马铃薯StSRP1的克隆、表达及生物信息学分析

胁迫相关基因的表达导致代谢物的积累和生化与生理途径的改变,对于植物适应不利胁迫条件至关重要。通过研究马铃薯StSRP1的结构和在逆境胁迫中的表达情况,为验证马铃薯StSRP1在抵抗生物胁迫过程中的作用奠定了基础。运用电子克隆法获得StSRP1全长序列,利用生物信息学分析StSRP1的核酸序列、氨基酸序列、蛋白质结构和启动子,基于NCBI数据库,选取20条与StSRP1匹配度高的胁迫相关蛋白序列构建了系统进化树,对不同物种间的SRP蛋白进行比对。经ABA、MJ和病菌的诱导,对StSRP1进行qRT-PCR分析。克隆获得StSRP1全长867 bp,可编码288个氨基酸,无信号肽序列,无跨膜区,有34个可能的磷酸化位点,亲水性蛋白,定位于内质网。StSRP1的表达受ABA、MJ和病菌的调控。StSRP1可能参与马铃薯逆境胁迫应答过程     

内蒙古白绒山羊翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)基因克隆及组织表达特性分析

旨在克隆内蒙古白绒山羊翻译控制肿瘤蛋白(Translationally controlled tumor protein,TCTP)基因并分析其表达模式。采用RT-PCR技术扩增TCTP基因编码区cDNA序列,将得到的基因cDNA序列及其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析,利用定量RT-PCR方法检测TCTP基因在绒山羊不同组织中的表达特异性。获得的内蒙古白绒山羊TCTP基因编码区cDNA序列全长519 bp,包含了完整的ORF,编码172个氨基酸残基组成的蛋白质。核苷酸序列与绵羊、牛、猪、人、猴及大鼠的同源性在99%-95%之间。生物信息学分析表明,编码的蛋白质理论分子质量19.6 kD,等电点(pI)4.673,含有一个N端糖基化位点,一个蛋白激酶C磷酸化位点,3个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,定位于细胞质中。定量RT-PCR方法检测表明,TCTP基因在绒山羊肾脏、肌肉、胰腺、肝脏、睾丸和脑组织中均有表达,其中在肝脏中的表达量较高,在脑中表达量较低。     

杜仲Dirigent蛋白编码基因的克隆及序列分析

分别以杜仲基因组DNA和cDNA为模板克隆DIRs基因,并分析其序列及其蛋白的遗传特性。以杜仲为研究对象,利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术获得杜仲DIRs序列,并结合生物信息学方法对杜仲DIRs的序列进行深入分析。从杜仲中克隆DIRs基因序列,利用生物信息手段分析DIRs基因与其它物种的同源性、结构域、功能域、蛋白质理化特性、蛋白质序列跨膜区、亚细胞定位、磷酸化位点、糖基化位点以及编码蛋白二级结构等进行分析。克隆的杜仲DIRs片段序列有468bp,不含内含子,编码155个氨基酸。推测的编码蛋白的氨基酸序列与芝麻、五味子同源性最高,分别达71%和70%,具有的5个保守基序,第1～148位之间是个高度保守的结构功能域—Dirigent,为亲水性蛋白,相对分子质量为17kD,理论等电点为4.91,不具有跨膜区;亚细胞定位在细胞质中,不属于分泌蛋白;序列预测具有13个磷酸化位点,未预测到糖基化位点,二级结构主要以无规则卷曲结构组成。以上研究为进一步探讨DIRs基因在木脂素生物合成途径中的功能提供了理论依据。     

苋菜IRT1基因克隆、序列及表达分析

通过对镉超积累苋菜品种天星米铁转运蛋白基因( IRT1)的克隆、序列及表达分析,旨在为植物修复镉污染土壤奠定基础.依据同源克隆原理,通过RACE技术克隆苋菜IRT1基因及生物信息学方法分析基因序列结构和功能,Northern杂交研究基因表达.苋菜IRT1基因cDNA全长1135 bp,包含完整的阅读框,编码322个氨基酸.苋菜IRT1蛋白与已知铁转运蛋白相似性在53.70％-63.04％,具有铁转运蛋白典型的功能结构特征,即N端含有1个信号肽、氨基酸序列上具有完整的ZIP家族功能结构域( Pfam:Zip)和7个跨膜结构域(TMs).苋菜IRT1蛋白还具有1个COG0428超级家族(转运二价金属离子功能)、2个蛋白激酶C磷酸化位点和2个酪蛋白Ⅱ磷酸化位点.低铁胁迫时苋菜根中IRT1基因表达量增加,加镉处理没有改变IRT1基因表达量.因此,推断苋菜IRT1基因是ZIP家族的一员,具有转运二价金属离子功能,将基因在GenBank中注册,序列号为:GU363501,命名为AmIRT1.     

马铃薯糖转运蛋白基因的克隆及表达分析

植物SWEET基因家族是一类糖转运蛋白,在植物的生理活动和生长发育过程中发挥着重要功能。为了解马铃薯SWEET基因的相关信息,探究其在马铃薯不同组织以及在生物胁迫与非生物胁迫下的表达特性。该研究采用同源克隆技术从马铃薯‘青薯9号’中克隆了StSWEET5基因(GenBank登录号为MN295671),其CDS序列长度为717 bp,编码238个氨基酸。系统进化树分析结果表明,StSWEET5与番茄的氨基酸序列相似性最高(97.06%)。qRT-PCR分析表明:StSWEET5基因在马铃薯各组织(根、茎、叶、花、块茎、匍匐茎)中均有表达,且在花中的表达显著高于其他组织;糖胁迫下,StSWEET5基因在根、茎、叶中均有表达,尤其在根中的表达差异最为显著(P0.05)。在晚疫病菌(Phytophthora infestans)诱导后36 h时,表达量达到最高,随后急剧下调。推测StSWEET5基因参与了马铃薯糖胁迫以及响应了晚疫病诱导的过程。     

乌金猪FTO基因的克隆和表达分析

目的:克隆乌金猪脂肪和肥胖相关基因(FTO)编码区序列(CDS),分析其序列组成特征及在乌金猪不同组织中的表达情况。方法:采用反转录PCR方法从乌金猪脂肪组织中克隆FTO基因CDS,利用生物信息学方法分析其序列组成特征;采用实时PCR方法分析乌金猪FTO基因mRNA在不同组织中的表达情况。结果:克隆的FTO基因全长1518 bp(已提交至GenBank数据库,登录号为JQ031263),编码由505个氨基酸残基构成的蛋白,推测的相对分子质量为58.16×103,等电点为5.18;乌金猪与牛、羊、人和大鼠的FTO蛋白的氨基酸序列同源性分别为91%、90%、89%和83%;进化树分析显示,推测的乌金猪FTO蛋白的氨基酸组成与牛、羊的亲缘性较近,其次是人、大鼠;推测的氨基酸组成中无跨膜区,无信号肽,为亲水蛋白;分析发现该蛋白有22个磷酸化修饰位点,包括10个丝氨酸蛋白激酶磷酸化位点、7个苏氨酸蛋白激酶磷酸化位点、5个酪氨酸蛋白激酶磷酸化位点,200、246、302位氨基酸残基有糖基化位点;二级结构预测发现该蛋白共有201个螺旋、33个伸展链和271个卷曲结构;实时PCR检测的组织表达谱表明,FTO基因mRNA在乌金猪肝脏组织中的表达量最高,在脂肪、肾、脾中也有大量表达,在心脏、肌肉中的表达量最少。结论:为深入探讨乌金猪FTO基因的生物学功能奠定了重要基础。     

玉米锌转运蛋白基因ZmZIP4 cDNA的克隆和表达分析

利用RT-PCR从玉米自交系178幼苗组织中分离到1个锌转运蛋白基因,命名为ZmZIP4(GenBank Num-ber:HM048832)。该基因开放阅读框(ORF)为1 161 bp,编码1条386个氨基酸残基的多肽,分子量为38.66 kD,等电点为7.5,有7个跨膜结构域。氨基酸序列比对和进化树分析发现,ZmZIP4与水稻OsZIP4的同源性最高。亚细胞定位试验结果显示,ZmZIP4位于细胞膜上。由低锌胁迫诱导试验结果推测,ZmZIP4可能作为一个锌转运蛋白在玉米低锌胁迫中起作用。     

拟黑多刺蚁脱皮激素受体编码基因的克隆及系统发育分析

为了研究脱皮激素受体在拟黑多刺蚁发育中的功能,本项目采用逆转录PCR方法从拟黑多刺蚁(Polyrhachis vicina Roger)中克隆到脱皮激素受体编码基因PvEcR全长序列,对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析。从拟黑多刺蚁中克隆到脱皮激素受体蛋白编码基因1 737bp的全长序列,该序列编码578个氨基酸,预测的蛋白分子量大小为63.098×103,理论等电点为7.41。NCBI蛋白质数据库中进行Blast搜索表明,拟黑多刺蚁脱皮激素受体蛋白PvEcR存在至少6类保守结构区域,主要为DNA结合位点、配体结合位点和激活因子识别位点。PvEcR蛋白序列磷酸化位点预测共揭示48个可能的磷酸化位点。PvEcR与其他昆虫脱皮激素受体蛋白在氨基酸序列上同源性高达70%以上。基于脱皮激素受体蛋白氨基酸序列构建的系统发育树表明,几乎所有蚁类脱皮激素受体形成一个大分支,其中拟黑多刺蚁与佛罗里达弓背蚁表现出最近的亲缘关系。     

大熊猫核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)cDNA的克隆及序列分析

RPS11是核糖体小亚基40S的组成部分,由RPS11基因所编码,属于核糖体蛋白S17p家族,主要存在于真核生物中.为了解大熊猫核糖体蛋白亚基RPS11基因的结构特点及其与已报道的人和其他哺乳动物核糖体蛋白亚基RPS11 基因的异同,本研究根据已报道的部分哺乳动物核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)的相关信息设计引物,运用RT-PCR 技术从大熊猫的肌肉组织总RNA中成功克隆了核糖体蛋白亚基RPS11基因,并进行了测序和序列分析.结果表明:大熊猫RPS11亚基基因的开放阅读框(ORF)长为477 bp,编码158 个氨基酸的蛋白质,该蛋白的相对分子量为18.4275 kDa,pI为10.96.拓扑预测显示该蛋白含有14个功能位点:即2 个N-糖基化位点,6个蛋白激酶C磷酸化位点,4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个核糖体蛋白S17 signature位点.进一步分析发现,大熊猫RPS11基因与已报道的部分哺乳动物的表达序列及其编码的氨基酸序列都具有很高的相似性.本研究结果为丰富和完善哺乳动物RPS11基因资源库提供了基础资料.     

水曲柳FmWRKY44基因克隆及表达分析

克隆水曲柳FmWRKY44基因,探究其在非生物胁迫和激素胁迫中的作用。利用水曲柳干旱转录组序列设计特异引物,克隆FmWRKY44基因的完整ORF序列,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用qRT-PCR技术分析FmWRKY44表达模式。克隆了一个水曲柳WKRY基因,编码区长1383bp,编码460氨基酸。对其编码蛋白分析发现其为稳定亲水蛋白,亚细胞定位预测主要在细胞核,进行保守域及同源性分析分析,属于WRKYⅠ类家族,命名为FmWRKY44。qRT-PCR分析发现,FmWRKY44在种子中高度表达,并不同程度响应低温、高温、盐和干旱4种非生物胁迫。同时发现FmWRKY44与NAA、ABA、GA3、JA植物激素响应,水曲柳FmWRKY44基因积极响应低温、高温胁迫。     

辣椒ATP硫酸化酶基因（CaATPS1）的克隆与逆境表达

采用 RT-PCR和RACE方法,克隆了叶绿体ATP硫酸化酶基因的全长序列,命名为CaATPS1,GenBank 登录号为KX009745。该基因包含1个长为1 377 bp的完整开放阅读框,编码 458个氨基酸,预测分子量51.11 kD,等电点6.74。氨基酸同源性分析表明,该基因与 GenBank 中登录的茄科植物烟草、马铃薯及其它物种中的ATPS1氨基酸序列具有较高的同源性;进化树分析表明,辣椒CaATPS1与同为茄科属的烟草、马铃薯和胡麻属的芝麻处于同一进化分枝上,而与十字花科植物进化关系较远;荧光定量PCR分析显示,CaATPS1能被低温、干旱、高盐、机械损伤、过氧化氢、水杨酸、乙烯利以及DC3000侵染等各种胁迫和信号分子诱导。     

马铃薯Alfin1-like锌指蛋白基因克隆与序列分析

利用紫花苜蓿盐胁迫相关锌指结构蛋白Alfin1基因cDNA序列,通过电子克隆在GenBank中对马铃薯同源EST序列进行查询比较和拼接,获得了1个含有完整编码区的cDNA序列,并通过RT-PCR成功获得了该序列.获得的全长cDNA序列中包含1个747 bp的最大读码框,编码248个氨基酸,将其命名为Stfin1.氨基酸序列分析表明存在典型的Cys4-His-Cys3锌指结构,与Alfin1一致性达93.09%.从结构分析结果推测Stfin1与Alfin1在功能上具有一定的相关性.     

Molecular cloning and characterization of a cDNA encoding endonuclease from potato (Solanum tuberosum)

A cDNA, StEN1, encoding a potato (Solanum tuberosum) endonuclease was cloned and sequenced. The nucleotide sequence of this clone contains an open reading frame of 906 nucleotides encoding a protein of 302 amino acids, and with a calculated molecular mass of 34.4kDa and a Pi of 5.6. The deduced StEN1 protein contains a putative signal sequence of 25 amino acid residues. The StEN1 encoded protein shows substantial homology to both plant and fungal endonucleases isolated and cloned from other sources. The highest identity (73%) was observed with AgCEL I from celery, Apium graveolens, ZEN1 from Zinnia elegans (69%) and DSA6 from daylily, Hemerocallis (68%). RT-PCR expression analysis demonstrated that the potato StEN1 gene is constitutively expressed in potato, although minor differences in expression level in different tissues were observed.     

马铃薯StKUP12的表达及参与钾营养的功能研究

旨在初步探究StKUP12的钾转运功能,为该基因在钾营养方面的进一步研究奠定基础。通过同源克隆得到StKUP12,对该基因进行生物信息学分析、表达分析以及钾营养缺陷型酵母互补试验。结果显示,StKUP12全长2 547 bp,编码848 个氨基酸,蛋白分子量93.9 kD,理论等电点6.59,预测含有K^+转运结构域和磷酸化位点。StKUP12蛋白与潘那利番茄(Solanum pennellii)同源性较高,达98.00%;与巴西橡胶树(Heava brasilliersis)同源性较低,为77.74%。表达分析显示,该基因在根、茎、叶、顶芽和芽眼中均有表达,同时受低钾、高盐、ABA和PEG胁迫的调控。酵母互补试验表明该转运体具有吸收外界K^+的功能。实验结果表明StKUP12属于钾离子转运体,具有高亲和性的钾离子吸收功能。     

野生茄子黄萎病病程相关基因StDAHP的克隆与表达分析

采用RACE和同源序列克隆技术,从野生茄子托鲁巴姆(Solanum torvum)中克隆得到一个DAHP同源基因,命名为StDAHP基因,提交至GenBank,登录号为GU479467。生物信息学分析表明:StDAHPcDNA含有一个1683bp的开放阅读框,编码一个由560个氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白分子量为62.53kDa,等电点为9.1。采用DNAMAN软件对StDAHP和其他同源蛋白的氨基酸序列比对,结果表明:该蛋白与来自马铃薯、番茄、烟草和水稻4种植物的同源蛋白在氨基酸水平有较高的一致性;且在靠近N-末端和C-末端的氨基酸都比较保守。采用半定量RT-PCR方法对StDAHPmRNA水平进行了分析,结果显示:StDAHP属于诱导表达,在病原菌侵染后期维持较高水平。     

Environmental and developmental regulation of the wound-induced cell wall protein WI12 in the halophyte ice plant

A wounded gene WI12 was used as a marker to examine the interaction between biotic stress (wounding) and abiotic stress (high salt) in the facultative halophyte ice plant (Mesembryanthemum crystallinum). The deduced WI12 amino acid sequence has 68% similarity to WUN1, a known potato (Solanum tuberosum) wound-induced protein. Wounding, methyl jasmonate, and pathogen infection induced local WI12 expression. Upon wounding, the expression of WI12 reached a maximum level after 3 h in 4-week-old juvenile leaves, whereas the maximum expression was after 24 h in 8-week-old adult leaves. The temporal expression of WI12 in salt-stressed juvenile leaves was similar to that of adult leaves. The result suggests that a salt-induced switch from C3 to Crassulacean acid metabolism has a great influence on the ice plant's response to wounding. The expression of WI12 and the accumulation of WI12 protein were constitutively found in phloem and in wounded mesophyll cells. At the reproductive stage, WI12 was constitutively found in petals and styles, and developmentally regulated in the placenta and developing seeds. The histochemical analysis showed that the appearance of WI12 is controlled by both environmental and developmental factors. Immunogold labeling showed WI12 preferentially accumulates in the cell wall, suggesting its role in the reinforcement of cell wall composition after wounding and during plant development.     

桑泛素延伸蛋白基因片段的克隆及序列分析

目的:利用3’RACE技术克隆植物泛素基因,是进一步研究其功能的基础。方法:本研究从桑树(丰驰桑)(Morus bomby-cis)幼叶中提取总RNA,反转录成cDNA,根据已报道的泛素基因序列设计1条正向引物,利用3’RACE(Rapid Amplification of cDNAEnd)技术进行扩增。结果:扩增出1条690 bp的泛素基因片段。该片段5’端为编码156个氨基酸残基的阅读框,3’末端有219bp的非翻译区。结论:同源分析表明,此cDNA序列为泛素延伸蛋白基因(Genebank登录号为DQ839403)。用Genedoc软件对该片段编码的氨基酸序列进行同源性分析的结果表明:桑树泛素延伸蛋白与马铃薯、烟草、陆地棉、黄瓜的泛素延伸蛋白以及苜蓿的核糖体S27A蛋白的同源性都在96%以上。     

宁夏枸杞DFR基因的克隆与序列分析

根据已报道植物二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)基因cDNA序列的保守区域设计引物,对宁夏枸杞(Lycium barbarum)DFR基因进行克隆及序列分析.结果表明,宁夏枸杞DFR基因cDNA全长1140个碱基,有一个1116个核苷酸的开放阅读框,编码一个长372个氨基酸的蛋白质;氨基酸序列的聚类分析显示,宁夏枸杞LbDFR1与马铃薯、烟草、蕃茄等茄科植物的DFR亲缘关系较近,其中与马铃薯DFR亲缘关系最近,相似性为92％;通过编码蛋白的三级结构预测,该蛋白为单体模式,具有酶学的生物特征;宁夏枸杞LbDFR1在宁夏枸杞的根、茎、叶等组织中广泛表达,为组成表达型基因.