牡丹类psDHN-YSK2基因全长cDNA的克隆与表达分析

为了获得牡丹类脱水素基因的全长cDNA序列,推测其在休眠解除进程中的生物学功能,以不同低温处理时间的牡丹花芽为供试材料,末端快速扩增方法克隆全长cDNA序列,实时定量PCR分析其表达模式。结果表明牡丹类脱水素基因全长cDNA序列为1187 bp,包括831 bp的开放阅读框,114 bp的5’非编码区和242 bp的3’非编码区。其编码的蛋白具有两个植物脱水素蛋白特征性K片段,根据Close的分类方法,属于YSK2类脱水素蛋白。系统发生分析表明psDHN-YSK2基因与葡萄亲缘关系最近。在花芽内休眠解除前期随着低温处理时间的延长psDHN-YSK2表达呈上调趋势。本研究克隆了牡丹psDHN-YSK2的全长cDNA序列,分析了其在花芽内休眠解除过程的表达趋势,暗示了其参与了牡丹花芽的内休眠过程。     

棉花亲环素基因(GhCYP1)克隆及在干旱胁迫下的表达分析

本研究从已构建的棉花(Gossypium hirsutum)干旱胁迫抑制性差减杂交(suppressive subtractive hybridization,SSH)cDNA文库分离得到一个含有植物亲环素保守结构域的EST片段,测序并结合cDNA末端快速扩增(5'-RACE)技术获得了1个779bp的cDNA序列。序列分析表明,该cDNA5'非翻译区为70bp,3'非翻译区为187bp,并含有一个编码174个氨基酸蛋白的开放阅读框。Blast分析表明,该基因的编码产物为一个亲环素蛋白,将该基因命名为为GhCYP1,序列提交到GenBank,登录号为GQ292530。半定量RT-PCR分析表明,干旱胁迫处理后,该基因在叶片中的表达量迅速提高,并在胁迫2h达到最高,这一研究暗示该基因的表达与棉花抗旱胁迫相关。     

两个烟草多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因的克隆和表达分析

为了研究多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)在烟草中的生物学功能,运用生物信息学方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,从烟草中克隆到2个多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因c DNA和DNA全长序列,分别命名为Nt PGIP1(Gen Bank登录号:KF317203)和Nt PGIP2(Gen Bank登录号:KF317204)。Nt PGIP1基因全长为1 413 bp,编码338个氨基酸;Nt PGIP2基因全长为1 185 bp,编码329个氨基酸;两基因均没有内含子序列,核苷酸序列有50%的一致性,编码的氨基酸序列有54%的一致性。两基因编码蛋白均含有植物PGIP蛋白特有的重复保守序列LXXLXXLXXLXLXXNXLXGXIPXX。对PGIP基因在烟草不同组织表达量分析发现,两基因在根、茎、叶和芽中均有表达,其中均在茎中表达量最高,其次是根,叶中表达量很低。     

烟草NtGAI基因的克隆及生物信息学分析

赤霉素是重要的植物内源激素,参与植物生长发育中的多个环节。赤霉素可影响烟草中烟碱生物合成,DELLA蛋白为赤霉素信号路径中的一个重要的负调控因子。本研究从烟草(Nicotiana tabacum)基因组中鉴定并克隆到一个烟草DELLA基因NtGAI,该基因CDS长为1 767 bp,编码587个氨基酸。生物信息学分析表明,NtGAI基因没有内含子,其编码的蛋白具有典型的DELLA蛋白结构域,是一个没有跨膜结构的疏水蛋白。聚类分析显示烟草NtGAI与林烟草(Nicotiana sylvestris)及辣椒具有较近的亲缘关系。本研究将为研究烟草中赤霉素调控路径提供有价值的参考数据。     

烟草IspH基因的克隆与原核表达

IspH基因作为MEP途径中的关键酶具有促进下游萜类化合物产量的积累和提高植物对外界的抵御能力的特定作用,本研究旨在通过对烟草中IspH基因进行克隆与原核表达分析,从野生型烟草中提取总RNA,通过RT-PCR克隆获得IspH基因的cDNA序列(NCBI登录号:KC480443),序列分析表明,IspH基因的开放阅读框(ORF)长为1 386 bp,编码461个氨基酸,其编码的蛋白具有LytB个高度保守结构域;通过构建pET28a-IspH原核表达载体,转化到Escherichia coli BL21 (DE3)中,经IPTG诱导、SDS-PAGE电泳和Western Blot检测IspH蛋白,与预期大小一致约为51 kD,浓度为0.410 mg/mL,且纯度达到90%以上。目的蛋白的成功表达为进一步研究IspH基因在植物发育和抗逆性中的功能研究提供理论参考和数据支持。     

小麦wzy2-1基因的克隆及功能分析

脱水素是一类植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA蛋白),属于LEA D-11家族,植物受非生物胁迫会大量表达。利用同源克隆技术,从郑引1号小麦中克隆了1个Kn型脱水素基因,命名为wzy2-1。该基因全长1740bp,编码579个氨基酸,含有9个保守的K片段,与大麦的Dhn5基因具有较高同源性。生物信息学预测该蛋白属于高度亲水性的无序蛋白。通过该蛋白对大肠杆菌的保护作用研究表明,WZY2-1蛋白能够提高大肠杆菌对低温、高温、高盐以及高渗胁迫的耐受性。荧光实时定量PCR分析表明,wzy2-1基因受低温、盐渍、干旱诱导表达,但不受外源ABA诱导,说明wzy2-1基因属于非ABA依赖型脱水素基因。     

丹参DHN2基因的克隆与序列分析

本文以组织培养2～13周的丹参幼苗为材料，构建丹参cDNA文库并进行大规模EST序列分析，所得序列经NCBI的BLAST工具分析，克隆号为rsmsxl_014903．y1．scf序列与晚期胚胎丰富(late embryogenesis abundant)基因家族Ⅱ中的成员有较高的同源性。该序列全长864bp，包含1个长726bp开放阅读框(ORF)，编码241个氨基酸，并含有ⅡLEA蛋白的特征序列，与NCBI注册的脱水素家族基因具有较高的同源性，表明本基因可能是一种新的脱水素基因，命名为DHN2，并在GenBank上进行了注册，序列号为：AY737725。     

矮牵牛PhACOS5基因的克隆及花药特异性表达分析

酰基辅酶A合成酶5基因(ACOS5)是孢粉素前体生物合成过程中的关键基因,对植物花药的育性具有重要的影响。本研究以矮牵牛(Petunia hybrida)品种‘幻想’为材料,结合前期矮牵牛花药转录组数据库信息,通过PCR克隆从矮牵牛花药中获得了ACOS5基因的c DNA全长,命名为Ph ACOS5。该基因开放阅读框为1 683 bp,编码560个氨基酸,没有信号肽和跨膜结构,预测定位于细胞质中。氨基酸序列分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有ACOS家族中保守存在的结构域。序列进化分析表明,Ph ACOS5与其同科的辣椒属植物辣椒以及番茄属植物番茄和马铃薯的ACOS5蛋白亲缘关系较近。荧光定量RT-PCR(q RT-RCR)分析证实了该基因为矮牵牛花药组织特异性表达的基因,且在花药发育的前期表达量较高,并具有花药发育时期的特异性。本研究结果将为今后使用基因编辑等技术创造矮牵牛雄性不育植株提供有效的基因资源。     

陆地棉GhCYP1基因的分离及其表达分析

应用SSH-PCR技术,在筛选到抗旱相关基因的EST序列基础上,采用RACE技术,分离克隆到全长为801bp,含编码序列(CDS)为522 bp的棉花抗旱相关基因GhCYP1.氨基酸序列比对发现,该基因与拟南芥、水稻、人等的亲环蛋白基因高度同源,都具有由11个连续氨基酸所组成的单结构域亲环蛋白典型结构,且在保守区都具有...     

烟草钾转运体NtKT12的克隆及表达分析

克隆烟草钾转运体基因,预测其结构,并分析其进化关系和功能,为研究烟草钾吸收机制奠定基础。采用RT-PCR方法从烟草品种K326中克隆到了一个钾转运体的同源基因,该序列全长为2 532 bp,蛋白编码844个氨基酸,预测分子量为93.1 k Da,等电点为7.2。同源性分析结果显示,该基因与绒毛烟草钾转运体12、林烟草钾转运体12等具有较高的同源性,故命名为NtKT12。生物信息学分析表明,NtKT12具有12个跨膜区。组织表达分析发现该基因在根中的表达量最高。低钾胁迫试验表明,该基因在处理6,24 h后表达量明显高于对照。研究结果为解析NtKT12在烟草钾营养中的功能奠定一定的理论基础。     

苎麻Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因的克隆和表达分析

以耐旱性较强的湘苎3号为材料,从苎麻转录组测序结果中获得了1个与P5CS基因高度相似的Unigene,该片段长1 448 bp,根据该序列设计5′RACE和3′RACE槽式PCR引物,利用RACE结合RT-PCR技术分别克隆得到590 bp的5′端和293 bp的3′端,拼接获得该基因全长cDNA序列。对该序列进行生物信息学分析表明,该基因全长为2 318 bp,其中开放读码框为2 154 bp,编码717个氨基酸,其编码蛋白质的等电点和分子量分别为6.57 kD和77.56 kD,与亚洲棉、麻风树、拟南芥和水稻的P5CS基因的核苷酸序列相似性分别为81%、81%、75%和72%,蛋白质序列的相似性分别为86%、85%、78%和77%,说明该基因与P5CS为同源,被命名为BnP5CS1。半定量RT-PCR分析表明,该基因在苎麻的茎尖中表达量最高,在根中其次, 且受干旱胁迫的诱导。P5CS基因是植物体内合成脯氨酸的关键酶基因,BnP5CS1基因的克隆将为苎麻的抗逆分子育种和进一步的功能分析鉴定基础。     

果子蔓凤梨Actin基因的克隆与序列分析

持家基因Actin常被用作定量、半定量PCR试验的内参,以确定目标基因的相对表达量。基于前期从全长cDNA文库中获得Actin基因的EST单克隆,进行Primer Walking测序,获得一个Actin基因的全长cDNA序列,序列长1625bp,ORF为1131bp,可编码377个蛋白氨基酸,命名为Goactin1(GenBank登录号:HQ184438)。蛋白质理论分子质量为41.7kD,等电点pI为5.31,包含一个Actin superfamily保守区,二级结构主要由随机卷曲、Alpha螺旋、延伸链和Beta转角组成。此外以2BTF A链为基础建立起了Goactin1蛋白的三级结构图。系统进化树分析表明Goactin1蛋白与马铃薯、棉花、烟草、短柄草、拟南芥等的Actin蛋白聚为一类,它们的亲缘关系最近。     

茶树生长素外运载体基因CsPIN3的克隆与表达分析

从实验室前期茶树冷驯化转录组测序结果中筛选拼接得到1条与其他植物PIN蛋白高度相似的EST序列,采用反转录PCR结合RACE技术从茶树中克隆到生长素外运载体基因PIN3的全长cDNA序列,命名为CsPIN3 (GenBank登录号为KP896474)。CsPIN3全长2654 bp,包含1926 bp的完整开放阅读框(ORF),编码641个氨基酸;生物信息学分析显示,CsPIN3编码的蛋白质分子量为70.15 kD,理论等电点为8.42,是一种非分泌性蛋白;亚细胞定位显示,CsPIN3主要分布于质膜上,在内质网中有少量分布,是典型的膜蛋白;氨基酸序列分析表明CsPIN3编码蛋白由两端的疏水区和中间的亲水区构成。疏水区内有多个跨膜螺旋,其中N端疏水区有5个跨膜螺旋,C端有4个,与水稻的PIN蛋白结构相似。亲水区存在2个可变结构域,还存在着糖基化位点和磷酸化位点以及调控PIN蛋白内吞作用的NPNXY保守内在构型(Inner Motif, IM),如PIN蛋白特有的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PID/PINOID)磷酸化活性位点--TPRXS(N/S)结构域;相似性及系统进化分析表明,该基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性,与杨树、葡萄、柑橘、烟草、番茄、马铃薯、和芝麻等植物的PIN序列相似性在80%以上,与茄科植物的亲缘关系最近。在拟南芥PINs蛋白中,AtPIN3与茶树CsPIN3的亲缘关系较近。组织表达特异性分析表明 CsPIN3在茶树根、茎、叶、花中均有表达,在花中的表达量较高,在茎、叶中的表达量略高于根部。实时定量PCR分析显示,CsPIN3在龙井43茶树越冬芽萌发阶段的表达量高于休眠阶段(休眠初期到膨大期之间),在茶芽萌动过程中表达上调的速度明显。推测该基因可能与茶树越冬芽休眠的维持和解除相关。     

红麻液泡膜质子泵H~+-PPase(Hcvp1)基因的克隆、序列分析和表达

为了阐明红麻耐盐机理,以耐盐性较强的中红麻16号为材料,从红麻耐盐转录组测序结果中获得了1个与AVP1基因高度相似的Unigene,根据该片段的序列设计引物,直接进行PCR扩增,经Sanger测序获得该基因全长c DNA序列。对该基因序列进行生物信息学分析表明:该基因全长2 298 bp,开放阅读框为2 298 bp,编码765个氨基酸,其编码蛋白质的分子量和等电点分别为80.2 k Da和5.25,与雷蒙德氏棉、甜橙、毛果杨、烟草和大豆的H+-PPase基因核苷酸序列的相似性分别为90%,85%,85%,83%,83%,蛋白质序列的相似性分别为96%,93%,91%,93%,94%,说明该基因与AVP1为同源基因,命名为Hcvp1。qRT-PCR分析表明,该基因的表达量随着Na Cl浓度的增加而增加。这将为Hcvp1基因的功能验证和红麻耐盐机理的研究奠定坚实的基础。     

烟草SKP1基因cDNA的克隆分析及原核表达

应用DDRT-PCR法获得可被壳寡糖诱导的枯斑三生烟SKP1基因cDNA的3’端序列,通过5’ RACE扩增该基因cDNA的5’ 端,进而扩增此基因cDNA的全长,通过同源性比较分析,与本塞姆氏烟草的SKP1基因同源性达81%,其cDNA全长653 bp(GenBank登录号：AY702087),其中编码区位于73~540 bp,编码一条155个氨基酸的多肽。经预测该多肽的分子量为17 527.78 Da,等电点为4.57,定位于细胞质,功能结构域分析结果显示在4~105位氨基酸有一明显的Skp1结构域,其E值为1.25e-52,因此推断该基因为枯斑三生烟的SKP1基因。将该基因编码区亚克隆到原核表达载体pET23b(+)上,转化大肠杆菌BL21(DE3),表达出与预测分子量一致的蛋白。为进一步研究该基因的功能奠定了基础。     

大豆吡哆醇生物合成蛋白基因(PDX)的电子克隆和进化分析

电子克隆(In silicocloning)是随着基因组计划和EST计划实施而发展起来的利用生物信息学手段进行基因克隆的新方法。根据物种间同源基因相对保守的特点,以拟南芥(Arabidopsis thaliana)吡哆醇生物合成蛋白cDNA序列为信息探针,对大豆(Glycine max)EST数据库进行同源搜索和序列拼接,获得了1 280 bp长的大豆吡哆醇生物合成蛋白的基因序列(GenBank登陆号为DQ139265)。经过RT-PCR扩增、基因组PCR扩增、分子克隆和序列分析验证,结果表明与电子克隆序列完全一致。该基因具有完整的开放阅读框架(ORF,20~955 bp),编码311个氨基酸。通过与水稻、日本百脉根、烟草、截形苜蓿等物种的吡哆醇生物合成蛋白序列比对,发现该基因具有高度的保守性。表明根据物种间同源基因序列,对跨物种间EST数据库进行同源检索、筛选、拼接,是克隆基因的有效途径。     

小麦耐盐相关基因TaSTK的克隆

利用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49中扩增获得小麦丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Triticum aestivum serine-threonine protein kinase）基因TaSTK的全长cDNA序列,含1 958 bp,其中开放阅读框1 431 bp,编码476个氨基酸。其编码区基因组DNA全长为4 095 bp,含5个外显子。该基因的全长cDNA序列及基因组序列均已提交GenBank数据库（登录号：DQ103756和DQ341377）。经过NCBI比对发现该基因的氨基酸序列与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶、蛋白激酶都具有较高的同源性。Northern杂交检测表明,TaSTK在小麦中属于盐诱导增强型基因,并且在耐盐材料RH8706-49中诱导增强程度高于敏盐材料H8706-34。TaSTK的杂交信号非常弱,表明TaSTK在小麦幼苗的叶片组织中属于低表达的基因类型。     

马铃薯非特异性脂质转移蛋白基因StLTPa1的克隆和表达

非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)是植物中大量存在的小分子脂类结合蛋白, 具有多种生物学功能, 如抗菌防御、信号传导、胞壁松弛、蛋白酶抑制等。通过接种青枯菌(Ralstonia solanacearum), 从马铃薯栽培品种中薯3号中获得一个新的非特异性脂质转移蛋白cDNA克隆StLTPa1, 序列分析表明该基因含636 bp核苷酸, 编码91个氨基酸, 属于I类非特异性脂质转移蛋白。基于氨基酸序列构建的系统发生树揭示, 该基因与其他茄科nsLTP具有高度保守的序列相似性, 核酸和氨基酸水平分别具75%~85%和60%~92%的同源性。对该基因在互作早期基因表达时空性分析表明, StLTPa1基因不仅受病菌的诱导, 在不同抗、感病的马铃薯基因型中差异表达, 而且受一定浓度外源非生物激发子如水杨酸、茉莉酸和脱落酸的诱导并产生一定时间的持续效应, 其诱导表达模式也表现出一定的差异。原位杂交结果显示StLTPa1主要在马铃薯茎、叶维管束系统的韧皮部细胞中表达。这些结果说明StLTPa1基因受病菌和非生物激发子诱导, 在植物防御反应中发挥作用。     

番茄中WRKY2基因的克隆

WRKY转录因子在植物应对生物或非生物胁迫的反应及生长和发育中起重要作用,为研究WRKY转录因子在番茄中的功能,本研究根据课题组已经克隆的番茄WRKY转录因子片段设计引物,采用RT-PCR方法,从JA诱导的番茄幼苗中,获得了608 bp的cDNA片段。序列分析表明,该序列含有WRKYGQK保守结构域,与Capsicum annuum WRKY-c序列相似性是79%,与Nicotiana tabacum NtWRKY-7序列相似性是74%,表明已经成功克隆了番茄WRKY2基因片段。     

烟草硼外向转运体NIP5;1的克隆和表达分析

为研究烟草中的硼转运机制,克隆了烟草硼外向转运体基因,并分析其表达特点。采用生物信息学的方法预测烟草硼外向转运体的开放阅读框,并通过PCR的方式克隆后测序验证;其相应蛋白质的结构特点亦用生物信息学手段分析。该基因在烟草不同组织和对不同处理响应的表达差异采用半定量RT-PCR的方法检测。结果显示克隆到烟草硼外向转运体NtNIP5;1的开放阅读框,全长894 bp,编码297个氨基酸,具有MIP家族典型的结构域HLNPSLTIA,GenBank登录号为KF611892。其蛋白质的二级结构以α-螺旋为主,有5个跨膜结构域。RT-PCR结果发现,NtNIP5;1在根和叶中均有表达,但在叶中表达水平较高; 6-BA、SA和ABA均可抑制其表达。