一个辣椒肌醇半乳糖苷合成酶同源基因的全长cDNA克隆与低温表达分析

采用RT-PCR结合RACE技术,从低温处理的辣椒(Capsicum annuum L.)品种“苏长红”叶片中克隆得到一个肌醇半乳糖苷合成酶同源基因（GS）的cDNA序列(GenBank登录号：EF566470), 其全长1 444 bp, 推断其编码336个氨基酸。序列分析表明该基因与其他高等植物的GS基因具有较高的同源性。利用RT-PCR技术分析辣椒受低温胁迫后该基因的表达情况,发现该基因常温下在辣椒各组织中均无表达,经4 ℃或10 ℃处理6 h后在叶片中开始表达,而茎和根系中无论低温处理与否均不表达。Southern杂交结果表明辣椒基因组中还存在其他GS同源基因。     

柿花发育相关的MADS2box基因克隆与表达

以雌花型柿(Diospyros kaki) ‘阳丰’花为试材, 克隆得到一个与其花发育相关的MADS2box基因, 命名为DkMADS1, GenBank登录号为DQ412058。该基因cDNA全长1 193 bp, ORF为747 bp, 编码一个含有249个氨基酸的蛋白。DkMADS1 具保守的MADS区及半保守的K区, 与其它植物中的MADS2box蛋白有很高同源性。RT-PCR表达分析表明, 该基因在‘阳丰’花的萼片、花瓣、子房和‘禅寺丸’的雄蕊中均有表达。     

银杏查尔酮合成酶基因启动子（GbCHSP）调控元件及功能分析

通过染色体步移方法从银杏（Ginkgo biloba L.）基因组中克隆到查尔酮合成酶基因（CHS）翻译起始位点上游1 711 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,该启动子片段中存在多个顺式作用元件,包括紫外/蓝光响应单元、植物激素响应单元、真菌诱导元件、MYB结合位点、TATA-box和CAAT-box等。亚克隆了CHS转录起始位点上游1 402 bp序列,将其与GUS基因构建融合表达载体pBI121 + CHSP,以pBI121-35S作为负对照,通过农杆菌（LBA4404）介导法分别转入烟草。结果表明,银杏CHS启动子序列能驱动GUS基因在烟草中的表达,表达具有组织特异性。GbCHSP的功能研究将有助于揭示银杏叶黄酮的积累与GbCHS基因表达的分子机理。     

番木瓜凝乳蛋白酶基因启动子的克隆及功能研究

 采用 PCR技术从番木瓜品种‘穗中红’克隆了木瓜凝乳蛋白酶基因的部分序列及其5'侧翼序列,构建含有两种长度启动子片段的植物表达载体,并用基因枪轰击番木瓜叶组织和农杆菌转化烟草叶盘。结果表明,克隆产物长719 bp,163 bp 3'侧翼序列与 GenBank中的番木瓜凝乳蛋白酶基因序列同源性为99%,556 bp的 5'侧翼序列有基础启动子区,转录起始位点位于ATG上游38bp的T。序列登录号为 AY803756。预测在启动子区存在 TATA-box、CAAT-box、WUN和HSE等顺式作用元件。两种启动子片段驱动的GUS基因瞬时表达和稳定表达结果表明,该启动子片段具有乳管特异表达活性。     

砂梨果实ACC氧化酶cDNA克隆及其反义表达载体构建

利用RT-PCR和RACE技术从'早生新水'砂梨成熟果实cDNA中克隆出ACC氧化酶基因保守片段及其5'和3'端,拼接后获得砂梨果实ACC氧化酶cDNA全长。该cDNA全长1 225 bp,将其命名为Pyp-ACO,GenBank登录号为EF451060。Pyp-ACO核苷酸序列有一个945 bp的开放读码框,5'端非翻译区为63 bp,3'端非翻译区为217 bp,与西洋梨和苹果的编码区核苷酸序列有较高的相似性,分别为98.3%和98.1%。Pyp-ACO推导编码314个氨基酸,该序列具备非血红素二价铁离子依赖型的氧化/加氧酶类的12个保守氨基酸和催化活性所需的3个氨基酸。将Pyp-ACO编码区序列反向插入pYPX145载体,构建了由双35S启动子所控制的双元表达载体,同时已成功将表达载体导入根癌农杆菌菌株LBA4404,为耐贮藏转基因梨选育奠定了基础。     

白菜春化相关基因BcFLC的克隆及表达研究

运用同源基因克隆法从‘上海青’白菜（Brassica campestris ssp. chinensis var. ommunis ‘Shanghai Qing’）和‘四九’菜薹（var. parachinensis‘Sijiu’）叶片中分离到FLC的同源基因BcFLC的编码序列、启动子以及内含子1序列;序列比对发现,二者编码的核苷酸序列几乎完全一致,而且启动子及内含子1序列也无实质性差异;对‘上海青’进行人工低温春化处理,BcFLC1基因在‘上海青’茎尖的表达随着低温处理时间的延长逐渐减弱,低温处理20 d时BcFLC1基因的表达已经非常弱,低温处理30 d时,表达已检测不到,花芽分化石蜡切片也表明,低温处理20 d,茎尖已开始向生殖状态过渡。BcFLC2基因在‘四九’菜薹未现蕾之前的叶片中有强表达,而现蕾之后叶片中则检测不到。     

甜瓜蔗糖磷酸合成酶基因全克隆及工程载体的构建

蔗糖磷酸合成酶在甜瓜果实蔗糖合成途径中起关键性的调节作用,克隆该基因并导入甜瓜低糖自交系,可改良甜瓜果实品质创新优良种质。从甜瓜幼苗叶片提取总RNA,利用RT-PCR与Southern blot方法相结合,重组子质粒经限制性内切酶酶切和PCR验证以及测序同源性比较,克隆到基因的5’(2859bp)和3’(852bp)。应用高保真Taq聚合酶PCR拼接蔗糖磷酸合成酶完整cDNA序列3692bp,该片段与GenBank中其它植物基因序列具有97%￣99%的同源性,登录号DQ364058。应用BamHⅠ、KpnⅠ、BglⅡ限制性酶切获得植物双元表达载体pROK2及基因的线性片段,通过T4连接酶反应,构建了以CaMV35S为启动子,以Tnos为终止子的工程载体pROK-SPS,该载体含有Npt-II选择标记基因。     

甘蓝Ogura 细胞质雄性不育相关基因BoMF1启动子的克隆及功能分析

 通过TAIL-PCR 染色体步移技术,从甘蓝（Brassica oleracea L. var. capitata L.）基因组中克 隆到胞质雄性不育（OguCMS）相关基因BoMF1 翻译起始位点上游521 bp 的启动子序列。软件分析预测 表明,该启动子序列中存在多个顺式作用元件,包括TATA-box、CAAT-box、MYB 结合位点、植物激 素响应单元等。为了研究该启动子的表达特性,亚克隆了BoMF1 转录起始位点上游521 bp 序列,将其置 换pBI121 中的CaMV35S 启动子,驱动其下游的GUS 基因,构建植物表达载体pBI121-BoMF1P,以pBI121 空载体作为阳性对照,通过农杆菌（LBA4404）介导法转入拟南芥。结果表明,甘蓝BoMF1 启动子序列 能驱动GUS 基因在拟南芥花药发育晚期的花药和花粉中特异表达,表达具有组织特异性。     

黄瓜促分裂原活化蛋白激酶基因的生物信息学分析及原核表达

利用RT-PCR技术结合RACE技术,从NO₃^-胁迫下的黄瓜根中克隆出促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）基因的同源序列,命名为CsNMAPK,GenBank注册号为DQ812086。生物信息学分析表明,该基因全长1 636 bp,开放阅读框（ORF）1 113 bp,编码370个氨基酸。亚细胞定位预测其编码蛋白可能定位于细胞质;跨膜结构分析表明该基因有一个强的跨膜螺旋结构;PlantCare分析结果显示该基因序列具有脱落酸诱导、茉莉酸诱导、赤霉素诱导、水杨酸诱导、伤害诱导等顺式作用元件。成功构建原核表达载体,并转化E.coli BL21（DE3）,SDS-PAGE检测结果显示表达了一个约46 kD的蛋白。为进一步揭示黄瓜MAPK基因在NO3-胁迫中的作用奠定基础。     

芜菁花青素合成关键酶DFR基因启动子的克隆及功能分析

在已经克隆的‘津田’芜菁和‘赤丸’芜菁二氢黄酮醇4–还原酶（DFR）基因的基础上,通过染色体步移法从两种芜菁基因组中克隆了BrDFR1和BrDFR2基因上游1 296和1 297 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,启动子片段中包含TATA box、CAAT box、光调控元件、ABA应答元件、伤害应答元件、低温应答元件、防御与胁迫应答元件、MeJA应答元件等多个顺式作用元件。启动子BrDFR1P和BrDFR2P仅在15个核苷酸位点存在差异。将BrDFR1P和BrDFR2P分别连接到pCAMBIA1301植物表达载体上,构建Promoter::GUS载体,通过农杆菌介导遗传转化烟草。GUS组织化学染色检测表明,BrDFR1P和BrDFR2P均能驱动GUS基因表达。构建BrDFR1P和BrDFR2P的一系列缺失体,融合GUS基因后遗传转化烟草。染色结果表明,BrDFR1P和BrDFR2P缺失片段均具有相应的起始下游基因转录的活性特征。     

苹果α-法尼烯合酶基因组结构和序列的多态性分析

通过设计引物进行PCR扩增、测序、拼接序列, 以及与GenBank中的cDNA序列(登录号AY182241) 进行比对, 获得α - 法尼烯合酶基因(AFS ) 的基因组序列和内含子/外显子结构。获得的AFS基因序列已在GenBank注册(登录号DQ901739) , 它有6个内含子和7个外显子, 编码一个大小为576个氨基酸的蛋白质。间隔外显子的6个内含子相位分别是0、1、2、2、0、0, 其大小分别是108、113、>1 000、125、220和88 bp, 7个外显子的推导氨基酸序列大小分别是57、89、127、73、48、83和99。编码的蛋白质中有3个序列模式(motif) , RR (X8) W 模式的编码基因序列在基因5′端的外显子1上, RxR 模式和DDxxD 模式的编码基因序列在外显子4上。将获得的AFS基因序列与GenBank中的cDNA序列(登录号AY523409) 进行比对, 结果发现两序列间有6个单核苷酸多态性, 其中4个引起氨基酸突变。有意义的是, 1个氨基酸突变(291R→G) 发生在RxR模式上, 此氨基酸突变以及其它突变是否与苹果α - 法尼烯合成能力和虎皮病发生能力有关, 值得进一步探讨。     

苹果和梨AFS基因启动子的克隆、序列比对及功能分析

苹果（Malus × domestica L.）和梨（Pyrus communis L.）果实在低温储存过程中虎皮病的发生与果皮中受乙烯诱导的α–法尼烯合酶基因（AFS）的表达及α–法尼烯的积累密切相关。采用TAIL-PCR技术分别从‘富士’苹果和‘丰产’梨中克隆到了约2 kb的α–法尼烯合酶基因（AFS）启动子序列,并提交至GenBank中（登录号分别为KM676083和KM676082）。序列比对发现两启动子同源性仅为48.31%,远低于其下游编码区97%的相似度。顺式作用元件在线预测分析发现二者同时存在乙烯、脱落酸、茉莉酸、水杨酸等激素响应元件,低温、厌氧、病原菌等胁迫响应元件,以及3个节律性表达元件和2个诱导子响应元件。对‘丰产’梨中AFS基因表达模式的分析也证实了部分预测的诱导因素对其表达有调控作用。将‘丰产’梨AFS基因启动子序列进行系列删除,与GUS报告基因构建融合表达载体转化烟草,利用GUS染色方法分析了不同长度启动子的转录活性差异,发现缩短至153 bp的启动子片段仍具有较强的转录活性,且长度在276 bp至573 bp的启动子片段其驱动下游基因转录的活性较其他片段更强。通过后续对各作用元件尤其是乙烯响应元件的研究将有助于进一步从分子水平认识虎皮病的发生机制。     

白菜Pol胞质雄性不育系和保持系蕾期基因表达差异的SRAP分析

将SRAP技术用于基因差异表达研究, 用30对SRAP引物组合对白菜Pol胞质雄性不育系和保持系的cDNA进行扩增, 得到两条特异片段BcCMS1、BcCMS2。对特异片段克隆测序分析后发现, BcCMS1与大白菜细胞生成相关染色体的19个氨基酸有63%的相似性, BcCMS2与芥蓝抑制开花的基因FLC3部分碱基有88%的相似性。这两个序列在GenBank中的登录号分别为DQ914921、DQ914922。此结果显示在胞质雄性不育中细胞质基因改变了部分核基因的表达。     

中国商陆抗病毒蛋白基因的克隆及其转化辣椒的研究

本研究的目的是获得抗病毒病的辣椒材料,为选育抗病毒病辣椒品种奠定基础。根据美洲商陆抗病毒蛋白基因序列设计引物,从中国商陆（Phytolacca acinosa）叶片基因组DNA扩增克隆缺失无毒型中国商陆抗病毒蛋白基因（PacPAP1,构建该基因的植物表达载体,采用农杆菌介导的叶盘法转化辣椒,对转基因植株进行分子检测、TMV及CMV的人工接种鉴定,接种25d后,统计发病情况。结果表明：克隆得到缺失无毒型PAP基因PacPAP,大小为714 pb,与美洲商陆抗病毒蛋白基因（PamPAP）的同源性为99.7%;得到了PacPAP1整合入辣椒基因组中的阳性植株;接种TMV、CMV阴性对照植株都明显发病,转PacPAP1基因植株未出现症状,说明转PacPAP1辣椒植株可获得抗TMV和CMV材料。     

杏CCD1和CCD4启动子克隆及顺式作用元件分析

以‘轮台小白杏’杏果实为材料，根据转录组数据库中的CCD1和CCD4基因片段，通过基因组步移法克隆了两个启动子pPaCCD1和pPaCCD4，获得了长度分别为2 233和1 838 bp的启动子序列。利用PlantCare数据库对启动子序列的顺式作用元件进行预测分析，结果表明两个启动子均含有多个光响应、脱落酸和茉莉酸甲酯等共有顺式作用元件，此外，PaCCD1启动子中含有刺激诱导和种子特异性调控等响应元件，PaCCD4启动子中含有赤霉素、低温和增强转录水平等响应元件，这暗示PaCCD1和PaCCD4的表达可能受光信号、激素和胁迫等多种信号的共同调节。为进一步确定其启动子核心区，基于基因结构特征与顺式作用元件的分布情况，分别构建两个不同长度缺失启动子与GUS基因融合的表达载体并瞬时转化烟草叶片。GUS活性检测发现，在PaCCD1的启动子上游–2 174 ~–1 700 bp、–1 700 ~–1 200 bp、–1 200 ~–600 bp区间内均包含影响启动子活性的顺式作用元件；PaCCD4启动子在上游–1 740 ~–1 200 bp和–1 200 ~–600 bp这两个区间内含有顺式作用元件，随着启动子片段的缺失，PaCCD1和PaCCD4的GUS活性逐渐减弱。PaCCD1的启动子核心区域在–1 200 ~ 2 174 bp区段内，PaCCD4的启动子核心区域在–1 200 ~ 1 740 bp区段内。     

异源韧皮部特异启动子在转基因枳中的表达

为了筛选在柑橘韧皮部中特异表达的启动子,构建GRP、Rolc、RSSl异源韧皮部特异启动子控制GUS报告基因的植物表达载体,转化枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]上胚轴。GUS组织化学染色分析表明,3个启动子均显示了维管束组织特异性。其中,GRP启动子活性强,且具有严格的韧皮部组织特异性;Rolc启动子活性最强,在根和茎中呈组成型表达;RSSl启动子活性最弱。Real-time RT-PCR和GUS酶活性分析进一步证明了GRP启动子具有较强的韧皮部组织特异性,该启动子有望应用于柑橘抗黄龙病基因工程育种。     

青花菜快速碱化因子RAL F 的克隆与序列分析

 以一个与甘蓝显性核不育相关的差异表达片段序列为信息探针, 在NCBI与TAIR网站数据库中进行同源EST序列搜索, 经人工拼接、RT - PCR克隆与序列分析验证, 获得了青花菜快速碱化因子RALF(Rapid Alkalinization Factors) 基因的cDNA全长序列, 命名为BoRALFL1 (GenBank序列登录号DQ059310)。该cDNA全长240 bp, 编码79个氨基酸, 与电子克隆获得的序列完全相同。序列分析表明, 编码蛋白存在前导信号肽与多个磷酸化位点, 与同源基因RALFL8核酸序列在88 bp上有82%的一致性, 推导的氨基酸序列在74个氨基酸上存在56%的一致性, 不同植物间氨基酸序列N - 端差异大, C - 端具有较高的保守性。