小金海棠ferritin基因的克隆和表达分析

本试验从小金海棠(Malus xiaojinensisensis)中克隆得到2个具有 CDS全长的ferritin基因(1182bp和940bp)和4个具有CDS片段的ferritin基因(934bp、594bp、1070bp和834bp)。序列分析表明它们均具有真核生物铁蛋白保守区(Euk_Ferritin)这一典型的植物铁蛋白结构特征。预测蛋白质相对分子量在21.58kDa和34.32kDa之间。进化树分析表明小金海棠的ferritin基因与梨的ferritin基因在同一进化分支上。根据qPCR和半定量RT-PCR结果,可将小金海棠ferritin基因的时间表达模式划分为早期表达型(MxFer1)、晚期表达型(MxFer2)、组成表达型(MxFer6)和波动表达型(MxFer3-5);就组织部位而言,MxFer1的表达具有组织特异性,只在叶中特异表达,而MxFer2-6在根和叶中均有表达。     

小金海棠类黄色条纹蛋白基因(MxYSL5)启动子的克隆与表达

为探明小金海棠(Mdus xiaojinensis)类黄色条纹蛋白基因(MxYSL5)的表达和调控机制,应用Tail-PCR技术从小金海棠中克隆了翻译起始位点上游891 bp的启动子序列.生物信息学分析表明,该启动子片段中存在光响应元件、乙烯应答元件、赤霉素响应元件、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件.以GFP为报告基因,构建了含MxYSL5基因启动子的植物表达载体MxYP5-GFP.将MxYP5-GFP用基因枪法转化洋葱(Allium cepa)表皮细胞,瞬时表达结果表明,该启动子能够驱动GFP在洋葱表皮细胞中的表达,可以用于MxYSL5的表达示踪.     

小金海棠Fe3+-螯合还原酶MxFRO2基因启动子的克隆与表达分析

通过染色体步移法从小金海棠（Malus xiaojinensis）基因组中克隆了三价铁螯合还原酶（ferric chelate reductase, MxFRO2）基因翻译起始位点上游1 738 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,该启动子片段中存在光响应元件G-box、生长素应答元件、铜元素响应元件、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。从TAIR网站获得了拟南芥（Arabidopsis thaliana）中8个FRO基因上游的启动子序列,通过PlantCARE分析了其与MxFRO2启动子的异同。根据在线预测结果,克隆了翻译起始位点上游1 644 bp（MxFul）和259 bp（MxD1）两段序列,构建了其与GFP融合的瞬时表达载体,并将重组质粒通过PEG介导法分别转化拟南芥叶片原生质体,结果表明,小金海棠MxFul和MxD1两段启动子序列都能驱动GFP蛋白在拟南芥原生质体中的瞬时表达。     

小金海棠S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因（MxSAMS）的克隆和表达分析

从本实验室建立的小金海棠缺铁差减文库中分离出一个cDNA片段,在GenBank中发现该片段与其它植物的S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)基因具有90%的同源性。利用RACE技术成功地获得小金海棠（Malus xiaojinensis）SAMS基因(MxSAMS)的cDNA全长序列（GenBank登录号：EU639408）,该基因cDNA全长1 479 bp,最大开放阅读框1 176 bp,编码392个氨基酸,酶蛋白理论分子量为42.99 kD;与其它植物的蛋白质氨基酸序列同源性在88.1%~92.6%之间。推测的MxSAMS蛋白质三级结构包含3个保守结构域和一个保守的ATP结合位点GAGDQG。Southern 杂交显示,MxSAMS基因在小金海棠基因组中是单拷贝的。半定量RT-PCR结果表明,该基因在小金海棠的根和叶中均受缺铁胁迫诱导增强表达。     

苹果属小金海棠Fe(Ⅱ)转运蛋白基因的克隆和序列分析

1986年,Romheld和Marschner首先提出高等植物在长期适应缺铁胁迫过程中逐渐形成的两种适应性机理。在缺铁胁迫的条件下,机理I植物通过激活一种特异的H^ -ATPase而使土壤酸化,并通过一种特异的根部还原酶将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ)。之后Fe(Ⅱ)通过它的转运蛋白(Transporter)跨越根部的细胞质膜而被转运。     

小金海棠质膜H+-ATPase基因(MxHA2)的克隆及功能分析

植物质膜H+-ATPase能把质子泵出根外酸化土壤,增加铁的溶解度,利于植物对铁的吸收.小金海棠是一个苹果铁高效基因型砧木,为研究质膜H+-ATPase在小金海棠铁吸收过程中的功能,本研究通过同源克隆的方法从小金海棠(Malus xiaojinensis)中克隆到了一条全长2865 bp含有完整编码区的质膜H+-ATPase基因(MxHA2),编码954个氨基酸(GenBank登录号:JQ867095).系统进化分析结果表明MxHA2蛋白与碧桃(Prunus persica)的PPA2蛋白亲缘关系较近.基因枪法在洋葱(Allium cepa)表皮内进行亚细胞定位分析,结果表明,MxHA2与GFP的融合蛋白定位于细胞膜上.荧光定量PCR分析表明,缺铁胁迫后,MxHA2基因在根和叶中均有不同程度的增强.把MxHA2基因转化到酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)(BJ2168)后,转MxHA2的酿酒酵母H+-ATPase活性极显著增强,且缺铁处理后其生长量持续高于对照,表明该基因编码的蛋白具有H+-ATPase活性,其过量表达能提高酵母菌株的耐缺铁性.结果提示,MxHA2可能在小金海棠的耐缺铁胁迫过程中起重要作用,为进一步研究小金海棠的铁高效机理提供了依据,在果树耐缺铁分子育种上有重要的应用前景.     

小金海棠Fe^3＋-还原酶基因MxFRO在酵母中的表达及Fe^3＋-还原酶活性检测

从铁高效基因型小金海棠(Malus xiaojinensis)中克隆了Fe3 -还原酶基因MxFRO.半定量RT-PCR结果表明MxFRO在小金海棠的根和叶中均受缺铁胁迫诱导.将MxFRO转入野生型酵母(Saccharomyces cerevisitae)中,结果表明转基因酵母的Fe3 -还原酶活性是对照的2.8倍,实验初步证明MxFRO基因编码的蛋白具有Fe3 -还原酶活性.     

试管微嫁接早期鉴定小金海棠与苹果品种的亲和性*

用试管微嫁接法鉴定嫁接亲和性的结果表明,苹果(Malus pumila)富士／小金海棠(M.xiaojinensis)和苹果新红星／小金海棠两种砧穗组合的嫁接成活率均在80％以上;嫁接后10d左右,接穗新叶开始生长;嫁接后2个月,嫁接苗移栽成活率达70％左右。移栽1个月后,嫁接口已完全愈合;移栽3个月后,富士／小金海棠和新红星／小金海棠两种嫁接苗的茎杆粗细均匀,无大小脚现象,嫁接苗的平均株高分别为8．08cm和7．34cm,平均干周分别为1．30cm和1．32cm,长势与同时移栽的富士、新红星组培苗一致。从早期的鉴定结果可以看出,小金海棠与富士、新红星具良好的嫁接亲和性。     

发根农杆菌介导转化小金海棠的影响因素

为了研究发根农杆菌介导的小金海棠的遗传转化体系,采用农杆菌侵染的方法,对影响Ri质粒诱导小金海棠产生发状根的各种因素进行了研究,结果发现,Ri质粒转化小金海棠形成发状根的效率,受发根农杆菌种类、浓度、生理状态及小金海棠外植体的种类、外植体在菌液中的侵染时间、共培养时间、基本培养基等多种因素的影响,加入20mg/L AS对转化效率影响不大。采用稀释5倍的处于对数生长期的8196菌株,感染小金海棠无菌苗幼嫩叶片5-10min,在MS培养基上共培养2d后转入含卡那霉素10mg/L、头孢霉素250mg/L的1/4MS诱导培养基上培养一个月,发根诱导效率最高可达93.3%.随机选择50条诱导的发根进行GUS染色,结果发现有96%发根GUS染色呈阳性。对48条GUS阳性的发根进行PCR检测,其阳性率为100%。高效的发根诱导体系为发根的进一步再生及转入外源基因奠定了基础。     

苹果MxNas1基因正反义表达载体构建及转化烟草的研究

为研究笔者前期克隆的MxNas1基因功能,构建了苹果属植物小金海棠MxNas1基因正义和反义两种表达载体,并用农杆菌介导的叶盘转化法转化了烟草.对转基因烟草分别进行0和1μmol/L Fe处理14d后,转正义载体烟草在缺Fe情况下叶片没有黄化,表现出较强的抗缺Fe能力;转反义载体植株比对照烟草幼叶提前出现黄化现象,表现...     

马铃薯花青素转录激活基因(stmyc)的克隆及表达分析

花青素（anthocyanin）为糖苷类物质,属于类黄酮色素。在花青素生物合成途径中,调控基因主要编码R2R3-MYB、bHLH和WD40转录因子,共同调控花青素合成的结构基因的表达,进而控制花青素在植物中的时空表达和沉积的模式（Holton and comish,1995）。本研究以紫色马铃薯为材料,克隆花色素合成的转录激活基因stmyc并研究其表达模式,为阐明马铃薯花色素生物合成和沉积机制提供依据。     

小金海棠Fe3+-还原酶基因MxFRO在酵母中的表达及其活性检测

为研究苹果属植物抗缺铁的分子生物学机理,从铁高效基因型小金海棠（Malus xiaojinensis）中克隆了Fe3+-还原酶基因MxFRO。MxFRO2的cDNA序列长2283bp,开放阅读框为2166bp,编码722个氨基酸。半定量RT-PCR结果表明MxFRO在小金海棠的根和叶中均受缺铁胁迫诱导。 将MxFRO转入野生型酵母中,结果表明转基因酵母的Fe3+-还原酶活性是对照的2.8倍,因此我们初步推测MxFRO基因编码的蛋白具有Fe3+-还原酶活性。     

西伯利亚蓼Tau类谷胱甘肽转移酶基因的克隆与表达分析

用RACE技术从西伯利亚蓼（Polygonum sibiricum Laxm.）中克隆了谷胱甘肽转移酶（PsGSTU1）基因完整编码区 cDNA序列,长度669 bp,编码222个氨基酸。经与谷胱甘肽转移酶家族其它成员的氨基酸序列比对和系统进化分析,初步确定PsGSTU1属于谷胱甘肽转移酶Tau家族。利用荧光定量RT-PCR分析表明,PsGSTU1在西伯利亚蓼的叶、茎和地下茎中均有表达,茎中表达量最高,叶和地下茎次之; 3% NaHCO3胁迫后,此基因在叶和茎中的最大表达量出现在胁迫后48 h,而茎在72 h;去胁迫后,此基因在不同部位的表达量表现为：地下茎＞叶＞茎。将PsGSTU1完整的cDNA片段连接至pET28a质粒以构建原核表达载体,并导入大肠杆菌（Escherichia coli）,经IPTG诱导后表达了分子量为26 kD的目的蛋白,表达PsGSTU1的大肠杆菌显著提高了耐受NaHCO3胁迫的能力。     

拟南芥AtHEMA1基因的克隆及其表达载体的构建

为探究AtHEMA1基因转化植物后对叶绿素合成机制的影响,本实验设计特异引物,以拟南芥基因组DNA为模板,采用PrimStar HS DNA聚合酶扩增AtHEMA1基因。将AtHEMA1基因克隆至载体pVCT2101,获得植物表达载体pVCT2298。