烟草E3泛素连接酶NtHOS1a和NtHOS1b基因的克隆与表达分析

为明确与烟草低温早花有关的调控基因,利用生物信息学方法结合RT-PCR和SMART RACE技术,从烟草中克隆了2个E3泛素蛋白连接酶HOS1基因cDNA全长序列,分别命名为NtHOS1a(Gen Bank登录号:KU558689)和NtHOS1b(Gen Bank登录号:KU558690)。NtHOS1a基因全长为3 599 bp,编码963个氨基酸;NtHOS1b基因全长为3 578 bp,编码954个氨基酸;两基因氨基酸序列的一致性为95%,与拟南芥HOS1蛋白(NP_181511)的序列一致性分别为51%和50%。两基因编码蛋白的N末端均含有一个E3泛素连接酶特征的环指结构域。荧光定量PCR分析表明:在正常生长条件下,NtHOS1a和NtHOS1b在烟草根、茎、叶中表达强烈,12℃低温处理10 d后两基因在烟草根、茎、叶中的表达量均有不同程度的降低,说明在烟草根、茎、叶组织中NtHOS1a和NtHOS1b的表达量受低温胁迫的负向调控。     

油茶甘油二酯激酶基因（CoDGK3）的克隆与表达分析

以油茶转录组数据为基础,采用RT-PCR和RACE技术,根据Unigene序列设计油茶甘油二酯激酶基因(Co DGK)RACE引物,分离克隆了DGK基因全长c DNA序列,命名为Co DGK3(Gene Bank登录号:KM068056),基因全长1 568 bp,开放阅读框1 455 bp,编码485个氨基酸;氨基酸同源比对及序列分析表明油茶与其它物种的DGK氨基酸序列具有较高的相似性,其中与麻风树和毛果杨相似性最高,达到78%;利用生物学软件对蛋白质进行生物信息学分析,获得其结构特点及理化性质;分析转录组数据中DGK相关的Unigene序列RTKM值和对Co DGK3基因实施实时荧光定量PCR,结果表明Co DGK3在油茶种子发育各时期表达量变化差异不大,并且发现转录组数据分析和实时荧光定量分析的结果变化规律一致,证明了转录组测序的有效性。     

烟草硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.4的克隆及表达分析

植物NRT2基因家族(高亲和硝酸盐转运蛋白基因)在植物吸收和转运硝酸盐过程中发挥重要作用。本研究根据NRT2基因家族的保守序列设计兼并引物,扩增出一条821bp序列,以此序列为信息探针,通过电子克隆和RT-PCR的方法从烟草中克隆获得一个包含1593bp开放阅读框、编码530个氨基酸的c DNA序列,命名为Nt NRT2.4。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白质具有NRT家族的共有结构特征,与烟草已发现的三个本家族基因同源性达到77.54%,与拟南芥NRT2家族基因同源性达到81.63%,其启动子中包含多个与硝酸盐、光照及根系特异表达相关的元件;组织特异表达分析结果显示,烟草Nt NRT2.4基因的组织表达差异较大,在根部的表达量较高,在叶片和茎部的表达量低;不同氮素形态、光照和蔗糖处理下的基因表达分析结果表明,硝态氮、光照和蔗糖处理诱导Nt NRT2.4表达,而铵态氮抑制其表达。     

滇牡丹ω-3脂肪酸脱氢酶基因克隆与功能分析

ω-3脂肪酸脱氢酶是多不饱和脂肪酸亚麻酸生物合成途径的关键酶。依据转录组数据设计特异性引物,使用RT-PCR方法从滇牡丹克隆得到1个FAD3基因的c DNA全长序列,命名为Pd FAD3(Gene Bank登录号为KX289610)。生物信息学分析结果表明Pd FAD3基因片段序列全长2 134 bp,包含完整的c DNA开放阅读框,编码含有450个氨基酸残基的蛋白质;Blast比对结果显示该蛋白质属于FAD蛋白质家族;系统进化树分析结果显示与芍药属芍药组植物芍药亲缘关系较近;该蛋白质属于跨膜蛋白质,亲水性较低;RT-PCR结果显示其在种子中的表达随着种子成熟出现双峰型的表达量变化,与目前所报道的其他物种的FAD3表达情况相似。为进一步研究其调控机理提供理论依据及获得含高不饱和脂肪酸转基因滇牡丹品种奠定理论基础。     

大豆GmWRKY86基因的克隆及表达

为了研究大豆植物中GmWRKY86基因在植株发育和抵御非生物胁迫中的生物学功能,利用其开放阅读框(opening reading frame,ORF)的PCR产物进行基因克隆,并运用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术检测该基因在不同组织中的表达。序列分析显示:GmWRKY86基因包含3个内含子和4个外显子,其开放阅读框长度为1 572bp,编码523个氨基酸,所编码蛋白质的等电点为8.15,预测分子量为56.82kDa,并且含有2个高度保守的WRKY结构域。进化树分析表明,GmWRKY86蛋白与来自草莓的FvWRKY42和葡萄的VvWRKY2聚为一支。荧光定量RT-PCR分析表明,在检测的所有组织中GmWRKY86都有表达,其中花中表达量最高,种子中表达量最低,说明GmWRKY86基因参与了大豆花器官的发育。     

烟草组织蛋白酶B基因的结构特征分析及mRNA表达

为了明确烟草中组织蛋白酶B基因的功能,对烟草组织蛋白酶B基因(NbCathB)进行了序列分析.该基因ORF长951bp,编码316个氨基酸.该基因蛋白质的预测分子量为35.2 kD,等电点为6.14.对NbCathB的基因结构分析显示,该基因具有8个外显子,外显子/内含子边界处均符合GT-AG规则.比较NbCathB和AtCathB基因,显示两者编码氨基酸序列一致性为61％.通过SMART软件分析,NbCathB和AtCathB基因的结构域很相似.在上清液、菌体、菌液以及水4种处理烟叶中的表达谱鉴定显示,在喷施MP制剂(巨大芽孢杆菌)菌体和菌液的烟叶中NbCathB的表达量明显高于在喷施MP制剂上清液的烟叶中的表达量,而在喷施水的烟叶中的表达量最低.说明NbCathB很可能发挥了AtCathB相同的作用.     

烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶小亚基基因的克隆及组织表达谱

为揭示牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)小亚基在烟草(Nicotiana tabacum)中的生理功能,采用电子克隆的方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,从烟草中克隆到1个牛儿基牛儿基焦磷酸合成酶小亚基基因的cDNA序列,命名为NtGGPPS5(GenBank登陆号:KF316932)。该基因全长1320 bp,编码332个氨基酸,与番茄(Solanum lycopersicum,XP_004246572)及其野生种(Solanum pennellii,ADZ24721)的GGPPS小亚基的氨基酸序列一致性均为92%,具有一个特征性的异戊二烯合成酶保守的天门冬氨酸富集区。进化分析表明,植物GGPPS分为大亚基和小亚基两个分支,而且NtGGPPS5属于小亚基。实时荧光定量PCR试验表明,NtGGPPS5基因在烟草根、茎、叶和芽中均有表达,表达量为芽叶茎根。     

烟草NtSnRK2.1基因的克隆及其在非生物胁迫

植物SnRK2基因家族(蔗糖非发酵相关蛋白激酶家族2, Sucrose non-fermenting-1-related protein kinase 2)在糖代谢和抗逆信息传递途径中发挥重要作用。本研究从普通烟草腺毛cDNA文库中筛查烟草SnRK2基因的EST序列,以此序列为信息探针,通过电子克隆和RT-PCR的方法从烟草中克隆到一个包含1017 bp开放阅读框、编码338个氨基酸的cDNA序列,命名为NtSnRK2.1。生物信息学分析表明,NtSnRK2.1蛋白同时具有磷酸化丝氨酸/苏氨酸和酪氨酸的活性。氨基酸序列比对发现,NtSnRK2.1与拟南芥、水稻和小麦等植物中受逆境胁迫诱导表达的直系同源基因高度同源。组织表达分析结果显示,烟草NtSnRK2.1基因的组织表达差异较大,在根部的表达量最高,其次是叶片,茎部的表达量最低。胁迫处理下的基因表达分析结果表明,NtSnRK2.1受高盐、高渗、低温胁迫和ABA处理诱导表达,对各胁迫条件的应答模式不同,其对各胁迫条件的敏感度为:高渗＞高盐＞低温＞ABA。      

烟草NtDXS2基因的克隆及表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-Deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase, DXS)是萜类化合物合成过程中的限速酶。为明确DXS2基因在烟草萜类化合物合成中的作用,利用RACE技术从普通烟草中克隆了NtDXS2基因,分析NtDXS2的序列特征以及NtDXS2在不同组织、水杨酸处理中的表达。结果表明,NtDXS2 cDNA全长2 407 bp,编码713个氨基酸。NtDXS2与番茄DXS2氨基酸序列的一致性最高,为91.1%;与NtDXS1氨基酸序列的一致性为69.2%。亚细胞定位及蛋白结构域预测结果显示,NtDXS2定位于叶绿体,含有DXS的保守功能域。进化分析表明,NtDXS2属于DXS2亚家族,与番茄DXS2亲缘关系最近。qPCR结果表明,NtDXS2在叶中表达量较高,在根和雄蕊中表达量较低,在雌蕊和萼片中几乎不表达。在水杨酸处理下,NtDXS2的表达量升高,推测NtDXS2可能参与烟草叶片腺毛中萜类次生代谢物的合成以及烟草的抗病反应。     

大黄鱼类Ⅳ型抗冻蛋白基因的克隆、表达及功能研究

目的研究大黄鱼类Ⅳ型抗冻蛋白基因编码产物的功能。方法从大黄鱼肝脏SSHcDNA文库筛选到的类似极地鱼类Ⅳ型抗冻蛋白的EST序列出发,用RACE方法克隆Ⅳ型抗冻蛋白基因全长cDNA,RT-PCR分析此基因在大黄鱼不同组织内的表达。构建原核表达载体pGEX-4T-Lycafp并表达蛋白质,亲和层析纯化GST融合蛋白,分析它的体外细菌抗冻保护作用。结果大黄鱼类Ⅳ型抗冻蛋白基因cDNA全长664bp,包含372bp开放阅读框,编码124个氨基酸,经SignalP3.0软件预测其N端前20位氨基酸为信号肽,氨基酸序列与长角杜夫鱼Ⅳ型抗冻蛋白同源性高达52%;RT-PCR分析表明其mRNA仅在肝脏表达;重组蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中成功表达,初步纯化后分析体外细菌抗冻保护作用表明,融合蛋白抗冻活性并不明显。结论大黄鱼类Ⅳ型抗冻蛋白不具有显著的抗冻活性,这与大黄鱼不能在低温下生存吻合。     

甜荞苯丙氨酸解氨酶基因PAL的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术,首次从甜荞(Fagopyrum esculentum)中克隆得到苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的cDNA ORF序列,命名为FePAL。该序列长2169bp,编码722个氨基酸,与其他植物PAL基因同源性较高,为80%～97%,其推导的氨基酸序列含有PAL酶活性中心特征序列GTITASGDLVPLSYIA和多个脱氨基、催化活性位点。系统发育树表明,甜荞PAL基因与苦荞PAL基因聚类关系最近。     

栽培大豆Rubisco小亚基基因（rbcS）全长cDNA的克隆及原核表达

根据NCBI中发表的大豆Rubisco小亚基基因（rbcS）序列（AF303939-1）设计特异引物,以吉农13大豆为实验材料,采用Trizol法提取叶片总RNA,通过RT-PCR克隆大豆rbcS的cDNA。将该基因与原核表达载体pET-30a（＋）连接,转化大肠杆菌E.coli BL21感受态细胞,双酶切鉴定后筛选阳性克隆,测序结果显示：rbcS全长696bp,其中开放阅读框为537bp,编码178个氨基酸;选择含大豆rbcS cDNA阳性克隆菌液IPTG诱导,经SDSPAGE分析,诱导表达出分子量为29.1kDa的融合蛋白,表达产物大小与预计理论值相符。诱导7h蛋白表达量最高,为64.15%。     

马铃薯α-淀粉酶基因的克隆及生物信息学分析

利用RT-PCR 方法从马铃薯(Solanum tuberosum)茎段总RNA 中扩增、克隆amyA1 基因(NCBI 登录号GQ406048.1)。采用半定量RT-PCR 方法检测amyA1 基因在马铃薯茎、叶等不同组织中的表达强度,表明在茎组织中的表达丰度略高。利用生物信息学软件分析amyA1 密码子的偏好性;同时对AmyA1 氨基酸的理化性质、细胞内定位、保守结构及高级结构进行预测。基于NCBI 数据库中有物种代表性的29 种α - 淀粉酶基因序列构建了基因进化树。amyA1 基因全长1224bp,可编码一条理论分子质量为46.40kD、407 个氨基酸残基组成的、可能为亲水性的胞外酶。与NCBI已登记的马铃薯α - 淀粉酶基因(登录号M79328.1)核苷酸及氨基酸序列同源性达98%。第20～348 位点范围内的氨基酸残基含有与淀粉酶13 家族及亚家族相似的催化活性域(PF00128、SM00624),第349～407位点范围内的氨基酸残基含有α - 淀粉酶C- 末端β折叠区域(PF07821)。蛋白质结构预测表明氨基酸残基序列有维持淀粉酶活性的(β /α) 8 桶状结构以及其他几个功能域结构。所构建的基因进化树表明,两个马铃薯α - 淀粉酶基因与木薯、苹果的序列同源性较高,与菜豆的次之,与水稻、大麦、玉米等单子叶植物的序列同源性较低。     

龙眼漆酶基因(DlLac)的克隆及表达分析

以‘石硖’龙眼为试材,采用RT-PCR结合RACE技术成功克隆一个龙眼漆酶基因全长c DNA序列,命名为Dl Lac,NCBI登录号为KY051551。Dl Lac基因序列全长1898 bp,编码576个氨基酸,NCBI比对结果显示其与荔枝漆酶氨基酸序列同源性最高,高达94%;进化树结果显示龙眼漆酶氨基酸序列与荔枝漆酶氨基酸序列具有高度同源性。氨基酸保守序列结果表明龙眼漆酶氨基酸序列含有漆酶的3个典型保守结构域,分别为:Cu-oxidase-3、Cu-oxidase和Cu-oxidase-2。结合龙眼果实在常温、低温贮藏条件下,果皮褐变与Dl Lac的表达关系,推测Dl Lac的上调表达可能对龙眼果皮褐变起促进作用。     

甘蓝型油菜AnnBn1基因的克隆和表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术从甘蓝型油菜抗旱品系Q2中克隆了膜联蛋白（annexin）基因,命名为AnnBn1（GenBank登录号HM244482）,并对其进行了表达分析。AnnBn1的开放阅读框长度为954bp,编码317个氨基酸。序列分析推测AnnBn1基因编码的氨基酸序列含有4个重复的结构域及钙离子结合位点,与拟南芥、番茄、棉花和玉米等物种的膜联蛋白具有较高的同源性。荧光定量PCR结果发现AnnBn1基因在Q2的根、茎、叶、芽等组织中均有表达,而且表达量基本相同。对3叶期幼苗进行10%PEG（聚乙二醇）溶液模拟干旱时发现,干旱胁迫后30h内,AnnBn1基因在茎、芽中的表达量升高了2～4倍,而在叶、根中显著升高了10倍以上。AnnBn1基因表达峰值也具有时空特点,干旱胁迫后20h茎和芽中表达量高,而在30h之后叶和根中表达量高。     

青钱柳鲨烯合成酶(CpSS)全长基因的克隆、分析与表达

为研究和调控青钱柳三萜代谢,克隆了青钱柳鲨烯合成酶(CpSS)全长基因,研究该基因的特征和蛋白结构,以及青钱柳悬浮培养细胞在黑曲霉诱导子作用下该基因的表达变化情况。本文以青钱柳悬浮细胞RNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术克隆出全长为1 667 bp的CpSS基因cDNA序列,该序列包含一个1 245 bp的完整ORF,编码414个氨基酸;CpSS序列与胡桃鲨烯合成酶基因的相似度最高,相似度达到97%,与白桦、葡萄、大豆、甘草、可可5个物种的相似度都在85%以上。序列分析表明,CpSS蛋白属于不稳定亲水蛋白,具有典型的鲨烯合成酶保守区和结构域,存在于内质网膜中,由多个α螺旋组成空穴状结构,该结构与大多数植物鲨烯合成酶蛋白的空间结构相似。实时荧光半定量RT-PCR检测结果表明,在黑曲霉诱导子作用下,悬浮培养细胞CpSS基因表达量显著增加,在诱导后60 h时的表达量最高。本文可为深入研究青钱柳三萜代谢途径及真菌诱导子的诱导作用机制提供参考。     

绿色木霉葡聚糖内切酶(EGⅠ)基因克隆及在酿酒酵母中的表达

以纤维素酶工业生产菌株绿色木霉Sn-9106的总RNA为模板,采用RT-PCR技术获得大小为1 400 bp的cDNA片段,该序列与GenBank中的E00390葡聚糖内切酶序列相比,氨基酸序列同源性达91%。将EGⅠ基因构建入表达载体pESC中,在GAL10启动子控制下,目的基因在酿酒酵母Fm135a中成功表达,所得葡聚糖内切酶经初步纯化后,SDS-PAGE检测为49 kD,比活力为2.45 U/mg。     

普通烟草抗渗透胁迫基因NtP5CS的克隆与表达分析

从普通烟草中克隆脯氨酸合成的关键酶基因P5CS,分析其序列特征、进化关系、表达模式,以期为烟草的抗逆研究奠定基础。设计兼并引物获得P5CS基因中间片段,利用RACE技术扩增其全长cDNA;采用生物信息学技术分析该基因的序列结构及其编码蛋白的保守域及基本特性;利用RT-PCR研究其表达模式。从受干旱胁迫诱导的普通烟草品种中烟14中克隆到全长为2584bp的烟草P5CS基因,命名为NtP5CS,GenBank登录号为HM854026,开放读码框为2160 bp,编码719个氨基酸。经Blast同源性比对分析,该序列与番茄tomPRO2基因在核苷酸和氨基酸水平上高度同源。系统进化树分析显示,NtP5CS与番茄tomPRO2基因可能是直系同源基因。RT-PCR分析表明,干旱、低温、ABA、高盐等胁迫条件均可诱导NtP5CS基因的上调表达,且在旺长期和胁迫条件下根和叶中表达量最高。首次从普通烟草中克隆得到P5CS基因,该基因对水分胁迫响应,可能参与普通烟草抗渗透胁迫反应。     

金针菇tps1基因序列分析及不同温度下tps1、tps2基因定量表达研究

研究探讨金针菇海藻糖合成相关酶基因及其功能,为进一步揭示其生长发育过程中的变化规律奠定基础。本研究对金针菇6-磷酸海藻糖合成酶基因tps1的序列进行分析,并以金针菇孢子单核体菌株Dan3为实验材料,采用实时荧光定量PCR技术比较了tps1、tps2基因在不同温度变化下金针菇中的相对表达量差异。结果表明,金针菇tps1基因c DNA序列包含1455 bp的ORF,编码1个由484个氨基酸残基组成的蛋白质;对其起始密码子上游2000 bp调控区域进行分析,发现具有典型的热激反应元件(HSE,C4T)和压力反应元件(STRE,AG4)等调控元件;实时荧光定量PCR结果显示,相对于对照组21℃处理,37℃高温及4℃低温处理2 h后,tps1、tps2基因相对表达量均有显著(p0.05)升高。说明tps1、tps2基因在转录水平上受到温度调控。     

烟草橙蛋白基因的克隆与生物信息学分析

为了获得烟草OR(NtOR)基因的全长序列和进一步揭示其在特色烟叶形成中的作用,采用同源克隆法从烟草品种K326中克隆了NtOR的全长cDNA和基因组DNA序列,GenBank登录号为JN379458和JN375578.生物信息学分析表明,NtOR基因组DNA全长5027bp,cDNA为1188 bp,编码317个氨基酸残基.NtOR蛋白具有2个跨膜域、1个信号肽剪切位点、5个糖基化位点和11个磷酸激酶修饰位点,二级结构包含12个α-螺旋和20个β-折叠,亚细胞定位于质膜上.系统进化与BLAST分析表明,NtOR是SlOR和ViOR的垂直同源基因.GENEVESTIGATOR数据库的芯片结果显示,NtOR基因在子叶中的表达量最高,其次是成熟叶片、幼茎和花,其他组织器官的表达相对较弱.