大豆查尔酮还原酶1基因的克隆及转化

【目的】克隆大豆查尔酮还原酶1(CHR1)基因,以构建的过表达载体pCAMBIA3301-CHR1转化大豆,获得含有CHR1基因的阳性植株,为研究该基因的功能奠定基础。【方法】以大豆基因组DNA为模板,通过PCR扩增克隆CHR1基因,构建植物过表达载体pCAMBIA3301-CHR1,对其进行PCR及双酶切鉴定。采用农杆菌介导法将该载体转入大豆"吉农28"中,对转基因植株进行PCR、Southern杂交检测,对CHR1基因mRNA相对表达量进行荧光定量PCR检测。【结果】克隆得到的CHR1基因大小为1 100bp。成功构建了植物过表达载体pCAMBIA3301-CHR1,将其转化大豆后,通过PCR检测获得T1代转基因大豆植株12株;Southern杂交检测结果显示,CHR1基因以单拷贝形式整合入大豆基因组中;荧光定量PCR检测结果显示,转基因植株的CHR1mRNA相对表达量高于非转基因大豆植株。【结论】成功构建了过表达载体pCAMBIA3301-CHR1,并获得了CHR1基因表达量高的转基因大豆。     

KcERF-PeDREB2a双价基因对棉花干旱、盐碱耐受性的影响

利用农杆菌介导法将耐旱耐盐转录因子基因Pe DREB2a和Kc ERF导入受体材料陆地棉R15中,获得12个株系的转基因植株,通过硫酸卡那霉素初筛以及PCR分子检测最终获得7个转Kc ERF-Pe DREB2a基因的棉花株系。通过测定转基因棉花的抗逆相关生理指标以及对基因相对表达量测定分析,结果表明,200mmol/L的Na Cl和15%的PEG-6000胁迫处理后,转基因棉花幼苗的CAT、SOD活性,游离脯氨酸含量均高于对照组,MDA含量较对照组棉花明显下降。实时定量RT-PCR结果表明,干旱胁迫下,转基因棉花幼苗叶片中Pe DREB2a基因的表达量高于Kc ERF基因的表达量;高盐胁迫下,转基因棉花叶片中的Pe DREB2a,Kc ERF基因的相对表达量持平。本研究结果表明,在干旱、高盐胁迫下,Kc ERF-Pe DREB2a基因有助于提高棉花的耐旱耐盐能力。     

转基因烟草中外源基因实时荧光定量PCR检测方法的建立

[目的]建立SYBR Green Ⅰ实时荧光定量PCR检测转基因烟草中外源基因拷贝数的方法,为转基因植物中外源基因拷贝数的检测提供参考.[方法]采用SYBR Green Ⅰ实时荧光定量PCR方法,检测转基因烟草中外源绿色荧光蛋白基因(GFP)的拷贝数,以烟草单拷贝的内源核糖核酸还原酶基因(RNR2)作为内参基因,建立相对定量的双标准曲线法检测转基因烟草中外源基因拷贝数的方法.[结果]构建RNR2基因、GFP基因实时荧光定量PCR的标准曲线,分别为y=-0.2858x+5.6695和y=0.2826x+2.1048,R2分别为0.9994和0.9989,相关性较高.在检测的5株转基因烟草中GFP基因的拷贝数分别为5、8、19、28和45,非转基因烟草植株的GFP基因拷贝数为0.[结论]建立的转基因烟草中外源基因SYBR Green Ⅰ实时荧光定量PCR检测方法具有简单、快速、准确等优点,可用于基因工程中对优良转化植株的筛选及外源基因表达量的快速检测和定量分析.     

转基因聚球藻7942的vp19基因表达效率及其光合生理特性研究

采用荧光定量PCR方法检测转基因聚球藻7942在不同生长阶段vp19基因的相对表达量,在此基础上,通过氧电极的方法测定转vp19基因聚球藻7942在不同温度、光强、pH和盐度下光合活性的变化,探究其最适生长条件.结果表明:转基因聚球藻7942的最佳采收时间是对数生长后期(约12 d),其vp19基因相对表达率达到9.2...     

长期继代培养的转基因苹果外源基因遗传及表达稳定性分析李玉生陈龙程和禾赵艳华吴雅琴李友刚吴永杰

为研究长期继代培养的转基因苹果组培苗中外源基因的遗传及表达稳定性,以继代培养9年的7个转GFP(绿色荧光蛋白)基因苹果株系组培苗为试材,分析转基因株系对Kan(卡那霉素)的抗性、DNA水平、转录水平和转录后水平GFP基因的遗传及表达稳定性。结果表明,在7个苹果转基因株系组培苗中均可检测出GFP特异基因片段,并且均可在含有50mg/L卡那霉素的培养基上正常生长;绝对定量qRT-PCR检测发现,各转化株系GFP基因拷贝数并不相同;利用相对定量qRT-PCR法检测发现7个株系中GFP基因mRNA表达量有明显差异,同时荧光显微镜下观察各转化株系叶片,绿色荧光强度有明显差异,利用SPSS软件对7个转基因株系中GFP基因拷贝数与GFP mRNA表达量相关性分析结果呈无显著相关性。以上结果表明,外源基因可以在长期继代培养的转基因苹果组培苗中保持其遗传稳定性,但不同转化株系中外源基因的表达量有显著差异,其表达量与拷贝数无显著相关,可能与外源基因在植物基因组中的插入位点有关。     

转hpalXoo基因棉花在棉花炭疽病侵染下的过敏性反应检测及相关抗性基因表达研究

【目的】本文研究了转hpal_(Xoo)基因棉花对棉花炭疽病的抗性水平与其应用潜力。【方法】采用棉花炭疽菌(Colletotrichum gossypii)侵染转hpal_(xoo)基因的棉花材料和普通棉花,将棉花炭疽菌接种于转基因棉花(出发品种为陆地棉品种854)和普通棉花(854)的叶片上,分别于接种后0、12、24、48、72 h取样,进行叶片H_2O_2含量和H_2O_2DAB定位检测,过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性测定及对棉花抗性相关基因的表达情况进行分析。【结果】在接种棉花炭疽菌后48 h,转hpal_(xoo)基因棉花的H_2O_2含量及其定位检测可显示出峰值,随后又下降到和0 h相当的水平;POD与PAL活性也显示出类似的变化趋势。然而普通棉花叶片在接种后24 h,H_2O_2含量及其定位检测可显示出峰值;POD酶活性只有在72 h才略微上升。抗性相关基因荧光定量检测显示,在接种后24 h转hpal_(xoo)基因棉花中防卫基因hsr203J表达高于普通棉,而在72 h转基因与普通棉花两者几乎都没有表达;另外,在接种后0～48 h转基因植株中NPR1基因的表达一直低于普通棉花,但其表达量比普通棉花增长速度快,在72 h两者的表达量相同。在接种后0～12 h转基因植株中PR-1b基因就有微弱的表达,在24 h表达量最大,后续逐渐减弱,而普通棉花一直处于低表达。在受到棉花炭疽菌侵染时,hpal_(xoo)基因能够诱导寄主产生高水平活性氧及相关基因表达,说明hpal_(xoo)编码的Harpin_(Xoo)表达赋予转基因棉花对棉花炭疽菌的抗性。【结论】转hpal_(xoo)基因棉花为某些防卫基因超水平表达提供了分子基础。     

FABP4转基因牛的分子生物学鉴定

【目的】对前期获得的3头转基因牛进行分子生物学评价,包括转基因阳性鉴定、基因及蛋白表达水平的检测,旨在进一步为转基因牛的安全评价提供一些科学依据。【方法】根据GenBank上公布的牛FABP4基因（GenBank登录号：NM_174314）mRNA序列,利用兼并密码子对现有FABP4基因进行突变,并构建了pEGFP-C1-FABP4真核表达载体、通过细胞转染、体细胞核移植、胚胎移植技术获得3头转基因牛;分别采集了1号转基因牛不同组织样,2、3号转基因牛与野生型个体8、10、12、14月龄的血液样本,利用RT-PCR技术对所获转基因个体的阳性与否进行了鉴定;同时利用荧光定量PCR技术检测了1号转基因牛不同组织中外源性FABP4基因的表达情况,并分析了2、3号转基因牛在8-14月龄之间,外源性FABP4基因、内源性FABP4基因的变化趋势,并通过叠加转基因牛外源与内源性FABP4基因的表达量,分析了转基因牛和非转基因牛FABP4基因的整体表达水平差异;通过Western blotting技术分析了3头转基因牛外源性FABP4基因的蛋白表达水平。【结果】①对所获得的3头转基因牛RT-PCR检测发现,3头转基因个体各样本均在205 bp处产生条带,而妊娠母牛及阴性对照在205 bp处均未有条带出现,初步表明3头转基因牛均为转基因阳性。②实时定量PCR检测表明,1号转基因牛的外源性FABP4基因在多数组织均有较高表达,其中脂肪组织表达量最高、肾脏和背最长肌次之,肺部的相对表达量极低。3号转基因牛外源性FABP4基因的表达水平高于2号转基因牛,且2、3号转基因牛外源性FABP4基因的表达水平随月龄变化均呈现先上升后下降趋势;在内源性FABP4基因表达水平检测中发现,外源性FABP4基因的转入抑制了转基因牛体内内源性FABP4基因的表达,且随月龄变化转基因牛体内内源性FABP4基因表达水平均呈现上升趋势;野生型牛内源性FABP4基因的表达水平随着月龄变化逐步下降,而转基因牛体内内源性FABP4基因的表达量均低于野生型牛;通过对2、3号转基因牛外源与内源性FABP4基因相对表达量的叠加分析发现,转基因牛FABP4基因整体表达量较野生型大幅升高。③蛋白表达检测结果与mRNA检测结果基本一致,外源性FABP4基因在1号转基因牛除肺部外的各个组织均检测到外源FABP4基因的蛋白表达,其中背最长肌表达量最高;3号转基因牛蛋白表达水平高于2号转基因牛。【结论】获得的3头牛均为FABP4阳性转基因牛,且外源性FABP4基因在体内能够正常表达,转基因牛FABP4表达量较野生型大幅升高,同时外源性FABP4基因的转入抑制了内源性FABP4基因的表达。     

基于多重串联式PCR的基因碟片技术检测转基因作物

【目的】建立基于多重串联式PCR（multiplexed tandem PCR,MT-PCR）的基因碟片技术,并使之应用于转基因作物的大量、快速和稳定地检测。【方法】以转基因作物研究中常用的调控序列NOS终止子、FMV35S启动子及外源基因NPTⅡ、Cry1Ab、Cry1Ab/Ac、CP4-EPSPS、PAT和玉米内源基因IVR、棉花内源基因sad1、菜籽粕内源基因PEP为检测对象,针对每个基因设计内外2对引物,先进行一次循环数较少（10-20 cycles）的高通量多重PCR,以便在均匀地扩增各基因和调控序列的同时避免引物之间的竞争,然后利用巢式荧光定量PCR检测各个基因和调控序列,最后根据扩增曲线和熔融曲线分析结果。【结果】该方法能够快速（＜2 h）、高通量、准确地（＞0.000292 ng）检测出棉花、玉米、大米、菜籽粕中的多种转基因成分,可以分辨出3种转基因物种,适合大批量检测。【结论】该方法适合转基因作物的高通量、定量检测,具有较好的应用前景。     

基于mCherry荧光蛋白的植物基因过表达遗传转化系统的初步研究

过量表达是植物基因功能鉴定和农作物遗传改良的重要途径。为了提高转基因植株的研究效率,以m Cherry红色荧光蛋白为报告基因,构建了由玉米泛素启动子(P-Ubi)和豌豆T3A-poly A序列组成过量表达框的转基因载体。分别将4个水稻类受体激酶的编码序列插入表达框,通过农杆菌介导转化水稻品种泰粳394。转基因植株T1种子的m Cherry荧光检测结果表明,平均62.5%的T1株系呈3∶1分离。根据实时定量RT-PCR分析结果,过表达阳性植株的目的基因相对表达量显著高于阴性植株和未转化的泰粳394。运用该载体系统,能够进行转基因后代大规模筛选,获得目的基因过量表达的转基因株系,从而促进植物基因功能研究和转基因应用研究。     

长期继代培养的转基因苹果外源基因遗传及表达稳定性分析

为研究长期继代培养的转基因苹果组培苗中外源基因的遗传及表达稳定性,以继代培养9年的7个转GFP(绿色荧光蛋白)基因苹果株系组培苗为试材,分析转基因株系对Kan(卡那霉素)的抗性、DNA水平、转录水平和转录后水平GFP基因的遗传及表达稳定性。结果表明,在7个苹果转基因株系组培苗中均可检测出GFP特异基因片段,并且均可在含有50 mg/L卡那霉素的培养基上正常生长;绝对定量qRT-PCR检测发现,各转化株系GFP基因拷贝数并不相同;利用相对定量qRT-PCR法检测发现7个株系中GFP基因 mRNA表达量有明显差异,同时荧光显微镜下观察各转化株系叶片,绿色荧光强度有明显差异,利用SPSS软件对7个转基因株系中GFP基因拷贝数与GFP mRNA表达量相关性分析结果呈无显著相关性。以上结果表明,外源基因可以在长期继代培养的转基因苹果组培苗中保持其遗传稳定性,但不同转化株系中外源基因的表达量有显著差异,其表达量与拷贝数无显著相关,可能与外源基因在植物基因组中的插入位点有关。     

棉蚜ATP合成酶基因AgoATPb的克隆与表达

为确定棉蚜(Aphis gossypii)ATP合成酶B亚基基因在棉蚜不同组织和日龄,以及取食不同植物的表达情况,以棉蚜为研究对象,采用RT-PCR和RACE技术获得AgoATPb的全长cDNA序列,通过Expasy、Sig-nalP-4.0 Server等在线工具对其进行了生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR技...     

荧光实时定量PCR研究GA负调控因子基因在棉花纤维不同发育时期的表达模式

棉花纤维发育经历起始期、延伸期、次级细胞壁加厚期、脱水期共4个发育时期。为了了解GA负调控因子基因在整个纤维发育时期的调节作用,采用敏感的实时定量PCR对GA负调控因子基因Gh RGL在棉花纤维不同发育时期中的转录水平进行了定量研究,通过提取来源于不同纤维发育阶段[包括-3~0 DPA(开花后)胚珠,3 DPA胚珠,5 DPA胚珠,10 DPA胚珠,15 DPA纤维,25 DPA纤维]的样品总RNA,探讨不同发育时期Gh RGL基因的表达模式。结果显示,Gh RGL基因在所有被选的样品中都有表达,其中在5 DPA胚珠和10 DPA胚珠中转录水平较高,在10 DPA胚珠中表达水平最高,在-3~0 DPA胚珠、3 DPA胚珠、15 DPA纤维、25 DPA纤维中的表达水平较低,表明Gh RGL基因在纤维伸长期表达水平较高,暗示Gh RGL可能对纤维伸长起着重要作用。     

棉花黄萎病相关基因GhMYB6的克隆与功能分析

【目的】克隆陆地棉MYB家族基因GhMYB6,并对其在棉花抗黄萎病反应中的功能进行初步探究,为挖掘棉花抗病相关基因及棉花抗病育种提供参考。【方法】基于棉花转录组测序数据,筛选并克隆了响应黄萎病菌侵染的基因GhMYB6,对其序列进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测其在黄萎病诱导下的表达模式,并利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术初步验证棉花抗黄萎病中的生物学功能。【结果】克隆获得的GhMYB6基因开放阅读框(ORF)为258 bp,编码85个氨基酸残基,理论等电点(pI)为9.34,脂肪系数为73.41,平均疏水性为-0.793,相对分子质量为9.86 kD,不稳定指数为73.41,为亲水性、碱性的非跨膜蛋白,无信号肽,定位于细胞核,在第11~63氨基酸处含有1个SANT结构域。GhMYB6蛋白与雷蒙德氏棉GrMYB6聚在同一小分支上,说明二者的亲缘关系较近。GhMYB6基因在V991侵染后6和12 h时相对表达量较对照(未侵染处理,CK)极显著下调(P<0.01),72 h时显著上调(P<0.05,下同),24和48 h时与CK无显著差异(P>0.05)。与阴性对照植株TRV:00相比,GhMYB6基因沉默植株萎蔫程度和叶片黄化更严重,病情指数显著升高,茎秆的褐变程度更严重,且茎段在培养基上生长的真菌菌丝数量明显增多。【结论】GhMYB6基因响应黄萎病菌V991侵染,当抑制GhMYB6基因表达后,棉花对黄萎病菌的敏感性增强,抗性明显降低,推测GhMYB6是棉花抗黄萎病防御的一个正向调节因子。     

转G10aroA棉花株系的获得及分子生物学鉴定

【目的】培育具有抗草甘膦除草剂的棉花材料具有极其重要的意义。利用农杆菌介导法在棉花中转入编码EPSPS酶的抗草甘膦除草剂基因G10aroA,通过体细胞愈伤诱导组织培养技术获得能够稳定遗传的转基因棉花株系材料。【方法】首先,利用不同草甘膦抗性筛选条件比较分析不同棉花受体材料的愈伤诱导效率;其次,以R15材料作为受体,利用含有G10aroA的农杆菌侵染下胚轴切段,在进行体细胞愈伤诱导的组织培养过程中通过草甘膦抗性筛选获得棉花再生植株,对获得的棉花再生植株进行纯合繁育。在此基础上,利用PCR扩增检测证实外源G10aroA在转基因植株中能够稳定遗传;利用RT-PCR分析其外源基因在转基因植株不同组织中的转录水平进行研究、并进一步利用Western-blot对转基因植株中外源蛋白的表达进行分析。【结果】在优化的草甘膦筛选条件下,以草甘膦浓度为2.5 mmol•L-1的抗性条件进行棉花愈伤诱导筛选并获得棉花再生植株;利用特异引物进行PCR检测结果表明,在检测的全部再生植株中,扩增得到1.8 kb预期大小目标条带的阳性株系32株,其中,收获的27个株系的外源目标基因能够在T0、T1转基因植株中稳定遗传;对G10aroA在转基因株系L12、L14的不同组织中的转录表达进行定量RT-PCR分析表明,外源G10aroA在转基因棉花植株的不同组织中表达具有差异,相对表达量高低依次为茎、苞叶、叶和花;另外,蛋白检测结果进一步表明,该外源基因能够在转基因株系L7、L12和L14中植株中正常表达为预期46 kD的EPSPS蛋白。【结论】通过农杆菌介导法转化外源抗草甘膦基因G10aroA,在草甘膦抗性条件下进行棉花体细胞诱导的组织培养,成功获得转外源G10aroA的棉花再生株系,并通过分子生物学方法研究证实外源G10aroA能够在T0、T1转基因株系中稳定遗传、转录以及表达。     

Cloning and Expressing of a Gene Encoding Cytosolic Copper/Zinc Superoxide Dismutase in the Upland Cotton

In this study, a gene encoding a superoxide dismutase （SOD） was cloned from senescent leaves of cotton （Gossypium hirsutum）, and its expressing profile was analyzed. The gene was cloned by rapid amplification of cDNA ends （RACE） method. Northern blotting was used to show the profile of the gene expression, and the enzyme activity was mensurated by NBT deoxidization method in different growth periods. The full length of a gene of cytosolic copper/zinc superoxide dismutase （Cu/Zn-SOD） was isolated from cotton （GenBank Accession Number： DQ445093）. The sequence of cDNA contained 682 bp, the opening reading frame 456 bp, and encoded polypeptide 152 amino acids with the predicted molecular mass of 15.03 kD and theoretical pI of 6.09. The amino acid sequence was similar with the other plants from 82 to 87%. Southern blotting showed that the gene had different number of copies in different cotton species. Northern blotting suggested that the gene had different expression in different tissues and development stages. The enzyme activity was the highest in peak flowering stage. The cotton cytosolic （Cu/Zn-SOD） had lower copies in the upland cotton. The copper/zinc superoxide dismutase mRNA expressing level showed regular changing in the whole development stages; it was lower in the former stages, higher in latter stages and the highest at the peak flowering stage. The curve of the copper/zinc superoxide dismutase mRNA expressing level was consistent with that of the Cu/Zn-SOD enzyme activity. The copper/zinc superoxide dismutase mRNA expressing levels of different organs showed that the gene was higher in the root, leaf, and lower in the flower.     

棉花GhPBL1基因克隆及抗枯萎病功能研究

【目的】克隆棉花中类受体胞质激酶（RLCK）基因GhPBL1,并进行抗枯萎病功能研究,为棉花抗病分子育种提供新的基因资源。【方法】基于枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱数据,并结合棉花数据库,从中筛选并克隆棉花RLCK家族基因GhPBL1,利用生物信息学软件分析其序列特征,采用实时荧光定量技术（qRT-PCR）检测基因在不同抗性品种的不同组织及枯萎病菌和外源激素处理下的表达情况,并通过病毒诱导基因沉默（VIGS）技术研究GhPBL1基因的抗枯萎病功能。【结果】GhPBL1基因的开放阅读框（ORF）为1116 bp,编码371个氨基酸残基,含有STYKc保守结构域,位于第81~360位氨基酸,属于RLCK家族基因。GhPBL1基因在抗病材料和感病材料的根、茎和叶中均有表达,且均在根中的相对表达量最高。枯萎病菌处理后,抗病材料中GhPBL1基因的表达水平明显高于感病材料。水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）均能诱导GhPBL1基因的表达,但该基因对SA胁迫响应时间早于MeJA胁迫。与对照植株（TRV:00）相比,TRV:GhPBL1沉默植株更易感病,且其抗病相关基因GhEDS1、GhCCR1、GhHCT1和Gh4CL的相对表达量显著（P<0.05）较低,但GhPR5基因的相对表达量极显著（P<0.01）较高。【结论】 GhPBL1基因具有明显的组织表达特异性,在抗病材料和感病材料中的表达水平存在差异,能被枯萎病菌诱导表达上调,且能响应SA和MeJA胁迫,推测GhPBL1基因在棉花抗枯萎病和外源激素胁迫中发挥正调控作用。     

海岛棉抗枯萎病相关基因实时荧光定量PCR分析

【目的】以不同抗性海岛棉为材料,利用实时荧光定量PCR技术对11个棉花抗枯萎病相关基因进行表达量分析,为海岛棉抗枯萎病育种及抗病机理提供候选基因资源。【方法】选择海岛棉抗枯萎病材料06－146、易感材料新海14号,及以其为父母本杂交的RIL系高代材料10893（超抗）、10895（高抗）、10897（感病）、10796（易感）为实验材料,进行接菌处理。分别取接菌0、4、10、18、28和40 h后的幼苗下胚轴,提取mRNA并反转录。根据已知陆地棉抗枯萎病相关的EST序列和海岛棉抗病转录组测序筛选到的抗病相关基因序列设计引物,进行实时荧光定量 PCR反应。根据各基因在不同材料中的表达值,分析各基因与海岛棉抗枯萎病间的关系。【结果】CFW3、CFW10、comp62810、comp71372四个基因在海岛棉抗枯萎病过程中可能起着比较重要的作用,尤其是利用抗病材料和感病材料转录组测序后得到的与抗病性有关的comp62810、comp71372基因。【结论】不同棉花品种对病菌侵染的灵敏程度,不同的品种的灵敏度不同,用以判断基因的作用。     

棉花脱水素GhDHN1的克隆及其表达

【目的】通过对棉花脱水素基因结构特征及其在低温胁迫下表达模式进行分析,探讨脱水素在棉花响应低温过程中的功能,为棉花抗冷育种提供理论基础。【方法】以棉花抗冷品种豫2067为试验材料,根据棉花陆地棉基因组序列查找已知脱水素（dehydrin,Dhn）基因的CDS序列,利用Primer5软件设计引物,克隆该基因,并命名为GhDHN1;采用生物信息学方法分析其蛋白质性质、氨基酸含量特征、功能结构域、系统进化树;选择XbaⅠ和SmaⅠ酶切位点对植物表达载体pBI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion连接技术构建融合蛋白瞬时表达载体pBI121-GhDHN1::GFP;分析其在洋葱表皮细胞中的瞬时表达,进行亚细胞定位;利用抗冷材料豫2067在三叶期对低温处理（4℃,24 h）前后的叶片和根系进行转录组测序,筛选差异表达基因;在三叶期时分别对豫2067（抗冷品种）和衡棉3号（冷敏感品种）进行低温（4℃,24 h）处理,利用实时荧光定量方法分别比较根、茎、叶中GhDHN1表达量,对该基因在2个抗冷差异材料叶中的表达量进行比较;对豫2067进行不同时间低温（4℃）处理,分析GhDHN1在叶片和根中的动态表达模式。【结果】该基因全长为726 bp,开放阅读编码框为636 bp,编码211个氨基酸,预测分子量为23.79 kD,等电点为5.04,富含谷氨酸（26.10%）和赖氨酸（19.40%）,不含色氨酸,半衰期为30 h,蛋白呈酸性,带负带荷,带负电荷的残基总数为60%;GhDHN1的二级结构α螺旋（Alpha helix）包含116个氨基酸残基,占54.98%,组成该蛋白的主体结构,无规则卷曲（Random coil）的氨基酸残基有87个;GhDHN1位于陆地棉D亚组第9染色体（Dt_chr9）上,在cDNA的259-348位置上含有一个长度为90 bp的内含子,2个外显子长度分别为258和378 bp;SMART和CDD分析表明该氨基酸序列含有2个保守的富含赖氨酸的K片段和1个保守的富含丝氨酸S片段,具有亲水素蛋白结构域pfam00257,表明该蛋白为K2S型脱水素;系统进化树分析表明,陆地棉亲水素GhDHN1与可可亲缘关系最近;洋葱表皮细胞中瞬时表达分析表明,GhDHN1蛋白主要定位在细胞膜附近。转录组分析表明,该基因在棉花三叶期叶片和根中,受低温处理后上调表达;荧光定量PCR分析表明,GhDHN1在4℃低温胁迫24 h后,在叶片、茎、根中均上调表达,在叶中上调表达倍数最大,在低温处理4 h和24 h时叶片中有2个表达高峰,在低温处理6 h和12 h时在根中有2个表达高峰,在抗冷材料叶片中的表达是冷敏感材料的2.47倍,说明该基因可能参与了棉花对低温的适应性调控。【结论】陆地棉GhDHN1属于典型的K2S型脱水素,与可可亲缘关系最近。该基因响应低温胁迫,在抗冷材料和冷敏感材料中表达差异显著,其表达量与棉花的抗冷性呈正相关,可以作为筛选不同抗冷材料的标记,同时可以作为重要的候选基因来培育棉花抗冷新材料。     

棉纤维特异表达蓝铜蛋白基因(GhBCP1)的克隆与鉴定

【目的】对从棉纤维细胞分离获得的基因GhBCP1进行序列和表达分析,初步分析其功能。【方法】采用mRNA荧光差异显示结合cDNA末端快速扩增技术克隆基因全长cDNA序列,用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推定氨基酸序列进行分析,并用荧光实时定量PCR法研究基因在不同组织中的表达。【结果】克隆了一个棉纤维特异表达基因的全长cDNA,命名为GhBCP1(GenBank登录号:EF222282),该cDNA全长721bp,含有一个编码176个氨基酸蛋白的开放阅读框。BLAST分析表明该基因所编码产物为一个蓝铜蛋白。Southern杂交分析表明该基因在陆地棉(Gossypium hirsytum L.)中有2个拷贝。实时荧光定量PCR分析发现该基因在棉花纤维细胞特异表达,在纤维发育过程中,GhBCP1转录产物的累积主要发生在纤维细胞发育由伸长向次生壁合成转换阶段。【结论】GhBCP1基因的组织特异性和发育阶段性表达初步证明该基因的功能可能与次生壁合成的起始密切相关。     

Gene cloning: exploring cotton functional genomics and genetic improvement

Cotton is the most important natural fiber plant in the world. The genetic improvement of the quality of the cotton fiber and agricultural productivity is imperative under the situation of increasing consumption and rapid development of textile technology. Recently, the study of cotton molecular biology has progressed greatly. A lot of specifically or preferentially expressed cotton fiber genes were cloned and analyzed. On the other hand, identification of stress response genes expressed in cotton was performed by other research groups. The major stress factors were studied including the wilt pathogens Verticillium dahliae, Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum, bacterial blight, root-knot nematode, drought, and salt stress. What is more, a few genes related to the biosynthesis of gossypol, other sesquiterpene phytoalexins and the major seed oil fatty acids were isolated from cotton. In the present review, we focused on the major advances in cotton gene cloning and expression profiling in the recent years.