葡萄SVP类MADS-box基因的克隆及表达分析

从无核白葡萄(Vitis vinifera cv.Thompson seedless)中克隆获得一个胚珠发育相关MADS-box基因。该基因cDNA全长1 248bp,ORF为729bp,编码一个含有243个氨基酸的蛋白。氨基酸多序列比对和系统发育分析显示,该基因属于SVP类MADS-box基因。采用半定量技术进行表达分析表明,该基因在葡萄的根、茎、叶、花蕾、盛花和胚珠中均有表达,但是有强弱差异。实时定量PCR技术分析表明在无核葡萄品种无核白胚珠发育过程中基因表达量先升后降,而在有核葡萄品种黑比诺胚珠发育过程中表达量一直呈下降趋势。     

枣SEP1基因的克隆和表达分析

SEP类基因属于E类MADS-box基因,在植物花器官发育中发挥重要作用。该研究以‘冬枣’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术从枣中分离到1个SEPALLATA1基因,并进行生物信息学及转录表达分析。序列分析表明,该基因包含完整的开放阅读框为735bp,编码244个氨基酸,预测分子量为27.9247kDa。系统进化树显示,该蛋白与其他植物SEP1类蛋白具有较高的同源性,命名为ZjSEP1(登录号为:KU375248)。实时荧光定量分析表明,ZjSEP1在枣不同组织中表达有显著差异,在蕾、花、幼果等生殖器官中高丰度表达,尤其是花发育前期表达最高;该基因在雄性不育和可育品种中表现出不同的表达模式,初步认为ZjSEP1基因可能在枣花器官的形成过程中发挥一定调控作用。     

作物数量性状位点(QTL)基因的鉴定分析

分子生物技术的兴起和统计方法的发展为数量性状位点 (QTL)基因的鉴定提供了可能。为推动数量性状位点基因在作物育种中的应用 ,本文简要叙述了用于数量性状位点基因的鉴定与 Q× E分析。列出了Q× E分析的几种数学模型 ,举例介绍了方法的应用     

作物耐旱基因的表达特性及遗传工程研究

干旱会限制作物生长及产量形成,并引起作物体内一系列生理生化反应。作物耐旱性是多基因控制的复杂数量性状,为了应对水分缺失,作物体内形成多条信号途径,并在形态、生理和分子水平上适应干旱。受到干旱胁迫后,作物通过激活相关转录因子来调控相应下游基因的表达,并且通过转录后调控和渗透调节来适应干旱,维持正常的生理活动和代谢活动,减少干旱胁迫对植物的伤害。逆境也会诱导小RNA的产生,其通过诱导目的基因mRNA的降解以及阻止翻译过程去调控靶基因,达到耐胁迫逆境的作用。耐旱相关基因的遗传工程对作物在非生物逆境下的正常生长非常重要,总结了干旱响应机制所涉及的基因的功能及利用情况,以期为耐旱育种提供参考依据。     

火龙果类锌指蛋白基因片段的克隆及表达分析

锌指蛋白在原核生物与真核生物基因转录的调控中发挥着重要作用.根据火龙果抗逆cDNA 芯片中的一个 EST设计一对引物,采用RT-PCR克隆火龙果类锌指蛋白基因片段,生物信息学分析表明,该片段长334bp,编码 1中含有109个氨基酸残基的肽链,命名为HuZF.该基因序列与其它植物锌指蛋白基因核苷酸序列的同源性均在 70%以上,推测的氨基酸序列与其它植物锌指蛋白的氨基酸序列的同源性达60%以上.RT-PCR分析表明,高盐和 干旱胁迫下,火龙果茎中HuZF 的表达增强,低温胁迫时,HuZF 的表达先减弱后增强,初步推测该基因的表达与 火龙果低温、高盐、干旱等逆境胁迫响应相关.     

小麦TaTVP1基因的克隆与表达分析

[目的]发掘并研究小麦TaTVP1基因响应耐盐、耐旱等非生物胁迫的功能与机制，为小麦抗逆育种提供新的基因资源。[方法]利用PCR技术克隆小麦TVP1基因，扩增获得cDNA全长序列，并对其进行生物信息学分析，进一步利用qRT-PCR技术分析其表达模式。[结果]小麦TVP1基因全长2 289 bp,编码762个氨基酸；其氨基酸序列具有12个跨膜结构，该结构中疏水氨基酸具有高度保守性，且肽链N末端与C末端均位于膜外，预测该跨膜结构可形成具有明显孔道的高级3D结构蛋白，推测与其具有的H⁺离子泵通道功能密切相关；系统发育树分析表明，TaTVP1蛋白与单子叶植物TVP1蛋白的同源性较高，该类蛋白在进化过程中单子叶和双子叶植物可形成2个明显的类群Ⅰ和Ⅱ;定量PCR分析表明，小麦中TVP1基因在根、茎中的表达量要明显高于叶、穗中，具有组织特异性，且不同材料间同一组织中该基因的表达趋势也存在差异，这可能与不同材料间的耐旱等抗逆性存在差异有关。[结论]克隆并分析了小麦TaTVP1基因，为进一步阐明该基因参与抵御非生物胁迫的机理奠定一定的研究基础。     

沙田柚类蛋白激酶基因的鉴定及生物信息学分析

[目的]研究沙田柚类蛋白激酶基因编码的蛋白质序列所包含的生物信息学。[方法]利用高通量测序对沙田柚自交和异交花柱进行转录组测序,通过差异分析得到沙田柚类蛋白激酶基因序列。采用生物信息学方法,对其编码的蛋白质从序列特征、理化性质、跨膜结构域、高级结构以及功能域等方面进行预测和分析。[结果]该基因全长为2 323 bp,开放阅读框(ORF)全长为1 560 bp(Genbank登录号:MG925820),共编码519个氨基酸,分子质量为57.39 kD,等电点PI为8.55。该蛋白质含有1个植物STKc IRAK蛋白家族的保守结构域,为亲水性稳定蛋白。氨基酸序列分析表明,其编码的氨基酸与克莱门柚和甜橙的同源性分别为100%、99%。系统进化树表明沙田柚类蛋白激酶基因与克莱门柚和甜橙亲缘关系很近,属于同一进化分支。[结论]该研究结果可为今后深入研究沙田柚自交不亲和机理提供参考。     

木薯MKK家族基因的鉴定及表达分析

MAPK级联传导通路是广泛存在于真核生物体内的信号传导途径。根据木薯全基因组数据,借鉴拟南芥中MAPKK (MKK)家族的基因序列,通过生物信息学方法对木薯中MKK家族成员进行全面的鉴定以及系统进化树分析。通过激素处理及病原菌接种来分析MKK家族各基因的表达模式。结果表明,木薯总共编码11个MKK基因,这些基因集中分布于木薯第3,4,6,10,12,16,17条染色体上。MKK家族各基因在木薯受到激素处理及病原菌处理后的表达分析结果表明,MKKs能够响应ABA,JA及病原菌信号,对ACC信号则不敏感。MKK4,MKK5,MKK8,MKK9,MKK11可能参与木薯相关防御病原菌及激素信号传导通路。     

枣R2R3-MYB亚家族基因鉴定及其在果实发育中的表达分析

[目的]MYB作为植物中最大的基因家族之一,在植物生长、果实发育等方面具有重要作用.本研究拟鉴定枣R2R3-MYB亚家族成员,并进行生物信息学和表达模式分析,为深入探究该类基因在枣生长发育尤其是果实发育中的功能提供参考.[方法]以拟南芥R2R3-MYB亚家族成员为探针,利用BLAST和HMMER方法,在枣全基因组数据库...     

转录组荔枝Dof基因家族的鉴定及其表达

单锌指DNA结合蛋白(DNA binding with one finger,Dof)是植物中特有的一类转录因子,在植物生长发育与非生物胁迫响应中发挥非常重要的作用.利用妃子笑荔枝果实发育RNA-seq数据库,采用生物信息学分析方法,对荔枝Dof(LcDof)基因家族的基本理化特性,亚细胞定位,蛋白质保守结构域,进化关...     

小麦PIN基因家族的鉴定及表达分析

【目的】PIN(puroindoline)是植物所特有的一类蛋白家族,对控制小麦籽粒硬度有重要功能。分析小麦PIN家族成员在全基因组的分布、结构及进化,研究其在不同组织的表达特异性以及在不同硬度种子的表达模式,为阐明小麦PIN基因家族的生物学功能奠定基础。【方法】根据已报道的小麦PIN基因和大麦HIN基因,利用BLASTP和HMM方法,在最新发布的小麦中国春参考序列中鉴定小麦PIN基因家族成员。利用UniProt、URGI、PFAM、CDD、expVIP等数据库,采用Clustal X、MEGA 7.0、ExPASy、MEME、GSDS、TB tools、GraphPad Prism5等软件进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法检测TaPIN基因家族在不同籽粒硬度小麦样品中的表达情况。【结果】共鉴定出19个小麦PIN基因,集中成簇分布于第1、5和7染色体同源群,编码148—327个氨基酸,编码蛋白相对分子量为16.39—37.19 kD,等电点为6.35—9.34。通过结构域和系统发育分析,可将19个TaPIN基因分为A和B两大类。大部分TaPINs基因仅有1个外显子,没有内含子,...     

胡桃楸成花相关基因JmSOC1克隆和表达分析

SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1(SOC1)在拟南芥中被证实为调节花芽发育的关键因子。胡桃楸是一种重要的木本油料果材兼用树种,其雌雄异型异熟的开花特性未知。为探索SOC1基因在胡桃楸雌雄异型花芽发育过程的调控作用及促进早花的分子机制,利用胡桃楸花芽转录组数据获取SOC1基因CDS序列,通过PCR扩增技术克隆出SOC1基因的cDNA序列全长,并对其进行生物学信息分析;同时,利用qRT-PCR方法对SOC1基因在胡桃楸不同器官组织以及雌雄先型雌雄花芽不同发育时期的表达情况进行定量分析。结果表明：胡桃楸成花相关JmSOC1基因cDNA序列全长为705 bp,编码234个氨基酸;生物信息学分析得出JmSOC1蛋白分子量为21 569.04 Da;理论等电点（pI）值为8.3。qRT-PCR定量表达分析显示,JmSOC1基因在雌雄花蕾、果实、叶和茎中均有表达,但在雌雄花芽中表达量较高,且在雌花中表达量最高;并且在生理分化期时的雌雄花芽表达量趋于平稳,而到形态分化期时雌雄花芽表达量呈递增趋势,且表达量明显高于生理分化期。因此,推测JmSOC1基因...     

白菜类作物资源群体结构分析

采用SSR标记和SRAP标记方法对64份白菜类蔬菜作物进行研究分析，运用structure 软件统计分析标记数据，结果表明白菜类蔬菜资源真实存在3个组群，组群1和组群2间距离较近，其中组群3的遗传多样性更丰富。     

马铃薯StCDPKs基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】通过对马铃薯StCDPKs基因家族成员的鉴定与表达模式分析,初步阐明该基因家族在马铃薯胁迫响应中的功能.【方法】用隐马尔科夫模型鉴定马铃薯StCDPKs基因家族成员,MEGA6.0构建StCDPKs蛋白序列的系统进化树,qRT-PCR分析StCDPKs基因在组织特异性和盐胁迫下的表达情况.【结果】本研究共鉴定出27个马铃薯StCDPKs基因家族成员,它们均包含CDPKs蛋白钙离子结合域最保守的结构域EF-hand;其中StCDPK2/421/22/25基因在马铃薯不同组织中表达差异显著,StCDPK8/10/11/18/22基因在盐胁迫下表达量明显升高.【结论】共鉴定获得27个马铃薯StCDPKs基因家族成员,其中StCDPK8/10/11/18/22基因与马铃薯响应盐胁迫相关,研究结果可为进一步阐明马铃薯StCDPKs基因的功能提供基础.     

荔枝GRF基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为揭示荔枝（Litchi chinensis）GFR基因的功能,对荔枝生长调控因子（LcGRF）基因家族进行了全基因组鉴定和分析,并研究其在荔枝中的表达模式。基于荔枝基因组数据库,使用生物信息学软件对LcGRFs家族成员进行全基因组鉴定,分析基本理化性质、染色体定位、基因结构、进化关系、蛋白保守基序、顺式作用元件和时空表达情况进行系统分析。共获得12个GRF基因,不均匀地分布在10条染色体上,内含子2～5个。蛋白保守基序分析发现,荔枝GRF蛋白均含有保守的motif1(WRC)和motif2(QLQ),进化分析LcGRF划分为5个亚家族,LcGRFs启动子上存在大量的光、植物激素、非生物胁迫响应以及生长发育相关的顺式作用元件。不同转录组表达模式结果显示,各个组织中呈现出多样化的表达特征,表明不同成员可能在荔枝不同生长发育过程中发挥调控作用,参与调节荔枝的生长发育。研究显示,荔枝GRF家族成员有12个,划分为5个亚家族。     

荷花B类MADS-box基因家族NnDEF基因的克隆及表达分析

以荷花品种'重瓣一丈青'(Nelumbo nucifera‘chongban yizhangqing')为试材,采用同源克隆方法获得2个AP3/DEF同源基因NnDEF1和NnDEF2。NnDEF1基因CDS序列全长678 bp,编码225个氨基酸;NnDEF2基因CDS序列全长693 bp,编码230个氨基酸;2个蛋白的C-末端序列均包含典型的PI衍生基序和PaleoAP3基序。序列比对和系统进化分析表明:NnDEF1和NnDEF2基因属于B功能基因家族AP3/DEF亚家族,2个基因序列的同源性远高于其他物种同源基因,表明荷花进化中可能存在基因加倍事件。表达模式分析显示:NnDEF1和NnDEF2基因表达具有品种间相似性和个体内差异性,NnDEF1倾向于在花瓣和雄蕊组织中表达,在内侧花瓣表达量最高;而NnDEF2则表达较广泛,在茎、叶、萼片、花瓣组织中均有表达,在外轮花瓣组织中表达量最高。基因表达差异表明,NnDEF1基因可能在荷花瓣化现象中发挥作用。上述研究结果可为研究荷花花发育及瓣化现象分子机制奠定基础。     

江苏省葫芦科作物西瓜花叶病毒的分子鉴定和序列分析

[目的]对江苏各地具典型褪绿花叶症状的多种葫芦科作物是否为西瓜花叶病毒（Watermelon mosaic virus,WMV）侵染进行分子鉴定,明确该病毒在江苏的遗传分化.[方法]提取样品总RNA,利用西瓜花叶病毒的cp基因特异性引物进行RT-PCR扩增,克隆测序,应用DNASTAR和Clustal X软件进行序列分析.[结果]来自南瓜、瓠瓜、西瓜和西葫芦的11个分离物的RNA模板中均检测到1200 bp左右的片段;序列测定表明该片段含1154个核苷酸,包含完整的编码281个氨基酸的WMV-cp基因.序列比对结果表明,11个分离物和来自不同地区的17个分离物WMV-cp基因核苷酸和推导的编码CP蛋白氨基酸序列同源性分别为90.5％～100.0％和92.9％～100.0％.[结论]WMV的遗传变异与地缘相关性较强而与寄主相关性较弱.江苏分离物WMV-CP氨基酸均具有蚜传株系的特征结构域DAG,暗示其田间流行与蚜虫有关.     

香蕉凝集素基因启动子5′远端的分离分析及鉴定

在已知香蕉果实特异表达凝集素(BanLec)启动子670 bp序列的基础上,利用染色体步移方法,克隆获得该段序列5′端上游远端序列330 bp,从而得到该启动子1 000 bp序列。通过Promoter predictions、Plant CARE软件分析表明,新获得的BanLec启动子5′端330 bp序列中具有更多组织特异性表达调控元件。构建总长度为1 000 bp的BanLec启动子表达载体,以35 S启动子和原有670 bp长度BanLec启动子表达载体为对照,利用基因枪转化香蕉根、叶和果实,测量GUS基因和GFP基因瞬时表达,结果证明长度为1 000 bp BanLec启动子为果实特异表达启动子,启动活性高于原有的670 bp BanLec启动子和35S启动子。     

白菜类作物开花时间的全基因组关联分析

【目的】解析白菜类作物开花时间的调控位点,定位白菜类作物开花时间相关的候选基因,为白菜类作物抽薹开花时间的遗传改良提供依据。【方法】以116份白菜类作物组成的自然群体作为研究材料,分别种植在温室与露地2个独立的环境中,进行开花时间调查。同时,提取试验材料的DNA样品进行深度为1.2x的重测序,对测序数据用Pooled Mapping法进行过滤、与参考基因组比对,获得全基因组高密度SNP集合。经过条件过滤后,对高质量的SNP集合进行生物信息分析,包括试验材料的群体结构分析和全基因组连锁不平衡分析。从高质量的SNP集合中,随机挑选出2 000个变异位点,用Phy ML软件以最大似然法对116份试验材料进行系统发育树分析。用全部的高质量SNP集合位点通过软件Haploview进行全基因组连锁不平衡分析。最后,将高质量的SNP集合与开花时间数据结合,通过TASSEL和GAPIT软件包以及R程序语言进行全基因组关联分析。根据强关联峰值信号点位置和连锁不平衡区间定位开花时间候选位点,再通过白菜与同源物种拟南芥的基因共线性关系以及基因功能注释分析来预测白菜类作物开花时间相关的候选基因。【结果】不同种植条件下、不同类型的白菜类作物在开花时间上存在广泛差异。试验材料在露地环境下的开花时间高峰期明显早于温室环境下的材料;试验材料在露地环境下的开花时间总体表现出偏正态分布,而在温室环境下,开花时间各个阶段呈现出较为均衡的分布。温室与露地环境下的开花时间呈显著正相关。通过生物信息学分析最终得到的高质量SNP位点共103万个。试验材料的群体结构分析表明在系统发育树上各亚群内部分布较为集中,不同亚群之间的分布与材料的地理起源密切相关。全基因组衰减平均LD为2.3 kb,表明在116份白菜类作物构建的群体内存在较为频繁的重组和突变。对不同条件下的开花时间进行全基因组关联分析,用复合模型检测到54个(P4)强关联峰值信号点,一般模型检测到87个(P5)。通过进一步分析强关联信号点的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)区段,得到存在强连锁关系(r20.33)的峰值信号点共33个(温室环境下27个,露地环境下19个)。其中,在温室与露地环境下的共定位位点13个。根据33个关联候选位点,再通过白菜与同源物种拟南芥的基因共线性关系以及基因功能注释分析筛选出白菜类作物开花时间相关的候选基因14个,其中温室与露地环境下共定位候选基因3个(FUL、PHYB和FPF1)。在露地条件下定位到开花关键基因FT1。【结论】不同条件下开花时间的相关性分析表明,遗传效应在开花早晚中起着决定性作用。全基因组关联分析共鉴定出33个与开花时间相关的显著关联信号。通过连锁不平衡分析、白菜与同源物种拟南芥的基因共线性关系以及基因功能注释分析初步鉴定出14个白菜类作物开花时间相关的候选基因。