术从陆地棉中克隆出SPL转录因子,命名为GhSPL3,在GenBank的登录号为JN795132。该基因包含一个426 bp的ORF(开放阅读框),推测编码141个氨基酸的多肽。生物信息学分析表明GhSPL3包含一个典型的SBP结构域和一个核定位信号;进化树分析发现,GhSPL3与AtSPL3聚为一组,推测棉花GhSPL3和拟南芥AtSPL3在结构和功能上可能有着一定的相似性。亚细胞定位表明,GhSPL3定位于细胞核中,荧光定量RT-PCR结果表明,GhSPL3基因在棉花各组织中都有表达,但表达量不同。在花中表达量最高,其次是在顶芽和茎中的表达量,在根和叶中表达量较低。通过分析GhSPL3在顶芽的不同发育时期的表达量发现,GhSPL3在三片真叶展平时的顶芽中表达量最高,推测GhSPL3可能在花芽的分化、生长阶段的转变和花器官的形成上起着重要作用。     

毛白杨细胞色素C还原酶的基因克隆、表达和亚细胞定位

为克隆得到毛白杨CPR基因、成功在体外表达可溶性蛋白并通过构建GFP偶联载体观察其亚细胞定位,本研究通过RT-PCR的方法克隆得到了毛白杨CPR基因,登录号为MK575137。进一步通过生物信息学分析,发现毛白杨CPR与毛果杨CPR同源性最高,均有着典型的细胞色素C还原酶结构域。随后在酵母表达体系中表达该蛋白,验证了该蛋白不能被分泌表达,表明CPR蛋白为膜蛋白。进一步的亚细胞定位实验表明,CPR蛋白定位于内质网。CPR蛋白是P450单加氧化酶催化木质素合成的相关过程中必不可少的辅酶,该研究可为今后体外验证毛白杨P450单加氧化酶在木质素合成的相关过程中的酶活活性提供基础。     

木薯MinE2基因的亚细胞定位和表达分析

MeMinE2蛋白是一种亲水性蛋白,在Min系统调控质体分裂环过程中,MinE2蛋白能够与其他蛋白相互作用协调FtsZ环的定位。为验证木薯MinE2基因的功能,从木薯基因组中分离出全长为696 bp的MinE2基因。用Protparam在线软件对Me MinE2蛋白做相关分析,该蛋白由231个氨基酸组成,其GRAVY值为-0.256,是一个不稳定的亲水性蛋白。构建1300-GFP-MinE2瞬时表达载体,然后转染原生质体,用激光共聚焦扫描显微镜观察观察原生质体的形态,亚细胞定位显示MinE2蛋白定位于叶绿体中。构建pET28aMinE2原核表达载体,并转化至E. coli BL21 (DE3),经8 mmol/L IPTG诱导MeMinE2蛋白过表达,大肠杆菌异常分裂。本研究对MeMinE2蛋白功能的解析,为进一步探索MinE2基因对木薯质体分裂和植物育种的影响提供一定的理论依据。     

水稻光叶突变新基因的克隆和亚细胞定位

水稻叶片表皮毛突变体是研究单子叶植物细胞分化和水稻品种改良的重要材料。本研究对T-DNA标签技术获得的水稻光叶突变体(单隐性核基因控制,稳定遗传)进行田间观测和扫描电镜观察,以分析突变体叶片毛状体类型和分布特征;并采用DNA-Walking和RT-PCR方法定位并克隆该突变体基因,通过对该基因进行初步的生物信息学分析,构建绿色荧光蛋白融合载体,进行亚细胞定位。研究结果显示:突变体叶缘无毛,叶面毛状体缺失,缺失的毛状体类型主要为宏毛(即钩毛),但种子颖壳表面毛状体正常生长,是国内外尚未报道的一种新型的光叶突变体;对T-DNA标签插入序列进行相似性比对,确定插入位点,表明突变体候选基因在水稻第6号染色体上,通过基因克隆获得了c DNA序列,暂命名为GLL;生物信息学分析表明,GLL基因含有8个外显子,7个内含子,该基因的开放阅读框(ORF)有702 bp,编码233个氨基酸;对GLL蛋白结构域进行分析,发现该蛋白有一个PEX11保守结构域;系统进化关系表明,GLL与预测的水稻中PEX11-5同源性最高;亚细胞定位表明该基因在细胞核、细胞质和细胞膜中表达。本研究为解析水稻及单子叶植物中毛状体发育分子机制和进行水稻品种改良奠定了基础。     

大豆GmNramp2a基因克隆及亚细胞定位和组织表达分析

为了初步研究大豆(Glycine max)天然抗性相关巨噬蛋白(natural resistance associated macrophage protein,Nramp)家族基因的功能,本研究克隆了一个大豆GmNramp成员基因GmNramp2a.生物信息学分析表明,GmNramp2a基因包含4个外显子,开放阅读框...     

‘库尔勒香梨’PsiCAD1和PsiPRX6基因的亚细胞定位和表达分析

石细胞含量的多少是影响梨果实口感关键因素之一,而木质素是梨石细胞的主要组成成分,肉桂醇脱氢酶(CAD)和过氧化物酶(PRX)是合成木质素关键的酶。为了探索CAD和PRX基因在‘库尔勒香梨’石细胞发育过程中的作用,本研究以‘库尔勒香梨’为试验材料,测定梨果实石细胞含量与木质素含量,并运用亚细胞定位与瞬时表达技术进行PsiCAD1和PsiPRX6的功能验证。结果表明‘库尔勒香梨’果实石细胞含量与木质素含量在30～80 DAF呈先上升后下降的趋势,同时通过RT-qPCR发现PsiCAD1、PsiPRX2、PsiPRX6与PsiPRX17不同时期的表达量与果实石细胞含量和木质素含量发育趋势一致;通过亚细胞定位技术发现Psi CAD1-GFP与PsiPRX6-GFP融合蛋白荧光信号在细胞膜中表达,推测该蛋白激酶合成后可能在质膜上发挥作用;在梨果中瞬时表达过表达载体中发现PsiPRX6、PsiCAD1过表达下观察到木质素染色与含量均增加,且注射位点的PsiCAD1与PsiPRX6的表达量也有所增加。上述结果初步表明PsiCAD1与PsiPRX6基因参与调控木质素的合成,为进一步了解木质素合成和细胞...     

草地早熟禾PpSPL4基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

本试验通过同源克隆获得PpSPL4基因。分析表明:该基因含有SBP基因家族保守区域,与其他植物SBP基因相似度在67.83%以上。其开放阅读框为961 bp,编码326个氨基酸,等电点为9.07;多重比对结果表明PpSPL4基因与AtsSPL4基因相似度最高;亚细胞定位结果显示该基因编码蛋白定位于细胞核;草地早熟禾根状茎、根、茎、叶以及不同花期的PpSPL4基因表达分析表明PpSPL4基因在草地早熟禾不同组织相对表达情况存在明显差异,花中相对表达量最高,同时PpSPL4基因受到GA和蔗糖的诱导,说明该基因可能为草地早熟禾花发育过程中花芽分化和GA途径相关的转录因子。研究PpSPL4基因可为草地早熟禾机理研究与育种提供技术理论依据。     

梭梭HaNAC1基因的亚细胞定位、转录激活及表达分析

HaNAC1为本课题组前期从梭梭幼苗中克隆得到的一个NAC家族(ATAF亚家族)转录因子编码基因,本研究将对该基因进行进一步的活性验证和功能分析。通过烟草叶片细胞中的绿色荧光蛋白瞬时表达系统对表达蛋白进行亚细胞定位,结果表明HaNAC1蛋白位于细胞核中。构建AH109酵母pGBKT7-HaNAC1表达载体,证明该转录因子在酵母中具有转录激活活性。利用实时荧光定量PCR方法测定HaNAC1在盐、旱胁迫条件下的表达水平,结果显示该基因的表达量与盐胁迫的浓度呈现正相关,表明HaNAC1参与调节梭梭的盐胁迫响应。本研究探索了HaNAC1的定位和表达,为梭梭抗逆体系的功能基因挖掘及胁迫应答机理提供科学依据。     

SUSIRI基因的生物信息学分析及亚细胞定位

转录因子是植物生长发育及其对外界环境的应答反应中起重要作用的蛋白调控因子,一般含有DNA结构域、转录调控域、寡聚化位点和核定位信号。WRKY蛋白是一类具有重要作用的转录调控因子。在水稻的基因组中预测到的WRKY基因多达103个,对这些基因的功能加以注释具有重要的意义。SUSIRI基因是前人从粳稻日本晴中克隆的一个WRKY家族的转录因子。其开放阅读框长度为1755 bp,可编码584个氨基酸,具有典型的双WRKY结构域。为了进一步研究SSUSIRI基因,阐明它在水稻中的生物调控功能。通过应用生物信息学的方法,对该基因的预测蛋白进行了结构与功能的分析。利用EBI的interpro数据库分析SUSIRI基因序列的基序(motif),并结合NCBI的CDD(conserved domains)数据库分析该蛋白的保守结构域,用DNAMAN软件和CBS的TMHMM软件分析蛋白氨基酸残基的亲（疏）水性特点和跨膜结构域,用CBS的Protcomp version9.0软件和Protfun软件分别分析了蛋白的亚细胞定位和功能预测;通过实验设计把SUSIRI基因与GFP基因相融合,构建了由actin启动子驱动的SUSIRI基因的荧光表达载体pNSUGFP。通过采用基因枪法把该载体转入洋葱表皮细胞进行亚细胞定位鉴定。结果表明,生物信息学预测值显示：SUSIRI基因具有转录、转录调控、信号转导类功能的可能性最高,预测值分别为0.973、1.598和0.602;同时,其参与翻译功能、中间代谢功能和脂肪酸代谢功能的可能性也较大,预测值分别为4.800、1.490和1.265;由于SUSIRI蛋白中含有的亲水性氨基酸残基较多,该蛋白不具有跨膜性,是一种非跨膜类蛋白。对其亚细胞定位预测表明：在其氨基酸序列中含有较强的核定位信号,所以定位于细胞核内的可能性很大。进一步用荧光显微镜对基因枪轰击的洋葱表皮细胞的观察发现：对照的GFP蛋白主要沿细胞壁表达,而SUSIRI-GFP融合蛋白在细胞核中有很强的表达。通过试验研究得出：SUSIRI基因可能是一个参与中间代谢调控功能的基因,主要在基因转录环节发挥作用,是一种核定位蛋白。     

日本结缕草ZjLEA3基因克隆、亚细胞定位及表达分析

为了研究日本结缕草抗逆机制,本研究以日本结缕草(Zoysia japonica)转录组的数据为基础,克隆得到ZjLEA3基因,其开放阅读框为555 bp,编码184个氨基酸。ZjLEA3基因包含LEA基因族保守区域,与其他植物LEA基因相似度在65.79%以上。软件分析表明该蛋白属于小分子亲水性蛋白;亚细胞定位结果显示该基因编码的蛋白定位于细胞质和细胞核中;ZjLEA3表达分析表明,该基因是受到了高温、高盐、PEG的诱导,由此推断ZjLEA3可能参与非生物胁迫的防御。本试验克隆并分析ZjLEA3基因是为日本结缕草抗逆机理研究提供帮助。     

植物蛋白质的亚细胞定位研究进展

细胞是生命形式的基本组成单元,各种蛋白质按照其功能有序地分布在细胞的每个分区中。植物细胞的主要分区包括细胞膜和其他内膜系统、细胞核、细胞质以及位于其中的线粒体、叶绿体、高尔基体和内质网等各种细胞器。植物蛋白质的亚细胞定位是功能基因组学的重要内容。主要的植物蛋白质亚细胞定位技术包括:融合报告基因定位法、免疫组织化学定位法、蛋白质组学定位技术以及共分离标记酶辅助定位法,而生物信息学预测也成为亚细胞定位研究的一种重要手段。高通量蛋白质亚细胞定位技术的发展和应用,为构建定位数据库积累了数据。在模式植物拟南芥中,有亚细胞定位信息的蛋白质已经超过4 000个。