黄花烟草K+通道基因NKCl克隆与序列分析

通过已知生物钾通道蛋白保守序列分析,设计兼并引物对钾饥饿处理的烟草幼根总RNA的反转录产物进行PCR扩增,分离到K 通道基因NKCl,该基因的cDNA阅读框由2481个核苷酸组成,编码的蛋白含有826个氨基酸(分子量为94.6KD),等电点为6.60;将核苷酸序列输入NCBI进行BlastX其同源序列大部分为高亲和K 转运体,与该基因同源性最高的是Solanum tuberosum钾通道基因SKT1,其氨基酸同源性为79%,预测该蛋白具有6个跨膜区域,采用同源模建方法预测了NKC蛋白活性区域的3维结构.同时,特异性转录分析发现NKCl基因在烟草幼根、叶片和花各器官均有表达,而以幼根组织中转录量最多;缺钾处理可显著诱导根系中NKC基因的转录,而高浓度NH4 处理对该基因的转录具有抑制作用,证实NKC基因在黄花烟草的钾吸收过程中起着重要作用.     

受PVY诱导的烟草NtERD1的基因分离与表达分析

通过抑制差减杂交和cDNA芯片法从受PVY诱导的烟草抑制差减杂交文库中筛选得到一段长为745 bp的基因EST片段,经Blast同源性比对分析,该序列与植物脱水诱导早期应答基因(ERD)在核苷酸和氨基酸水平上高度同源。ORfinder分析表明,该序列包含一个492 bp的开放读码框,编码163个氨基酸。氨基酸Blastp比对显示,该氨基酸序列与其他植物脱水诱导早期应答蛋白具有很高的同源性。所以筛选得到的这个新基因属于烟草脱水诱导早期应答基因,被命名为NtERD1(GenBank登录号为GU144573)。实时荧光定量PCR分析表明,NtERD1在PVY接种早期上调表达,因此NtERD1受PVY侵染诱导,可能对烟草抗病毒具有重要作用。     

钝裂银莲花Actin基因片段的克隆与序列分析

提取钝裂银莲花叶片中的基因组DNA,用来克隆其Actin基因序列片段,为研究其生理功能及其他基因在钝裂银莲花中的表达和调控奠定基础。根据GenBan中登录的植物肌动蛋白基因同源核苷酸保守序列设计简并引物。以钝裂银莲花叶片总DNA为模板,利用RT—PCR技术获得了3个Actin基因片段。序列分析表明,3个Actin基因片段长为780bp,含有一段内含子,第一段外显子编码128个氨基酸,具有2个Actin基因的功能位点;与其他植物同源序列进行分析表明,其核苷酸序列同源性在81%-90％之间,氨基酸序列同源性在95％-100％之间。第二段外显子编码84个氨基酸,与其他植物同源性序列进行分析表明其氨基酸序列同源性在94％-99％之间。本研究中得到的3个基因序列是Actin基因的同源片段,分别命名为AOACTI,AOACT2,AOACT3。     

烟草CONSTANS同源基因的克隆与分析

日照长度影响植物的生长发育,在拟南芥中CONSTANS是植物光周期开花途径中的关键基因。利用同源序列法结合RACE 技术从短日照烟草品种Kutsaga.Mammoth10 中分离出了开花时间相关的CO(CONSTANS)同源基因,并命名为NtCO1(基因登录号JN022535.1)。经序列分析,NtCO1 全长1493 bp,具有完整的开放阅读框(ORF,81~1292 bp),编码403 个氨基酸;具有CO 蛋白典型的结构域;氨基末端有两个B-box 结构,羧基末端有CCT 保守结构域。氨基酸同源性比对发现,NtCO1 与茄科CO 同源蛋白一致性最高,同马铃薯CO 序列一致性达到86.5%;与拟南芥CO 蛋白和水稻Hd1 氨基酸序列一致性也分别达到50%和43.7%。基因表达分析表明,NtCO1在叶片中优势表达,茎中次之,根中最弱     

烟草Mlo基因的克隆及其序列特性分析

Mlo基因家族是一类植物抗病的负调控因子,该基因的突变能产生广谱的抗病性。以GenBank公布的水稻Mlo基因序列(登录号:AK099399.1)为信息探针对烟草的EST数据库进行同源搜索,并将获得的同源性高的EST序列进行拼接,最后得到了烟草Mlo基因的cDNA序列。采用RT-PCR方法成功克隆了与预期大小一致的Mlo基因cDNA片段951 bp,该基因可编码304个氨基酸。采用生物信息学方法预测分析了该基因编码蛋白的一、二级结构,并对其功能进行了预测。结果表明,该烟草Mlo基因编码蛋白包含有一个保守的Tmemb_40结构域,可能是一种类似于植物G蛋白偶联受体的膜结合转运蛋白。     

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。     

茶叶多酚氧化酶基因克隆与序列分析

以天然无咖啡碱南昆山毛叶茶、英红9号和福云6号三个茶树品种为研究材料,采用同源克隆法,根据已克隆的植物多酚氧化酶基因的序列分析,设计特异引物,从三个茶树品种中克隆获得多酚氧化酶基因全长,分别编码595、599和597个氨基酸。序列比较分析表明,茶树多酚氧化酶基因的核苷酸序列同源性高于92.6%,氨基酸序列同源性高于94.6%,并包含两个富含组氨酸的铜离子保守区域。     

烟草NtRAX基因的克隆和序列分析

根据GenBank中拟南芥RAX基因序列, 在烟草EST数据库中进行Blastp检索, 获得与之同源性较高的蛋白质序列, 选取同源性最高的蛋白质序列所对应的核酸序列, 设计引物, 获得中间片段, 再运用中间片段设计引物, 应用RACE方法获得其5′和3′末端cDNA序列, 将获得的3段序列拼接, 结合全长克隆测序验证, 获得一个新的普通烟草基因, 将其命名为NtRAX(NCBI登录号为JQ228591)。NtRAX的cDNA全长为1112 bp, 5′端非编码区96 bp, 3′端非编码区62 bp, 编码区长度为954 bp, 编码317个氨基酸, 预测的分子量是35.42 KDa。对该基因进行序列分析和功能预测, 得出该基因属于MYB基因家族, 是具有转录激活活性的烟草腋芽分生组织形成的调控基因。     

一个受青枯病菌诱导的烟草功能基因NtCNGC1的克隆与表达分析

前期转录组研究发现1个环核苷酸门控离子通道（CNGC）基因在抗青枯病烟草品种DB101中上调表达,推测可能参与抵抗烟草青枯病菌侵染的防卫反应。为进一步研究该基因在烟草诱导防御反应中的作用,本研究采用PCR扩增法从DB101中获得烟草CNGC基因的cDNA和基因组序列,命名为NtCNGC1基因。生物信息学和基因表达分析表明,该基因含有8个外显子和7个内含子,编码区（CDS）全长2154 bp,编码717个氨基酸,蛋白分子量为83 kD,理论等电点为9.35。在NtCNGC1基因起始密码子上游1500 bp的核苷酸序列区间预测到防御与应激反应、病原菌应答、水杨酸响应、真菌激发子响应及伤口响应等应答元件。NtCNGC1基因在烟草根中表达最高、茎中其次、叶中最低。受青枯病菌诱导后,NtCNGC1基因在抗病品种（DB101）中的表达量明显高于感病品种（红花大金元）。初步证实NtCNGC1为烟草青枯病抗性相关基因。      

大豆rbcL基因克隆、序列分析及原核表达

利用叶绿体基因组保守性的特征,根据菜豆、豌豆、烟草的rbcL基因序列设计引物,从大豆叶绿体DNA中克隆rbcL基因,全长序列为1488bp,包括1449bp的开放阅读框,编码482个氨基酸。相似性比较显示,此序列与其它10个物种rbcL基因核苷酸的同源性为85．37％～95．31％,氨基酸的同源性为90．87％-96．47％。将该基因与表达载体pET-30a（＋）连接,转化大肠杆菌Rosseta感受态细胞,PCR和酶切鉴定筛选阳性克隆,阳性菌液IPTG诱导后经10％SDS—PAGE分析,结果显示,诱导表达出分子量约为60kD的特异融合蛋白。     

烟草转录因子MYB12基因克隆及表达模式分析

R2R3-MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育和代谢活动中发挥着重要的调节作用。为明确MYB12转录因子在烟草中的生物学功能和调控机制,同源克隆了普通烟草MYB12基因(NtMYB12a和NtMYB12b),利用实时荧光定量PCR表征基因表达模式,结合生物信息学分析对基因功能和调控机制进行了初步预测。结果表明,NtMYB12a和NtMYB12b核苷酸序列一致性为92.91%,氨基酸序列一致性为87.91%。烟草MYB12基因结构高度保守,均由4个外显子和3个内含子组成。进化分析表明,普通烟草中NtMYB12a系由绒毛状烟草MYB12基因进化而来,而NtMYB12b则来源于林烟草。NtMYB12基因表达具有时空特异性,烟草在打顶以及盐、干旱、黑暗和磷饥饿等胁迫处理后,NtMYB12a和NtMYB12b基因表达差异明显,NtMYB12a基因表达水平在打顶处理下呈现上调趋势,在盐、黑暗和磷饥饿胁迫处理下显著下调,而在干旱胁迫下无明显变化;各种胁迫处理均可诱导NtMYB12b基因表达水平的提高,预示着NtMYB12基因在烟草响应各种非生物胁迫中发挥着重要的调控作用。     

印度谷螟PintGOBP2基因的全长序列克隆及其生物信息学分析

印度谷螟Plodiainterpunctella(Hübner),是一种危害性较严重的仓储害虫,在我国广泛分布。在其感染寄主的过程中,气味结合蛋白(OBPs)对印度谷螟的行为反应有重要作用。通过转录组数据筛选、鉴定获得印度谷螟OBP基因序列,并命名为PintGOBP2,用DNAMAN对其进行序列分析,BLAST进行同源性比较,并使用MEGA6.0构建系统发育进化树。结果表明:印度谷螟普通气味结合蛋白PintGOBP2的编码基因开放阅读框全长426 bp,编码141个氨基酸,预测分子量为15.48 kDa,等电点为4.39;N末端具有16个氨基酸残基组成的信号肽序列,并含有由6个半胱氨酸组成的保守片段,属于ClassicalOBPs亚家族基因。同源比对结果表明,PintGOBP2基因编码蛋白与其他鳞翅目昆虫GOBP蛋白具有较高的同源性。进化树分析结果表明,PintGOBP2基因与翅目昆虫GOBP超家族内相关基因的同源很高。研究结果为进一步分析印度谷螟PintGOBP2蛋白在其嗅觉信号传导过程中的生理功能提供了基础材料。     

烟草ABF转录因子基因的克隆与生物信息学分析

为获得烟草AREB/ABF(ABA响应元件结合蛋白/ABRE结合因子)家族转录因子基因序列,进一步提高烟草的抗渗透胁迫能力,通过同源比对和RT-PCR技术,从烟草品种红花大金元中克隆到烟草AREB/ABF家族转录因子NtABF1(GenBank登录号为KF736849),NtABF2(GenBank登录号为KF736850)基因编码序列,并进一步利用生物信息学分析软件对这两个转录因子的蛋白理化性质、高级结构和生物学功能进行了预测。结果表明:NtABF1基因开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长999 bp,编码332个氨基酸,蛋白分子量36.45 kDa,等电点9.04;NtABF2基因ORF长1305 bp,编码433个氨基酸,蛋白分子量46.92kDa,等电点9.35。NtABF1和NtABF2均为含有BRLZ(Basic Region and Leucine Zipper)保守结构域的亲水蛋白,不含信号肽与跨膜结构。其高级结构均以α螺旋和无规则卷曲为主,β转角和延伸链含量较少。在亚细胞水平上,NtABF1和NtABF2均定位于细胞核。磷酸化位点分析表明,两蛋白均含有丝氨酸,苏氨酸和酪氨酸等激酶识别位点。进化分析和多序列比对结果表明,NtABF1与AtAREB3的进化关系最近,序列相似性达54.49%;NtABF2与SlAREB1,StABF1和StABF的亲缘关系较近,序列相似性分别为83.63%,83.52%和83%。功能预测结果显示,NtABF1和NtABF2均为转录调控因子。     

烟草硝酸还原酶基因NIA1启动子互作蛋白的筛选

硝酸还原酶是植物氮同化过程中的关键酶和限速酶。为更好地调控硝酸还原酶基因的表达,本实验克隆了烟草硝酸还原酶基因NIA1上游938bp的启动子区域,构建了烟草cDNA基因表达文库,应用酵母单杂交技术筛选NIA1启动子序列互作蛋白。通过序列测定和生物信息学分析,共筛选出9个互作蛋白cDNA。其中,功能不明确的预测蛋白7个,具有明确功能信息的蛋白2个,分别为含有CRM结构域的CFM3蛋白（No.71）,和烟草亚硫酸盐氧化酶类似蛋白Sulfite oxidase-like蛋白（No.126）。这些蛋白均为NIA1启动子序列互作蛋白,可能作为转录因子参与NIA1基因的转录调控过程。      

烟草黄瓜花叶病毒湖北分离物全基因组序列分析及亚组鉴定

为明确我国湖北烟区烟草黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)的亚组类型,对湖北地区侵染烟草的CMV HB24株系进行基因组全长克隆和序列分析。结果表明,HB24株系RNA1(GenBank序列号:KC019299)全长为3363个核苷酸(nt),编码993个氨基酸的1a蛋白;RNA2(GenBank序列号:KC019300)全长为3049nt,编码859个氨基酸的2a蛋白和111个氨基酸的2b蛋白;RNA3(GenBank序列号:KC019301)全长为2216nt,编码279个氨基酸的3a蛋白和218个氨基酸的CP蛋白。核苷酸序列同源性分析表明,HB24与Fny,SD和Q株系RNA1同源性分别为91.6%,91.1%和75.9%,RNA2同源性分别为91.8%,97.8%和69.5%,RNA3同源性分别为92.1%,93.4%和73.2%;与同属花生矮化病毒(Peanut stunt virus,PSV)ER株系RNA1,RNA2和RNA3的同源性分别为65.5%,56.7%和54.1%,与同属番茄不孕病毒(Tomato aspermy virus,TAV)V株系同源性分别为66.9%,57.7%和51.5%。HB24 RNA3 5′NTR(Nontranslated region)的结构分析以及RNA3 5′NTR和CP基因核苷酸序列系统进化树的分析表明,HB24属于CMV亚组IB。     

福寿螺(Ampullaria crossean)mfc 基因的分子克隆和序列分析

目的:从福寿螺胃组织细胞中扩增多功能纤维素酶基因,与pGEM T-easy载体连接,转化大肠杆菌删DH5 a.结果:该基因全长为1 225 bp,上游5'端非翻译区19 bp,3'端非编码区21 bp,开放阅读框(0pen reading frame,ORF)1 185bp,编码395个氨基酸,推测等电点pI为6.57,分子质量45.8k Da.推测的多功能纤维素酶具有糖苷水解酶保守的氨基酸序列,属于糖苷水解酶第10家族.同源性比对结果显示,该基因及推测的氨基酸序列与egx(GenBank Accession No.AAP 31 839)的同源性分别为99.3%和99.8%,在8个位点出现核苷酸差异.在1个位点出现氨基酸差异.通过软件分析并预测,该基因编码的蛋白共存在14个丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点.没有信号肽序列.结论:成功克隆出福寿螺多功能纤维素酶基因.     

烟草祖先种及重要野生种PDR1基因的生物信息学分析

植物的多向耐药性（Pleiotropic drug resistance, PDR）转运蛋白隶属于ATP结合盒（ATP-binding cassette, ABC）转运蛋白家族的G亚家族。该类蛋白参与植物多种初生、次生代谢物的跨膜运输,在植物的生长发育、响应逆境胁迫、解毒过程中起着重要作用。近年的研究还表明,该蛋白与多种植物对真菌病原的抗性有关。本文以烟草祖先种和重要野生种为研究对象,以拟南芥PDR12蛋白、烟草的PDR1基因为探针,通过搜索同源序列,从数据库中提取烟草及祖先种、重要野生种中的PDR基因、蛋白序列,并通过生物信息学分析手段对其编码蛋白的理化特性、氨基酸序列特征、蛋白结构、功能、启动子序列及表达调控特征进行了分析,并以本氏烟（Nicotiana benthamiana）NbPDR1为代表,预测了该基因启动子的顺式作用元件,以普通烟草（Nicotiana tabacum）NtPDR1基因为例,预测了其基因编辑位点。结果表明,这些PDR基因相似性高,均编码跨膜蛋白,具有典型的跨膜结构域和核酸结合结构域。该基因启动子区有多个与病原真菌诱导、干旱等逆境胁迫响应相关的元件,暗示该基因可能是抗真菌病害、响应逆境胁迫的广谱抗性基因。最后,本文预测的基因编辑位点,为烟草PDR基因的功能研究、基因编辑及抗病育种提供理论基础。      

类受体蛋白激酶NtFERL对烟草质体色素含量的影响

为明确烟草NtFERL(FER-like gene)的生物学功能,同源克隆NtFERL基因并进行序列分析,同时采用病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silence, VIGS)方法在本氏烟草中对该基因进行功能分析。结果表明:NtFERL基因位于烟草第7号染色体上,无内含子,编码序列长2 670 bp,编码889个氨基酸。NtFERL与拟南芥FERONIA基因同源性较高,在核苷酸和氨基酸水平上的一致性分别为68.8%和71.1%。沉默NtFERL后,烟草叶色泛黄。质体色素含量分析显示,除新黄质外,叶绿素a、叶绿素b、β-胡萝卜素、叶黄素均显著降低,表明NtFERL可能对烟草色素含量起着正调控的作用。     

普通烟草NtNAC055基因的克隆、鉴定及表达分析

NAC家族是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育以及应对环境胁迫中起着至关重要的作用，克隆和验证烟草中NAC相关基因可为烟草抗性育种提供理论依据。本研究采用RT-PCR方法从普通烟草K326根部cDNA中克隆到NtNAC055基因，对NtNAC055及其编码蛋白进行了生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位和转录激活等相关试验。结果发现，NtNAC055基因的CDS序列全长为1032 bp，NtNAC055蛋白具有典型的NAC结构域，编码一个具有343个氨基酸的NAC转录因子；通过进化分析发现，烟草NtNAC055与拟南芥ANAC055同源性较高，同属于RD26亚家族；通过亚细胞定位分析以及转录激活分析发现，NtNAC055蛋白在细胞核中且具有转录激活活性；运用qRT-PCR技术，对该基因不同组织和胁迫处理后的表达进行了分析，结果显示，NtNAC055基因在根、茎、叶、花和腋芽中均有表达，且在根部表达量最高；同时，该基因受干旱和热胁迫的诱导，表明烟草NtNAC055基因可能参与了烟草的非生物胁迫应答反应。