茶树谷氨酰胺合成酶同源基因的克隆及表达分析

在实验室前期构建cDNA幼根文库获得谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS,EC 6.3.1.2)同源序列(contig48)的基础上设计引物,通过SMART RACE技术克隆了该基因cDNA全长序列(命名为GS1-2,GenBank登录号:JQ925873.1)。结果显示:(1)GS1-2基因全长为1 710bp,开放阅读框长1 071bp,编码356个氨基酸,预测蛋白分子质量为39.3kD,理论等电点为5.65;核酸序列分析表明,GS1-2基因与从安吉白茶中克隆的茶氨酸合成酶基因相似性为99%。(2)将GS1-2基因克隆至原核表达载体pET-32a和pMAL-c5x,转化至大肠杆菌,IPTG诱导表达融合蛋白,SDS-PAGE检测结果表明,pET-32a-CsGS1-2转至Rosetta中诱导表达的蛋白与预测蛋白大小一致,主要以包涵体形式存在;而pMAL-c5x-CsGS1-2转化大肠杆菌BL21(DE3)诱导表达可产生可溶性蛋白。(3)进一步构建茶树GS1-2酵母表达载体pYES-DEST52-CsGS1-2并转化至酿酒酵母(WAT11)菌液中,添加底物(谷氨酸钠100μmol/L和盐酸乙胺500μmol/L)震荡培养并离心,UPLC-MS测定酶反应产物结果初步表明,目的蛋白不能催化盐酸乙胺和谷氨酸钠合成茶氨酸,但可以合成谷氨酰胺。     

甜菜胞质型谷氨酰胺合成酶基因组DNA的克隆

以甜菜叶片为材料,用CTAB法提取基因组DNA.以分段PCR法扩增得到了完整的甜菜胞质型谷氨酰胺合成酶(GS1)基因组DNA.采用RT-PCR法扩增此GS1基因(GS1)的cDNA序列应用于对照.获得了长度为9 606bp的完整的GS1 DNA序列和长度为1 068 bp的GSI cDNA序列.分析GS1基因组DNA序列表明,它包含13个外显子,被12个内含子分隔开.其外显子区与已公布的GS1 mRNA序列的相似性达99.5%.RT-PCR法获得的cDNA序列与已知的GS1 mRNA序列相似性达99.6%.而2次实验中GS1基因组DNA外显子区与GS1 cDNA序列的相似性达99.9%.GenBank登录号为EU370974.     

水葫芦胞质型谷氨酰胺合成酶EcGS1全长cDNA的克隆及序列分析

以水葫芦根部总RNA逆转录得到的cDNA为模板,参照其他植物的胞质型谷氨酰胺合成酶(GS1)氨基酸保守序列设计简并引物,进行PCR扩增,以得到的产物为基础,采用RACE技术获得水葫芦胞质型谷氨酰胺合成酶EcGS1全长cDNA。全长为1 434 bp,开放阅读框为1 071 bp,编码356个氨基酸,分子量为39.3 kD,等电点pI为5.52。序列相似性分析显示,该序列与其他植物的GS1氨基酸序列具有较高的相似性。通过亚细胞定位预测,确定EcGS1为胞质型谷氨酰胺合成酶。     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

茶树黄酮醇合成酶基因的克隆与原核表达

本研究采用EST测序技术和RT-PCR技术,获得了一个茶树茶多酚代谢中的重要基因--黄酮醇合成酶(FLS)基因,在GenBank登录(GenBank accessionNo.EF205150),其序列全长1317 bp,其中开放阅读框长996bp,编码331个氨基酸,3′端有一个明显的多聚腺苷酸加尾信号,推测的蛋白分子量约为37.5kD,理论等电点为5.80.序列分析表明它与葡萄FLS基因序列的亲缘关系比较近.将该基因重组到表达载体pET-32a(+)中进行原核表达,经IFTG诱导、SDS-PAGE检测,结果表明茶树黄酮醇合成酶基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约61 kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符.用Ni-NTA亲和层析柱对融合蛋白进行纯化,得到了纯度在90%以上的纯化蛋白,为进一步研究PET-FLS融合蛋白的活性及功能奠定了基础.     

橡胶树胞质型谷胱甘肽还原酶基因的克隆与表达分析

根据橡胶树GR1基因（Hb GR1）部分序列设计特异引物,运用RACE和RT-PCR技术克隆Hb GR1全长c DNA序列;运用DNAMAN、MEGA 6.06、Prot Param及Signal P 4.1 Server等生物信息学软件对Hb GR1序列、GR1系统进化关系及Hb GR1的基本理化性质和亚细胞定位等进行分析;利用实时荧光定量PCR技术研究Hb GR1的表达模式;构建原核表达载体p EASYE1-Hb GR1,并将其转入大肠杆菌BL21（DE3）,用IPTG诱导融合蛋白原核表达。获得2 082 bp的Hb GR1全长c DNA,其中5′非编码区293 bp,3′非编码区298 bp,开放阅读框长1 491 bp,共编码496个氨基酸,其编码的蛋白分子质量约为53.68 k Da,理论等电点p I为6.18。序列分析发现Hb GR1无信号肽,在氨基酸水平上与其他植物GR1具有很高的同源性,包含植物GR典型的NADH结合结构域、二聚体结构域和高度保守的GGTCV[I/L]RGCVPKK[I/L]LVY基序。对植物GR进行系统进化分析表明,Hb GR1属于双子叶植物GR分枝,与同属大戟科的蓖麻亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明Hb GR1在橡胶树胶乳、叶片、树皮和花中均表达;Hb GR1表达受死皮、乙烯、茉莉酸、过氧化氢和伤害调控。SDS-PAGE电泳结果表明重组质粒p EASY-E1-Hb GR1在大肠杆菌BL21（DE3）中有效表达一个分子量约为55 k Da的融合蛋白。     

茶树胞质型苹果酸脱氢酶的原核表达及生物信息学分析

利用RT-PCR及cDNA末端快速扩增法,获得了完整的茶树细胞质苹果酸脱氢酶(cMDH)基因Cs-cMDH(GonBank登录号为GQ845406).该基因全长1 235 bp,编码332个氨基酸,分子量约为35.5kD.含重组质粒pGEX-MDH的E.coli Rosetta经0.5 mmol·L~(-1) IPTG于32℃诱导3 h后可以获得大量可溶性的61.5 kD融合蛋白.NCBI的BLAST结果显示,Cs-cMDH与高等植物cMDH的氨基酸序列一致性高达88%～93%.通过基于蛋白质结构的多序列比对,预测Cs-cMDH为二聚体,每个亚基包含13个β-折叠及13个a-螺旋.Cs-cMDH包含典型的MDH"指纹"(fingerprint)序列G~(12)AAGQIG~(18),其氨基酸残基D43在所有NAD-MDH中都很保守.Cs-cMDH还包含一些与其它NAD-MDHs同源的保守序列单元,如NAD+结合位点、催化模体及底物结合位点.而且Cs-cMDH还包含在所有植物NAD-cMDHs中都相当保守的6个Cys,因此我们推断Cs-cMDH为茶树细胞质NAD-MDH.茶树基础代谢相关基因cMDH的克隆和原核表达为Cs-cMDH的功能研究奠定了基础.     

胞质雄性不育相关基因的克隆及其表达分析

根据GenBank中orf224和atp6基因的保守序列设计特异引物,对不结球白菜Pol胞质雄性不育系的基因组DNA进行特异扩增,获得了Pol胞质雄性不育的特异基因orf224和atp6的DNA序列.用Blastn在GenBank中进行同源性比对分析,发现不结球白菜orf224c和atp6c基因与已报道的orf224和atp6基因的同源性高达100%,在GenBank中的登录号依次为DQ400846、DQ412559.运用半定量RT-PCR对orf224c基因在不同器官中的表达水平进行分析,结果表明:不育系花期叶片中该基因的表达量比长度小于0.5 mm蕾和雄蕊中的明显低,在后2个器官中的表达量无明显差异;而在保持系的上述3个器官中的表达量无明显差异.该结果显示orf224基因表达上调与孢原细胞分化受阻相关.     

红花花青素合成酶基因的克隆及表达分析

根据红花转录物测序结果中得到的中间序列,采用R11-PCR和RACE方法从红花花瓣中克隆到1个4嬲基因的全长cDNA,该基因全长序列1226bp,具有完整的开放阅读框（ORF）,共1050bp,编码349个氨基酸。生物信息学软件分析显示,该基因编码的蛋白理论分子量约为82．27kDa,等电点为5．09,序列里含有典型的加尾信号序列AATAA和Poly（A）。保守结构域预测表明,该基因编码的蛋白具有典型的ANS蛋白功能结构域,其保守结构域中含有铁离子及2．0-酮戊二酸结合位点。结合其他物种的臌因构建系统树表日月,红花ANS蛋基因与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与芍药的亲缘关系最近。应用实时荧光定量PCR分析表明,ANS基因在红花的初花期和盛花期的表达量最高。     

白及蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

为揭示白及蔗糖合成酶基因与生长发育的关系,该研究以白及为材料,利用RT-PCR技术同源克隆白及蔗糖合成酶的关键基因SuSy,对SuSy基因的生物学特性及表达特征进行了分析,并利用实时荧光定量PCR检测SuSy基因在不同组织中的表达规律。结果表明:(1)白及SuSy基因长度为2 215 bp,编码737个氨基酸,与铁皮石斛、文心兰和蝴蝶兰的蛋白质氨基酸序列的相似性分别为97%、92%和95%。(2)生物信息学分析表明,SuSy蛋白质序列具有较高的亲水性,与拟南芥SuSy蛋白质氨基酸三级结构一致性为75.2%;系统进化树分析发现,白及SuSy蛋白与铁皮石斛处于同一个分支上。(3) qRT-PCR结果表明,SuSy基因在叶片中的表达量最高,块茎中的表达量最低;成熟叶片的表达量高于未成熟叶片的表达量;数据差异性分析显示,SuSy基因在根、块茎中表达量具有极显著性差异,但在一年生叶和二年生叶中的表达量无显著性差异,幼苗叶和一、二年生叶中表达量具有极显著性差异。由此推测,SuSy基因可能受生长发育的诱导,是调控白及生长发育关键基因。     

西伯利亚蓼谷氨酰胺合成酶基因的克隆及碱性盐胁迫下的表达

根据西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum Laxm.)地下茎抑制消减文库(SSH)中获得的谷氨酰胺合成酶基因(Glutamin synthetase,GS)EST序列,应用RACE技术克隆了具有Poly A的全长cDNA序列,以下简称为PsGS基因。该序列全长1 273 bp,其5'非翻译区178 bp,3'非翻译区24 bp,开放阅读框编码356个氨基酸残基;根据与其他植物谷氨酰胺合成酶的氨基酸序列的比对以及系统进化分析的结果,确定此基因为谷氨酰胺合成酶基因家族成员;经过SignalP3.0预测该蛋白没有信号肽,无切割位点,为非分泌蛋白。经过ProtParam计算该蛋白的理论等电点为5.55,分子量为39.2 kD,不稳定系数为43.82%,为非稳定蛋白。实时定量PCR分析表明,PsGS在西伯利亚蓼叶、茎、地下茎中均有表达。在3%NaHCO3诱导下,该基因在叶和茎中表达升高,在地下茎中表达受到抑制,推测该基因在抵御碱性盐迫时具有重要作用。     

大鼠Notch 1胞质段的克隆及其表达

Notch 1信号途径参与决定细胞命运,其水解后产生的活性片段——胞质段（Notch 1 intracellular cytoplasmic domain, NICD）能被转运进核,激活下游靶基因的表达.Notch 1参与细胞的增殖、分化、程序性死亡、发育过程中的形态发生和器官形成等许多重要过程.为了获得重组的NICD,以大鼠脑cDNA文库为模板,用PCR方法扩增出编码NICD的基因片段,克隆至谷胱甘肽-S-转移酶（GST）融合表达载体pGEX-KG中,并在大肠杆菌中获得较高水平的表达.表达的融合蛋白GST-NICD分子质量约为120 ku左右,以包涵体和可溶性两种形式存在,易于亲合层析纯化.为制备抗体和进一步的功能研究奠定了基础.     

人参查尔酮合成酶基因PgCHS1的克隆与表达分析

该文探究了人参查尔酮合成酶(chalcone synthase, CHS)基因的表达模式与人参黄酮含量及抗胁迫之间的关系。作者从新鲜4年生人参根中提取总RNA,反转录合成cDNA,根据转录组测序结果,利用PCR扩增克隆人参CHS基因的cDNA全长,对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析人参根、茎、叶和胁迫条件下发根中CHS基因的表达水平,并测定其黄酮含量。克隆得到人参CHS,命名为PgCHS1,序列完整开放读码框(ORF)长度为1 182 bp,编码393个氨基酸。分析表明,该序列属于CHS家族基因,其具有查尔酮合成酶催化中心4个高度保守的残基Cys164、Phe215、His303、Asn336和形成活性中心构象所必需的13个关键残基Pro138、Gly163、Gly167、Leu214、Asp217、Gly262、Pro304、Gly305、Gly306、Gly335、Gly374、Pro375、Gly376。基因表达分析表明,Pg CHS1基因在叶片中的表达量最高,其次是茎、根和发根,并且受SA和MeJA的诱导。人参黄酮含量与基因表达水平高度一致。结果提示, PgCHS1基因参与人参黄酮的生物合成,从而保护人参免受外界的胁迫。     

梨小食心虫几丁质合成酶1基因的克隆与表达分析

【目的】克隆梨小食心虫Grapholitha molesta(Busck)几丁质合成酶1基因,分析该基因的分子特征及时空表达模式,为探析其生理功能奠定基础。【方法】利用简并引物和RACE技术从梨小食心虫5龄幼虫和蛹中克隆几丁质合成酶1基因的全长c DNA序列,同时获得其两个可变剪切外显子序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统进化树。利用RTq PCR技术研究该基因及两个可变剪切外显子在1日龄预蛹不同组织(头、体壁、脂肪体、中肠、气管和马氏管)中以及不同发育阶段(2-5龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达特性。【结果】克隆获得梨小食心虫几丁质合成酶1基因,将其命名为Gm CHS1,该基因编码1 565个氨基酸,包含了16个跨膜螺旋,两个可变剪切外显子包含177个碱基,编码59个氨基酸序列,分别命名为Gm CHS1a(Gen Bank登录号:MF000781)和Gm CHS1b(Gen Bank登录号:MF000782)。系统发育树同源分析结果表明,Gm CHS1属于几丁质合成酶1,Gm CHS1a和Gm CHS1b分别归属于可变剪切外显子CHS1a和CHS1b。组织表达模式表明,Gm CHS1基因在体壁中表达量最高,其次是在头和气管中,其余组织中表达量较低或不表达;发育表达模式表明,该基因在各个发育阶段均有表达,幼虫蜕皮期、预蛹-蛹和蛹-成虫转变过程中表达量上调。Gm CHS1a在体壁和头部的表达量高于Gm CHS1b,而在气管和脂肪体中的表达量略低于Gm CHS1b,两者在中肠和马氏管中表达量都很低。在梨小食心虫不同发育阶段,Gm CHS1a的表达趋势表现为在幼虫蜕皮和预蛹-蛹转变过程中高表达;Gm CHS1b在幼虫各个阶段表达量都较低,在预蛹-蛹和蛹-成虫转变过程中高表达。【结论】Gm CHS1a和Gm CHS1b属于昆虫几丁质合成酶1家族,其基因在梨小食心虫不同组织及发育阶段的表达量显著不同,推测其在梨小食心虫发育过程中发挥着不同的作用。本研究为进一步探索该基因在梨小食心虫体内的功能奠定了基础。     

枸杞蔗糖磷酸合成酶基因的克隆及组织表达分析

利用RT-PCR及RACE技术,从药用植物枸杞中克隆了1个编码蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因的全长cDNA,命名为LbSPS(GenBank登录号KC834608)。序列分析表明:LbSPS基因长3 677bp,开放阅读框为3 165bp,编码1 033个氨基酸,分子量为118.457 5kD,理论等电点6.05。系统进化分析显示,LbSPS编码的氨基酸序列与甜瓜、马铃薯、番茄等蔗糖磷酸合成酶基因编码氨基酸序列一致性为66%~98%。qRT-PCR分析显示,LbSPS基因在枸杞花中表达量最高,叶中表达水平较低。该研究为进一步了解LbSPS在枸杞生长发育、逆境胁迫等过程中的生物学功能奠定了基础。     

枇杷八氢番茄红素合成酶基因的克隆及表达分析

本研究以‘大五星’(红肉)和‘川农1-5-9’(白肉)枇杷不同发育阶段的果皮、果肉为材料,采用同源克隆法从枇杷果实中克隆类胡萝卜素合成途径中关键酶基因PSY,利用生物信息学方法分析所获得的核苷酸序列及推导的氨基酸序列,再利用qRT-PCR从转录水平上检测两种枇杷不同发育阶段表达水平。发现枇杷PSY基因cDNA序列全长1 191 bp,具有完整开放阅读框,编码396个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,枇杷PSY蛋白与其他物种PSY蛋白具有很高的相似性,与苹果(Malus domestica)相似性高达98%。qRT-PCR分析表明,随着枇杷果实的发育,PSY基因表达量明显增加,与转色期后枇杷总类胡萝卜素含量变化一致,表明PSY基因可能参与枇杷类胡萝卜素合成的调控。     

紫娟茶叶片中花青素合成酶基因的克隆及表达分析

本研究通过RT-PCR从紫娟茶(Camellia sinensis var.assamica)叶片中克隆花青素合成酶(anthocya-nin synthase,ANS)基因,进行生物信息学分析,以实时荧光定量PCR研究ANS基因在紫娟茶顶芽及芽下第一、第二、第三叶中的表达情况.克隆得到了ANS基因的两个cDNA,即ANSa、ANSb,获得GenBank登录号分别为MN266484、MN266485,二者的功能结构域均属于2-酮戊二酸和Fe(Ⅱ)-依赖的氧化酶家族.通过荧光定量PCR发现两个ANS基因在不同幼嫩程度的叶片中表达量存在差异,ANSa在顶芽中表达量最高,ANSb则在芽下第一叶中表达量最高.本研究明确了ANS在紫娟茶同一时期不同幼嫩程度叶片中的表达情况,为进一步研究紫娟茶花青素的合成与积累奠定了基础.     

烟草胞质6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的克隆及表达分析

采用电子克隆的方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,首次从烟草(Nicotiana tabacum)中克隆到1个胞质6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6PGDH)基因的c DNA序列,命名为Nt6PGDH(Gen Bank登录号:KM211534)。该基因c DNA全长1 932bp,开放阅读框1 455 bp,编码484个氨基酸,与番茄(Solanum lycopersicum)和马铃薯(Solanum tuberosum)的6PGDH氨基酸序列一致性最高,为95%。生物信息学分析表明,Nt6PGDH氨基酸序列不存在信号肽和转运肽,无跨膜结构域,定位于细胞质。对烟草不同发育时期Nt6PGDH基因的表达情况分析发现,Nt6PGDH基因在烟草旺长期根、茎、叶中的表达量均高于苗期,并且在同一发育时期,烟草根中表达量最强,茎次之,叶片最弱。     

芜菁花青素合成酶基因的克隆、序列分析及表达

目的：克隆津田芜菁和赤丸芜菁花青素合成酶（ANS）基因并研究其表达特性。方法：用UV-A处理津田芜菁和赤丸芜菁块根24h后提取总RNA,通过RT-PCR方法克隆BrANS1和BrANS2基因并进行序列分析,通过Northern杂交检测BrANS1和BrANS2基因的表达。结果：BrANS1和BrANS2的开放读码框为1077bp,编码358个氨基酸残基;BRANS1和BRANS2与甘蓝ANS的同源性达97％,第211-307肽段具有20G-Fe（Ⅱ）加氧酶家族基因的结构域;BrANS1和BRANS2基因具有高度同源性,核苷酸序列在5个位置上存在差异,推导的氨基酸序列完全相同;uv-A可以诱导BrANS1和BrANS2表达,基因的表达量与处理时间相关。结论：克隆了津田芜菁和赤丸芜菁的BRANS1和BrANS2基因,这将为筛选依光型和非依光型花青素生物合成催化酶基因奠定研究基础。