草莓AP1同源基因的克隆、表达及启动子分析

【目的】从草莓（Fragaria×ananassa）中克隆APETALA1(AP1)同源基因,并分析其在不同组织、器官及不同花发育阶段的表达水平,探讨其在草莓植株成花进程中的作用。【方法】根据其它物种AP1同源基因的保守序列设计简并引物,以草莓幼叶和花芽为试材,克隆得到AP1的基因片段,在此基础上利用RACE的方法分离获得其cDNA全长。利用实时定量RT-PCR分析草莓不同组织、器官及不同花发育阶段中AP1同源基因的表达水平。利用染色体步移的方法分离启动子序列。【结果】从草莓品种‘花姬’中克隆出AP1同源基因的cDNA全长序列,命名为FaAP1;其CDS长度为735 bp,编码245个氨基酸,与玫瑰AP1-1的氨基酸序列同源性最高,达到92%,与拟南芥AtAP1的氨基酸序列同源性为64.00%。FaAP1编码的氨基酸全长序列符合MADS-box基因家族特征,包含MADS-box、I-间插域、K-box域和C-末端几个结构域,是MIKC类型的MADS-box基因家族的成员。实时定量RT-PCR结果表明,在不同组织、不同花器官及不同花发育阶段中FaAP1的表达量存在差异。其启动子除了具有TATA/CAAT-box外还包含一些特异作用元件。【结论】从草莓中分离出的FaAP1基因,在花分生组织形成和花器官发育中有一定的调控作用。     

辣椒紫色酸性磷酸酶基因家族的鉴定与表达特征

紫色酸性磷酸酶(purple acid phosphatases,PAPs)属于金属磷酸酯酶家族,参与了植物大量的生理反应,特别是磷素的吸收与利用。本研究利用已经发表的辣椒基因组数据,采用同源比对方法对辣椒PAP基因家族进行鉴定与表达分析。通过鉴定发现辣椒基因组中至少含有25个PAP基因成员,氨基酸序列长度在264~639 aa,具有1~12个内含子,不均匀地分布在12条染色体上,仅发现1对基因以串联重复的形式存在。系统发育关系表明,辣椒、拟南芥和水稻PAP基因家族成员可以分为3个家族,8个亚家族,每个家族成员的数目是变异的,而且存在6对直系同源基因和20对旁系同源基因,这表明PAP基因家族的存在早于辣椒、拟南芥和水稻的分化。基于RNA-seq数据库和q RT-PCR方法,对辣椒PAP基因的组织表达及果实发育的不同时期进行分析,结果表明PAP家族基因具有组织表达特异性和发育时期表达特异性。     

拟南芥AP3基因植物表达载体的构建及在烟草中的遗传转化

拟南芥花器官B类特征基因属于MADS-box基因家族,其中APETALA3(AP3)基因在花瓣和雄蕊中特异性地表达。为探讨AP3基因在花瓣和雄蕊发育中的功能,本研究从拟南芥(Arabidopsis thaliana)花序中克隆At AP3基因构建植物表达载体,并转化烟草(Nicotiana tobacum)。通过PCR及q RT-PCR分析,表明At AP3基因成功转入烟草基因组并表达转录。表型观测显示转基因烟草雄蕊与野生型相比明显变短,说明AP3基因特异性地参与雄蕊的发育并起着至关重要的作用。     

胡萝卜MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box基因家族基因编码高度保守的转录因子,参与包括花发育在内的多种发育进程。为进一步研究胡萝卜花器官的发育,根据MADS-box基因保守区序列,设计简并引物,并利用3’-RACE法从胡萝卜(Daucus carrot)中克隆两个MADS-box基因家族的cDNA片段,根据克隆出的片段设计引物进行5’-RACE扩增以获得cDNA全长序列。序列分析和系统进化分析表明,这两个基因分别与金鱼草的DEFH49和拟南芥的AGL6序列有很高同源性。从而将两个基因分别命名为DcSEP1和DcAGL6。序列比对分析表明这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域,同时每个基因均有其比较保守的C-末端功能域。基因表达分析结果显示,DcSEP1和DcAGL6在营养器官根、茎、叶和萼片中均无表达,而在心皮和雄蕊中有微量表达。     

洋葱花器官B类MADS-box基因AcPI的克隆及表达分析

【目的】克隆洋葱花器官B类PI/GLO家族MADS-box基因,分析其序列特征及时空表达模式,为探讨其在洋葱花发育过程中的分子遗传机制奠定基础。【方法】以洋葱花蕾总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得AcPI的全长cDNA序列。用生物信息学方法对其基因序列特征进行分析;利用RT-PCR和Real-time PCR分析AcPI在花蕾整个生长过程中的时空表达模式。【结果】克隆获得洋葱AcPI基因（GenBank登录号：JX679083）的cDNA全长931 bp,包含615 bp的完整开放阅读框,编码205个氨基酸。蛋白分析表明,AcPI蛋白具有植物MADS-box蛋白典型的MADS和K结构域;与水仙的NTPI、风信子的HoMADS2有78%、75%的相似性,与金鱼草的GLO也有52%的相似性。系统进化树分析表明,AcPI属于B类MADS-box蛋白家族的PI亚家族。RT-PCR表达分析表明,AcPI只在生殖器官花蕾中表达,但主要在花的第一、二、三轮花器官中表达,而在营养组织根、茎和叶中不表达。Real-time PCR进一步分析表明,AcPI在花芽整个生长过程中,在心皮中微弱表达,但表达丰度呈递增趋势;而在外轮被片、内轮被片和雄蕊中强烈表达,其表达丰度除了在外轮被片中呈先增后减的趋势外,在内轮被片和雄蕊中都呈递增趋势。【结论】AcPI在洋葱第一轮花器官中的表达支持了van Tunen提出的修正的ABC模型;但AcPI在洋葱第四轮花器官中也有表达,这表明AcPI除了调控外轮被片、内轮被片和雄蕊发育外,还可能在心皮的形成发育过程中起着重要作用。     

OMA DS10和OAP3基因在文心兰各器官中的表达

为研究兰花MADS-box基因的表达与花器官发育之间的关系,以文心兰为材料,通过荧光定量实验对文心兰中AP1家族成员OMA DS10和AP3家族基因OAP3进行了表达分析.结果表明:OMADS10和OAP3基因在花芽生长的整个过程中都表达,且都在营养器官(叶片,茎)和花器官所有部位中表达,但表达量存在明显差异.OMADS10在合蕊柱中强烈表达,其次是花瓣.OAP3在花萼中强烈表达,其次是合蕊柱.     

欧洲千里光SvAPETALA1基因的克隆及功能分析

【目的】花器官发育是影响花观赏价值的重要因素,AP1类基因调控植物花器官的形成。研究菊科Asteraceae欧洲千里光Senecio vulgaris的SvAP1基因在花器官形成中的重要作用,旨在探究菊科复杂花序结构产生的调控机制。【方法】以欧洲千里光为材料克隆获得了SvAP1基因,通过多序列比对、构建系统进化树、实时荧光定量PCR (qRT-PCR)反应、构建超表达载体、组织学染色观察等方法与技术,对SvAP1基因进行功能预测与分析。【结果】SvAP1基因开放阅读框长度为705 bp,编码234个氨基酸。多序列比对与系统进化分析显示：SvAP1基因属于MADS-box基因AP1类亚家族,C末端具有paleoAP1保守基序(motif)。欧洲千里光组织特异性表达分析表明：SvAP1基因在营养器官和花序中都有表达。转基因龙葵Solanum nigrum的形态学观察和石蜡切片技术分析显示：与野生型龙葵相比,转基因龙葵雌蕊发育异常,表现为子房膨大且雌蕊状组织增多。【结论】欧洲千里光SvAP1基因在龙葵中的超表达影响雌蕊发育,与ABC模型中A类基因超表达对植物花器官发育造成的影响存在差异,即转...     

水稻SUPERNUMERARY BRACT(OsSNB)基因应答非生物胁迫和激素的表达特性

AP2转录因子家族普遍存在于植物中,在调控植物发育过程中起到非常重要的作用。前期研究表明,SUPERNUMERARY BRACT(OsSNB)属于AP2转录因子亚家族成员,含有两个保守的AP2结构域,主要参与调控小穗分生组织向花分生组织的转换以及花器官的发育。利用RAP-DB水稻数据库搜索到基因OsSNB,通过序列分析发现 OsSNB启动子序列中含有GCC-box、ABRE、DRE、WRKY等应答非生物胁迫及激素信号的元件;基因表达分析表明,OsSNB基因的表达受NaCl、干旱胁迫和激素ABA以及乙烯前体ACC的诱导。这些结果表明水稻OsSNB基因可能参与调控逆境胁迫反应,在植物生长发育和非生物胁迫的应答中均具有重要功能。     

菠萝AcMADS41基因的克隆及其在花发育中的表达分析

[目的]AP3基因在多种植物花器官发育中具有重要作用,但在菠萝中关于AP3基因及其功能的研究尚无相关报道,对其研究可为AcMADS41在菠萝花发育中的功能鉴定提供理论依据.[方法]以菠萝花芽为材料,克隆到一个与花器官发育有关的AP3基因AcMADS41.通过生物信息学分析方法对其理化性质、蛋白结构域、进化关系、顺式作用...     

光皮桦成花相关MADS-box基因BlMADS1的克隆与表达

MADS-box家族基因广泛分布于植物中,在花发育过程中起着重要调控作用。采用同源克隆结合c DNA末端快速扩增技术(RACE)在光皮桦Betula luminifera中克隆到1个MADS-box基因,命名为Bl MADS1。该基因可能存在2个不同的转录本Bl MADS1S和Bl MADS1L:前者为1 150 bp,编码254个氨基酸,具有MADS-box基因的典型结构,与欧洲白桦Betula pendula的同源基因相似性最高(97%);后者长1 312 bp,但仅含有690 bp的开放阅读框(ORF),编码229个氨基酸,缺失MADS-box蛋白的C端。这种缺失可能由内含子可变剪切造成。同源比对和系统进化分析表明:Bl MADS1属于AP1/SQUA亚家族的AGL79这一分支。定量聚合酶链式反应(PCR)表达分析表明:Bl MADS1基因在根、茎、叶和花器官中均有表达,但Bl MADS1S和Bl MADS1L这2个转录本表达模式存在差异。雄花序发育过程中,Bl MADS1的2个转录本的表达峰值均在萌动雄花序时期;而在雌花序发育过程中,Bl MADS1L和Bl MADS1S表达水平的峰值分别出现在初生雌花芽和萌动雌花序。图6表1参27     

MADS-box基因与雌雄异株植物性别决定及分化的关系

MADS-box基因的功能涉及植物多个发育过程的调控,尤其是在植物花发育过程中具有重要的调控作用。雌雄同株植物花发育的ABC(DE)模型中已知的大多数基因都属于MADS-box基因,但在雌雄异株植物中对MADS-box基因的研究较少。对已经报道的与雌雄异株植物花发育的MADS-box基因进行详细的介绍,并对MADS-box基因与雌雄异株植物的性别决定及分化间的关系进行了分析探讨。     

薄壳山核桃MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

【目的】克隆薄壳山核桃MADS-box基因的保守片段,进行系统发育分析,为研究薄壳山核桃花发育相关MADS-box家族基因及其发育的分子机理奠定基础。【方法】以薄壳山核桃品种‘马罕’雄花花序为材料,提取总RNA反转录cDNA,采用RT-PCR克隆MADS-box基因的保守片段,并将其推导氨基酸序列与已知拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析。【结果】分离获得28条MADS-box基因的cDNA片段,片段长度均为137 bp,包含基因起始密码子,核苷酸序列同源性为65.7%~98.5%,其推导氨基酸序列中有11个存在差异。系统发育树分析结果表明,这些基因片段分别归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,包含ABCDE模型中的各类基因。【结论】薄壳山核桃中存在多种MADS-box家族基因,克隆的片段包含ABCDE模型中的各类花发育基因。     

柳属植物花发育相关的MADS-box基因家族成员鉴定与表达分析

【目的】利用基因组和转录组数据鉴定分析花发育相关的MADS-box基因家族成员的结构特征及表达模式,为柳属花被缺失的分子机制研究提供理论依据。【方法】通过生物信息学方法鉴定柳属的长梗柳(Salix dunnii)、欧蒿柳(S.viminalis)、红皮柳(S.purpurea)的MADS-box基因家族成员,并对3种柳树花发育相关的MADS-box基因系统发育关系、基因复制和丢失、基因结构和理化性质进行分析。根据雌雄花芽的转录组数据分析长梗柳花发育相关基因在花芽不同发育阶段的表达模式。【结果】在长梗柳、欧蒿柳和红皮柳中分别鉴定出82、82和98个MADS-box家族基因。3种柳树的花发育相关基因经历了基因复制和丢失,相同亚类基因结构和保守结构域相似,但部分A、B、C和E亚类基因的K-box结构域缺失。长梗柳花发育相关基因的表达结果显示,在雌花和雄花中具有不同的表达模式。其中,B亚类SdMADS26和SdMADS4基因表达量均偏低。【结论】柳属植物花发育相关基因中部分成员的基因结构和表达模式发生了变化,推测这些变化可能与柳属花被缺失相关。     

兰花MADS-box基因研究进展

MADS-box基因是一类非常重要的转录调控因子,在植物发育和信号传导中起着关键性作用。包括花器官发育基因,花分生组织特异性基因,促进开花的基因。研究表明,A类基因可能与花器官发育和控制开花有关;B类基因可能与花被片形态和结构特异有关,并且有些基因在营养器官中也有表达。     

中国水仙NtMADS3基因全长的克隆与表达分析

MADS-box基因在植物花发育中具有重要作用。采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙幼嫩花蕾中分离到了一个MADS-box同源基因,命名为NtMADS3(GenBank登记号:EU081900)。该基因cDNA全长980 bp;编码区编码241个氨基酸,具有典型的植物MADS-box基因结构。序列分析表明,NtMADS3编码的蛋白与其他植物的MADS-box蛋白有着较高的一致性,其中与石刁柏的AOM3一致性高达89.2%,与拟南芥的AGL6一致性为60.0%。系统进化树分析表明NtMADS3基因属于E类功能基因。组织表达模式分析显示,NtMADS3基因在中国水仙的开花期各器官及花的各部位均有表达。将该基因置于CaMV 35S启动子控制下,构建到载体pBI121的多克隆位点,在拟南芥中异位表达,转基因植株花期提前,但花型无显著变化。     

无核葡萄D类MADS-box基因的克隆与序列分析

MADS-box基因在多种植物的发育过程特别是花器官和果实发育过程中发挥重要的作用。该试验从无核葡萄c DNA文库中,克隆得到一个D类的MADS-box基因,命名为Vv MADS3,该基因全长839bp,开放阅读框长681bp,编码一个含有226个氨基酸的蛋白。通过序列分析得知,该基因所编码的蛋白与其它植物质中的MADS-box蛋白有很高的同源性。该基因的研究为进一步揭示葡萄无核分子机理和进行无核葡萄育种提供依据。     

墨兰 CsAP1-A 基因克隆及表达分析

【目的】AP1 基因在植物的花器官发育和开花调控中发挥重要作用，对墨兰 AP1 基因进行克隆与表达分析可为研究其在墨兰花发育和开花调控中的作用提供前期基础。【方法】以墨兰品种‘小香’为材料，克隆到 1 个 AP1 基因，命名为 CsAP1-A。通过生物信息学分析其基因结构、蛋白结构域和进化关系，利用 RT-qPCR 方法分别检测 CsAP1-A 在墨兰不同器官、不同花发育阶段和不同花组织部位的表达情况；通过转录组测序分析 CsAP1-A 在 5 个不同花型墨兰品种花组织部位的表达情况；通过蛋白互作预测软件分析 CsAP1-A 与其他蛋白的互作关系。【结果】CsAP1-A 基因编码区为 744 bp，编码 248 个氨基酸，含有高度保守的 MADS-box 和K-box 结构域，符合 MADS-box 转录因子家族特征。CsAP1-A 与其他兰科植物 AP1 蛋白相似性较高，其中与春兰 AP1/FUL3（APY18447.1）和蕙兰 MADS1（AGE15496.1）的同源性最高。RT-qPCR 分析结果表明，CsAP1-A在墨兰不同器官中均有表达，在花中表达量最高，且集中在花芽分化初期（S1）高表达。在不同花型的墨兰品种中，CsAP1-A 在 WT（普通型）、MPV（重瓣花型）、LaPV（花瓣唇瓣化花型）和 NLV（唇瓣萼片化花型）4 种花型的合蕊柱中表达量均最高，而在萼片中表达量最低；在合蕊柱异常发育的 MPV 中，CsAP1-A 在合蕊柱的表达量显著提高，而在花瓣蕊柱化的梅瓣花型（GPV）中整体表达量最高，且表达区域从合蕊柱扩展到花瓣。蛋白互作预测 CsAP1-A 蛋白可与 MADS1、MADS6、MADS47、MADS8 等 10 个蛋白存在互作关系。【结论】墨兰 CsAP1-A 的基因结构、进化关系、时空表达情况和蛋白互作预测可为墨兰花发育的研究提供理论依据，对进一步揭示 CsAP1-A 基因在墨兰成花过程中的作用奠定基础。     

春兰GLO基因的克隆和实时定量表达分析

采用RT-PCR结合RACE技术从春兰(Cymbidium goeringii)中分离到一个GLO基因.该基因含有一个630 bp的开放阅读框(ORF),共编码210个氨基酸.系统进化树分析显示,该基因属于B类MADS-box基因的PI/GLO家族,其编码的蛋白与其他植物PI/GLO类蛋白具有很高的同源性,命名为CgGLO(登录号HM106984).实时荧光定量表达分析表明,CgGLO主要在第二轮花器官唇瓣和花瓣中表达,在萼片、子房和叶片中表达较少,在蕊柱和根中表达量最少,这种表达模式支持了van Tunen对ABC模型的修正,也显示了CgGLO基因可能在春兰花器官以及子房的形成过程中起着重要作用.