棉花DELLA蛋白GhGAI4b基因的克隆及功能初步分析

[目的]DELLA蛋白已在不同的物种中被广泛鉴定,并且功能区高度保守,是GA信号通路中的负调控因子,在棉花纤维细胞起始和发育中起重要的作用.研究棉花中DELLA基因的功能.[方法]从棉花中克隆DELLA蛋白的同源基因GhGAI4b,构建35S:GhGAI4b植物过量表达载体,通过农杆菌侵染花序的方法转入野生型拟南芥中,观察转基因植株的表型.[结果]序列分析表明GhGAI4b全长开放阅读框1 617 bp,编码538个氨基酸,具有DELLA蛋白的典型结构域.采用Clustal X将GhGAI4b的氨基酸序列与其他已知的DELLA蛋白氨基酸序列进行相似性比对,发现GhGAI4b氨基酸序列与陆地棉、拟南芥的相似性较高,达到47;以上.转基因株系表现出叶片颜色深绿,叶片缩小且肥厚,叶片细长呈锯齿状;有些株系会出现多重莲座叶,雄蕊发育不全,晚花,株高变矮等赤霉素不敏感突变体的表型.[结论]过表达GhGAI4b能够抑制拟南芥莲座叶的生长和发育,影响转基因拟南芥花器官的发育,严重时引起转基因拟南芥的不育.     

FPV 4b核心蛋白基因的克隆及其探针制备

利用PCR方法成功克隆了FPV 4b核心蛋白基因1 361 bp片段。序列分析表明:该序列与模板DNA(AF198100)的碱基序列同源性为99.5%,只有7个碱基差异(第215位C→A,第386位T→A,第388位G→A,第1 014位T→G,第1 034位T→G,第1 137位C→T,第1 143位A→G)。回收FPV 4b核心蛋白基因1 361 bp片段与pMD18-T载体相连构建重组质粒pMD18-T-4b,用EcoRⅠ酶切pMD18-T-4b后得到1个约360 bp大小的DNA片段,以其为模板制备了地高辛标记的DNA探针。对新标记的探针进行标记效率检测,结果显示其标记效率为100 mg/L。敏感性检测表明,该探针对同源DNA的检出限量为10 pg。特异性检测结果表明,用本试验所标记的探针对提取的FPV 282E4和FPV JL株DNA、重组质粒pMD 18-T-4b进行检测结果均呈阳性,而鸡马立克氏病病毒、鸡传染性喉气管炎病毒、CEF的核酸提取物均呈阴性,说明该探针具有较强的特异性。     

水稻 OsPIN1b 基因 GFP 融合表达 载体构建及转化水稻的研究

水稻生长素输出载体OsPIN1a可能参与调控水稻根负向光性反应。为了进一步研究其他OsPIN基因与水稻根负向光性的关系,以GenBank数据库报道的OsPIN1b核苷酸序列为基础,设计特异引物以RTPCR从水稻cDNA中扩增得到OsPIN1b基因。测序结果表明获得完整的OsPIN1b基因ORF序列;生物信息学分析表明,OsPIN1b基因序列全长1 665 bp,与已报道的序列相吻合,其GC含量为64.08%,编码554个氨基酸。进一步构建了该基因的GFP融合表达载体pCAMBIA-1301-OsPIN1b∷GFP并转化水稻中花11,分子检测和GUS染色表明外源片段已经成功整合到水稻基因组,为研究OsPIN1b在水稻根负向光性中的作用奠定基础。     

水稻基因OsWOX4cDNA克隆及表达模式分析

WOX (WUSCHEL-related homeobox)是一类含有高度保守同源异型结构域的植物特有转录因子,部分WOX基因家族成员对于植物分生组织的维持发挥着重要的作用.分生组织发育和分化对于植物生长发育十分重要,然而目前人们对于水稻分生组织的维持的分子机制并不清楚.通过RACE(Rapid Amplificati...     

水稻MAPK基因OsMPK4的克隆鉴定、蛋白表达和转基因载体构建

克隆鉴定了一个水稻促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)基因OsMPK4.OsMPK4基因cDNA全长1483 bp,包含一个1131 bp的开放阅读框,编码一个由376个氨基酸组成的蛋白,预测分子量为42.8 kD.OsMPK4基因位于水稻第10号染色体上,由6个外显子和5个内含子组成.OsMPK4蛋白具有MAPK的11个保守结构域及磷酸化位点TEY模体.系统进化树分析表明,OsMPK4属于B组MAPK成员,与已知水稻MAPK蛋白有56%～74%的一致性.原核表达了OsMPK4基因,纯化获得重组OsMPK4融合蛋白,并构建OsMPK4的转基因双元载体,用于OsMPK4的生化功能及其生物学功能研究.     

水稻耐盐相关基因ZRP4的克隆及其植物表达载体的构建

采用RT-PCR技术克隆了水稻O-甲基转移酶ZRP 4基因的cDNA片段,并进行了序列测定与分析。结果表明,该序列全长1 101 bp,编码366个氨基酸,与G enB ank中水稻ZRP 4基因序列比对,核苷酸同源性为99.8%,氨基酸同源性为99.7%。将克隆片段插入中间载体pBPFΩ7,经H indⅢ酶切回收带有P 35s启动子和nos终止子片段,连接pCAM B IA 1301载体,成功构建ZRP 4基因的植物表达载体。     

水稻HGO基因启动子的克隆及转化鉴定

HGO是编码酪氨酸降解途径中尿黑酸1,2双加氧酶的基因。探讨了水稻HGO基因的表达特征,构建了水稻HGO基因启动子与GUS表达载体,采用农杆菌介导的浸花法将该表达载体转入拟南芥中,获得转基因植株。通过GUS组织化学染色法检测,发现水稻HGO基因启动子在拟南芥根、下胚轴、叶柄和子叶中高度表达,在真叶中只有叶脉和叶尖上有微弱的表达。     

水稻OsRop4基因的克隆及其植物过量表达载体的构建

根据NCBI中水稻OsRop4基因序列设计引物,通过RT-PCR获得了水稻的OsRop4基因的3个转录本,其中1个转录本序列与GenBank中该基因的序列相同,含1个648bp的开放阅读框,编码215个氨基酸,另外两个转录本分别在编码序列内部缺失了64bp和104bp的核苷酸序列.将这3种转录本分别与植物过量表达栽体PHB相连,对所获得的重组质粒进行双酶切.鉴定结果表明,植物过量表达载体PHB-OsRop4构建成功,为进一步研究该基因的功能奠定了基础.     

水稻HGO基因启动子的克隆及转化鉴定

HGO是编码酪氨酸降解途径中尿黑酸1,2双加氧酶的基因。探讨了水稻HGO基因的表达特征,构建了水稻HGO基因启动子与GUS表达载体,采用农杆菌介导的浸花法将该表达载体转入拟南芥中,获得转基因植株。通过GUS组织化学染色法检测,发现水稻HGO基因启动子在拟南芥根、下胚轴、叶柄和子叶中高度表达,在真叶中只有叶脉和叶尖上有微弱的表达。     

硅对水稻生长、白叶枯病抗性及病程相关蛋白活性的影响

【目的】研究硅对水稻生长及病程相关蛋白活性的影响,进一步明确硅与水稻白叶枯病抗性的关系。【方法】以感白叶枯病的水稻品种日本晴（Oryza sativa L. cv. Nipponbare）为材料,在水培条件下,研究接种白叶枯病菌、施硅对水稻干物质累积的影响;接种病菌条件下,施硅与否对水稻叶片关键酶活性的影响及其与水稻白叶枯病抗性的关系。【结果】水稻接种白叶枯病菌后,植株地下部和地上部干物重均显著降低,但施硅处理,植株生物量及硅含量均显著升高。施硅处理水稻白叶枯病病情指数显著降低,与对照相比降低11.83%-52.12%,对白叶枯病的相对防御效果达16.55%-75.82%。叶片感染白叶枯病菌后,β-1, 3-葡聚糖酶活性和几丁质外切酶、内切酶活性均快速上升。β-1, 3-葡聚糖酶活性在感染白叶枯病菌的8 d内,施硅处理显著高于不施硅处理,接种后第8天达到最大值。整个试验过程中,加硅处理的水稻植株,叶片中几丁质外切酶、内切酶活性明显增加。【结论】施硅能促进水稻的生长,提高病程相关蛋白β-1, 3-葡聚糖酶和几丁质外切酶及内切酶的活性,降低病情指数,显著缓解白叶枯病的危害,达到显著的防治效果。     

绵羊Oct4基因启动子序列的克隆及其与猪和牛序列的比较分析

为探明绵羊Oct4基因启动子的结构特点,用PCR方法克隆获得了绵羊Oct4基因启动子,并对绵羊、牛和猪Oct4基因的上游调控序列进行对比分析。结果显示,成功扩增获得长度为2 951 bp的绵羊Oct4基因启动子;绵羊、牛和猪Oct4基因的上游调控序列均含有4个保守区域(CR1–CR4),且4个保守区域在3个物种间具有高度同源性;CR1区域富含GC碱基对,且序列上的Sp1/Sp3位点与激素反应元件HRE在3个物种中具有100%的同源性;绵羊和牛、猪的上游调控序列富含GC,并存在大量的CCC(A/T)CCC位点。     

籼稻GAD基因的克隆、序列分析及其植物表达载体构建

[目的]克隆籼稻谷氨酸脱羧酶(GAD)基因的全长cDNA,并进行序列分析和植物表达载体构建,为改良水稻的营养保健品质奠定基础.[方法]根据已知植物GAD基因的保守区域设计引物,以高GABA籼稻品系“新-9-4”的胚芽为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆GAD基因的全长cDNA;扩增其编码序列,构建双T-DNA植物表达载体.[结果]扩增获得长1962 bp的籼稻GAD基因全长cDNA(OsiGAD),包含1479 bp的开放阅读框,编码492个氨基酸.OsiGAD与已报道的水稻GAD基因OsGAD1、OsGAD2、OsGAD3的核苷酸序列同源性分别为67.1%、69.4%、98.3%,推导氨基酸序列的同源性分别为77.6%、70.1%、100.0%.OsiGAD蛋白序列具有磷酸吡哆醛结合位点和与钙调蛋白结合的C端延伸区域;构建了其具有水稻胚乳特异表达特性的双T-DNA植物高效表达载体pCDMAR-OsiGAD-hpt,选择标记基因和OsiGAD-因分别位于此载体的两个不同T-DNA区.[结论]克隆获得的籼稻GAD基因OsiGAD长1962 bp,并成功构建了其双T-DNA植物高效表达载体.     

OsMAPK4基因的克隆、序列分析及其植物表达载体的构建

以低温处理的耐盐水稻辽盐241植株叶片总RNA为模板,用OsMAPK4基因特异引物通过RT-PCR扩增出1500bp的片段,并将该片段克隆至pUC18上。序列分析结果表明,该克隆序列与GenBank上的OsMAPK4基因序列同源性达99.4%,氨基酸同源性达99.1%。进一步将OsMAPK4基因分别克隆至植物表达载体卡盒pBCE12和pBC29A上,构建了分别由E12启动子、rd29A启动子调控的OsMAPK4基因植物表达载体pBME12和pBM29A。通过冻融法将重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404中,为农杆菌介导法转化植物,分析OsMAPK4基因的功能奠定了基础。     

万寿菊类胡萝卜素裂解双加氧酶基因CCD4b的克隆与表达分析

为探讨万寿菊类胡萝卜素降解过程中CCD4b的功能,以万寿菊(Tagetes erecta L.)‘Scarletade’品种舌状花为试材,利用同源基因克隆获得CCD4b,命名为TeCCD4b (GenBank:KY450708)。序列分析表明TeCCD4b cDNA全长为1 725bp,编码区长度1 392bp,所编码的产物含463个氨基酸,主要定位于质体膜,属RPE65超家族,包含CCD家族保守的结构域;同源分析表明TeCCD4b与向日葵HaCCD4-L、案头菊CmCCD4b同源性最高;系统进化树分析显示TeCCD4b与HaCCD4-L和CmCCD4b亲缘关系最近,与其他物种的CCD4和CCD4a存在差异,表明TeCCD4b在进化过程中保守性不强,不同种属之间具有明显差异,基本符合植物的进化规律;荧光定量PCR结果显示TeCCD4b在舌状花发育过程中均有表达,且与万寿菊花色变化基本一致,表明万寿菊舌状花颜色变化可能与TeCCD4b表达量高低相关。     

碱蓬多酚氧化酶基因的克隆及序列分析

多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是一类植物体内广泛存在的由核基因编码的能与铜结合的金属蛋白酶,是碱蓬甜菜红素合成的第一关键酶.以盘锦红海滩碱蓬(盐地碱蓬)为研究材料,采用同源克隆法,根据植物中已克隆出的PPO序列进行引物设计,利用RT-PCR和RACE技术,从碱蓬中克隆出的PPO基因cDNA全长为1830bp,编码609个氨基酸.序列分析表明,与其他植物PPO核苷酸序列的相似性为69％～87％,氨基酸的相似性为49％～62％.碱蓬多酚氧化酶基因的成功克隆,为碱蓬甜菜红素的研究和利用打下了坚实的理论基础.     

Wun1启动子Me13''''非转录区的克隆及Hrp基因植物表达载体的构建

采用PCR技术,分别从马铃薯、金花菊基因组DNA中扩增到了马铃薯损伤诱导启动子Wun 1,和对启动子活性有显著增强作用的Me1 3 非转录区。经序列同源性分析表明,马铃薯损伤诱导启动子Wun 1与已知序列的同源性为96.86 %,Me1 3 非转录区的同源性达99 %。得到的Wun 1克隆与原序列有一定的差异,尤其在735～768处差异较大,为一新颖的启动子,现已注册到分子生物学GenBank数据库(GenBank, gi: AY485646)。利用来自欧文氏梨火疫病菌的Hrp基因与克隆的Wun 1启动子和Me1 3 非转录区构建了Wun 1-Hrp-Me1 3 植物表达载体pBI WHM,同时构建了CaMV 35S-Hrp-Me1 3 植物表达载体pBI HM,为下一步鉴定Wun 1启动子和Me1 3 增强子对Hrp基因表达活性的影响及通过遗传转化培育植物抗病品种奠定了基础。     

水稻OsTFL2基因启动子的克隆及功能验证

[目的]克隆水稻TFL2(OsTFL2)启动子序列,并分析其结构和功能,为深入研究OsTFL2基因对水稻开花和花发育的调控机理提供理论参考.[方法]采用同源克隆方法克隆OsTFL2基因启动子序列,利用PLACE和PlantCARE分析其结构和功能,并将其连接至携带β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因的pCAMBIA1301载体以构建pCAMBIA1301-Pro-moter植物表达载体,通过农杆菌介导转化水稻品种农垦58愈伤组织,通过对转基因植株进行GUS组织化学染色以分析该基因启动子的表达特性和调控功能.[结果]克隆获得的OsTFL2基因起始密码子上游启动子序列1.8 kb,该序列除含有真核生物典型启动子元件TATA-box和CAAT-box外,还含有花粉特异识别的顺式作用元件Pollen1lelat52(AGAAA)、开花基因转录相关的多功能转录因子CACTFTPPCA1(PACT,Y=C/T)、CCAAT box1(CCAAT)、DOFCORE(AAAG)和GATA box(GATA)、分生组织特异性元件CCGTCC-box及多个光诱导元件或光诱导相关元件如G-box、Box I、CATT-motif、GATA-motif和GT1-motif等,推测OsTFL2基因通过上述作用元件参与调控水稻花发育及开花.通过PCR检测共筛选获得16株阳性转基因植株,对其进行GUS组织化学染色,结果发现水稻的外颖、花、花药、柱头和子房中均可检测到明显的GUS色斑,而在叶片、茎尖和根尖无明显的GUS色斑,说明OsTFL2启动子能驱动GUS基因在水稻外颖、花药和子房中表达.[结论]OsTFL2基因启动子具有启动活性和组织表达特异性,可在一定程度上影响OsTFL2基因表达,对水稻花生长发育和开花发挥重要调控作用.