蓝莓鲨烯合酶基因的克隆与表达分析

鲨烯合酶基因(SQS)在植物三萜类化合物合成途径中起着重要作用,是上游代谢通路中的关键基因。本研究采用RT-PCR技术从‘喜来’蓝莓根中克隆得到VcSQS基因,序列全长1 489 bp,序列分析结果表明,其含有1 242 bp的开放阅读框,编码413个氨基酸。氨基酸同源序列分析表明,蓝莓与其它物种SQS蛋白氨基酸序列相似性很高,与山茶科的茶相似性最高,达90.58%,与葡萄相似性达87.92%。荧光定量试验结果表明,SQS基因在蓝莓叶中的表达量最高,芽中的最低。     

人参SQS和SE酶基因的克隆及其表达载体的构建

鲨烯合酶(SQS)和鲨烯环氧酶(SE)是人参皂苷生物合成过程中的关键酶。以五年生人参叶片为供试材料提取总RNA,根据GeneBank上已发布的SQS和SE基因登录号(AB010148和AB122078),查找对应序列并设计特异性引物,运用RT-PCR方法,通过构建pMD18-T重组质粒、测序分析,成功克隆到大小分别为1440bp的SQS基因和1780bp的SE基因。同时还构建了这2个基因的表达载体pCAMBIA1301-SQS和pCAMBIA1301-SE,从而为分子水平上探讨三萜皂苷生物合成机理及其在药用植物中的应用提供试验材料。     

龙眼子叶胚3-磷酸甘油醛脱氢酶基因的cDNA克隆及序列分析

从龙眼子叶胚中分离得到一个大量表达的表达序列标签(EST),该EST编码序列与金鱼草3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)基因的同源性为84%,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术成功克隆了龙眼GAPDH基因全长序列.序列分析表明,龙眼GAPDH基因的cDNA全长为1395 bp,包括一个长1008 bp、编码336个氨基酸的开放阅读框(ORF),5′端非编码区(UTR)长71 bp,3′-UTR长316 bp.龙眼GAPDH基因编码的氨基酸序列与水稻、葡萄、小果野蕉、拟南芥、银杏等GAPDH基因的氨基酸序列同源性均高达85%以上,该基因在GenBank中的登录号为FJ694011.     

鲨烯合酶RNAi载体构建及对水稻的遗传转化研究

鲨烯合酶(Squalene synthase,SQS)是ABA生物合成途径上游支路的一个关键酶。本研究克隆了406 bp的SQS基因片段,将其分别正向和反向插入干扰载体p YLRNAi.5中,经过酶切鉴定证实成功构建了干扰载体p YLRNAi-SQS,通过农杆菌介导法转入水稻品种Kasalath中,PCR初步鉴定获得了20株转基因阳性植株,进一步通过半定量RT-PCR分析,阳性转基因材料与野生型Kasalath相比,Os SQS3都有不同程度的下调,而Os SQS7变化不明显。证明转入的SQS基因只对Os SQS3起干涉效果,而对Os SQS7无作用,推测水稻中两个SQS基因可能存在不同的作用机制。本研究为进一步研究水稻中Os SQS3和Os SQS7各自的生物学功能奠定了基础,同时也为研究SQS调控ABA的生物合成提供了研究材料。     

佛手瓜鲨烯合酶基因克隆及酶分子结构分析

[目的]克隆佛手瓜鲨烯合酶(SQS)基因,并基于克隆的SQS序列分析该酶的分子结构,为佛手瓜生物活性成分的利用提供理论依据。[方法]根据SQS基因5'末端保守序列和3'race方法扩增的佛手瓜SQS基因3'末端序列设计佛手瓜SQS基因克隆引物。扩增的佛手瓜SQS基因片段插入p GEM-T Easy Vector后经DNA测序。应用生物信息学方法分析克隆序列的开放阅读框架(ORF)、酶蛋白的疏水性/亲水性和蛋白质磷酸化位点,预测酶蛋白的二级结构、结构域、三级结构和跨膜区。以布朗葡萄藻为outgroup,应用MEGA 5.0进行UPGMA算法构建系统树,并进行1 000次的Bootstrap测试。[结果]佛手瓜SQS由417氨基酸残基构成,等电点为6.983。构象预测提示该酶二级结构以α螺旋为主,是一种只有三级结构的单体酶,其活性中心是主要由几个α螺旋围绕形成的穴状结构,酶蛋白肽链中具有1个跨膜区。结构域分析表明SQS属于异戊二烯合酶家族。磷酸化位点分析显示该酶共有17个磷酸化位点,其中,S48位于与酶活性中心相关模体中,而S196为陆生植物SQS基因的正选择位点。以佛手瓜SQS基因ORF序列构建系统发生树得到的系统发生分类结果与形态学分类结果一致。[结论]佛手瓜SQS是由417氨基酸残基构成的单体酶,具有1个跨膜区和17个磷酸化位点,其中,S48和S196可能是佛手瓜SQS酶活性调节的关键性磷酸化位点。     

山葡萄查尔酮合成酶基因的克隆与分析

为揭示查尔酮合成酶在山葡萄中的次生代谢途径,采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,从山葡萄果皮中克隆到查尔酮合成酶(CHS)基因的cDNA全长序列。结果表明:该基因全长1 461bp,包含1 182bp的完整开放阅读框,编码393个氨基酸,分子量为42.91KDa,等电点(PI)值为6.10。该基因属于无色花色素双加氧酶基因家族,二级结构预测表明,α-螺旋是VamCHS蛋白最大量的结构元件,氨基酸序列与欧亚种葡萄(BAB84112)、杂交种葡萄(ACS36661)和圆叶葡萄(ACN30003)等的CHS类基因同源性较高,分别为100%、96%和96%。     

山葡萄查尔酮异构酶(VamCHI)基因的克隆与分析

采用RT-PCR和RACE技术相结合的方法,从山葡萄(Vitis amurensis Rupr.)果皮中克隆到查尔酮异构酶(CHI)基因的c DNA全长序列。该基因全长955 bp,包含705 bp的完整开放阅读框,编码234个氨基酸。分子量为25.04 k Da,等电点(PI)为5.21。该基因属于查尔酮超级基因家族,二级结构预测表明,随机卷曲是Vam CHI蛋白质最大量的结构元件,不具有信号肽,属于稳定的亲水蛋白质。氨基酸序列与欧亚种葡萄(NP_001268033)、美洲种葡萄(ACS36662)和显齿蛇葡萄(AGO02170)的同源性较高,相似性分别为98%、98%和91%。     

山葡萄黄烷酮3-羟化酶VamF3H基因及其克隆

采用RT-PCR与RACE技术相结合的方法,从山葡萄果皮中克隆到黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因的c DNA全长序列。该基因全长1 398 bp,包含1 092 bp的完整开放阅读框,编码363个氨基酸,相对分子质量为40.81 ku,等电点(PI)值为5.37。二级结构预测表明,随机卷曲是Vam F3H蛋白最大量的结构元件,不具有信号肽,属于不稳定亲水蛋白。氨基酸序列与欧亚种葡萄(FQ389950)、圆叶葡萄(KF040970)、美国蔓藤(JX087441)等的F3H类基因同源性较高,相似性分别为99%、99%、96%。     

石榴果皮DHQ/SDH基因的克隆及序列分析

以泰山红石榴果实为试验材料,利用逆转录PCR(RT-PCR)技术扩增出980 bp大小的中间片段,用3'c DNA末端快速扩增PCR(RACE PCR)获得DHQ/SDH基因的3'端,拼接后获得1 585 bp的c DNA片段。结果表明,该基因含有1 265 bp编码序列(CDS),编码421个氨基酸,其氨基酸序列与苹果(注册号:XP_008370537.1)、葡萄(注册号:XP_002270232.1)、白梨(注册号:XP_009335660.1)的同源性分别为82%、84%、82%;蛋白质理论分子质量为133 682.2 u,等电点为5.01,含量最丰富的氨基酸是丙氨酸(Ala)、半胱氨酸(Cys)、甘氨酸(Gly)、苏氨酸(Thr),具有DHQase I、SDH(Aro E)2个保守结构域,为亲水性蛋白;二级结构主要由无规则卷曲(31.12%)、α-螺旋(30.17%)、伸展链(24.94%)和β-转角(13.78%)组成;Gen Bank登录号为KU133479。     

山葡萄无色花色素双加氧酶基因（LDOX）cDNA的克隆与表达

为获得山葡萄LDOX基因的全长序列,采用RT-PCR与SMART RACE技术克隆LDOX基因,并对该基因进行生物信息学分析。结果显示,山葡萄LDOX基因全长1 353bp,其中开放阅读框(ORF)为1 068bp,编码355个氨基酸,氨基酸序列的分子质量为40.19ku,等电点为5.61;VAmLDOX基因(GenBank登陆号:FJ645769)属于双加氧酶基因家族,不含信号肽,VAmLDOX蛋白属于不稳定亲水蛋白,二级结构中随机卷曲含量最高;山葡萄VAmLDOX氨基酸序列与欧亚种葡萄、苹果、大豆、三花龙胆和紫苏等的同源性系数分别为99%、81%、80%、77%和75%;半定量RT-PCR分析显示,在山葡萄果实着色过程中,VAmLDOX在不同时期的果皮中均有表达,在转色期的叶片、茎、果肉中也均有表达,且表达量相近。     

葡萄花青素还原酶基因ORF的克隆与原核表达

花青素还原酶是植物产生原花青素的一个重要基因。本研究以高原花青素葡萄品种"br"的叶片为材料,用同源克隆的方法克隆了原花青素合成关键酶花青素还原酶(anthocyanidin reductase,ANR)基因的开放阅读框ORF。结果得到1 017 bp的核苷酸序列,与葡萄(Vitis vinifera)、茶树(Camellia sinensis)ANR基因的同源性分别为99%、95%。将获得的开放阅读框与原核表达载体pET-28a构建成重组子pET-28a-ANR,并转化大肠杆菌BL21。SDS-PAGE电泳结果表明该重组子表达出预期大小(约45kDa)的融合蛋白。     

陆地棉干旱胁迫响应基因GhGR的克隆及特征分析

【目的】克隆陆地棉干旱胁迫谷胱甘肽还原酶基因（GhGR）,并对其序列进行生物信息学分析和表达分析。【方法】利用RACE和RT-PCR技术克隆陆地棉谷胱甘肽还原酶基因的全长序列,应用生物信息学软件对获得的基因序列及编码的蛋白序列进行分析;通过基因枪转化和实时荧光定量PCR表达对该基因表达部位和表达模式进行分析。【结果】从陆地棉（Gossypium hirsutum L.）中克隆了谷胱甘肽还原酶基因GhGR,cDNA全长1 035 bp,其中,ORF为792 bp,编码263个氨基酸。氨基酸序列比对和同源性分析显示该基因与杨树（XP_002299276.1）、蓖麻（XP_002518118.1）、葡萄（CAN74593.1）同源性最高,分别为90%、91%和91%。系统发育树结果显示,GhGR与葡萄中该蛋白的亲缘关系最近。基因枪转化和实时荧光定量PCR分析表明GhGR定位于洋葱的细胞膜和细胞核膜,并且其表达量受干旱胁迫诱导上调表达。【结论】从陆地棉克隆得到谷胱甘肽还原酶基因GhGR,初步认为该基因对干旱胁迫有一定响应。     

核桃早实性相关SCAR标记(1-1500)基因末端序列的克隆

[目的]克隆SCAR标记的核桃早实性相关基因片段[1](AFLP早实分子标记转化成的SCAR标记)的末端序列,为验证其功能和早实核桃分子育种奠定基础.[方法]采用RACE技术对SCARE标记的核桃早实性相关基因片段设计特异性PCR引物,并扩增其末端序列.[结果]分别获得了长度为453 bp和463 bp的片段,通过与NCBI核酸数据库中已经发表的序列进行比对分析,发现该基因3'末端含有358个核苷酸非编码序列.其核酸序列与葡萄假定蛋白相应部位同源性为55.26;,与葡萄重叠群相应部位同源性为38.38;,与线虫枯粒Y38F2AR基因全序列相应部位相似性为40.86;,和野猪免疫球蛋白超家族成员相应部位的相似性为39.75;,具有poly(A)尾.5'末端含有248个核苷酸非编码序列,其核酸序列与葡萄重叠群基因组鸟枪全序列相应部位同源性为39.07;,与拟南芥基因组DNA 3号染色体相应部位的同源性为42.22;,与嗜热四膜虫假定蛋白基因序列相应部位相似性为44.53;,和斑马鱼DNA序列DKEY-120E17克隆2号连锁群全序列相应部位相似性为42.30;.[结论]试验采用的3'和5'末端快速扩增技术(3'RACE和5'RACE技术)能很好地扩增核桃早实性相关基因的末端序列.     

葡萄砧木‘5BB’PGIP基因的克隆及生物信息学分析

以葡萄砧木品种‘5BB’(Vitis berlandieri×V.riparia)为试材,通过设计特异引物、PCR扩增,从‘5BB’基因组中得到1条全长1002 bp的多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PG IP)基因序列,该序列包含1个完整的开放阅读框,与欧洲葡萄、其它果树的相应序列同源性分别为99%和68%,其推导的蛋白质序列中包含一段亮氨酸重复序列,第1~27个氨基酸残基是信号肽,三级结构与菜豆PG IP相似。     

葡萄SVP类MADS-box基因的克隆及表达分析

从无核白葡萄(Vitis vinifera cv.Thompson seedless)中克隆获得一个胚珠发育相关MADS-box基因。该基因cDNA全长1 248bp,ORF为729bp,编码一个含有243个氨基酸的蛋白。氨基酸多序列比对和系统发育分析显示,该基因属于SVP类MADS-box基因。采用半定量技术进行表达分析表明,该基因在葡萄的根、茎、叶、花蕾、盛花和胚珠中均有表达,但是有强弱差异。实时定量PCR技术分析表明在无核葡萄品种无核白胚珠发育过程中基因表达量先升后降,而在有核葡萄品种黑比诺胚珠发育过程中表达量一直呈下降趋势。     

葡萄miR164家族生物信息学分析及靶基因预测

MicroRNAs（miRNAs）对植物抗逆及生长发育过程起着重要的调控作用,而miR164是植物特有的miRNA,它对应的靶基因主要是NAC转录因子家族。采用生物信息学方法对葡萄以及其他几个物种的miR164家族成员前体进行进化分析、前体二级结构预测、成熟序列碱基保守性分析以及在葡萄NAC转录因子家族71个成员中进行靶基因预测分析。结果表明：葡萄miR164家族成员的前体序列与双子叶植物聚在一个分支,符合进化规律;葡萄miR164家族4个成员前体序列均可形成稳定的二级茎环结构,成熟序列的碱基保守性较高;葡萄miR164家族成员对应的NAC家族靶基因有2个（GSVIVT01007982001与GSVIVT01020478001）,经在NCBI进行BLAST分析,发现均与植物的根发育相关。这暗示着葡萄miR164家族与其靶基因在植物的抗逆过程中发挥重要的调控作用。     

山葡萄中类黄酮3＇5’-羟化酶基因（F3’5＇H）cDNA的克隆和分析

用RT—PCR和SMARTRACE技术克隆了山葡萄F3’5’H基因的全长eDNA序列。GenBank登陆号为FJ645767,F3＇5＇HcDNA全长1779bp,包括开放阅读框1527bp,编码508个氨基酸,该基因表达产物相对分子质量为56．70kDa,等电点为9．28,是稳定蛋白。该基因属于P450超基因家族,不包含信号肽。氨基酸序列与欧亚种葡萄（DQ786631）、仙客来（GQ891056）、大豆（AY117551）、矮牵牛（Z22544）和飞燕草（AY856345）等植物的F3’5’H氨基酸序列的同源性系数分别为98％、81％、76％、76％和71％。     

板栗蛋白磷酸酶PP2A催化亚基基因的克隆与同源性分析

利用RACE技术从板栗雄花序中扩增得到1 347 bp的板栗蛋白磷酸酶2A的催化亚基(protein phospha-tase PP2A catalytic subunit,PP2Ac)cDNA片段。序列分析表明该片段包含基因的5′非翻译区4 bp,3′非翻译区407 bp,开放阅读框为936 bp,编码311个氨基酸,预计分子量为35.6 KD,等电点为5.94。基因序列数据库(GenBanK)登录为FJ840479(基因)和ACO57639(蛋白)。与葡萄、拟南芥、水稻等其他物种PP2Ac氨基酸序列相似性约为92%。     

葡萄属植物种质资源遗传多样性的RAPD分析

以起源于中国的野葡萄12个种23个株系、欧美杂种6个品种、河岸葡萄3份、15个欧洲葡萄品种共47份材料为试材,采用RAPD技术对葡萄属植物种质资源遗传多样性进行研究。从520个随机引物中获得16个多态性好的引物用于RAPD分析,共获得DNA条带258个,其中多态性条带186个,DNA条带大小介于100~3 500 bp之间。应用STATISTICA获得了47份葡萄材料树谱图,供试材料可分为6类。欧洲葡萄、欧美葡萄杂种、河岸葡萄与中国野葡萄亲缘关系较远。在中国野葡萄中,山葡萄与其他种亲缘关系较远,刺葡萄次之。