苦荞二氢黄酮醇4-还原酶的原核表达与多克隆抗体制备

苦荞二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)是花青素合成途径的关键酶。该研究以苦荞种子灌浆期cDNA为模板,采用RT-PCR方法克隆苦荞DFR编码基因,并将其连接到表达载体pET47b上,转化获得苦荞DFR编码基因的大肠杆菌BL21(DE3)工程菌,通过IPTG诱导表达,用SDS-PAGE分析表达产物,用亲和层析方法纯化蛋白,制备苦荞DFR多克隆抗体。RT-PCR技术获得了苦荞DFR编码基因的开放阅读框,重组表达载体经PCR和测序鉴定,表明表达载体构建成功,SDS-PAGE分析表达产物分别以可溶和不可溶的形式高效表达,亲和层析纯化得到融合蛋白,Western blotting显示,制备的多克隆抗体能特异识别其对应的抗原,天然的苦荞DFR蛋白在苦荞种子灌浆期中大量表达。苦荞DFR编码基因的原核表达与多克隆抗体的制备,为进一步开展DFR编码基因功能的研究奠定了基础。     

野生罂粟COR基因克隆及转化

以野生罂粟幼叶总RNA为模板,采用RT-PCR技术克隆到可待因酮还原酶基因COR的cDNA序列,所获得的cDNA序列全长966 bp,具有完整的ORF,编码321个氨基酸.Blast分析表明,该片段与GenBank中的可待因酮还原酶基因(COR)家族相似性很高,其中与基因COR1.1的一致性最高可达98.96%,该片段命名为COR(GenBank,登录号为FJ624147).以中间载体pHANNIBAL和植物表达载体pART27为基础,构建了CaMV-35S启动子驱动的含可待因酮还原酶基因片段反向重复序列的RNAi双元表达载体pARC,转化烟草获得转基因植株.     

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.     

荠菜CRABS CLAW的克隆与拟南芥遗传转化

根据GenBank收录的CRC基因cDNA序列设计引物,以短角果荠菜(Capsella bursa-pastoris)为材料,通过RT-PCR扩增出与拟南芥CRC基因同源的全长cDNA,进行测序、比对及同源性分析.结果显示,克隆的该基因cDNA序列与报道的拟南芥CRC序列一致性达到93%,可以推断其为荠菜CRC基因的cDNA(cbCRC).以Ti质粒pWM101为载体,构建了由CaMV35S启动子调控的cbCRC基因植物表达载体pWM101-cbCRC, 采用根癌农杆菌滴注柱头法转化拟南芥,获得了转cbCRC基因的拟南芥植株.转基因拟南芥心皮果荚形态大小发生了一定的变化,说明荠菜cbCRC基因在拟南芥中的表达对拟南芥心皮形态和大小都产生了一定影响,但其并没有使拟南芥表现出荠菜短角果的形态.     

日本蛇根草DFR3基因的克隆分析及其编码蛋白的分离纯化

二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)作为花色苷代谢途径下游的关键酶,对植物花色苷的合成具有重要调控作用。该研究以日本蛇根草(Ophiorrhiza japonica)为材料,采用RT-PCR方法克隆获得一个DFR基因(OjDFR3),利用生物信息学方法对OjDFR3蛋白的性质进行了分析,通过实验完成该基因原核表达载体的构建及其重组蛋白的制备与纯化,为深入揭示日本蛇根草DFR基因的功能以及花色苷的合成与调控研究奠定基础。结果表明:(1)成功克隆获得一个DFR基因(OjDFR3);序列分析显示,OjDFR3基因cDNA全长为1 071 bp,可编码356个氨基酸,蛋白分子量为39.52 kD。(2)生物信息学分析表明,OjDFR3基因编码形成的蛋白由20种氨基酸组成,其中亮氨酸含量最多,不存在信号肽,是一种亲水性蛋白,定位在细胞质的可能性最大,三级结构由α螺旋、延伸链、无规则卷曲组成。(3)原核表达分析显示,重组质粒pET32a-OjDFR3可在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,其最佳诱导表达条件为37℃、4 h、IPTG浓度为0.8 mmol/L,同时在100和200 mmol/L咪唑洗脱下的蛋白纯度最好。(4)按照上述最佳条件,制备并获得了大量浓度和纯度较好的蛋白。     

VIGS技术鉴定药用菊花皇菊中的DFR基因功能研究

从药用菊花皇菊中克隆二氢黄酮醇还原酶(dihydroflavonol 4-reductase, DFR)基因片段,插入病毒诱导载体中来抑制菊花内源性基因的表达,用于其基因功能分析。根据已报道的菊花DFR基因序列(GenBank登录号GU324979)设计引物,克隆部分基因序列,应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行分析。采用病毒诱导基因沉默技术(VIGS),以菊花的扦插苗生长到第3～4片叶期的菊花植株为实验材料,沉默菊花的DFR基因,用半定量和荧光定量PCR检测病毒诱导沉默后DFR基因的表达。克隆得到黄菊DFR基因的最大开放阅读框为1 029 bp,共编码342个氨基酸,等电点是6.03,分子量是41 089.36,与同一科属植物之间同源性达到80%以上,说明DFR蛋白氨基酸序列在同一科属间具有高度保守性。根据DFR基因全长设计构建病毒诱导载体的引物得到453 bp的目的基因,命名为NbDFR。构建病毒载体(TRV)并利用携带目的基因的TRV重组载体病毒感染菊花幼苗,10 d后可以看出菊花出现发育迟缓且叶片皱缩干枯的现象,检测DFR基因发现基因表达下调约20%,但未达到显著性。DFR基因是否被成功沉默还进一步验证。病毒诱导的基因沉默技术可在药用菊花中初步快速鉴定相关基因的功能。     

紫杉烷13α-羟基化酶基因的克隆及其转化烟草的研究

本研究利用东北红豆杉(Taxus cuspidata )cDNA文库作为模版,通过PCR技术扩增得到我国东北红豆杉紫杉烷13α-羟基化酶(Taxane 13α-hydroxylase,简称13OH)的全长cDNA,将PCR产物克隆到pGM-T载体后测序结果表明该序列长度为1458bp。同源性比较分析结果表明：其碱基序列与已经报道的东北红豆杉(Taxus cuspidata)的13OH基因的一致性为99.38%,其氨基酸序列同与已经报道的东北红豆杉的13OH氨基酸序列的一致性为99.18%。将获得的cDNA全长序列正向插入到含有GUS报告基因的pCambia1305.1后成功地构建出东北红豆杉13OH植物表达载体pC13OH,通过电击法把pC13OH转入根癌农杆菌GV3101中。利用该工程菌株对普通烟草进行了转化,在潮霉素选择压力下获得了完整的再生植株。利用13OH基因特异引物,通过PCR技术筛选到4株阳性再生植株。在这4株再生植株中,有3株植株GUS报告基因的组织化学染色呈现阳性反应,表明该植物载体表达载体中与13OH相融合的GUS基因成功地得到了表达。本研究为今后深入研究13OH基因在烟草中的表达和开展紫杉烷13α-羟基化酶基因对红豆杉细胞的转化以及研究作用于该基因的小RNA调节子打下了基础。     

七彩红竹二氢黄酮醇4-还原酶基因IhDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是植物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。依据七彩红竹转录组数据设计特异引物,采用ImPcR技术从七彩红竹中克隆获得了一个新的DFR基因cDNA全长,命名为IhDFR1（登录号为KF728205）。序列分析结果表明,IhDFR1基因cDNA全长945bp,编码314个氨基酸。生物信息学预测显示,该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,存在2个特异结合位点,属于非Asn／Asp型DFR酶,与禾本科植物中的DFR具有较高的相似性。对不同发育时期七彩红竹的IhDFR1基因进行时空表达的结果显示,只有在竹秆颜色呈现红紫色时,IhDFR1基因才有表达。以上结果初步显示IhDFR1蛋白可能作为一个重要的酶参与竹秆花色素苷的代谢调控,同时为进一步研究七彩红竹花色素苷产生的分子机理和综合开发利用奠定了基础。     

金花茶查尔酮合成酶基因CnCHS的克隆及遗传转化研究

根据已发表的金花茶查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因(CnCHS)序列设计全长扩增引物,以金花茶花瓣总cDNA为模板进行PCR扩增,成功获得了该基因cDNA全长。将扩增所得全长产物连接PMD18-T载体后转化大肠杆菌E.coli DH5α,提取质粒后经酶切、测序鉴定后,将其与双元表达载体pCAMBIA1300连接,成功构建了CnCHS基因的正义表达载体pCAM-CnCHS。将该重组表达载体转化农杆菌EHA105后,利用农杆菌介导法将CnCHS基因转入烟草,获得转基因烟草18株。利用PCR法及Southern blotting对所获得的转基因植株进行鉴定,结果显示CnCHS基因成功整合到烟草基因组中,阳性率达67%,并获得了单拷贝转基因植株。这些结果表明本研究成功构建了金花茶CnCHS基因对烟草的遗传转化体系,为深入研究CnCHS基因的功能及其对花色的调控效应奠定了基础。     

应用RNAi技术培育抗2种病毒病的转基因烟草

分别提取烟草普通花叶病(TMV)和烟草黄瓜花叶病（CMV）的病毒RNA。经反转录和外壳蛋白阅读框PCR扩增,获得TMV和CMV外壳蛋白基因cDNA, 分别进行两种病毒已知株系cDNA序列比对获得各自的保守序列,设计干涉序列,将干涉片段扩增产物连接到pMD18-T的相邻酶切位点,制备融合序列,并将其正向和反向序列插入pUCCRNAi载体,再转化到pCAMBIA2300-35S-OCS表达载体中。利用农杆菌LBA4404侵染烟草K326,获得3份含有TMV和CMV外壳蛋白基因干涉序列的转化材料,经分子鉴定证实干涉序列已导入烟草,并采用荧光定量PCR技术对其mRNA表达差异进行分析。抗病性调查表明转化烟株对TMV和CMV抗性都显著增强。     

Analysis in human immunodeficiency virus type 1 vectors of cis-acting sequences that affect gene transfer into human lymphocytes.

Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) can be used to generate recombinant viral vectors for delivery of heterologous genes to human CD4-positive lymphocytes. To define the cis-acting sequences required for efficient gene transfer, a number of HIV-1 vectors containing a previously identified packaging signal, long terminal repeats, and additional gag, pol, and env viral sequences were designed. By providing the viral proteins in trans, recombinant viruses were generated and analyzed for their abilities to transfer genes into human T lymphocytes. Inclusion of up to 653 nucleotides derived from the 5' end of the gag gene in the vector improved the efficiency of gene transfer, but inclusion of additional gag or pol sequences did not further improve this efficiency. The increased efficiency of gene transfer associated with the inclusion of 5' gag sequences in the vector arose, at least in part, from an increase in the packaging of vector RNA. The presence of the Rev-responsive element (RRE) increased the efficiency of transfer of vectors containing significant lengths of gag sequence, as expected from the Rev requirement for nucleus-to-cytoplasm transport of unspliced vector RNA containing intact packaging signals. However, the presence of a RRE did not affect the transfer efficiency of smaller vectors lacking significant lengths of gag sequences, arguing against a specific role for the RRE in packaging or vector transfer. These results contribute to an understanding of the minimal cis-acting sequences that operate in the context of HIV-1 vectors for delivering genes into human lymphocytes.     

Structural characterization of the dihydroflavonol 4-reductase B (DFR-B) gene in the sweet potato.

A genomic fragment containing the dihydroflavonol 4-reductase B (DFR-B) gene was cloned from the sweet potato (Ipomoea batatas) and its nucleotide sequence was analyzed. The exons and flanking regions were highly homologous to those of previously reported DFR-B genes of the Japanese morning glory, whereas the introns and the intergenic region were less conserved. In addition to the sequences of three miniature inverted-repeat transposable elements (MITEs) and one direct repeat previously reported in the DFR-B gene of Japanese morning glory, two mobile element-like sequences were newly identified in the sweet potato DFR-B gene. At least four allelic sequences were found to exist by amplification of the DFR-B gene from various sweet potato cultivars. One of these allelic sequences had a 2-kb deletion in the intergenic region and was observed in the cultivars with high anthocyanin content in their storage roots.     

野生罂粟COR、BBE基因片段融合及其RNAi载体构建

可待因酮还原酶(COR)与小檗碱桥酶(BBE)是吗啡合成代谢途径的关键酶,其活性大小直接影响着吗啡合成途径中生物碱的代谢合成。采用RT-PCR从罂粟幼叶克隆出COR和BBE基因全序列,同源性比较结果显示,它们与GenBank上已报道的COR和BBE基因高度同源。利用blast及分子生物学软件DNAStar对COR和BBE基因的cDNA序列同源性进行分析比较,分别从各基因中筛选和克隆了一段同源性极低、约400～500 bp的片段;并应用重叠PCR法将其拼接成744 bp的融合基因BC,以中间载体pHANNIBAL和植物表达载体pART27为基础,构建了以CaMV 35S启动子驱动的含有“正向BC融合片段- pdk内含子-反向BC融合片段”的ihRNAi植物表达载体,通过转化野生罂粟,初步研究了以COR和BBE基因为靶标的RNAi对内源吗啡合成的抑制效果,为进一步培育低吗啡高蒂巴因的罂粟种质提供了依据。     

水稻中大麦Mlo和玉米Hm1抗病基因同源序列的分析和定位

大麦抗病基因Mlo和玉米抗病基因Hm1编码的产物不具有绝大多数植物抗病基因产物所含有的保守结构域。这两个抗病基因的作用机理也不符合基因对基因学说。从水稻中分离克隆了Mlo基因的同源序列OsMlo-1和玉米Hm1基因的同源序列DFR－1。利用水稻分子标记遗传连锁图,将OsMlo-1定位于水稻第六染色体的两俱RZ667和RG424之间;Osmlo-1距离这两个分子标记分别为20．6和6．0cM(centi-Morgan)。将DFR－1定位于水稻第一染色体两个分子标记R2635和RG462之间;DFR－1距离这两个分子标记分别为11．3和23．9cM。参照已发表的水稻分子标记连锁图,发现OsMlo-1和DFR－1的染色体位点分别与两个报道的水稻抗稻瘟病数量性状位点（QTL）有较好的对应关系。结果提示,水稻中与大麦Mlo 和玉米Hml同源的基因可能也参于抗病反应的调控。     

含CSFV E2基因A/D区原核表达载体的构建、表达及其抗原性研究

应用RT PCR方法扩增了编码猪瘟病毒石门株 (CSFVshimenstrain)囊膜糖蛋白E2全基因 ,然后将其克隆到pMD 1 8T质粒中 ,获得重组质粒pMD E2。再以pMD E2为模板 ,另行设计两对引物 ,同时扩增其中一段适于在E .coli中表达且抗原反应性较好的基因片段 (E2蛋白A D抗原区基因序列 ) ,将扩增的两片段串联插入原核表达载体pET 32a中构建成重组质粒pET 2e。用酶切和序列分析鉴定插入目的基因的正确性。SDS PAGE和Western blot分析表明 ,经pET 2e转化、IPTG诱导的受体菌可表达目的蛋白 ,克隆在硫氧还蛋白 (thioredoxinprotein ,TrxA)基因下游的E2蛋白基因与TrxA基因获得了高效融合表达 ,并且具有免疫学反应活性 ,这为猪瘟的血清学诊断方法的建立打下了基础 。     

Nucleotide sequence of the dihydrofolate reductase gene of Saccharomyces cerevisiae

The nucleotide sequence of a DNA fragment that contained the Saccharomyces cerevisiae gene DFR coding for dihydrofolate reductase (DHFR) was determined. The DHFR was encoded by a 633-bp open reading frame, which specified an Mr24264 protein. The polypeptide was significantly related to the DHFRs of chicken liver and Escherichia coli. The yeast enzyme shared 60 amino acid (aa) residues with the avian enzyme and 51 aa residues with the bacterial enzyme. DHFR was overproduced about 40-fold in S. cerevisiae when the cloned gene was present in the vector YEp24. As isolated from the Saccharomyces library, the DFR gene was not expressed in E. coli. When the gene was present on a 1.8-kb BamHI-SalI fragment subcloned into the E. coli vector, pUC18, weak expression in E. coli was observed.