茶树DNA甲基转移酶基因CsDRM2的克隆及表达分析

DNA甲基化作为表观遗传修饰的主要途径之一,能够通过对基因组 DNA 的修饰参与植物对外界环境胁迫的响应, DNA甲基化需要DNA甲基转移酶的参与.实验室前期研究表明,茶树在冷驯化过程中发生了甲基化反应.通过RACE克隆,获得了茶树中DNA甲基转移酶CsDRM2基因的cDNA全长序列(NCBI登录号KR057963).CsDRM2序列全长2328bp,含1815bp的开放阅读框,编码604个氨基酸,预测蛋白质分子量为67.39 kD,理论等电点(PI)为4.85.生物信息学分析结果显示,茶树CsDRM2蛋白与芝麻和烟草的亲缘关系最近,CsDRM2的氨基酸序列与其他植物的DRM2相似性均高于65%.CsDRM2基因表达分析的结果发现,随着冷驯化的进行,CsDRM2基因的表达量呈现出增加的趋势,参与茶树冷驯化过程的甲基化响应.     

青花菜β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的克隆及在模拟酸雨胁迫下的表达分析

由糖基转移酶催化产生的次生代谢物质对植物抵御和适应环境的变化起着重要作用。为探讨青花菜在酸雨胁迫下糖基转移酶的表达变化,对青花菜β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的cDNA序列全长进行克隆,并对其进行生物信息学和表达分析。结果表明:青花菜β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的cDNA全长为1 550 bp,开放阅读框为1 155 bp,编码384个氨基酸,推测分子式为C1964H3044N558O567S11,分子量为43 897.8,没有信号肽。系统进化树分析结果表明,该青花菜基因与拟南芥聚类关系最近。利用实时荧光定量PCR研究模拟酸雨胁迫下β-1,4-木糖基转移酶IRX9H基因的表达量,结果显示该基因的表达量在模拟酸雨胁迫初期显著增大,随着时间的延长,又开始下降,这表明其在青花菜抗酸雨胁迫中发挥了作用。     

茶树丙氨酸氨基转移酶基因的克隆与表达分析

丙氨酸氨基转移酶(Alanine Aminotransferase,Ala AT)是与碳氮代谢相关的一种重要酶类。采用反转录PCR的方法克隆了茶树Cs Ala AT1的c DNA序列,该序列全长1 747 bp,包含一个完整的ORF(1 626 bp),编码541个氨基酸,推导的蛋白质分子量为59.4 k D,理论等电点(p I)为5.82。同源比对结果表明,Cs Ala AT1含有丙氨酸氨基转移酶亚家族保守的辅酶磷酸吡哆醛结合位点,其氨基酸序列与拟南芥At Ala AT1蛋白的相似性为84%。二级结构预测显示该蛋白由α-螺旋(40.67%)、无规则卷曲(29.57%)、β-折叠(13.68%)和延伸链(16.08%)组成,定位于线粒体,不含信号肽与跨膜结构。实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测发现Cs Ala AT1在茶树各组织中均有表达,在根中的表达量最高;Cs Ala AT1基因表达对氮素的响应研究表明,成熟叶中Cs Ala AT1受氮素诱导上调表达,高浓度(1 mmol·L-1 NH4NO3)氮素的诱导效应比低浓度(0.1 mmol·L-1 NH4NO3)氮素诱导效应更强烈;在根中,处理24 h后,高氮诱导Cs Ala AT1上调表达,低氮诱导Cs Ala AT1下调表达。     

异戊烯基转移酶基因(ipt基因)的克隆、序列分析及植物表达载体的构建

从Agrobacteriumtumefaciens(strainAKE10)中分离其质粒并以质粒DNA为模板进行多聚酶链式反应,特异扩增出一条长约720bp的DNA片段,经克隆及序列测定表明,为根癌农杆菌AKE10质粒异戊烯基转移酶基因的完整编码序列,与Genebank中公布的核苷酸序列具有100%的同源性。与A.tumefaciensPO22、Tm-4、BO542菌株和A.vitisCG474、Tm4菌株质粒中异戊烯基转移酶基因进行序列比较,同源性分别为90%、89%、86%、89%和89%;推导氨基酸序列的同源性分别为90.42%、88.23%、90.10%、89.58%和89.12%。成功构建了异戊烯基转移酶基因植物表达载体pBT,为探索植物细胞分裂素生物合成的分子机制、作用机理及激素互作等研究打下了基础。      

茶树氧甲基转移酶基因的克隆及原核表达

获得了一类茶树氧甲基转移酶基因cDNA全长并构建了该基因的原核表达载体。以从茶树叶片中提取的总RNA为模板,结合RT-PCR与RACE克隆技术获得氧甲基转移酶(O-methyltransferase)基因cDNA全长1 280 bp,其开放阅读框为1 068 bp,编码355个氨基酸,推测的蛋白分子量为39.1 kD,理论等电点为5.68。其氨基酸序列与葡萄和蓖麻氧甲基转移酶基因相似性分别为73%、71%。将该基因片段连接到原核表达载体pET-28a中,转化大肠杆菌BL21后诱导重组蛋白的表达,经IPTG诱导,SDS-PAGE检测到1条与预测融合蛋白分子量相符的外源蛋白。     

茶树抗逆相关基因ERF的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树ERF基因cDNA克隆,其开放阅读框编码212个氨基酸,包含一个保守的结构域AP2/ERF,与多种植物ERF蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树ERF基因受低温、乙烯、脱水、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的121.1、22.6、2.6和2.2倍。在不同组织器官中,茶树ERF基因在转录水平上存在显著差异,成熟叶片中表达最高,其次是芽,而根和茎中表达量较低且相当,花和种子中表达极低。推测该基因在茶树响应非生物胁迫中发挥重要作用以及在组织中的表达受到严格控制。     

‘红阳’猕猴桃中花青素转录调控因子AdGL3的克隆及表达分析

为阐明转录因子在猕猴桃果肉花青素形成过程中的调控作用,采用3′RACE和5′RACE技术从‘红阳’猕猴桃果肉中克隆到一个bHLH型转录调控因子AdGL3。实时荧光定量PCR结果表明,AdGL3基因的表达水平与猕猴桃花青素的净积累过程基本一致,即在净积累过程中表达水平比较高,而净积累停止后,该基因的表达水平也相应降低。表明该基因是参与猕猴桃花青素合成的重要调控因子之一。结果为下一步猕猴桃花青素形成机制及调控机理的研究奠定基础。     

木奈果实中花青素合成酶基因PsANS的克隆及原核表达分析

根据NCBI数据库中已知的蔷薇科植物花青素合成酶基因序列设计特异引物,从本实验室已经构建好的木奈成熟果实均一化全长cDNA文库中筛选分离得到了一个编码花青素合成酶的cDNA:基因命名为PsANS,登录号:JN560957。该cDNA长1 478 bp,包含137 bp 5’非编码区,267 bp 3’非编码区,开放阅读框长度为1 074 bp。PsANS编码358个氨基酸,分子量为40.41 ku,理论等电点为5.35。经BLAST分析对比发现,PsANS氨基酸序列与甜樱桃、苹果和草莓的ANS氨基酸同源性都很高,分别为98%、93%和89%。将PsANS亚克隆到原核表达载体pGEX-6P-1和pET-32a上,在大肠杆菌BL21中经1mmol/L ITPG诱导表达获得了木奈PsANS融合表达蛋白,其分子量大小与预期的一致,进一步确认本试验克隆得到的PsANS为木奈花青素合成酶基因。     

采后荔枝果皮中谷胱甘肽转移酶基因的表达与酶活分析

为探明荔枝谷胱甘肽转移酶基因(Lc GST)的表达与果皮褐变之间的关系,在荔枝c DNA芯片中获得了荔枝Lc GST全长c DNA序列(ABR15777)。该序列全长913 bp,5′-UTR长53 bp,3′-UTR长215 bp,含一个645 bp的完整开放阅读框,编码含214个氨基酸残基的多肽。该氨基酸残基序列与沙梨等物种的谷胱甘肽转移酶蛋白相似性较高。基因表达分析表明,Lc GST在常温储存条件下基因的最大表达量出现在24 h,在保湿储存条件下,Lc GST的最大表达量出现在48 h。GST酶活性测定结果表明,在常温储存条件下酶活性的最大值出现在24 h,在保湿储存条件下酶活性的最大值出现在48 h。说明Lc GST在荔枝果皮褐化过程中起重要作用。     

大豆γ-生育酚甲基转移酶基因的克隆与表达分析

采用电子克隆与实验克隆相结合的方法获得了大豆γ-生育酚甲基转移酶基因的cDNA序列,GenBank登录号为AY960126。序列分析结果表明,该cDNA序列含有1个编码350个氨基酸的完整的开放读码框,5′非翻译区具有2个同框终止密码子,3′端具有2个加尾信号和polyA尾巴。启动子区除含有通用核心元件外,还含有许多与光反应有关的作用元件。编码的蛋白质序列含有1个信号肽和γ-生育酚甲基转移酶的特征基序,该蛋白定位于叶绿体中。氨基酸序列比对和系统发育分析结果显示,不同物种之间γ-生育酚甲基转移酶氨基酸序列同源性较高。电子表达分析和RT-PCR组织表达分析结果表明,该基因的表达量与组织中叶绿体含量具有很高的关联,但强光逆境对该基因的表达无影响。     

紫参薯查尔酮合成酶及异构酶基因的克隆与表达分析

查尔酮合成酶及其异构酶是黄酮类化合物合成途径中的2个关键酶,为研究其在紫参薯花青素合成途径中的功能,利用RT-PCR技术从紫参薯Da56块茎中克隆到查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)和查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)基因,分别命名为DaCHS和DaCHI。结果表明:DaCHS基因包含825 bp的完整开放阅读框(ORF),预测编码274个氨基酸;DaCHI基因包含663 bp的完整开放阅读框,预测编码221个氨基酸。生物信息学分析结果表明,紫参薯DaCHS与油棕Eg CHS亲缘关系最近,氨基酸相似性达到90%;紫参薯DaCHI与野茶树CaCHI亲缘关系最近,氨基酸相似性达到67%。实时荧光定量PCR检测结果表明,DaCHS和DaCHI基因均具有组织表达特异性,其中DaCHS在花中相对表达量最高,而DaCHI在块茎中相对表达量最高;在紫参薯块茎发育不同时期的表达分析表明,DaCHS、DaCHI均在薯块膨大期相对表达量最高。本研究通过对DaCHS和DaCHI基因全长cDNA序列的克隆与分析,为紫参薯花青素合成途径的遗传调控及花青素形成机理的研究奠定基础。     

巴西橡胶树生长素响应HbJAR1基因克隆与表达分析

JAR1基因是植物生长素响应基因,具有维持植物体内生长素浓度动态平衡和增强植物抗逆性的功能。为了阐明巴西橡胶树中JAR1基因的结构与功能,本研究利用Q-PCR技术在橡胶树CATAS7-33-97叶片中扩增了JAR1基因,其推导氨基酸含有JAR1蛋白特征性的GH3 superfamily结构域,无信号肽,无跨膜区域,定位在细胞质中,命名为HbJAR1。表达分析结果表明:该基因在橡胶树叶片中的表达量受光照强度、机械伤害和白粉菌侵染显著上调,吲哚乙酸(IAA)、茉莉酸(JA)、乙烯利(ET)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)对HbJAR1在橡胶树中的表达也起到不同程度的上调作用。表明HbJAR1基因属于植物JAR1家族,与橡胶树对光照、伤害等逆境响应有关。     

稻曲病菌UvHog1基因的克隆及表达分析

稻曲病由稻曲病菌引起,是水稻穗部的重要病害。利用同源克隆和RACE技术,根据丝状真菌相对保守的氨基酸序列设计简并引物,从稻曲病菌中分离了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)编码基因的全长cDNA序列,命名为UvHog1。UvHog1含有MAPK保守的蛋白激酶激活域(TGY),序列与稻瘟病菌MgOsm1(AAF09475.1)、球孢白僵菌BbHog1(AAS77871.1)、烟曲霉AfOsm1(XP752664.1)和隐球酵母CrHog1(AAM26267.1)等MAPK高度同源,相似性分别为95%、93%、88%和81%。系统聚类结果表明,UvHog1与酵母Hog1MAPK同源。在盐胁迫条件下,UvHog1的相对表达量明显降低,表明UvHog1参与了对盐胁迫的信号响应。     

茶树CssHSP18.1基因克隆及表达分析

sHSPs基因家族可编码一类小分子的热激蛋白,广泛分布于植物中,具有分子伴侣的功能,在植物抵抗逆境胁迫中起着重要作用。通过基因克隆的方法,获得1个茶树CssHSP18.1基因的开放阅读框（Open reading frame,ORF）,其全长480 bp,编码159个氨基酸。生物信息学分析表明,CssHSP18.1蛋白含有1个典型HSP20结构域,相对分子质量约为18.25 kDa,等电点为5.68,偏酸性,与栎和苹果亲缘关系最近,无信号肽与跨膜结构。RT-qPCR分析表明,CssHSP18.1在甘露醇（D-Mannitol）处理下表达量低于对照组;γ-氨基丁酸（GABA）能促进该基因的表达,在处理后1 h时表达量达到峰值;吲哚乙酸（IAA）和聚乙二醇（PEG 6000）处理后,CssHSP18.1在0.5 h时表达量最高,即GABA、IAA、PEG 6000均可诱导CssHSP18.1的表达。为获得CssHSP18.1可溶性蛋白,构建了pET-28a-CssHSP18.1重组质粒进行原核表达,并分别对表达菌株、诱导温度以及IPTG（异丙基- -D-硫代吡喃半乳糖苷）诱导浓度进行优化。结果显示,CssHSP18.1蛋白最佳表达菌株为BL21（DE3）,最佳诱导温度和IPTG浓度分别为30℃和1.2 mmol·L^-1。最后,采用Western blot对表达的CssHSP18.1蛋白进行验证。本研究为进一步揭示CssHSP18.1基因的生物学功能提供依据。     

香蕉NPR1E基因的克隆及表达分析

NPR1基因可参与调节植物对病原菌的广谱抗性,在植物系统抗性中起着关键的调控作用。通过RACE(rapid-amplification of cDNA ends)方法从香蕉根系中获得NPR1E基因,命名为MaNPR1E(GenBank登录号分别为：KF582550)。MaNPR1E是香蕉NPR1基因编码框全长cDNA,包含一个1 755 bp的最大开放阅读框,编码一个含584个氨基酸的蛋白质。经蛋白质序列同源比对发现,其含有完整的BTB/POZ结构域、锚蛋白重复ANK序列和NPR1-like-C结构域,属于典型的NPR1蛋白。系统进化树比对分析表明,MaNPR1E与海枣PdNPR3(XP_008808341.1)和油棕EgNPR3(XP_010914123.1)的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,该基因组成型表达于香蕉各组织。实时荧光定量PCR分析表明,接种枯萎病菌后MaNPR1E的表达在感病品种中被抑制,而在抗病品种中被激活;MaNPR1E的表达受乙烯利和水杨酸的诱导。上述结果表明,MaNPR1E可能在香蕉抗枯萎病过程中扮演重要的调控角色。     

Cloning and Expression Analysis of OsNADPH1 Gene from Rice in Drought Stress Response

Drought resistance in rice has long been one of the important scientific research programs in cereal crops [1-3]. At present, the finding of novel drought genes is common in rice genetic resource development and varietal improvement. According to the action modes, the drought resistance genes can be divided into two classes [4]. The first class constitutes functional genes coding for such enzymes as late embryogenesis abundant protein (LEA) [5], △1-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) …     

杉木天冬酰胺合成酶基因的克隆与表达分析

为了解天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase,AS)基因在杉木生长发育及逆境中的作用机制,以杉木种子及其萌发的幼苗为材料,利用RT-PCR和RACE技术获得杉木ASN基因的c DNA序列(Cl ASN1)和基因组序列,并对该基因在不同生长发育阶段和逆境胁迫下的表达模式和Asn含量变化进行分析。结果表明:Cl ASN1基因c DNA全长1 609 bp,编码443个氨基酸;生物信息学分析结果表明,该基因为含跨膜结构的不稳定亲水蛋白,无信号肽,定位于过氧化物酶体,具有多样的磷酸化位点;进化树分析结果显示,该基因与北美云杉和樟子松亲缘关系最近;Cl ASN1基因组序列全长3 210 bp,含10个外显子和9个内含子;q PCR结果表明,该基因从浸种24 h到幼苗期表达量呈上升趋势,且在干旱胁迫、铝胁迫和光暗处理下均可诱导表达;除铝胁迫24 h和持续光照24 h外,Cl ASN1表达模式与Asn含量的变化趋势相同,此结果表明Cl ASN1基因通过催化Asn的合成参与杉木幼苗的生长发育及胁迫响应。      

文心兰 PAD4 基因克隆及表达分析

为了研究文心兰（Oncidium hybridum）抗病相关基因 PAD4 在文心兰抗病种质资源培育中的功能,采用 RT-PCR 结合 RACE 法,从巧克力文心兰(Oncidium Sharry Baby ‘Sweet Fragrance’)中克隆得到一条全长 2 214 bp 的基因的 cDNA 序列,开放阅读框长 1 894 bp,预测可编码 647 个氨基酸,5′UTR 长度为 65 bp,3′UTR 长度为 255 bp。生物信息学分 析表明：PAD4 编码的蛋白属于水解酶超家族,有 6 个跨膜螺旋,无信号肽,亚细胞定位预测其主要定位于细胞质膜上。 系统进化树表明,文心兰 PAD4 与同为兰科植物的小兰屿蝴蝶兰（Phalaenopsis equestris）、铁皮石斛（Dendrobium catenatum）、深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）亲缘关系最近。同源分析结果显示,与铁皮石斛的 PAD4 蛋白同源性最 高（78.08%）。实时荧光定量 PCR 分析显示,PAD4 在文心兰不同组织部位中都有表达,在假鳞茎中的表达量最高,其 次是下端叶,在根中的表达量最低。接种软腐病病原菌显示,PAD4 在感病文心兰中表达量上调,侵染后 4 h 时快速响 应并达到最高值。SA（salicylic acid）和 CaCl2 都能够诱导 PAD4 的表达,都在 24 h 时达到最高峰。研究表明,PAD4 基因可能在文心兰抗病过程中有重要作用。     

芒果MiCOL6基因的克隆及其生物信息学和表达分析

CONSTANS（CO）是光周期途径的核心调控因子,其可以整合光质和生物钟输出的信号调控植物成花。在前期转录组研究的基础上,设计基因特异性引物,通过RT-PCR扩增得到芒果的1个CO基因的cDNA全长,序列长度为678 bp,根据与拟南芥CO家族基因的相似性,将其命名为MiCOL6。生物信息学分析显示,该基因编码226个氨基酸,分子量为26.88 kDa,等电点为4.85,属于亲水性的非分泌蛋白。保守结构域和进化树分析显示,该基因仅含1个CCT结构域,属于CO基因家族的第4组;二级结构分析表明,该蛋白主要以无规卷曲和α-螺旋为主;亚细胞定位预测显示该蛋白定位在细胞质膜上的概率最大;不同花发育时期表达模式分析表明,MiCOL6基因在杧果的花芽分化期表达量最高。本研究结果为进一步研究芒果MiCOL6基因在芒果中的功能提供理论基础。     

荔枝快速碱化因子基因的克隆与表达分析

从已构建的荔枝果皮cDNA文库中挑取克隆测序,获得一条荔枝快速碱化因子(LcRALF)基因(GenBank登录号:EU024484).该基因的cDNA全长为666 bp,含1个381 bp的开放读码结构,编码126个氨基酸.生物信息学分析表明,该基因的氨基酸序列与拟南芥、烟草等物种的RALF基因一致性较高,具有RALF基因氨基酸序列的典型特征.RT-PCR分析表明,该基因在荔枝果皮中特异表达,且在新采收的荔枝果皮中表达量最高.随着果皮的衰老该基因表达量逐渐下降.