花生共生受体类蛋白激酶基因的克隆及生物信息学分析

共生受体类蛋白激酶（symbiosis receptor-like protein kinase, SYMRK）是控制植物与微生物共生的关键调控基因,利用基因组步移技术,克隆得到花生symrk的全长基因及其560 bp的ATG上游序列。采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的常规理化性质、跨膜结构域、亚细胞定位和高级结构等进行了预测和分析,结果表明Ah-symrk由15个外显子和14个内含子组成,cDNA全长3 042 bp,包含2 781 bp的ORF,编码926个氨基酸,为疏水性酸性蛋白质,定位于细胞膜;ATG上游序列包含3个与根特异表达有关的顺式作用元件root motif tapox1;RT-PCR验证,该基因在花生根中特异性表达。     

紫花苜蓿盐诱导类受体蛋白激酶基因MsSIK1的克隆及功能分析

【目的】对紫花苜蓿（Medicago sativa L. cv. Zhongmu-1）stress-induced protein kinase gene 1（MsSIK1）进行克隆与表达研究,了解该基因的分子机制及其应用。【方法】以紫花苜蓿叶片总RNA为模板,根据同源克隆设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得MsSIK1的编码序列。利用同源性比对进行序列分析。通过SMART网站（http://smart.embl-heidelberg.de/）模拟该基因的蛋白结构。构建MsSIK1的亚细胞定位瞬时表达载体,使用基因枪转化法将MsSIK1与GFP在洋葱表皮细胞中融合瞬时表达并观察其亚细胞定位荧光信号。通过Real time-PCR分析MsSIK1在NaCl、ABA和干旱处理条件下的表达特征。利用农杆菌侵染方法获得转基因拟南芥植株,通过RT-PCR对转基因植株进行表达鉴定,获得转基因植株后,利用转基因株系进行盐处理进而对成苗期转基因拟南芥性状鉴定。在盐胁迫处理下,测定野生型与转基因株系的叶绿素含量、MDA含量进而验证该基因的抗盐功能。【结果】获得MsSIK1编码序列2 478 bp,编码825个氨基酸。该蛋白C端与多种植物激酶具有相当高的同源性,模拟蛋白结构发现该基因具有类受体蛋白激酶高度保守的丝氨酸/苏氨酸结构域、跨膜结构域和富含亮氨酸重复序列的膜外结构域。Real time-PCR分析表明该基因在NaCl、ABA和干旱处理条件下上调表达,其中在盐处理条件下,MsSIK1表达先升高后降低,在处理4 h时达到最大值（约为对照值的7倍）。在干旱胁迫处理时,MsSIK1受诱导表达增强明显,当处理2 h时表达量达到最大值（约为对照值的6倍）;ABA处理时,MsSIK1被诱导表达明显,当处理3 h时表达量达到最大值,约为对照值的6.8倍。MsSIK1与GFP融合瞬时表达的洋葱表皮细胞中的荧光信号主要集中于质膜附近,转化空载体的洋葱表皮细胞中的荧光信号分布于细胞各个部位。转基因植株的RT-PCR鉴定表明,T₁代6个株系中所得到的MsSIK1条带明显、亮度高,且T₁-10中表达量最高;但在野生型中检测不到该条带,说明外源基因已经整合到拟南芥染色体中并能遗传到子代。成苗期转基因拟南芥盐处理后发现T₃-2、T₃-6、T₃-10转基因株系较野生型植株长势好,说明MsSIK1的转入提高了拟南芥的抗盐性。与对照相比,转MsSIK1拟南芥在NaCl处理下,叶绿素含量下降较少,其中,野生型叶绿素含量降低了77%,T₃-3降低了53%,T₃-6降低了44%,T₃-10降低了35%;同样盐胁迫下,3个转基因株系的MDA含量积累较少,其中,野生型MDA的含量是T₃-10株系的1.3倍。【结论】MsSIK1作为一个类受体蛋白激酶受多种逆境胁迫诱导,该基因的过量表达提高了拟南芥的抗盐性。     

植物类受体蛋白激酶研究概况

类受体蛋白激酶基因是目前植物中发现的主要的数目最大的一类受体基因。类受体蛋白激酶的鉴定和生理功能的研究对阐明植物胁迫反应机制、提高农作物的产量和抗逆性具有重要的理论意义和应用价值。综述了植物类受体蛋白激酶的结构、种类、研究进展及意义,并探讨了今后的研究重点。     

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。     

水稻类受体蛋白激酶OsESG1的原核表达

水稻类受体蛋白激酶Os ESG1在种胚中特异表达,属丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。Os ESG1基因全长c DNA经XhoⅠ、Bam HⅠ双酶切,与同样经双酶切的原核表达载体p ET-28a(+)经T4 DNA连接酶连接,并转化大肠杆菌感受态细胞BL21。原核表达结果显示,Os ESG1可受1 mmol/L IPTG诱导表达,且蛋白表达量随诱导时间的延长而逐渐增加,诱导7 h后,蛋白表达至较高水平。对不同浓度IPTG诱导下的蛋白表达情况进行研究,结果显示,0.1 mmol/L IPTG对Os ESG1的诱导表达效果最好。     

香蕉抗病种质RLK—RGAs的克隆与序列差异分析

利用其他植物抗病基因PK类保守域的9个结构域所设计简并引物,从抗镰刀菌枯萎病香蕉种质ROSE和GCTCV-119中分离了20个香蕉RGA片段,大小为530bp左右,其中14条DNA片段和6条cDNA片段.根据其推断的氨基酸序列,经过保守结构域分析,其结构域为S_TKc,为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,包含4功能域,分别为ATP binding pocket,substrate binding pocket,catalytic loop和activation loop.具有9个高度保守的氨基酸区域:Ⅰ.FG(K/V/L/S)VY(K/R)G;Ⅱ.VAVK;Ⅲ.FxxE;Ⅳ.(L/V/I)Vx(I/V/L);Ⅴ.ALV;Ⅵ.D(L/I/V)K;Ⅶ.DFG;Ⅷ.G(T/S)xGY(L/I/A)PE;Ⅸ.D(Y/I)YS-(F/Y)G(V/I/M).将这20条RGAs序列分别命名为Mu-PK1,Mu-PK2,……,Mu-PK20,并提交GenBank,获得登录号分别为EU293391-EU293404(DNA片段),EU338457-EU338462(cDNA片段).     

香蕉MYB转录因子基因的电子克隆及生物信息学分析

采用电子克隆方法获得香蕉MYB基因.通过生物信息学方法,对此序列编码的蛋白质从氨基酸组成、理化性质、疏水性/亲水性、结构域及其空间结构等方面进行了预测和分析.结果表明:香蕉MYB基因编码序列全长1 266 bp,包含1 266 bp的开放阅读框,编码413个氨基酸,含有1个保守的MYB功能域、1个SANT保守结构域.在序列组成、理化性质、结构域及空间构象等方面,与小麦等其他植物的MYB转录因子具有高度的相似性.     

香蕉中抗病基因相似序列的克隆与分析

根据植物抗病基因编码氨基酸序列的核苷酸结合(nucleotide binding site,NBS)和富含亮氨酸重复区(leucine-rich repeat,LRR)等保守区域的特点,设计PCR简并引物,从香蕉华农7号中克隆得到1个1 139bp的DNA片段.BLAST分析发现,其编码的氨基酸序列与多种植物来源的NBS-LRR类抗病蛋白及抗病蛋白同源物的相似性为40%～50%,并具有NBS-LRR类抗性基因所拥有的保守结构域:P-环、激酶2a、激酶3a和疏水结构域等区段.该抗病基因相似片段可作为分子标记来筛选香蕉的抗病基因.     

拟南芥类受体蛋白激酶的激酶域信号传导强度研究

为了解不同类受体蛋白激酶RLKs激酶域响应病原相关分子PAMPs信号强度的差异,本研究将拟南芥FLS2的胞外域(NT)与6种不同RLKs的激酶域(KD)组合为重组RLKs(rRLKs),构建融合基因表达载体,并通过拟南芥原生质体瞬时表达的方法,将rRLKs/FLS2、35S::GUS(内参)和FRK1::Luciferase(响应报告载体)共转化到拟南芥fls2突变体叶肉原生质体细胞中;后经flg22处理后,通过对萤光素酶(Luciferase)和葡糖苷酸酶(GUS)活性的定量分析和比较,鉴定不同RLKs激酶区域信号传导的强度。结果表明:1)FLS2、EFR、PEPR1和RLK7的激酶域可明显激活抗病响应报告基因FRK1的表达,对植物抗病反应起正调控作用;FLS2和EFR的激酶域信号传导能力最强,两者无显著差异(P0.05);PEPR1和RLK7激酶域的信号传导能力稍弱,其信号传导强度分别是FLS2的57.13%和32.92%,与FLS2差异显著(P0.05);2)CERK1和NIK1的激酶域对FRK1的上调作用不明显,其信号传导强度分别仅有FLS2的9.76%和7.88%,和FLS2NT(对照)之间无显著差异(P0.05);3)PSKR1激酶域引起FRK1表达下调,对PTI起负调控作用。本研究结果有助于了解RLK家族的抗病响应作用机理,并为人工构建更高效的rRLK蛋白提供参考。     

水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶参与外界胁迫应答的研究进展

水稻是我国重要的粮食作物,随着外界环境条件的恶化和降水的减少,水稻生产遭到严重威胁。植物类受体蛋白激酶作为一种对植物生长发育激素信号转导以及生物与非生物胁迫反应中具有重要调控功能的膜蛋白,目前已成为研究的热点之一。该文对富亮氨酸类受体蛋白激酶的结构和功能以及水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶家族与外界环境胁迫的关系进行了综述,以期为探究水稻LRK基因家族与外界环境关系提供参考。     

香蕉NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物.从香蕉基因组DNA扩增出一条与植物抗病基因同源的序列,命名为BRGAl,该同源片段含有典型的NBS.LRR类抗病基因所拥有的保守性结构P-loop、KJnage.2a、Kinase.3a和疏水结构域HD,它与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为23.8%～42.7%.Northern杂交表明BRGAl在香蕉中受水杨酸调控,属诱导型表达.     

植物LRR类受体蛋白激酶的研究进展

植物中富亮氨酸重复片断类受体蛋白激酶(LRR RLK)属于跨膜类受体蛋白激酶,由胞外LRR结构域、单次跨膜区以及胞内激酶结构域三部分组成。在不同植物中,LRR RLK作为信号识别受体参与CLV、BR、Ax21等信号转导过程,在植物生长发育、激素调节以及逆境应答反应等方面中发挥重要的作用。综述了近年来LRR RLK的相关调控功能及其作用机制的研究进展,并为进一步探索LRR RLK的功能及应用提供参考。     

小麦蛋白激酶TaNPK启动子的克隆及活性分析

 【目的】克隆小麦蛋白激酶基因TaNPK启动子,并分析5′非编码区对盐胁迫的响应,探索TaNPK的调控机制,为解析小麦抗盐机制提供理论依据。【方法】利用染色体步移技术从小麦中分离TaNPK读码框上游序列,构建启动子缺失突变体,在PEG4 000介导下将重组质粒转入拟南芥叶片原生质体进行瞬时表达分析,以gus为报告基因研究不同调控序列的活性及盐诱导性分析。【结果】获得了TaNPK读码框上游2 004 bp的启动子序列,PEG介导的拟南芥原生质体瞬时表达分析表明,5′端缺失片段都在不同程度上驱动了GUS的表达;经过NaCl处理后的原生质体,GUS的表达量比不经处理的对照组明显提高,这与NaCl处理下TaNPK的实时荧光定量分析结果一致。【结论】经克隆获得了受盐胁迫诱导的小麦TaNPK启动子,启动子缺失区段在不同程度上驱动了gus的表达,-1 083—-1 296 bp区段可能含有响应盐胁迫的负调控元件。     

马铃薯蛋白激酶基因StPK1启动子的克隆及活性分析

 【目的】研究马铃薯蛋白激酶基因StPK1,为在马铃薯抗病反应中的功能提供证据。【方法】利用 TAIL-PCR技术,从马铃薯晚疫病水平抗性、垂直抗性和感病等3种材料中,分别克隆了该基因的启动子区域。此外,将从水平抗性材料中克隆得到的启动子与GUS连接构建植物表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化法转化本氏烟(Nicotiana benthamiana),将得到的转基因烟草分别用水、晚疫病原菌或水杨酸(SA)溶液处理,并进行表达活性分析。【结果】3个启动子长度分别为922、929和922 bp,均具有TATA-box和CAAT-box以及多种与抗病反应和基因时空表达有关的元件,而三者的主要差异是个别碱基的不同。GUS组织化学染色表明,用晚疫病原菌或SA处理的转基因烟草被染成蓝色。【结论】StPK1启动子为有活性的启动子,且为病原和SA诱导型启动子。     

玉米大斑病菌蛋白激酶C基因的克隆及表达规律分析

 【目的】克隆蛋白激酶C基因(PKC)及其启动子,验证该基因拷贝数,同时对PKC的表达规律进行研究,了解该基因在信号转导途径中的激活条件,为进一步研究该基因的功能奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得PKC的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的3′端和5′端侧翼序列,采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。利用Southern blotting验证基因拷贝数。最后,利用半定量RT-PCR技术研究玉米大斑病菌在不同碳源、氮源培养以及非生物胁迫条件下,PKC的表达量的变化规律。【结果】获得PKC全长序列及其上游部分启动子区,生物信息学分析表明,PKC全长DNA序列为3 837 bp、cDNA序列为3 516 bp。由7个外显子和6个内含子组成,编码产物包含1 171个氨基酸残基。在1 380 bp的上游侧翼序列中包含CAAT-box及TATA-box,并且存在热激转录因子(HSF)结合元件和SP1、AP1等结合元件。PKC在玉米大斑病菌基因组中以单拷贝形式存在。半定量RT-PCR结果表明：在以蔗糖为碳源时PKC表达量高于其它碳源,铵态氮为氮源时PKC的表达明显受到抑制。重金属离子Mn2+、Cu2+、Zn2+显著抑制PKC表达。在高渗胁迫环境中下,山梨醇抑制PKC表达,且抑制程度与浓度成正相关;而高浓度NaCl造成高渗胁迫时,PKC由低浓度NaCl时的低丰度表达状态中被激活,表达量迅速增加。【结论】玉米大斑病菌PKC及其启动子的成功克隆与该基因的表达规律丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。     

香蕉条斑病毒CP区基因的克隆及其在大肠杆菌中的融合表达

依据锌指结构在BSVCP上的可能位置合成了2条引物,通过PCR扩增得到长约640 bp的目的片段;将目的片段与质粒pET28 b(+)连接,构建了含BSVCP区基因的融合蛋白原核表达载体pET28b-BSVCP;克隆测序以确定其阅读编码框的正确性,然后用正确的重组质粒转化大肠杆菌Rosetta(DE3),并诱导表达;经IPTG诱导后,出现一特异的约30 kDa融合蛋白质表达条带。     

香蕉PPO基因的克隆及原核表达

为进一步在蛋白水平上研究香蕉PPO功能及获得抗酶促褐变的香蕉新品种,通过PCR从巴西蕉中扩增出多酚氧化酶基因(PPO)全长序列,并进行进化树分析与SDS-PAGE电泳检测。结果显示:多酚氧化酶基因全长1 767bp,编码588个氨基酸,GenBank登录号为KF900300.1。与其他物种PPO基因的氨基酸序列有很高的结构相似性,并同时具有保守结构域CuA和CuB,香蕉PPO蛋白与菠萝亲缘关系最近。另外,成功构建原核表达载体pQE80L-MaPPO1,并转化E.coli M15,但未表达出目的蛋白,推测可能与MaPPO1中存在导肽有关。     

内蒙古白绒山羊蛋白激酶B/AKT基因的克隆及表达模式分析

 【目的】克隆内蒙古白绒山羊AKT基因cDNA并分析其基本表达模式。【方法】RT-PCR克隆AKT基因 cDNA。通过在线软件BLAST进行核酸序列分析,用SMART与Psite进行氨基酸序列分析。半定量RT-PCR检测AKT基因在绒山羊组织中的表达特异性。Western blotting检测绒山羊胎儿成纤维细胞中AKT表达。【结果】克隆到的内蒙古白绒山羊AKT基因cDNA片段长 1 443 bp,包含了编码480个氨基酸残基的全长ORF,氨基酸序列与绵羊（NM_001161857.1）同源性为97%。SMART分析表明,ORF编码的蛋白包含了可与3-磷酸肌醇结合的PH结构域及具有丝氨酸/苏氨酸激酶催化活性的S_TKc结构域。Psite分析表明,含有1个cAMP-/cGMP-依赖性蛋白激酶磷酸化位点、6个蛋白激酶C磷酸化位点、10个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、2个蛋白激酶ATP结合区信号和1个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性区域。PSORT程序预测其定位于细胞质中。AKT基因mRNA丰度在睾丸、脑和肾中较高,在脾、肝、肺及乳腺组织中相对低。绒山羊胎儿成纤维细胞中抑制mTOR活性,AKT表达量降低。【结论】内蒙古白绒山羊AKT基因cDNA全长ORF的核苷酸序列与绵羊的AKT基因具有很高的同源性,AKT基因在脾、睾丸、脑、肝、肺、乳腺及肾组织中均有表达,其AKT的表达受mTOR信号通路的调控。     

大丽花花瓣衰老相关蛋白DpXTH1及其编码基因的分离（英文）

[目的]为了探讨乙烯非敏感型花卉衰老相关的分子机理。[方法]以大丽花花瓣为材料,利用双向电泳、质谱分析及分子生物学技术,分离、鉴定花瓣衰老相关蛋白质及其编码基因。[结果]从大丽花透色期、盛花期和衰败期花瓣蛋白质的双向电泳图谱中,检测到44个表达量差异在2倍以上的蛋白质斑点,从中分离、鉴定了木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶(xyloglucan endotransglycosylase/hydrolase,XTH),其表达量随花瓣的衰老进程而持续增加,属于一种衰老相关蛋白质。以大丽花花瓣RNA为材料,设计一对简并引物,通过RTPCR技术克隆了大丽花花瓣XTH基因的c DNA序列,其编码区序列全长882 bp,编码293个氨基酸残基(基因登录号HM053613.1,命名其为Dp XTH1)。聚类分析表明,Dp XTH1氨基酸序列与其他植物的XTH具有较高的同源性。[结论]分离、鉴定的大丽花Dp XTH1属于植物XTH家族,其生物学功能与大丽花花瓣的衰老进程及调控有关。