扁桃AcCBF2基因的克隆及其在逆境胁迫下的表达分析

本研究根据扁桃生物信息学数据库,采用PCR的方法从扁桃(Amygdalus communis L.)中克隆了一个CBF转录因子基因,命名AcCBF2,基因开放阅读框(open reading frame,ORF)为717 bp,编码238个氨基酸,预测其分子量26.59 kD,等电点为5.29。氨基酸多重序列比对显示,AcCBF2基因编码的氨基酸与其它植物冷胁迫相关的CBF氨基酸序列具有高度同源性,含有一个AP2功能结构域和2个特征基序;系统发育树分析显示,AcCBF2基因属于DREB家族中的A-1亚族,荧光定量显示,AcCBF2基因只对低温和干旱胁迫有响应,对盐胁迫和ABA(脱落酸)没有明显响应。在低温胁迫下,表达量上调;而在干旱胁迫下,表达量先上调后下调。初步预测AcCBF2基因可能对扁桃非生物胁迫有重要的调控作用。     

转录激活因子CBF与植物的抗胁迫能力

很多低温相关基因的启动子中都含有CRT/DRE元件,CBF蛋白可以与该元件结合而使这些基因得以表达。拟南芥CBF基因有4种,分别为CBF1、CBF2、CBF3和CBF4。CBF1、CBF2和CBF3基因聚集在拟南芥第4染色体的短臂上,CBF4定位在第5染色体上。CBF2与CBF1、CBF3与CBF1的核苷酸序列具有较高的同源性,分别为81%和84%。CBF2和CBF3的氨基酸序列分别与CBF1大约有84%和86%相似,且表达模式完全相同。CBF4蛋白由224个氨基酸组成,与其他CBF蛋白有63%的同源性。在CBF1、CBF2、CBF3和CBF4转基因拟南芥植株中,不需低温刺激,4种CBF基因的组成表达都能够激活含有CRT/DRE元件的COR基因表达,从而提高植株的抗冻性。自1997年发现CBF1基因以来,已有很多成功导入CBF基因的报道。本文就这4个转录因子的性质及其在植物抗寒、抗旱和耐盐方面的作用进行了阐述。     

白菜脱水应答转录因子BpDREB1基因的克隆及功能研究

DREB1/CBF类转录因子在植物抵抗外界胁迫上起重要作用,利用这些基因改良作物抗逆性具有重要意义。本研究在白菜中分离到一个DREB类转录因子基因BpDREB1 (EF219470)。该基因序列全长647 bp,推测编码蛋白含213个氨基酸,相对分子量为23 kD,理论等电点为5.11,与白菜中该类转录因子序列同源性为94%。进化树表明,BpDREB1属于DREB亚家族中A1亚族。基因的诱导表达模式分析显示,BpDREB1被低温强烈、迅速诱导表达,并对干旱胁迫也有一定程度的响应,但对高盐处理几乎没有响应。过表达BpDREB1的转基因拟南芥经低温诱导后,其体内可溶性糖及脯氨酸含量大幅度提高。以上结果显示BpDREB1转录因子基因具有家族成员基因结构的特征,在低温、干旱应答途径中起重要作用。     

四个苹果MdCBF基因克隆与表达分析

为了筛选出苹果中的抗冻负调控基因,培育抗冻苹果新品种奠定基础,通过生物信息学的方法从苹果中克隆了4个具有完整开放阅读框的CBF基因,命名为Md CBFL1~Md CBFL4。通过与其他植物CBF/DREB蛋白氨基酸序列的多重比对发现,这4个蛋白具有CBF蛋白典型的结构特点,即1个AP2结构域,2个特征序列,即核定位信号区PKRPAGRTKFRETRHP和DSAWR保守序列。从系统进化树中可以看出苹果Md CBFL1~Md CBFL4蛋白与At DREB1蛋白聚在A-1亚族,推测它与拟南芥A-1转录因子功能相似,Md CBFL1~Md CBFL4蛋白表达受干旱、盐碱、低温等逆境胁迫的诱导。采用半定量RT-PCR的方法检测分析苹果中Md CBFL1~Md CBFL4基因在高盐(200 mmol/L Na Cl)、干旱和低温处理下基因的表达情况,结果表明,Md CBFL1基因对低温、干旱、盐胁迫3种逆境胁迫均有一定程度的响应,Md CBFL2~Md CBFL4基因受低温与高盐的诱导。为进一步阐明苹果Md CBF基因在逆境应答中的功能、机制提供了有益线索。     

甘蓝型油菜CBF基因家族的鉴定和表达分析

低温是影响植物生长发育的重要环境胁迫因子,ICE1(inducer of CBF expression1)-CBF(C-repeat(CRT)-binding factors)-COR(cold responsive)在植物响应低温胁迫的信号途径中具有重要作用。为探究CBF(C-repeat-binding factors)基因在甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中的进化以及在低温胁迫应答反应中的功能,本研究以4个拟南芥CBF基因为基础序列,鉴定出11个甘蓝型油菜、6个白菜和5个甘蓝CBF基因,并对它们的分子特性、蛋白保守结构域和系统进化树、基因结构及基因染色体分布、甘蓝型油菜CBF基因组织表达模式以及不同逆境和激素处理下的表达模式进行系统的比较分析。结果表明,在11个甘蓝型油菜CBF基因中,可分为亚组Ⅰ(CBF1/2/3)和亚组Ⅱ (CBF4) 2个亚组。转录组测序结果表明,所有甘蓝型油菜CBF基因受低温诱导表达,其中亚组Ib的4个基因对冷胁迫响应迅速且持续时间长,亚组Ⅱ中2个基因对冷胁迫响应表达较弱,但它们在根中表达量明显高于叶片,并且参与盐胁迫和渗透胁迫响应;甘蓝型...     

橡胶树转录因子HbCBF2和HbCBF3的克隆和原核表达分析

橡胶树起源热带雨林,对低温敏感。在中国橡胶树(Hevea brasiliensis)种植受到严重的低温胁迫影响,而CBF/DREB1(C-repeat binding factor/dehydration responsive element binding factor 1)是低温信号通路中重要的转录因子,但目前橡胶树中仅克隆到HbCBF1。本研究从橡胶树中克隆出两个新的CBF家族基因HbCBF2和HbCBF3。经测序,HbCBF2和HbCBF3分别编码了234个和242个氨基酸。氨基酸序列分析表明HbCBF2和HbCBF3均含有CBF家族特有两个短肽序列包括一个保守的DNA结合结构域和NLS簇。通过构建进化树发现HbCBF2、HbCBF3与HbCBF1以及拟南芥中的CBF序列同源性很高。将HbCBF2和HbCBF3构建到p GEX4T-1原核表达载体上,在Transetta(DE3)中进行表达。SDS-PAGE电泳检测它们蛋白质表达量为51.8 k D和53 k D,与预期一致。对蛋白的诱导条件进行优化,构建融合表达质粒p GEX4T-1-C BF2和p GEX4T-1-C BF3,在28℃、IPTG浓度为0.4 mmol/L的情况下表达量最佳。实验为纯化蛋白和研究HbCBF2和HbCBF3在橡胶树中的功能提供理论帮助。     

海岛棉5个CBF/DREB基因的克隆与表达分析

低温、干旱和盐渍是影响作物生长、产量和全球地理分布的重要非生物胁迫。CBF/DREB转录因子是参与植物非生物胁迫应答反应的重要调控蛋白。为了更好地了解棉花CBF家族基因,通过生物信息学的方法,从海岛棉中克隆了5个具有完整开放阅读框的CBF基因,命名为Gb CBF1―Gb CBF5。这5个基因编码的蛋白与其他植物冷胁迫相关的CBF蛋白具有高度的保守性,含有1个AP2功能结构域和2个特征基序。系统进化树分析表明,这5个基因与拟南芥的3个参与冷胁迫的CBF基因一起聚类在DREB亚家族中的A-1亚组。通过RT-PCR的方法分析了海岛棉基因Gb CBF1―5在高盐(200 mmol·L-1 Na Cl)、干旱、4℃低温等非生物胁迫处理下的表达模式。结果表明其中2个基因在冷胁迫下上调表达,5个基因在干旱和盐处理下均下调表达。这些为进一步探索CBF基因在棉花逆境胁迫应激反应中的作用提供了有价值的信息。     

结缕草CBF基因的同源克隆及其转基因拟南芥的抗寒性验证

结缕草是优良的暖季型草坪草之一, 主要用于亚热带和热带地区的草坪种植。抗冷性是结缕草栽培范围的限制因子。本研究以日本最北部原产的结缕草品系为材料, 根据其他植物的已知的抗寒基因CBF序列, 通过同源克隆的方法获得结缕草中相对应的同源基因ZjCBF;根据和其他已报告的CBF序列的比对结果, 我们确定ZjCBF基因属于CBF转录因子家族基因中CBF1型基因。利用半定量PCR和实时定量PCR分析该基因在寒冷条件下的表达情况, 发现ZjCBF基因受冷胁迫的诱导, 在4℃处理6 h时表达量最高。在此基础上, 本研究构建了该基因的过表达载体, 并将其转化到拟南芥中, 通过低温冷处理实验发现, 不论是否经过冷驯化, 转基因ZjCBF的植株由于ZjCBF的过量表达都要比野生型植株抗寒性强。     

山丁子CBF1基因表达载体的构建

CBF1转录因子能调控一组抗干旱、抗低温基因的表达,更有效地提高植物抗干旱、抗低温的能力。以抗寒性较强的长白山野生山丁子(耐-42℃低温)为材料,通过RT-PCR扩增出山丁子CBF1基因,随后亚克隆到pMD18-T载体,序列分析表明与基因数据库中山丁子CBF1对应区域相似性为100%,将该片段亚克隆到原核表达载体pBI121中构建原核表达质粒,转化大肠杆菌E.coli DH5α,在AMP抗性的LB平板上挑取重组质粒,进行PCR并测序结果与预期一致。     

粉花石榴二氢黄酮醇还原酶基因cDNA片段的分离及鉴定

为了研究二氢黄酮醇还原酶（DFR）在石榴花色形成中的作用,根据GenBank中登录的相关物种DFR基因的保守序列设计简并引物,采用RT-PCR方法,从‘重瓣粉花’石榴花瓣总RNA中扩增出cDNA片段。测序结果表明,该cDNA片段长446 bp,编码148个氨基酸,序列分析表明,该片段与蓝灰石竹、水蓼、苦荞麦、荞麦、甜樱桃、金荞麦、菠菜、马六甲葡萄、山葡萄、马蹄纹天竺葵、仙客来等物种的氨基酸同源性在78%~81%以上,存在一个底物结合特异性决定的氨基酸基序“TVNVQPVQRPVHDETSWSDLDFVWAT”,说明已成功克隆到‘重瓣粉花’石榴DFR基因的cDNA片段,在GenBank中登录号为JN381544。     

扁桃CBF2基因的克隆及原核表达

为进一步研究扁桃CBF2 目的蛋白功能,探明CBF2 转录因子在扁桃中的抗寒分子机制,以新疆栽培扁桃(Amygdalus communis L.)‘双软’叶片为材料,通过PCR 技术从基因组DNA 中克隆CBF2 基因,命名为AcCBF2,将该基因片段连接到原核表达载体pET-32a(+)上,构建重组质粒pET-AcCBF2 并转化E. coli Rosetta(DE3)感受态细胞中进行诱导表达;生物信息学推测显示该基因的开放阅读框(ORF)为717 bp,编码238 个氨基酸,其分子量为26.59 kD,等电点为5.29。系统发育树分析结果显示,AcCBF2 基因与扁桃CBF1、光核桃和桃的亲缘关系最近。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明,该蛋白分子量约47 kD,与预期蛋白大小基本一致。AcCBF2 基因在E. coli Rosetta 中的最佳诱导条件为IPTG浓度0.2 mmol/L、诱导4 h。     

Aspergillus niger 乳糖酶基因的克隆及序列分析

利用PCR及RT-PCR技术从黑曲霉(Aspergillus niger)菌株DL116中克隆到了乳糖酶基因组DNA，cDNA序列(GENBANK ACCESSION No.EF103141)。序列分析表明，乳糖酶基因组DNA序列长3368bp，其中含有8个内含子，cDNA编码区长2967bp，共编码988个氨基酸，氨基酸序列中共含有12个潜在的糖基化位点。并将此基因与不同来源的乳糖酶基因进行了同源性比较     

聚合酶链式反应扩增甘蔗钙调蛋白基因及其序列分析

从甘蔗茎顶端分生组织提取点ＲＮＡ,反转录合成ｃＤＮＡ第一条链,以此为模板,参考大麦钙调蛋白基因序列设计并合成５端和３端引物,ＰＣＲ扩增甘蔗钙调蛋白基因,与克隆载体ｐＧＥＭ－３Ｚｆ（＋）重组,转化Ｅ．ｃｏｌｉＨＢ１０１得到得组克隆。ＤＮＡ序列分析结果表明：甘蔗钙调蛋白基因同４５０个核甘酸组成,编码１４８个氨基酸;在核甘酸序列上与迄今知道的几种植物的钙调蛋白基因有很高的同源性,同源率在８０％以上,编码     

拟南芥转录因子CBF2的克隆与生物信息学分析

本研究旨在克隆转录因子CBF2并对其进行生物信息学分析得到该基因相关信息。试验以拟南芥基因组DNA为模板,根据GenBank中拟南芥转录因子CBF2(FJ491243.1)已知序列设计引物,回收扩增的目的片段与T-easy载体连接后转入大肠杆菌(E.coli DH5α),经蓝白斑筛选后提取重组体的质粒,经滞后筛选、PCR、酶切鉴定无误后进行测序。经生物信息学分析,该基因全长651 bp,其中编码区长648 bp,编码216个氨基酸,其蛋白的分子式为C₁₀₅₆H₁₆₂₃N₂₉₃O₃₃₃S₁₆,相对分子质量为24.26 kDa,等电点为5.00,该蛋白为亲水性非分泌型蛋白,无信号肽存在;其蛋白质二级结构以α-螺旋、β-折叠和无规卷曲为主。肽链可能含有9处丝氨酸磷酸化位点,6处苏氨酸磷酸化位点,以及2处酪氨酸磷酸化位点。本研究通过对CBF2基因的生物信息学分析,获得了该基因的相关信息,并与已有研究结果进行比对分析,推测该基因在植物抗逆过程中有重要的作用。     

苎麻肉桂酰辅酶A还原酶基因cDNA序列的克隆与分析

根据苎麻转录组测序信息,利用RACE法克隆出2个肉桂酰辅酶A还原酶基因全长cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并利用荧光定量技术对苎麻快速生长期、成熟期和成熟后期该基因在木质部和韧皮部的表达模式进行研究。结果表明,BnCCR1全长1056 bp,编码277个氨基酸,Blast比对BnCCR1基因与白桦、蓖麻CCR基因核苷酸序列相似性均为70%,推测的氨基酸与蓖麻CCR基因氨基酸序列相似度为77%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-10的保守域;BnCCR2基因全长1291 bp,编码248个氨基酸,Blast比对BnCCR2基因与毛果杨CCR基因核苷酸序列相似度为74%,推测的氨基酸与蓖麻、毛果杨CCR基因氨基酸序列相似度均为81%,蛋白质预测显示其N端存在一个3 Beta-HSD/Epimerase/NAD-binding-4的保守域;BnCCR1和BnCCR2基因编码蛋白三维模型与矮牵牛CCR基因相似度分别达30.68%、44.77%,建模结果可靠;荧光定量结果显示BnCCR1和BnCCR2基因具有时期表达差异性,不具有组织表达差异,但不同组织表达量具有差异。推测BnCCR1和BnCCR2基因是存在于苎麻木质素代谢中的两种CCR基因。     

油木奈果实β-tubulin cDNA的克隆及表达

以油木奈果实为材料,应用RT-PCR和RACE技术克隆其β-tubulin cDNA,并采用半定量的方法对该基因进行表达量分析。结果表明,油果实β-tubulin的cDNA全长1606 bp,包含一个1341 bp的开放阅读框,共编码446个氨基酸。对其推导氨基酸序列进行比对分析,表明油果实β-tubulin与众多植物来源的β-tubulin具有很高的相似度。通过设计特异性引物,对果实11个发育时期β-tubulin表达量分析的结果表明,该β-tubulin基因表达量稳定,说明该β-tubulin可作为油果实整个生长发育时期内参基因使用,可以在为进一步应用实时荧光定量PCR技术研究油果实发育相关基因的表达奠定了试验基础。     

黏类小麦细胞质雄性不育相关基因cMDH的克隆与表达分析

为深入研究黏类小麦雄性不育的分子遗传机制,利用抑制差减杂交技术构建了黏类小麦育性相关基因的二核期SSH文库.经文库筛选后,得到一个在可育文库中表达的与胞质苹果酸脱氢酶基因同源的EST序列.以该EST序列为信息探针,经电子克隆、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了小麦胞质苹果酸脱氢酶(cytosolic malate dehydrogenases,cMDH)基因的cDNA与DNA序列,利用荧光定量PCR技术对该基因在不育株和可育株花药中的表达进行了分析,并比较了MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化.结果表明,该基因的cDNA序列长1213 bp,编码333个氨基酸;DNA序列长2 908 bp,含有7个外显子和6个内含子;该基因在不育株和可育株花药发育3个时期(单核、二核和三核)的表达均表现为先升后降的模式,而且该基因在不育株花药发育的二核期和三核期的表达相对于可育株被明显抑制;MDH在小麦不育株和可育株中的活性变化趋势与定量结果一致.推测该基因在花粉发育早期表达,它的下调表达可能影响了小麦雄蕊发育过程中的能量供应而导致雄性不育.     

芸香草CdLEA3基因的克隆及原核表达分析

本研究以芸香草为试验材料,采用RT-PCR和RACE技术对芸香草CdLEA3基因进行了分离克隆以及原核分析,并进行了生物信息学分析与原核表达分析。结果显示,芸香草CdLEA3基因的cDNA全长为934 bp,含627 bp的最大开放阅读框,编码208个氨基酸;生物信息学分析表明,CdLEA3基因编码蛋白的分子质量预测为21.6 kD,包含75.5%的亲水性氨基酸,不稳定指数为34.5,具有极强的亲水性,属于稳定性强的亲水性蛋白。CdLEA3基因编码蛋白的二级结构主要为α-螺旋结构;SDS-PAGE分析表明CdLEA3蛋白分子质量约为22 kD,且全部在上清液中表达。本研究通过对芸香草CdLEA3基因克隆分析,为进一步研究CdLEA3基因的分子作用机制及功能提供科学依据。     

糜子SAMS基因的克隆及其在干旱复水中的表达模式分析

以糜子抗旱节水研究中获得的一个与S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)基因同源性较高的EST序列为基础, 采用RT-PCR技术从糜子中分离到一个SAMS基因的全长cDNA序列(命名为PmSAMS), 全长1 293 bp, 编码396个氨基酸, 具有SAMS典型的N端结构域、中间结构域及C端结构域。糜子、马铃薯、拟南芥、甜菜、大麦、荔枝、番茄和水稻8种植物SAMS的氨基酸序列多重比较分析表明, 不同植物的SAMS的氨基酸相似程度非常高(92%~97%), 其中糜子与水稻的相似性最高(97%), 说明SAMS基因在植物进化中非常保守。PmSAMS基因在糜子幼苗干旱及复水过程中的半定量RT-PCR表达模式分析表明, 在干旱早期(土壤含水量36%)诱导该基因大量表达, 而干旱程度更严重时(土壤含水量为24%)其表达受到严重抑制, 表达量比对照还低; 严重干旱后复水2 h, 其表达量增强至干旱早期的表达量, 而复水6 h后表达量降低至对照(干旱处理前)水平。可见, PmSAMS基因的表达涉及糜子响应干旱胁迫及干旱后复水过程, 可能是糜子抗旱节水的关键基因。该基因的克隆为进一步探讨其应用于农作物抗旱节水性的遗传改良奠定了基础。