巴西橡胶Pto类抗病同源序列的克隆与系统发育重建

番茄Pto基因是一类可以编码丝氨酸/苏氨酸激酶(STK)序列的广谱抗性候选基因,其序列克隆与鉴定为深入了解番茄的抗病机制奠定了基础.在该研究中,一对依据Pto基因的保守序列设计的简并引物被用来扩增巴西橡胶中Pto基因抗病同源序列,扩增得到了一个约550 bp的基因片段,其随后被克隆并测序.序列分析发现,其中的7个抗病同源序列与Pto基因高度同源(BLASTX E value <3e-53),所以其被认为是Pto基因抗病同源序列(Pto-RGCs).通过巴西橡胶的Pto-RGCs多序列比对表明,这些序列包含了多个STKs保守的次级结构域.此外,系统发育分析也表明,巴西橡胶的Pto-RGCs属于Pto基因同源的R基因.该研究结果中Pto-RGCs可为巴西橡胶抗病的发展提供一个有效的基因资源.     

小麦NBS类抗病基因同源cDNA序列的克隆与特征分析

根据已克隆植物抗病(R)基因NBS保守结构域设计简并引物,采用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),在小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr19中进行抗病同源基因cDNA全长的扩增。获得了1个通读的NBS类抗病同源基因S11A11cDNA序列,该序列全长2923bp,编码878个氨基酸序列。生物信息学分析结果表明,该片段含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构域。聚类分析表明,S11A11编码的蛋白与小麦抗叶锈病基因Lr1编码的蛋白亲缘关系较近,而与Lr10亲缘关系较远。半定量RT-PCR分析表明,该基因在小麦叶片中为低丰度组成型表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病基因同源序列,为最终克隆小麦抗叶锈病目的基因奠定了基础。     

橡胶树甲基化过滤文库的构建

为高通量富集橡胶树基因编码序列,文章首次利用大肠杆菌McrBC限制修饰系统构建了巴西橡胶树基因组甲基化过滤文库.该文库未扩增和扩增后的滴度分别为2.6×106pfu/mL和9×109pfu/mL,阳性克隆率为86.4%,插入片段大小为1～2.5 kb,平均长度为1.2 kb.随机挑选100个克隆进行测序,共拼接出81个非冗余序列,其中包括6个重叠群(Contigs)和75个单一序列(Singlets),冗余度为17.35%.Blast分析发现,39.5%非冗余序列与Nr库中功能基因同源,14.81%与EST数据库中序列同源,32.1%序列为未知序列,且部分序列为开花调控、抗虫和抗病等功能相关的同源基因.橡胶树甲基化文库的建立为橡胶树重要功能基因发现和克隆提供一条重要途径.     

同源序列法克隆植物抗病基因研究进展及其在野生稻中的应用

随着各种测序计划的完成及生物信息学的发展,植物抗病基因的克隆取得了很大进展,至今有几十个基因已被克隆。研究发现,大多抗病基因都存在特异的保守序列,如富亮氨酸重复序列、核苷酸结合位点、丝氨酸-苏氨酸激酶等。抗病基因的结构特征不仅预示了植物抗病反应中可能的作用机制,而且为分离克隆植物抗病基因提供了一条可行的新途径,如基于同源序列的候选基因法,又称为同源序列法。我们简要综述了已克隆抗病基因的结构、同源序列法克隆抗病基因的研究进展,并对其在野生稻中的应用做了展望。     

植物抗病基因同源序列及其在抗病基因克隆与定位中的应用

近10年来已有20多个植物抗病基因被克隆,测序,这些抗病基因所编码的蛋白中大多含有核苷酸结合位点,富含亮氨酸重复序列,蛋白激酶,亮氨酸拉链结构,跨膜结构域,Toll白介素－1区域等保守结构域。利用这些保守结构域合成PCR引物,已扩增出大量的植物抗病基因同源序列（RGA）。对RGA与抗病基因的关系进行了分析,讨论了RGA在研究抗病基因进化中的作用,指出RGA在抗病基因定位和转基因中具有重要意义。     

番茄抗病基因Cf9的3‘UTR区含有内含子序列

从番茄抗病品种“中杂９号”基因组ＤＮＡ中扩增并克隆了番茄抗叶霉病基因Ｃｆ９。序列分析结果表明,该基因全长２７５１ｂｐ,含有一个编码８６３个氨基酸的开放阅读框架。在该基因的３＇ＵＴＲ区发现了一段未曾报道的内含子序列,长１１５ｂｐ,它所处的位置与番茄另一个抗叶霉病基因Ｃｆ２内含子的位置相似,其５＇和３＇边界序列为一重复序列,ＴＣＣＡＧＧ（Ｔ）ＡＴＴＣ,并与Ｃｆ２基因内含子边界序列高度同源。与已报道的Ｃ     

小粒野生稻STK类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类(serine-threonine kinase,STK)抗病基因结构中保守结构域,设计引物,以小粒野生稻基因组DNA为模板,扩增获得10条STK类抗病基因同源序列.同源性分析表明其都具有STK保守结构域,与已克隆的STK类抗病基因有不同程度的相似性,为进一步克隆小粒野生稻中的STK类抗病基因提供依据.     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的分离与鉴定

利用抗病基因的保守结构设计引物,从抗叶锈病近等基因系材料TcLr24中扩增出一条703bp的条带RGAl,通过与GenBank比对,选取与RGAI高度同源的若干条带,在它们共有的保守序列位置设计引物,利用cDNA末端快速扩增(RACE):ffL术扩增抗病同源基因cDNA全长.扩增到3条全长cDNA,经BLASTp比较,这些序列都舍有NBS保守结构域和多个LRR结构域.与很多已知植物抗病基因的功能相应区域一致.对FRGA-1,、FRGA-2和FRGA-3实时定量PCR分析,表明这3个基因在小麦叶片中都是组成型表达.本研究在小麦材料TcLr24中得到3条抗病基因同源cDNA全长,为研究小麦抗病基因奠定了基础.     

水稻中一个NBS-LRR抗病同源基因家族的克隆和分析

利用克隆的抗病基因同源序列RS13作为探针,从水稻IR64的BAC文库中筛选到4个阳性克隆,其中一个克隆14E19能够覆盖其余3个克隆。对14E19进行全序列测定和分析,获得了73kb的全长DNA序列,基因预测显示其上有4个编码NBS-LRR结构域的基因(NL),分别命名为NL-A,B,C和D。对具有相同基因组背景的IRBB56同一染色体位置上跨度更大的BAC克隆106P13进行分析,发现其上有10个NL同源拷贝,其中4个同14E19上的NL一样。搜索日本晴、93—11、广陆矮4号的序列,发现三者有类似的同源序列。但与已知的NBS-LRR抗病基因同源性较低,说明NL是一个至少由10个成员(分别命名为NL-A至J)组成的新基因家族。对NL家族进行RT-PCR和cDNA库筛选分析,发现NL-B基因能够在抗白叶枯病品系IRBB4中表达,暗示该基因参与了抗病反应。     

爪哇根结线虫Mi-毒性和无毒近等基因系的制备及其遗传变异的初步分析

爪哇根结线虫是以孤雌生殖方式繁殖的农作物重要病原物,通过将爪哇根结线虫-无毒群体在抗病番茄品种Momotaro上连续选择19代,获得了一对针对抗性基因Mi的毒性和无毒近等基因系,用102种引物对该近等基因系进行随机扩增多态性DNA（RAPD）分析显示,除一种引物外两者的RAPD带谱基本一致,证实了该毒性和无毒群体的基因组组成十分近似,对一种引物扩增出的一个无毒群体特异性的RAPD片段进行了克隆,Southern杂交结果提示该多态性片段及其同源序列在毒性选择过程中被从毒性线虫的基因组中删除,但DNA序列分析和数据库检索表明,该片段与迄今发表的核酸序列均不存在显著的同源性,因此尚无法预测其潜在的功能性,爪哇根结线虫Mi-毒性和无毒近等基因系的制备为进一步鉴定和分离该线虫毒性相关基因打下了坚实的基础。     

中华鳖孵化一周胚胎的肾脏/尿生殖嵴混合组织的cDNA文库构建与特征

为克隆到与胚胎发育有关的新基因,以孵化一周的中华鳖(Trionyxsinensis)胚胎的肾脏及尿生殖嵴混合组织为原始材料,采用SMART和长距离PCR技术,构建了一个中华鳖cDNA表达文库。分析结果表明,该未扩增的cDNA文库大约含有4.134×105个克隆。任意挑取了192个克隆,提取质粒后用SfiⅠ酶切鉴定表明没有插入片段的克隆为9个,插入了cDNA片段的克隆为183个,插入的cDNA片段大小范围为0.4-3.8kb。其中,插入片段在0.4-1.0kb之间的克隆为19个,在1.1-2.0kb之间的克隆为53个,在2.1-3.0kb之间的克隆为92个,大于3.1kb的克隆为19个。另外,任意挑选45个克隆,提取质粒后,从5′端进行测序,Blast分析表明,除了21个序列在GenBank中找不到同源序列外,其余24个序列在GenBank中均被证实有各自相应的同源序列,这些序列代表6种类型的基因核糖体蛋白基因、代谢酶基因、组织特异性表达的基因、转录因子基因、受体蛋白基因及其它基因。该发育阶段特异性cDNA文库可以进一步用于中华鳖胚胎发育过程中相关基因的鉴定分离、结构功能分析、以及表达调控机制等研究。     

云南悬钩子蔷薇NBS LRR类抗病基因同源克隆与分析

为研究云南野生蔷薇属中的NBS类抗病基因,根据已知抗病基因NBS LRR序列中的保守区域设计简并引物,利用RT PCR技术从云南悬钩子蔷薇中进行体外扩增,获得了对应区域的cDNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共得到4个含有NBS LRR保守结构域的抗病基因同源序列(RGAs),分别命名为AC9、AC39、AC50和AC68。它们与已报道的11个NBS类抗病基因相应区段的氨基酸序列相似性为5.4%~79.2%,其中这4个RGAs片段与Mi、RPS2、Pib和RPM1基因聚为一类。表明这4条RGAs序列可进一步用作悬钩子蔷薇抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。     

番茄抗性基因的克隆

番茄与丁香假单胞菌病理小种Pseudomonas syringae pv.tomato(细菌性斑点病的病原体)间的相互作用涉及一个基因-基因系统,在该系统中,分离自丁香假单胞菌的无毒性基因(arrPto)含抗性基因Pto(定位于第5条染色体上)的栽培种发生专一性抗性反应。在《科学》杂志(1993),262(5138),1432～1436中,Purdue大学农学系的Gregory B.Martin及其同事们在Cornell大学Steve Tanksley实验室根据图谱数据报导了Pto的克隆,并对其蛋白产物的功能进行了研究。     

番茄中Rpi-blb2同源基因的挖掘与鉴定

番茄晚疫病是番茄生产中的主要病害之一,经常会造成较大的经济损失。晚疫病生理小种的变异和进化常会导致番茄品种原有的遗传抗性丧失,因此不断挖掘新的抗性基因,改良番茄晚疫病抗性是番茄抗病育种的长期任务。该研究采用BLAST同源比对的方法,以马铃薯野生近缘种的晚疫病抗性蛋白序列Rpi-blb2为种子序列,在NCBI蛋白质序列数据库中检索得到11条番茄蛋白质序列,这些序列与种子序列相似性为78%~83%,属于番茄疾病抗性蛋白家族,并对该家族成员进行了基因结构、基因定位、序列保守结构域和进化关系等分析。结果表明:该家族中10条序列分布在第Ⅵ条染色体上,1条分布在第Ⅴ染色体上;6号染色体上的10序列呈现2个抗病基因簇分布,在染色体上分别占据2个和3个基因位点;10条同源蛋白是Rpi-blb2的共同垂直同源蛋白,但不具有平行同源关系,大多数成员定位于细胞质。按照蛋白质保守结构域和基因定位的不同可分为三类,第一类共4条系列,包含有DUF3542和NB-ARC两个保守结构域特征序列;第二类共6条序列,与马铃薯Rpi-blb2蛋白一样,仅包含NB-ARC保守结构域特征序列,在这2类蛋白序列的NB-ARC结构域均位于序列中部;第三类(仅包含XP_004239406.1)虽然也具有与第一类蛋白相似的DUF3542和NB-ARC结构域,但在结构域两端的非保守区序列较短,且位于5号染色体上,因此将其单独归为1类。前两类蛋白成员相应的基因具有1~2个内含子,第3类蛋白不含内含子。该研究结果为利用生物技术选育番茄抗性品种提供了理论基础。     

番茄COBRA基因克隆、表达模式及生物信息学分析

COBRA作为一种重要的胞外糖基磷脂酰肌醇(GP-I)锚定蛋白,影响植物细胞壁中纤维素含量及细胞的定向伸长。目前已有多个拟南芥、玉米及水稻的COBRA基因的突变体被研究。而有关番茄COBRA基因克隆的研究尚未见报道。本研究利用RT-PCR技术克隆了一个假定编码番茄COBRA蛋白的SlCOBRA基因,并在GenBank注册(JN398667)。序列测定和分析表明,该序列由6个外显子组成,编码444个氨基酸残基;氨基酸序列中存在COBRA蛋白的CCVS保守基序,N端的跨膜信号肽及C-末端的疏水性尾部和GPI锚定ω-位点。系统进化分析表明番茄SlCOBRA与拟南芥AtCOB具有80%氨基酸序列同源性,聚在一个分支上。Real-time PCR分析番茄各个组织中COBRA基因的表达结果表明番茄COBRA为组成型表达,在营养器官(根、茎、叶)中的表达量高于花和果实,尤其在成熟的果实中(从转色期到红熟期)表达量明显减少。     

云南悬钩子蔷薇NBS-LRR类抗病基因同源克隆与分析

为研究云南野生蔷薇属中的NBS类抗病基因,根据已知抗病基因NBSLRR序列中的保守区域设计简并引物,利用RTPCR技术从云南悬钩子蔷薇中进行体外扩增,获得了对应区域的cDNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共得到4个含有NBSLRR保守结构域的抗病基因同源序列（RGAs）,分别命名为AC9、AC39、AC50和AC68。它们与已报道的11个NBS类抗病基因相应区段的氨基酸序列相似性为5.4%~79.2%,其中这4个RGAs片段与Mi、RPS2、Pib和RPM1基因聚为一类。表明这4条RGAs序列可进一步用作悬钩子蔷薇抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。     

甜瓜STK类R基因同源序列的克隆与分析

以植物丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类( serine-threonine kinase,STK)抗病基因产物催化结构域I和Ⅸ的保守氨基酸序列( FGK/V/L/SVYK/RG,DY/IYSF/YGV/I/M)设计简并引物,对甜瓜(Cucumis melo L.)基因组DNA进行PCR扩增,得到大约500 bp的目的条带,通过重组质粒克隆并经PCR检测后得到12条不同的DNA序列,命名为tg1～tg12,其中tg2、tg5、tg9和tg12(Genbank登录号为JN646853 ～JN646856)可以编码完整的氨基酸序列.Blast分析结果显示:4条序列均具有ATP结合部位、底物结合部位和激酶结构域的活化环(A-loop)等,属于典型的蛋白激酶基因家族,可能是STK类R基因的同源序列片段;4条序列与蓖麻(Ricinus communisL.)的STK同源性均较高.氨基酸序列比对结果显示tg2、tg5、tg9和tg12均具有R基因的9个保守结构域,为STK类候选抗病基因类序列.分子系统树显示tg2、tg5、tg9和tg12与已知的R基因(Pto、Lr10和Lectin)在氨基酸水平上的相似性仅为33.5％ ～53.4％,且4个甜瓜同源序列的氨基酸相似性也较低,表明甜瓜RGAs标记可能具有较高的特异性.     

甜瓜抗霜霉病基因同源序列克隆与分析

采用RT—PCR扩增的方法,从高抗霜霉病甜瓜品种‘日本安农二号’中克隆到约3kb的cDNA片段（命名为MRGH-D,该基因是一个连续的通读编码框,编码1007个氨基酸。推测的蛋白质分子量为113．7kDa,等电点为7．88,蛋白质预测无跨膜区。根据推测的氨基酸序列,该基因属于TIR—NBS—LRR类抗病基因,具有TIR-NBS—LRR类抗病基因所有的保守结构域。核苷酸序列和氨基酸序列同源性分析结果显示,MRGH-J与甜瓜抗病基因的同源序列MRGHl2及抗霜霉病相关基因mp-19均具有高达99％的同源性,推测该基因可能在甜瓜抗霜霉病中起作用。     

转基因枸杞表达HIV-1壳体蛋白病毒样颗粒疫苗表达载体的构建

利用PCR技术扩增出人免疫缺陷病毒HIV-1MA₄-CA融合基因,将其克隆到pGEM-T载体中,测定其核苷酸序列,并推导其氨基酸序列。该基因全长为450bp,与已发表的HIV-1的全序列基因(AF324493)完全同源,编码一个含150个氨基酸残基的蛋白质。将该基因与分泌型表达载体pCAMBIA1305.2连接,同时将水稻中富含甘氨酸蛋白的信号肽序列(GRP)引入MA₄-CA融合基因,构建了含MA₄-CA基因的植物分泌表达载体pCAMBIA1305.2-MA₄-CA。     

番茄抗病基因Cf9的3′UTR区含有内含子序列

从番茄（ＬｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍＭｉｌ．）抗病品种“中杂９号”基因组ＤＮＡ中扩增并克隆了番茄抗叶霉病基因Ｃｆ９。序列分析结果表明,该基因全长２７５１ｂｐ,含有一个编码８６３个氨基酸的开放阅读框架。在该基因的３′ＵＴＲ区发现了一段未曾报道的内含子序列,长１１５ｂｐ,它所处的位置与番茄另一个抗叶霉病基因Ｃｆ２内含子的位置相似,其５′和３′边界序列为一重复序列,ＴＣＣＡＧＧ（Ｔ）ＡＴＴＣ,并与Ｃｆ２基因内含子边界序列高度同源。与已报道的Ｃｆ９的ｃＤＮＡ序列相比,它的第３７１位的核苷酸Ｔ突变成了Ｃ,从而使其编码蛋白的ＬＲＲ区第１２１位的亮氨酸突变为脯氨酸。