滇牡丹环阿屯醇合成酶基因的克隆及表达分析

为研究环阿屯醇合成酶(cycloartenol synthase)基因在滇牡丹生物合成中的作用机制,该文采用RTPCR技术首次从滇牡丹(Paeonia delavayi)中克隆得到一个具完整开放阅读框的环阿屯醇合成酶基因(PdCAS),该基因全长2 274 bp,共编码757个氨基酸,PdCAS蛋白序列与桃(Prunus persica)、日本裸樱(Prunus yedoensis var. nudiflora)、葡萄(Vitis vinifera)蛋白序列相似性在86%以上。序列比对分析显示PdCAS具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和三萜合成酶的标志性序列DGSWYGSWGVCFTYG。滇牡丹PdCAS蛋白与蔷薇科植物苹果(Malus domestica XP 008391430.1)、白梨(Pyrus bretschneideri XP 009370034.1)、月季(Rosa chinensis XP 024193310.1)、日本裸樱(Prunus yedoensis var. nudiflora PQQ11009.1)、桃(Prunus persica XP007225240.1)的CAS蛋白聚为一类。PdCAS基因在滇牡丹各组织中均有表达,但是在花瓣中表达量较高。该研究克隆的PdCAS基因与滇牡丹甾醇类化合物的合成密切相关。     

滇牡丹1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)基因的克隆及功能分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS),作为MEP途径的第一个关键酶,在植物萜类合成中起着重要作用。为了克隆得到滇牡丹DXS基因,我们根据滇牡丹根皮转录组数据分析结果,首先获得滇牡丹DXS基因片段。之后根据获得的该片段设计特异引物,再利用RACE和RT-PCR技术从滇牡丹根皮中获得完整的DXS基因(Pd DXS)。Pd DXS基因全长为3 137 bp,全长基因中含有一个长度为2 151 bp的开放阅读框(ORF),该开放阅读框编码了717个氨基酸,根据开放阅读框序列推导所得蛋白序列绘制分子进化树,分子进化树将该基因推断所得蛋白与葡萄DXS蛋白聚为一类,因此,两者的DXS蛋白有较高相似性。经过氨基酸序列比对后,推断滇牡丹DXS具有叶绿体转运肽,二磷酸硫胺结合位点以及转酮醇酶结构域。半定量RT-PCR结果显示Pd DXS在根、茎、叶、花芽及花瓣中均有表达。本研究为确定滇牡丹中DXS的基因功能以及揭示滇牡丹中萜类化合物的生物合成提供了理论基础。     

滇水金凤转录因子TT8的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa L.)TT8(TRANSPARENT TESTA 8)基因的功能和表达特性,并解析其对滇水金凤花色的影响,研究以滇水金凤花器官为材料,通过RT-PCR等技术克隆IuTT8基因,并对其进行生物信息学分析;利用qRT-PCR分析该基因在不同花色和不同花发育阶段的表达模式。结果表明,(1)成功克隆得到滇水金凤IuTT8基因,其编码区全长为2 136 bp,编码711 aa,为亲水性不稳定蛋白,gDNA全长为3 938 bp,共有6个内含子;结构域分析发现该蛋白属于bHLH超家族成员,与喜马拉雅凤仙花、山茶等物种的TT8蛋白同源且Motif基序相似。(2)IuTT8与同属植物喜马拉雅凤仙花的聚在一支,相似性约86.34%;多序列比对和系统进化分析显示TT8蛋白的结构域高度保守。(3)IuTT8基因在4种不同花色滇水金凤及其4个不同发育阶段均有表达,除白色外,其表达量均随花发育的进行呈先升后降的趋势;且IuTT8基因的表达量与花色呈正相关,其中以深红色表达量最高,白色表达量最低,深红色S3的表达量约为白色S2时期的48倍。研究表明滇水金凤I...     

牡丹PoSAD基因克隆与表达分析

以凤丹牡丹(Paeonia ostii)叶片为试验材料,采用RACE和RT-PCR方法,克隆得到凤丹牡丹硬脂酰-ACP去饱和酶基因SAD的cDNA全长,命名为PoSAD(GenBank登录号为KY038819)。序列分析表明,该基因cDNA序列全长1 559bp,其中开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,3′端非编码区长172bp,5′端非编码区长123bp。多序列比对结果表明,凤丹牡丹PoSAD氨基酸序列含有2个保守结构域。系统发育分析结果显示,凤丹牡丹与蓖麻处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和TargetP亚细胞定位分析得知,PoSAD蛋白无跨膜区域,可能定位于叶绿体中发挥功能。组织特异性结果分析表明,PoSAD基因在凤丹牡丹的根、茎、叶、花瓣、雌蕊、雄蕊、种子中均有表达,且在花瓣中表达量最高,雌蕊中次之,在根中的表达量最低;不同时期种子中,60d表达量最高,80d次之,10d中表达量最低。     

滇牡丹类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因的鉴定及表达分析

在植物中,类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(F3GT)将不稳定的花色素转变为稳定的花色素苷,是花色素苷形成的关键酶。本研究采样RT-PCR技术从滇牡丹中成功克隆获得一个完整的F3GT基因(Pd F3GT1),其含有1 371 bp的开放阅读框(ORF),编码456个氨基酸。该基因推断的蛋白与葡萄(Vitis vinifera)3GT蛋白的相似性为64%;与已知功能的3GT基因进行系统进化分析,结果显示Pd3GT1与葡萄3GT聚类到同一个分支。氨基酸比对显示Pd3GT1蛋白序列还有糖基转移酶家族特有的PSPG-box结构域。半定量PCR结果显示:Pd3GT1在花蕾,花开时期的花瓣中大量表达,在叶和花芽中有微弱表达;在根和茎中没有表达。说明Pd3GT基因表达具有组织表达特异性。该研究将为研究滇牡丹花色素形成机理,以及对滇牡丹类黄酮糖基转移酶的功能鉴定和利用基因工程手段改良花卉品质提供理论依据。     

牡丹二氢黄酮醇4-还原酶基因PsDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。本研究以牡丹品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹DFR基因cDNA全长,命名为PsDFR1,GenBank登录号为HQ283448。序列分析结果表明,PsDFR1全长1242bp,包含一个长为1095bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,包括多个保守的短链脱氢/还原酶家族的特征位点,属于NADB_Rossmann超家族。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,PsDFR1与葡萄、棉花、毛果杨、梨等植物的DFR相似性都在75%以上。实时荧光定量PCR分析表明,PsDFR1在花色素大量积累的花瓣中表达量最高,其次是萼片和雄蕊,再次是叶片,在心皮中表达量最低。     

橡胶树热激蛋白HbHSP90.8-1基因的克隆与功能分析

白粉病是橡胶树生长发育过程中主要叶部病害之一。热激蛋白90（HSP90）分子伴侣在植物逆境胁迫抗性中起着重要作用。为研究HSP90家族成员结构及其在橡胶树抗白粉病中的功能,利用PCR技术从橡胶树品种热研73397叶片中克隆HbHSP90.8-1并采用生物信息学等技术对其结构和功能进行分析。结果表明,HbHSP90.8-1 cDNA序列全长2 844 bp,开放阅读框（ORF）2 454 bp,编码817个氨基酸。HbHSP90.8-1编码一个有信号肽、无跨膜结构且定位预测在内质网上的稳定亲水蛋白,存在HSP90 superfamily和HATPase superfamily结构域。系统进化分析结果表明橡胶树HbHSP90.8-1与木薯MeHSP90的亲缘关系最近,与麻风树JcHSP90聚为一类。通过qRT-PCR分析结果表明HbHSP90.8-1在橡胶树不同组织中均有表达,其在胶乳中的表达量最高;HbHSP90.8-1基因在白粉菌侵染、H₂O₂、ABA和ETH处理叶片中,表达量均呈现显著上调趋势;在MeJA和SA激素处理下,HbHSP90.8-1表达量呈现下调的趋势。说明HbHSP90.8-1参与橡胶树对白粉菌响应过程以及植物抗病相关激素信号转导途径。     

鸳鸯茉莉查尔酮异构酶基因(CHI)cDNA的克隆与生物信息学分析

采用RT-PCR与RACE技术克隆了鸳鸯茉莉(Brunfelsia acuminata)花瓣中查尔酮异构酶基因(CHI)的全长cDNA,GenBank登录号为JN887637。该基因全长1051 bp,含有1个792 bp的开放阅读框,编码263个氨基酸,为不稳定蛋白。对保守区功能区的分析,推导CHI蛋白具有查尔酮超级家族的保守结构域,二级结构预测显示其主要以α螺旋和β折叠为主。氨基酸同源性分析表明,鸳鸯茉莉CHI蛋白与矮牵牛(Petunia hybrida)、金花茶(Camellia nitidissima)、甜樱桃(Prunus avium)、芍药(Paeonia lactiflora)、牡丹(P.suffruticosa)、菊花(Chrysanthemum morifolium)等植物的同源性分别达到90%、89%、84%、85%、84%、80%。因此,CHI基因可能与鸳鸯茉莉的花色形成有关。     

橡胶树DELLA基因HbRGL1的克隆与表达分析

DELLA蛋白属于植物特异性GRAS家族,是植物生长的负调控因子。为揭示橡胶树DELLA基因在橡胶树生长发育中的分子调控机制,本研究从橡胶树热研7-33-97中克隆HbRGL1的cDNA全长序列,含1 851 bp的ORF,编码616个氨基酸。生物信息学分析表明HbRGL1属于不稳定的亲水蛋白,定位在细胞核上,含有DELLA和GRAS保守结构域。系统进化关系分析表明HbRGL1与橡胶树HbGAIL、木薯MeGAIL、蓖麻RcGAI、麻风树JcGAI聚为一类。qRT-PCR分析表明HbRGL1在橡胶树不同组织中的表达量差异显著,在花中的表达量最高。在生长素（IAA）、乙烯利（ET）和脱落酸（ABA）等不同激素处理叶片中HbRGL1表达量均呈现显著上调趋势,尤其对赤霉素（GA₃）的应答具有反应快速且上调表达倍数最高。本研究为进一步阐明HbRGL1在橡胶树生长发育中的功能奠定理论基础。     

丹参肉桂酰辅酶A还原酶基因克隆与生物信息学分析

分析丹参转录组数据库,获得一条新的肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)基因,命名为SmCCR-2(GenBank注册号为JF784010)。该基因包含一个长为966 bp的完整开放读码框,编码321个氨基酸残基。生物信息学分析显示,SmCCR-2编码的蛋白具有NWYCY基序,属于NABD_Rossmann超家族,相对分子量为35.80 kD;预测SmCCR-2为中性亲水的稳定蛋白,存在跨膜结构域。实时荧光定量PCR结果表明,SmCCR-2基因在丹参各组织都有表达,茎中表达量最高。其表达受到病原菌的影响,表明SmCCR-2基因可能与植物防御反应有关。     

牡丹PsAGL6基因克隆与表达分析

该研究在转录组数据分析基础上,通过RT-PCR方法从牡丹(Paeonia suffruticosa.L)品种‘洛阳红’中克隆AGL6基因,并分析了其在不同组织和花型中的表达模式。结果显示:(1)AGL6开放阅读框长度732bp,编码244个氨基酸;结构域分析显示,该基因具有高度保守的MADS MEF2区、K区、AGL6I与AGL6II基序,归类于MADS-box基因家族,命名为PsAGL6,GenBank登录号为MF563611。(2)同源比对分析显示,牡丹PsAGL6与葡萄VvAGL6氨基酸序列相似度最高,达79%。(3)qRT-PCR分析结果显示,PsAGL6在牡丹各器官中均有表达,但营养器官中表达量较低,花器官中表达量较高,其中以萼片最高,花瓣与雌蕊次之;对4种牡丹花型花瓣的表达分析显示,PsAGL6基因在不同花型花瓣中的表达量差异明显,且蔷薇型牡丹花瓣相对表达量最高。研究表明,AGL6基因参与牡丹花器官的形成,为深入研究花器官发育的分子机制提供了帮助。     

大白菜BrCML49基因的分离鉴定及表达特征分析

类钙调蛋白(Calmodulin like protein,CML)是植物细胞中一类非常重要的钙感受蛋白,且CML蛋白在花粉萌发和花粉管生长中起到重要作用。该研究以大白菜自交不亲和系‘91 125’自花授粉后柱头为材料,克隆获得大白菜BrCML49基因cDNA全长序列1 046 bp,包括960 bp开放阅读框,编码319个氨基酸,包含2个EF hand保守结构域。序列分析发现,BrCML49蛋白为稳定的亲水蛋白,没有跨膜区。实时荧光定量(qRT PCR)表达分析显示,BrCML49基因的表达量在‘91 125’的花药中最高,其次是全花和花瓣,在其他组织中表达量较低;BrCML49基因在大白菜自交亲和系‘14S23’的全花和柱头中表达量较高,在其他组织中表达量较低。亚细胞定位分析发现BrCML49主要定位于烟草叶片的细胞膜和细胞核中。该研究结果可为进一步研究大白菜BrCML49基因的功能奠定基础,并为阐明大白菜BrCML49基因参与自交不亲和花粉萌发及花粉管生长的信号机制提供理论依据。     

牡丹ACC合成酶ACS1基因的克隆与原核表达

从牡丹‘洛阳红’(Paeonia suffruticosa‘ Luo Yang Hong’)花瓣中提取总RNA,根据GenBank上牡丹ACC合成酶基因PsACS的序列设计引物,通过RT-PCR获得牡丹PsACS1基因序列,包含一个1 479 bp的开放阅读框,编码492个氨基酸.将PsACS1基因cDNA片段与pET28a(+)构建原核表达载体pET-ACS1,转化大肠杆菌E.coli BL21 (DE3).0.4 mmol/LIPTG诱导3h后,在预期的蛋白分子量55 kD处出现1条表达加强的蛋白条带.为进一步目的蛋白的纯化和鉴定提供试验基础.     

藏山羊KLF6基因克隆及组织表达分析

本试验旨在获得藏山羊KLF6基因序列,并分析其序列生物学特征,同时阐明该基因在不同组织中的表达情况。利用RT-PCR技术克隆藏山羊KLF6基因序列,利用实时荧光定量PCR检测其在藏山羊各个组织中的表达丰度。结果表明,获得藏山羊KLF6基因序列1012 bp(登录号:KY677697),其中包括5'UTR序列3 bp和3'UTR序列154 bp,CDS为855 bp,编码284个氨基酸,为无信号肽序列和跨膜结构域的稳定亲水酸性蛋白。KLF6基因在藏山羊的肺脏组织中表达水平最高,极显著高于其他组织(p0.01),在脾脏和脂肪组织中也存在较高水平的表达。本研究为进一步阐明KLF6基因在藏山羊中的生物学功能奠定了基础。     

彩色马铃薯品种‘转心乌’类黄酮-3'5'-羟化酶(F3'5'H)基因的生物信息学和表达分析

类黄酮-3'5'-羟化酶(F3'5'H)基因是合成蓝色飞燕草色素类花色苷的关键酶基因。本研究采用RT-PCR法从彩色马铃薯品种‘转心乌’中克隆到了F3'5'H基因的c DNA,并进行了生物信息学和组织表达模式分析,希望能探明F3'5'H基因在彩色马铃薯花色苷合成中的作用及表达方式。克隆到的F3'5'H c DNA序列全长1 720 bp,编码509个氨基酸残基,同源比对表明F3'5'H与茄科植物聚在一起,其次是其它双子叶植物。F3'5'H具有信号肽和明显的跨膜结构域,属于分泌蛋白且为稳定的亲水蛋白,定位于细胞质。说明F3'5'H在细胞质中的粗糙型内质网上合成前体后,跨膜运输到其它部位或细胞器中发挥作用。α螺旋和无规则卷曲是F3'5'H的主要二级结构元件。F3'5'H具有细胞色素P450的"PPGP"、"AGTDT"、"FGAGRRICAG"三段基序,且只有一个功能结构域,与细胞色素P450的功能结构域相匹配,属于细胞色素P450家族的一员。组织特异性表达结果表明:F3'5'H相对表达量和花色苷含量均是块茎高于叶片和地上茎,它们的变化趋势基本一致,花色苷含量较高的器官,其F3'5'H的相对表达量也高,说明花色苷的积累与F3'5'H的表达正相关。     

丹参ACC氧化酶基因(SmACO1)的克隆与序列分析

依据丹参转录组数据库序列信息,采用RT-PCR和染色体步移技术从丹参中首次克隆得到ACC氧化酶基因,命名为SmACO1(GenBank注册号为JQ026111)。该基因gDNA序列长1 347 bp,由3个外显子和2个内含子组成;cDNA全长1 117 bp,包含945 bp的开放阅读框,编码314个氨基酸残基。生物信息学分析显示SmACO1为无信号肽与跨膜结构域,且定位于细胞质的稳定亲水蛋白,含有Fe²⁺依赖的加氧酶结构域。实时荧光定量PCR结果表明,SmACO1基因在丹参不同组织器官中差异表达,花中表达量最高;其表达受到病原菌和茉莉酸甲酯的诱导,表明SmACO1基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

杨树ERF11转录因子基因应答渗透胁迫表达分析

从小黑杨(Populus simonii×P.nigra)叶片中克隆出732 bp的ERF11转录因子基因(Potri.011G057000.1)cDNA,其编码的蛋白含有243个氨基酸,属于不稳定的亲水蛋白,不存在信号肽,不具跨膜能力,含AP2/ERF家族保守结构域。系统进化树表明,小黑杨ERF11蛋白与胡杨、麻疯树、蓖麻、橡胶树、木薯遗传距离较近,说明其亲缘关系较近。亚细胞定位结果表明,ERF11蛋白定位于细胞核中。ERF11基因表达具有组织特异性,并受胁迫诱导表达。其在根中相对表达水平明显比在茎和叶中表达水平高,在盐和甘露醇胁迫下,基因均表现上调表达。表明ERF11转录因子基因可能与植物应答高盐和干旱胁迫相关。     

木薯A20/AN1锌指蛋白基因的克隆及其预测性特征

A20/AN1锌指蛋白现已快速成为利用生物技术改良植物对非生物胁迫耐性的候选靶标基因,但是对该类蛋白在植物中功能大多出于预测分析。木薯被认为是一种抗逆性较强的作物,为了给木薯抗逆分子机制研究提供线索,本研究从木薯中克隆一了个同时具有A20和AN1结构域的锌指蛋白基因Metip并进行了生物信息学分析。结果表明,Metip的c DNA编码区长为561 bp,推断编码的锌指蛋白Metip由186个氨基酸组成。Metip的分子量为20.17 k D;等电点为8.9;不稳定指数为40.78;脂肪指数56.18;亲水系数-0.529,由此推断Metip是一种不稳定的偏碱性的亲水蛋白;该蛋白无跨膜结构和信号肽,极有可能定位在细胞核。顺式作用元件分析发现具有7个与逆境胁迫应答有关的元件和10个光响应元件。木薯的Metip与拟南芥和水稻中的与非生物胁迫抗性相关的A20/AN1锌指蛋白具有演化亲缘关系。     

茶树1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因CsDXS1的克隆与表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)是MEP萜类合成途径的第一个关键酶,在植物萜类物质的生物合成过程中发挥重要的作用。以福鼎大白茶为实验材料,在课题组前期转录组数据的基础上,运用RT-PCR技术克隆了茶树Cs DXS1基因的完整开放阅读框(ORF)。该ORF长度为2 154 bp,编码717个氨基酸。生物信息学分析结果表明,茶树Cs DXS1蛋白与其他植物的同源蛋白相似性高达85%-90%,属于DXS基因家族的I类基因,该蛋白是不稳定的亲水蛋白,不存在信号肽和跨膜结构域,有15个可信度高的磷酸化位点,具有典型的转酮醇酶亚家族功能域。利用实时荧光定量PCR对Cs DXS1基因在茶树不同组织和不同激素处理下的表达谱进行检测,结果显示:不同组织中,Cs DXS1基因的表达水平在第三叶中最高,嫩叶中的表达量显著高于茎和老叶,表达水平从高到低依次为第三叶第四叶第二叶第一叶嫩茎老茎老叶。在不同激素处理中,Cs DXS1的表达量受到不同程度的诱导,且表达量峰值的出现时间存在差异。Cs DXS1在IAA和ABA激素处理下的表达量峰值最高(4 h),均为对照的1.5倍,在Me JA处理下表达量峰值最低(24 h),仅为对照的1.1倍。     

滇龙胆GrCMS基因的克隆与表达分析

2-C-甲基-D-赤藓醇4-磷酸胞苷酰转移酶是赤藓糖磷酸酯(MEP)途径中的第三个催化酶。以滇龙胆转录组为基础,采用RT-PCR技术从滇龙胆幼叶克隆2-C-甲基-D-赤藓醇4-磷酸胞苷酰转移酶基因GrCMS,并进行原核表达和组织特异性表达分析。序列分析显示,GrCMS基因(登录号KJ917164)开放阅读框(ORF)长933 bp,编码310氨基酸,推测分子量为34.23 kD,等电点为7.68。蛋白质序列分析显示,GrCMS无信号肽,为亲水稳定蛋白,主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,可能定位叶绿体;具有CMS保守结构域。进化分析结果表明,GrCMS蛋白与长春花CrCMS蛋白亲缘关系最近。原核表达结果表明,GrCMS与预期蛋白大小一致。定量PCR结果表明,GrCMS基因主要在叶中表达。结果为进一步研究该基因功能和龙胆苦苷生物合成途径奠定基础。