珙桐DiZF-CCCH1基因的克隆及表达分析

【目的】珙桐Davidia involucrata有性生殖能力弱是限制其自然更新的主要原因。为研究珙桐种子发育的分子机制,本课题组前期完成了珙桐种子转录组分析,筛选到1个编号为c37849.graph_c0的转录本,其在正常种子中高量表达,而在发育异常的种子中表达量很低,差异表达显著,因此将其作为研究目标。【方法】使用PCR克隆该转录本的全长序列,并利用在线分析工具对其编码氨基酸的序列特征、蛋白结构和系统进化等进行生物信息学分析预测,采用qRT-PCR检测目标基因在珙桐不同组织部位以及种子不同发育阶段中的表达情况。【结果】序列分析确定目标基因为一个编码CCCH型锌指蛋白转录因子的基因,将其命名为DiZF-CCCH1,该基因开放阅读框全长为711 bp,编码236个氨基酸,无内含子,相对分子量26.74 kDa,为不稳定蛋白,其氨基酸序列含有植物特有的RR-TZF结构域,与来源于甜橙Citrus sinensis的CCCH蛋白同源性最高。基因表达模式分析显示,DiZF-CCCH1在种子发育前期的表达量最高,后期表达量降低,在其他组织中仅有微量表达,推测其可能在种子发育过程中发挥重要作用。【结论】对珙桐DiZF-CCCH1基因进行了克隆与初步生物信息学分析,发现其编码的蛋白属于RR-TZF型锌指蛋白,且DiZF-CCCH1可能是珙桐种子发育过程中的重要调控基因,为进一步探索该基因在珙桐生殖发育过程中的功能奠定基础。     

灰楸CfPPR1基因的克隆及表达分析

【目的】挖掘调控‘麦缘锦楸’黄色边缘形成的关键基因,明确该候选基因的保守结构域、进化关系及表达特征,为下一步揭示该基因的分子生物学功能奠定基础。【方法】基于前期RNA-seq数据,筛选并克隆了与叶色相关的三角状五肽重复(pentatricopeptide repeat,CfPPR1)基因全长;利用ExPASy、InterProScan和CBS等在线工具对CfPPR1进行等电点、蛋白质结构及不同物种同源序列的进化关系和保守结构域分析;比较了CfPPR1基因在不同光照强度下的表达模式。【结果】该CDS序列全长为1902 bp,编码633个氨基酸,推测蛋白相对分子质量为71.31 kD,理论等电点(pI)为7.26;二级结构分析发现,CfPPR1序列编码的蛋白质空间结构是相对稳定的。系统进化树结果显示,CfPPR1不仅与黄化风铃木、芝麻、丹参等菊分支植物聚为一支,还与非菊分支的苹果、桃和橡胶树等具有较高的同源性,说明CfPPR1具有较高的保守性。对CfPPR1基因的表达模式分析发现,CfPPR1基因表达的上调很可能参与调控了‘麦缘锦楸’黄色边缘的形成。【结论】首次克隆得到了与叶色相关的CfPPR1基因,该基因的获得为进一步后期转基因验证CfPPR1基因功能提供有价值的参考。     

银杏过氧化氢酶基因CAT1的克隆及表达分析

利用RACE技术从银杏中克隆到过氧化氢酶基因(GbCAT1)的cDNA全长。进化树分析结果表明:GbCAT1和其他物种的CAT源自于相同的祖先。Southern杂交显示:GbCAT1属于1个小的多基因家族。实时定量RT-PCR分析表明:GbCAT1在银杏的根、茎、叶和果中都有表达,在叶中的相对表达量最高,其次为果、茎和根。GbCAT1的转录受到ABA、渗透压、紫外、低温和高温胁迫的诱导。水杨酸处理下,GbCAT1相对表达量迅速降低。CAT1基因在逆境条件下的相对表达变化与环境胁迫有关。     

光皮桦BlSPL1转录因子基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

Squamosa promoter binding protein like genes(SPLs)对植物开花具有重要的调控作用.基于转录组序列并利用RACE技术从光皮桦中分离获得BlSPL1基因,其cDNA序列全长1 825 bp,包含开放阅读框长1 170 bp,编码389个氨基酸,与桃PpSPL1(EMJ10405)的同源性最高(67％),属于陆地植物SPLs基因家族的group VⅧ分支.表达分析显示BlSPL1在光皮桦芽、雌花、雄花、幼苗中均有表达,在雄花和幼苗中表达量较低,但在芽发育成雌花过程中明显上调,推测其可能对早期的雌花形成起调控作用.同时,从57个不同的光皮桦无性系中克隆BlSPL1的基因组序列,进行单核苷酸多态性(SNP)分析,共检测到98个SNP位点,SNP频率为1/26 bp,多样性指数π为0.007 12.在外显子区域,共检测到28个SNP位点,其中11个为同义突变,17个为错义突变.进一步的连锁不平衡分析显示,随着序列长度的增加,不同光皮桦群体BlSPL1内的SNPs连锁不平衡在基因内部迅速衰退.     

毛白杨蔗糖合酶基因PtSUS1的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次从毛白杨成熟木质部cDNA文库中分离出PtSUS1 cDNA全长,并进行了测序和序列分析。结果表明:克隆的毛白杨PtSUS1 cDNA片段总长为2703bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为2415bp,可编码长度为805个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥AtSUS1、水稻OsSUS1的蛋白质氨基酸序列同源性分别为83.4%,75.7%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtSUS1在成熟木质部表达丰度最高,在成熟叶片、根部和正在发育的木质部表达丰度中等,在韧皮部和形成层有少量表达,在嫩叶与顶端分生组织中表达丰度最低。在此基础上,组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对毛白杨40株基因型个体的PtSUS1序列进行比对和分析,共检测到235个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/25bp,多样性指数π为0.00924。在外显子区域,共检测到66个SNP位点,其中55个为同义突变,10个为错义突变,1个为无义突变。在编码区内,非同义突变与同义突变的比率<1,这一结果显示在毛白杨物种演化过程中,纯化选择是PtSUS1基因内同义SNP位...     

杉木NAC转录因子基因ClNAC1的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

【目的】克隆与杉木次生壁形成相关的Cl NAC1基因,在组织表达特异性分析基础上开展该基因的单核苷酸多态性(SNP)及其连锁不平衡(LD)分析,以期为深入解析该基因功能和开展LD作图提供重要依据。【方法】基于杉木根、茎、叶等混合样本转录组测序获得的相关数据,分离杉木Cl NAC1的c DNA序列,进行同源比对和进化树构建分析。利用实时荧光定量PCR技术(q PCR)检测Cl NAC1的表达模式。通过MEGA 6.0和Dna SP 5.0分析Cl NAC1在40个杉木无性系的SNP变异,以及LD衰减程度。【结果】分离到Cl NAC1基因c DNA序列1 286 bp,开放阅读框(ORF)长度为1 092 bp,编码蛋白质在N端含有1个由128个氨基酸残基组成的NAC结构域。相应基因组序列长2 546 bp,有3个外显子和3个内含子,且第1个内含子位于5'非翻译区(UTR)。系统进化树分析表明,Cl NAC1蛋白位于B分支,与拟南芥的NST1/2/3、毛果杨的Ptr WND2A/B等聚在一起,属于次生生长相关的NAC转录因子类别。Cl NAC1在雄球花中的表达量最大,在当年生成熟叶中最小;该基因在当年生半木质化茎中的表达量是未木质化茎的2.8倍,且在去年生茎木质部中的表达量比皮层大3倍左右。利用来自6个地理种源的40个无性系发现Cl NAC1内存在104个常见SNP位点,平均发生频率为1/24 bp,多样性水平达到0.012 53。编码区域有32个SNP位点,其中25个属于同义突变,7个属于错义突变。SNP多样性指数πtot、πsil、πs、πn在6个群体间的差异不显著,且不同群体的非同义突变多样性πn皆小于同义突变多样性πs。LD分析显示,当r20.1时,在6个群体中LD衰退序列长度在1 025~2 460 bp间变化,在基因内部LD水平已衰退至不显著。【结论】杉木Cl NAC1基因可能参与次生壁的发育。Cl NAC1在不同无性系间存在丰富的SNP变异,且在进化中主要受纯化选择作用。不同杉木群体中Cl NAC1基因SNP位点间的LD皆在较短序列长度内迅速消失,表明基于候选基因的LD作图策略在杉木关联作图研究中是可行的。     

毛竹PePGIP基因的克隆及表达分析

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白是一种重要的植物防御蛋白,在植物对真菌防御中发挥着重要作用。利用同源序列比对方法从毛竹(Phyllostachys edulis)全长c DNA文库中获得1个PGIP同源基因序列(FP100022),命名为Pe PGIP。该基因序列全长1370 bp,开放阅读框1008 bp,编码335个氨基酸,分子量为36.0 k Da。蛋白序列分析表明,该序列包含8个典型的亮氨酸重复序列,属于植物胞外蛋白e LRR超家族。Pe PGIP与其他禾本科植物的PGIP均具有较高的同源性,聚类分析与来自二穗短柄草和水稻的PGIP聚在较近的分支。半定量RT-PCR分析结果表明,Pe PGIP在毛竹的根、茎、叶中均表达,且根中表达量最高。构建p EASY-Pe PGIP原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导获得了重组蛋白,分子量约为42 k Da。本研究为深入了解Pe PGIP的基因功能奠定了基础。     

馥郁滇丁香LgFKF1基因的克隆及节律表达分析

[目的]研究馥郁滇丁香LgFKF1基因的结构特点及其在特异组织中的节律表达特征,探索其在成花调控过程中的作用。[方法]采用RACE技术克隆获得馥郁滇丁香LgFKF1基因的cDNA全长序列,利用生物信息学方法对获得的基因核苷酸序列及编码蛋白质序列进行分析,利用qRT-PCR技术对特异组织的节律表达模式进行分析。[结果]序列分析表明:LgFKF1基因cDNA全长为2 271 bp,开放阅读框为1 917 bp,编码一个638个氨基酸的蛋白质;推导的氨基酸序列与扁果树、软枝黄蝉、纳塔尔倒吊笔、马利筋的FKF1蛋白具有较高同源性,达92.59%;预测LgFKF1蛋白属于不稳定的亲水性蛋白,定位在细胞核,无信号肽和跨膜区;结构主要由无规则卷曲结构、α螺旋结构、扩展长链和β-转角构成;遗传进化关系与扁果树最亲近。qRT-PCR分析表明:LgFKF1在诱导光周期下处理7 d时较非诱导光周期下的表达量高,而诱导光周期下处理10 d后其表达量则低于非诱导光周期的表达。一天中,LgFKF1在各组织中均有表达,且以叶片中的相对表达量较高。LgFKF1因组织不同在不同的时间呈现出单峰和双峰表达,其中,根、芽及...     

杉木磷转运蛋白基因ClPht1;1的克隆及表达分析

【目的】PHT1基因家族是影响植物吸收磷营养的重要磷转运子之一。从杉木32号磷高效家系c DNA中克隆得到PHT1基因家族的1个杉木磷转运蛋白基因ClPht1;1,并对不同程度磷胁迫下ClPht1;1的时空表达进行研究,为杉木PHT1基因序列特征和功能结构的研究以及磷高效利用杉木基因型的选育奠定基础。【方法】根据PHT1基因家族序列保守性设计简并引物,以32号磷高效杉木基因型根系c DNA为模板进行扩增获得目的基因ClPht1;1的c DNA序列,使用RACE技术对目的基因进行全长克隆,并对其序列特征、同源性和编码磷转运蛋白结构进行分析。实时荧光定量PCR检测ClPht1;1在32号磷高效杉木家系根、茎、叶中的表达,检测中度缺磷胁迫下ClPht1;1在不同磷利用效率杉木4号、15号、25号、27号、28号、32号家系根系中的表达差异,以及在中度、重度缺磷胁迫下ClPht1;1在32号磷高效杉木家系根系中随时间序列的表达量变化。【结果】克隆得到1个杉木磷转运蛋白PHT1基因,命名为ClPht1;1(Gen Bank登录号:KX302006),基因序列编码区长1 638 bp,编码545 aa的蛋白质。ClPht1;1所编码蛋白质由12个疏水的跨膜区域组成,1个疑似跨膜域。每个跨膜结构域基本由17~25个氨基酸残基组成螺旋,同时跨膜蛋白的N端和C端均位于细胞质内,保守序列位于第4个跨膜域。构成蛋白质的主要骨架是α-螺旋,无信号肽序列。ClPht1;1基因编码蛋白与日本柳杉PHT基因编码蛋白的氨基酸序列相似性达到87.0%,与胡杨、油茶、马尾松等PHT家族基因编码蛋白的氨基酸序列相似性均在75%以上。ClPht1;1基因在杉木的根、茎、叶组织中均有表达,其中在根中的表达量最高,在叶中的表达量最低。在中度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因在杉木不同家系根部的表达量为25号27号4号15号32号28号。在中度和重度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因在32号杉木家系根部的表达量随胁迫时间的延长而逐渐上升;恢复供磷后,ClPht1;1基因表达量逐渐下降至正常水平;重度缺磷胁迫下,ClPht1;1基因表达量要高于其在中度缺磷胁迫下的表达量。【结论】ClPht1;1基因具有PHT1基因家族的典型结构,其编码蛋白的氨基酸序列与日本柳杉等磷转运蛋白氨基酸序列具有高度相似性,为杉木高亲和磷转运蛋白PHT1基因家族成员。ClPht1;1基因主要在杉木的根部表达,在叶片中的表达量较低;杉木磷利用效率越强,ClPht1;1基因在其根部的表达量越高。在不同磷利用效率的杉木家系中ClPht1;1基因表达量存在较大差异。ClPht1;1基因的表达受低磷胁迫的诱导,缺磷胁迫下ClPht1;1基因表达量明显升高,恢复供磷后ClPht1;1基因表达量明显降低。     

中国水仙ZDS基因的克隆及表达分析

中国水仙(Narcissus tazetta L.var.chinensis Roem)是我国著名的传统名花,其花姿秀美,花香馥郁,在花卉出口中占有重要份额;但长期以来,中国水仙品种稀少,花色单一,所以花色创新一直是中国水仙育种的重要目标之一.     

香樟延伸因子EF1a基因片段的克隆及表达分析

通过同源克隆的方法从香樟Cinnamomum camphora中分离到一个编码延伸因子EF1a的c DNA序列片段。根据已经在Gen Bank中登录的其它物种的EF1a基因的保守序列设计一对兼并引物,通过反转录PCR技术获得一个1 297 bp的基因片段。同源比对表明:Cc EF1a与Gen Bank中注册的其它植物EF1a基因核苷酸序列的相似性均在80%以上,氨基酸序列的相似性高达96%以上。将所获得基因片段命名为Cc EF1a并提交Gen Bank,登录号为KM086740。实时定量PCR结果显示,Cc EF1a在低温胁迫下的叶片中表达量稳定,可以在实时定量PCR分析中作为内参基因。     

落叶松LaIAA2基因的克隆及表达分析

以落叶松扦插生根率存在显著差异的2个优良全同胞无性系茎和根为材料,利用抑制消减杂交(SSH)技术构建正、反2个落叶松扦插生根过程差别表达cDNA文库。序列分析获得1个AUX/IAA基因片段。运用Race技术,成功获得这个Aux/IAA基因的全长。同时,运用实时定量PCR和半定量PCR技术分析这个基因的表达谱,结果表明:LaIAA2基因在茎中高表达,叶中低表达。在生长素处理后,LaIAA2基因表达明显增加,表明这个基因受生长素调控。     

光皮桦BlBLH1基因的克隆、表达及互作蛋白筛选

【目的】BLH基因家族是广泛存在于植物中的转录因子,其与KNOX等转录因子的互作被认为在植物的次生壁发育中起重要调控作用。本研究拟克隆光皮桦BlBLH1基因,分析其表达模式,并筛选能与其互作的蛋白。【方法】利用Blast等软件在光皮桦基因组序列中鉴定获得BlBLH1序列,克隆验证后对其进行多序列比对、系统进化等生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR分析BlBLH1在光皮桦不同组织、器官和应拉木形成中的表达模式;通过酵母双杂交技术筛选BlBLH1互作的蛋白,并采用双分子荧光互补实验(BiFC)进一步验证其与部分蛋白在拟南芥细胞内的互作。【结果】BlBLH1基因序列全长为2 128 bp,开放阅读框(ORF)为1 830 bp,编码609个氨基酸,具有SKY、BEL和HD 3个保守结构域。系统进化分析显示,BlBLH1与拟南芥BLH1有最近的同源关系。表达分析显示BlBLH1在雄花序中的表达量最高;在木质化茎段中的表达量次之;在应拉木诱导过程中,BlBLH1在应拉木中的表达量均显著高于对照。通过酵母双杂交筛选获得结构蛋白、酶、转录因子等47个与BlBLH1互作较强的蛋白;BiFC验证结果表...     

枣AGL6基因的克隆及表达分析

AGL6基因在植物花器官的发育和花分生组织的形成中起着重要作用。为给探究AGL6基因在枣花发育过程中的功能奠定基础,作者基于其前期研究得到的枣转录组数据,采用RACE技术,从中秋酥脆枣中克隆得到了ZjAGL6基因的全长cDNA序列,并用实时荧光定量PCR技术分析了ZjAGL6基因的表达情况。序列分析结果表明,ZjAGL6基因编码区的序列长度为750 bp,共编码250个氨基酸;ZjAGL6具有保守的MADS-box和K-box两个结构域,该基因属于MADS-box基因家族中的TypeⅡ基因。系统进化分析发现,枣ZjAGL6与苹果MdAGL6的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果表明,ZjAGL6基因在枣花和枣果中均有表达,但在枣吊、枣嫩叶和枣根中几乎不表达;在枣花发育过程中大量表达,其在大蕾期的表达量最高。     

毛白杨PtDREB2A基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用基因特异的PCR引物由毛白杨受干旱胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一PtDREB2A cDNA克隆,并进行测序和序列分析,结果表明:PtDREB2A cDNA片段总长为946 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为864 bp,可编码长度为287个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在AP2/ERF结构功能域与拟南芥AtDREB2A和水稻OsDREB2A蛋白的同源性分别为80.3%和83.3%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtDREB2A在杨树根、茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式不同:PtDREB2A在叶片表达丰度最高,在树干皮层及根部组织表达丰度中等,而在顶端分生组织及主干韧皮部、形成层与木质部表达丰度最低。非生物胁迫及激素诱导差异表达显示,PtDREB2A不仅受高温、低温、干旱与盐诱导表达,还受到激素IAA,NAA及GA3的上调表达,但与ABA的诱导无关。组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对毛白杨45株基因型个体的PtDREB2A序列进行比对和分析,共检测到49个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/18 bp,多样性指数π为0.0...     

小叶杨GA20氧化酶基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次从小叶杨未成熟木质部cDNA中分离出PsGA20Ox cDNA全长及其基因组DNA,并进行测序和序列分析.结果表明:克隆的小叶杨PsGA20Ox cDNA片段总长为1 403 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为1 155 bp,编码区可编码长度为385个从残基,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥和水稻GA20Ox蛋白的同源性分别为66.0%和57.0%.组织特异性RT-PCR结果显示,PsGA20Ox基因在杨树茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式却不同:PsGA20Ox在成熟木质部中表达丰度最高,在未成熟木质部和嫩叶中表达丰度较高,在顶端分生组织中有少量表达,在形成层组织中表达丰度极低.在此基础上,组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对小叶杨36株基因型个体的PsGA20Ox基因组DNA序列进行比对和分析,检测到49个单核苷酸多态性(SNP)位点,频率为1/35 bp.其中,15个是常见SNPs,34个为罕见SNPs.在这些SNPs中,37个属于转换,12个属于颠换.在外显子区域,共检测到26个SNP位点,其中23个为同义突变,3个为错义突变.对PsGA20Ox基因内SNPs进行的连锁不平衡分析表明,随着核苷酸序列长度的增加,SNPs的连锁不平衡在基因内部就迅速衰退,因此,在小叶杨中,基于候选基因的连锁不平衡作图是可行的,而基于整个杨树基因组的连锁不平衡作图是不可行的,也是不必要的.     

榅桲C4H基因的克隆、序列分析及表达

【目的】肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate 4-hydroxylase,C4H)是调节木质素合成的关键基因,榅桲是新疆特色经济果树之一。目前,有关榅桲C4H基因的序列信息尚不明确。为了获得该基因的序列信息及其在果实不同发育时期的差异性表达规律,为深入研究该基因在榅桲果实发育过程中的作用和功能奠定基础。【方法】以榅桲果实为研究材料,基于GenBank已登录近源物种的C4H基因的cDNA序列,提取其果实的总RNA并反转录为cDNA,利用同源克隆的方法获得榅桲C4H基因的cDNA序列,并对该序列进行生物信息学分析,同时检测在榅桲果实开花后不同时间点C4H基因表达量的差异。【结果】同源克隆结果表明:C4H基因编码区的序列全长为1 518 bp,编码505个氨基酸,其蛋白的分子质量为58.28 kD。生物信息学分析结果显示:榅桲C4H蛋白为亲水性不稳定蛋白质,其二级结构以α-螺旋和无规卷曲结构为主。系统进化分析结果显示:榅桲C4H蛋白与甜樱桃(Prunus avium,XP₀21806844.1)、山杏(Prunus armeniaca,VVA16404.1)的C4H蛋...     

珙桐DiCCoAOMT1基因的克隆及生物信息学分析

种子休眠期长是导致珙桐自然繁殖力低下的重要原因之一。珙桐内果皮在发育后期快速木质化形成坚硬而致密的结构,可能是决定种子休眠时间的重要因素,而这一过程的调控机制尚不明确。本研究小组前期通过对珙桐内果皮发育的4个时期进行转录组测序,发现CCo AOMT基因家族与内果皮快速木质化关系密切。本研究从转录组中筛选到11个珙桐CCo AOMT基因家族基因,并利用生物信息学方法对筛选到的基因进行表达模式、序列特征、细胞定位和系统进化分析。分析显示,11个珙桐CCo AOMT基因根据表达模式可分为2种类型,筛选其中6个表达差异显著的CCo AOMT基因进一步分析其表达规律,最后确定其中差异表达最显著的Cluster-149.63013序列进行克隆及生物信息学分析。结果表明,该基因开放阅读框全长为744 bp,编码247个氨基酸,其氨基酸序列含有植物甲基化酶所共有的A、B、C基序及CCo AOMT蛋白特有的标志性序列D、E、F、G和H,其氨基酸序列与辣椒的CCo AOMT蛋白同源性最高,将其命名为Di CCo AOMT1。本研究克隆得到的Di CCo AOMT1基因可能是珙桐内果皮木质素快速积累的关键调控基因。