石蒜核糖体蛋白L21的基因克隆及氨基酸序列分析

根据已知核糖体蛋白L21(RPL21)基因的保守序列设计1对引物,采用PCR技术从石蒜〔Lycoris radiata(L’Hér.)Herb.〕叶片全长cDNA文库中筛选出阳性克隆。通过测序和分析,获得1条石蒜RPL21基因全长cDNA序列,命名为LrRPL21,GenBank登录号为FJ972626;序列全长709 bp,编码1条具有164个氨基酸残基的多肽。采用多种分析程序对石蒜RPL21的理化性质以及氨基酸序列的同源性进行了分析比较。结果显示:石蒜RPL21的预测分子量为18 628,理论等电点为10.36,分子式为C833H1348N254S4,总平均疏水性指数为-0.668,为亲水性蛋白;石蒜RPL21与其他8种植物RPL21的氨基酸序列同源性百分率均较高,达到85%～95%;根据系统树可推测其与油棕(Elaeis guineensis Jacq.)RPL21的进化关系最近。     

羊草OEE1基因的克隆及盐胁迫下的表达

从羊草(Leymus chinensis )叶片cDNA文库中克隆得到可能编码33 kD的光系统Ⅱ(PSⅡ)外周蛋白(oxygen-evolving enhancer protein1,OEE1)全长cDNA(GenBank登录号为EF583851),命名为LcOEE1.序列分析结果表明,该cDNA全长1 107 bp,5′非编码区为32 bp,3′非编码区为71 bp,编码区长987 bp,编码328个氨基酸.BALSTp比对发现,该基因氨基酸序列与已报道的小麦和水稻中的OEE1序列具有95%和94%的相似性.聚类分析表明,该基因与小麦和水稻的亲缘关系较近,与拟南芥和菠菜OEE1基因的亲缘关系较远.Northern杂交结果表明,在200 mmol/L的NaCl处理7 d的幼叶中,OEE1 mRNA的表达量明显高于未处理的对照,说明羊草中OEEl基因受盐诱导.     

石蒜儿茶酚氧位甲基转移酶基因克隆与原核表达

采用同源克隆与RACE相结合的方法,首次从石蒜叶片中克隆到可能与加兰他敏生物合成相关的儿茶酚氧位甲基转移酶基因,命名为LrCOMT。核酸序列分析显示,该cDNA全长1 246bp,开放阅读框1 101bp,编码366氨基酸。氨基酸序列分析与比对发现,LrCOMT编码的氨基酸序列具有COMT蛋白的特征区域,且与鸢尾、玉米、烟草等植物COMT的同源性大于60%。将LrCOMT基因连接到原核表达载体pET-29a上,转化大肠杆菌BL21(DE3)的原核表达结果显示,重组蛋白受IPTG诱导表达,分子量大小约为40kD,与已报道的其他植物COMT大小基本一致。     

苦荞查尔酮合成酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因（CHS）的全长DNA序列和cDNA开放阅读框（ORF)序列. 序列分析表明,苦荞CHS DNA序列（GU172165）全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区（HM852753）全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS. 生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列（GFGPG）、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点. 半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子＞叶＞茎＞花＞根＞成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性.     

一种新的甘露糖结合凝集素--朱顶兰凝集素基因的克隆及序列分析

运用同源克隆的方法设计简并引物,通过3′和5′RACE技术,从石蒜科植物朱顶兰(Amaryllis vittata Ait)总RNA中克隆了编码此凝集素(AVA)的全长cDNA序列.该基因全长686 bp,起始密码子位于第41～43 bp,终止密码子位于515～517 bp处,开放阅读框长474 bp,编码158个氨基酸,包含信号肽序列、成熟蛋白序列和C-末端剪切序列的前体蛋白.成熟蛋白由109个氨基酸残基组成,分子量为11.9kD.成熟蛋白在氨基酸水平上与雪花莲凝集素、水仙凝集素、石蒜凝集素和君子兰凝集素分别有73.4%、85.3%、80.7%和83.5%的同源性;朱顶兰凝集素的分子模式显示其与雪花莲凝集素有极其相似的三维结构;在Blocks数据库中检索AVA蛋白氨基酸序列的结构域,发现有3个凝集素功能结构域,并具有3个典型的甘露糖专一结合位点盒(QDNY).     

水稻EPSP合酶cDNA克隆、序列分析及其拷贝数测定

根据本室分离的水稻EPSP合酶基因的基因组序列设计一对引物,利用RT-PCR方法首次从水稻(Oryza sativa L. subsp. indica)叶片的RNA中扩增获得了水稻编码EPSP合酶的全长为1 585 bp的cDNA片段,它含有一个完整的开放读码框,编码511个氨基酸,包括444个氨基酸组成的成熟肽序列以及N端的67个氨基酸组成的叶绿体转运肽序列.成熟肽氨基酸序列对比表明,除真菌来源的EPSP合酶变异较大外,其他来源的EPSP合酶同源性较高,均在51%以上.而叶绿体转运肽氨基酸序列同源性较低.Southern杂交表明水稻EPSP合酶基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在.RT-PCR分析表明,水稻EPSP合酶基因在根、未成熟种子和叶片中均有转录表达,在叶片中表达量最高.     

长穗偃麦草DREB类基因EeAP2.2 的克隆与序列分析

由于一些基因的特殊碱基序列限制,使得应用一种技术获得基因的全长cDNA序列比较困难。本研究结合RACE和Genome Walking技术从十倍体长穗偃麦草（Elytrigia elongata,2n=70）中克隆了AP2家族的一个全长cDNA序列,命名为EeAP2.2。序列分析表明,该基因具有一个837bp的开放阅读框,编码279个氨基酸残基,含有一个保守的AP2结构域,是AP2大家族的一个新成员。该基因编码的氨基酸序列与GenBank已有的普通小麦AP2家族两个同源基因编码蛋白TaDREB1和TaDREBW50（登录号分别为：AAL01124.1和AAY44605.1）具有98%的氨基酸序列一致性, 与大麦AP2蛋白HvDREB1-a（登录号AAY25517.1）,高羊茅AP2蛋白FaDREB2A （登录号CAG30547.1） 及水稻OsDREB2.2（登录号AY064403）的氨基酸序列一致性分别为 93%、86%、69%。说明该基因与小麦AP2家族基因的同源性最高。本研究除获得了长穗偃麦草一个重要抗逆转录因子基因EeAP2.2的全长cDNA序列外,也提供了一种快速、有效克隆功能基因的方法。     

漾濞大泡核桃WRKY转录因子基因JsWRKY1的克隆及表达特性分析

WRKY转录因子普遍存在于植物体内,在植物的抗病防御反应中起重要作用。本实验基于漾濞大泡核桃（Juglans sigillata）中编码WRKY转录因子的EST序列设计引物,采用快速扩增cDNA末端技术,克隆得到一个新的脓Ky基因的全长cDNA序列,命名为JsWRKY1（KJ170895）。JsWRKY1的cDNA全长为1012bp,含有564bp的开放阅读框,154bp 5’-非翻译区以及294bp的3＇-非翻译区,编码具有187个氨基酸的蛋白质。JsWRKY1编码的氨基酸序列与已知植物WRKY家族成员间的同源性和聚类分析表明JsWRKY1与来源于可可树（Theobroma cacao）和大豆（Glycinemax）中的wRKY相似性较高,属于IIc类wRKY。qRT-PCR分析结果显示,信号分子水杨酸、茉莉酸、H2O2和乙烯处理可以不同程度地诱导漾濞大泡核桃叶片中JsWRKY1的表达。此外,接种胶孢炭疽菌后JsWRKY1的表达量迅速上升,在接种后4h时达到最高水平,之后表达量逐渐下降,暗示JsWRKY1参与漾濞大泡核桃抗胶孢炭疽菌的防卫反应。     

水稻EPSP合酶cDNA克隆、序列分析及其拷贝数测定

根据本室分离的水稻EPSP合酶基因的基因组序列设计一对引物 ,利用RT_PCR方法首次从水稻 (Oryzasati vaL .subsp .indica)叶片的RNA中扩增获得了水稻编码EPSP合酶的全长为 15 85bp的cDNA片段 ,它含有一个完整的开放读码框 ,编码 5 11个氨基酸 ,包括 44 4个氨基酸组成的成熟肽序列以及N端的 6 7个氨基酸组成的叶绿体转运肽序列。成熟肽氨基酸序列对比表明 ,除真菌来源的EPSP合酶变异较大外 ,其他来源的EPSP合酶同源性较高 ,均在 5 1%以上。而叶绿体转运肽氨基酸序列同源性较低。Southern杂交表明水稻EPSP合酶基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在。RT_PCR分析表明 ,水稻EPSP合酶基因在根、未成熟种子和叶片中均有转录表达 ,在叶片中表达量最高     

星星草脱氢抗坏血酸还原酶（PtDHAR）cDNA的克隆及表达分析

脱氢抗坏血酸还原酶是抗坏血酸代谢循环中的关键酶,在多种植物中与抗胁迫相关。为了获得抗盐碱植物星星草中该基因序列,利用RACE技术,从星星草中克隆出脱氢抗坏血酸还原酶基因（PtDHAR）的cDNA全长序列,其GenBank登录号为HM125046。PtDHAR cDNA核苷酸序列长度为987bp,开放阅读框为639bp,编码213个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列与水稻、小麦等禾本科作物具有很高的同源性。Northern杂交分析表明,该基因在盐碱胁迫下表达量显著升高。     

甘蔗天冬氨酰半醛脱氢酶基因的电子克隆与分析

应用电子克隆技术,以水稻EF576477序列为探针,获得了甘蔗天冬氨酰半醛脱氢酶基因（aspartate．semialdehydedehy—drogenase,ASADH）的一条cDNA全长序列,命名为ScASADH。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、疏水性／亲水性、高级结构及功能域等方面进行预测和分析。结果表明：该基因全长1711bp,包含一个1128bp的开放阅读框,编码375个氨基酸,该基因编码蛋白定位于细胞核,为可溶性蛋白,存在信号肽,二级结构原件多为无规卷曲,含有多个保守功能域,主要功能为翻译。电子表达分析结果显示,该基因在甘蔗根尖、幼苗、花序、叶片和茎中组成型表达,其中在茎中的表达量比其他组织类型中表达量高。该基因的表达受葡萄糖杆菌和赤腐病菌的调控。     

谷子肌动蛋白基因的克隆及序列分析

以谷子（Setaria italica）为材料,提取总RNA。根据植物肌动蛋白基因编码区的两端的保守序列设计了简并引物,用5'RACE方法扩增出了谷子肌动蛋白基因编码区序列。以豌豆肌动蛋白cDNA作探针进行的Southern杂交分析表明扩增出了目的基因。将所获得的片段克隆到T载体后进行测序,序列分析结果表明：谷子肌动蛋白基因的编码区长1131个核苷酸,编码了377个氨基酸;所得序列(命名为MIAc)与GenBank中注册的肌动蛋白基因序列的相似性均在60%以上,与其它肌动蛋白氨基酸序列的相似性达89%以上。根据高等植物肌动蛋白序列相似性重建了进化树,表明谷子肌动蛋白与水稻肌动蛋白异型体RAc2和RAc3之间的亲缘关系 最为密切,在进化过程中分化时间最为接近。     

谷子肌动蛋白基因的克隆及序列分析

以谷子 (Setariaitalica)为材料 ,提取总RNA。根据植物肌动蛋白基因编码区的两端的保守序列设计了简并引物 ,用 5’RACE方法扩增出了谷子肌动蛋白基因编码区序列。以豌豆肌动蛋白cDNA作探针进行的Southern杂交分析表明扩增出了目的基因。将所获得的片段克隆到T载体后进行测序 ,序列分析结果表明 :谷子肌动蛋白基因的编码区长 1 1 3 1个核苷酸 ,编码了 3 77个氨基酸 ;所得序列 (命名为MIAc)与GenBank中注册的肌动蛋白基因序列的相似性均在 6 0 %以上 ,与其它肌动蛋白氨基酸序列的相似性达 89%以上。根据高等植物肌动蛋白序列相似性重建了进化树 ,表明谷子肌动蛋白与水稻肌动蛋白异型体RAc2和RAc3之间的亲缘关系最为密切 ,在进化过程中分化时间最为接近     

Wounding-induced cell wall pH shifts in coleoptile segments of various Poaceae

Wounding-induced extracellular pH shifts were characterized previously in excised segments of maize (Zea mays L.) coleoptiles. In the present study it is demonstrated that similar pH shifts also occur in Triticum aestivum L., Secale cereale L., Hordeum vulgare L., Avena sativa L., Sorghum durra (Forsk.) Stapf, and Setaria italica (L.) Beauv., with characteristic quantitative differences between the species. Indole-acetic acid induces pronounced drops of the medium pH in all species except Setaria italica. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

3个芹菜品种Agnp-G3PDH基因的克隆及其序列和表达特性分析

从芹菜(Apium graveolens Linn.)品种‘六合黄心芹’(‘Liuhe Huangxinqin’)、‘津南实芹’(‘Jinnan Shiqin’)和‘文图拉’(‘Ventura’)中分别克隆获得非磷酸化甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因Agnp-G3PDH。3个品种的AgnpG3PDH基因序列均包含1个全长1 491 bp的开放阅读框(ORF),编码496个氨基酸;存在84个碱基位点差异,导致14个氨基酸位点改变。由该基因编码的‘六合黄心芹’、‘津南实芹’和‘文图拉’的Agnp-G3PDH蛋白的理论相对分子质量分别为53 201.6、53 051.4和52 960.3,理论等电点分别为pI 7.49、pI 7.86和pI 8.12,氨基酸组成中碱性氨基酸数量大于酸性氨基酸数量;该蛋白质具有亲水性与疏水性双重特性,均为疏水性蛋白。多重比对结果表明:3个品种Agnp-G3PDH基因编码的氨基酸序列同源性达到99.09%,具有高度保守性;且与其他11种植物npG3PDH的氨基酸序列的相似度也较高。在基于np-G3PDH基因编码的氨基酸序列进化树上,3个芹菜品种聚在同一分支中,并与杨柳科(Salicaceae)种类毛果杨(Populus trichocarpa Torr.&Gray)聚在一起,表明它们的np-G3PDH进化关系较近。实时定量PCR分析结果表明:在3个芹菜品种的不同组织中Agnp-G3PDH基因的相对表达水平均有明显差异,其中,在‘津南实芹’的叶、‘文图拉’的花和‘六合黄心芹’的根中该基因的相对表达水平最高;经高温(38℃)、低温(4℃)和干旱(20%PEG)胁迫处理后3个品种Agnp-G3PDH基因的相对表达水平均极显著高于或低于对照,但经盐(0.2 mol·L-1NaCl)胁迫处理后仅品种‘津南实芹’Agnp-G3PDH基因的相对表达水平显著高于对照,品种‘六合黄心芹’和‘文图拉’Agnp-G3PDH基因的相对表达水平与对照无显著差异。表明该基因的表达具有组织特异性且与品种间的抗逆性差异有关。     

漾濞大泡核桃病程相关蛋白10基因JsPR10-1的克隆与表达分析

病程相关蛋白（pathogenesis related protein, PR） 10的激活与积累在植物抗逆境胁迫中有非常重要的作用。根据漾濞大泡核桃（Juglans sigillata）编码PR10的EST（expressed sequence tag）序列设计引物,利用快速扩增cDNA末端技术,克隆得到PR10基因的全长cDNA序列,并命名为JsPR10-1。JsPR10-1全长cDNA为776 bp,含有483 bp的开放阅读框、74 bp 5′-非编码区以及219 bp 3′-非编码区,编码含有160个氨基酸的蛋白质。全长基因序列中含有1个124 bp的内含子。JsPR10-1编码的蛋白质与栎树（Quercus suber）、欧洲山毛榉（Fagus sylvatica）以及欧洲板栗（Castanea sativa）的PR10相似性较高,并且在PR10的系统进化树中与双子叶植物聚为一支。qRT-PCR分析结果表明,植物信号分子水杨酸、茉莉酸、乙烯以及过氧化氢处理均可诱导JsPR10-1表达。在接种胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）后,JsPR10-1的表达量迅速上升并在接种8 h时达到最大值,表明JsPR10-1参与漾濞大泡核桃对胶孢炭疽菌的防卫反应。本研究为揭示漾濞大泡核桃抗性机制奠定了理论依据。     

岷江百合类萌发素蛋白基因LrGLP2的克隆及表达特性分析

类萌发素蛋白是植物中普遍存在的一类可溶性糖蛋白,在植物抗逆胁迫中起着重要作用。依据岷江百合编码GLP的EST序列设计引物,采用快速扩增cDNA末端技术,从岷江百合犯ilium regale Wilson）克隆得到一个新的GLＰt基因的全长eDNA序列,命名为LrGLP2。LrGLP2全长cDNA为921bp,含有654bp的开放阅读框,49bp5’非编码区以及218bp3’UTR,编码217个氨基酸的蛋白质。LrGLP2编码蛋白质与已知植物GLPs家族成员间的同源性和聚类分析表明LrGLP2与来源于水稻（Oryza sativa）、节节麦似egilopstauschii）、葡萄（Vitis vinifera）中的GLPs具有较高的相似性。qRT-PCR分析显示,LrGLP2在岷江百合正常生长发育的根中有一定量的表达,而在茎和叶中几乎检测不到表达量。水杨酸、茉莉酸以及H202处理均不同程度抑制LrGLP2的转录水平,但乙烯处理能明显诱导LrGLP2的表达。此外,岷江百合接种尖孢镰刀菌（Fusari—umoxysporumfsp．tiliO后,LrGLP2在接种后2h表达迅速上调,12h表达量急剧上升,至24h表达量达到最大值,之后表达量下降,可见￡rGLP2参与岷江百合对尖孢镰刀菌的防卫反应。     

二色补血草OEE2基因的克隆和表达

从二色补血草中分离出一条含有完整开放读码框（ORF）序列的OEE2基因。该基因全长994bp,其中5’非翻译区27bp,3’非翻译区160bp,ORF全长807bp,共编码264个氨基酸,编码蛋白的分子量为28．2kDa,理论上的等电点为7．66。BlastP分析表叽二色补血草OEE2与马铃薯OEE2序列同源性最高,与喇叭水仙OEE2序列同源性最低,从9个物种的氨基酸多序列比对中可以看出,OEE2的氨基酸序列保守性较高。实时定量RT．PCR方法检测该基因对低温、NaCl和聚乙二醇（PEG）胁迫的基因表达模式的结果表明,PEG和低温能诱导OEE2基因在二色补血草叶中表达,这两种处理的OEE2基因表达量于胁迫48h后都达到高峰,而在NaCl胁迫下OEE2在二色补血草根和叶中表达都受抑制。     

谷子叶绿体乙酰辅酶A羧化酶cDNA的克隆和禾本科除草剂靶位点的序列分析

乙酰辅酶A羧化酶是一个生物素羧化酶,它所催化的反应是脂肪酸生物合成中的第一个关键步骤。禾本科植物叶绿体中的乙酰辅酶A羧化酶是两类禾本科除草剂的靶蛋白。从抗除草剂拿捕净和感拿捕净的谷子(Setaria italicaBeauv.)中克隆了两个乙酰辅酶A羧化酶的全长cDNA,分别命名为foxACC-R和foxACC-S,它们推导的蛋白质均编码2 321个氨基酸,然而在第1 780个氨基酸处,foxACC-R编码亮氨酸,而foxACC-S编码异亮氨酸。采用生物信息学方法,我们推断这个cDNA编码的是叶绿体中的乙酰辅酶A羧化酶,并预测了它的功能域和保守区。通过这两个cDNA编码的氨基酸序列与其他乙酰辅酶A羧化酶的序列比较得出结论,亮氨酸/异亮氨酸位点可能是APPs和CHDs两类除草剂作用的关键位点。Southern 杂交分析的结果显示,该基因在谷子基因组中只有一个拷贝。     

拟黑多刺蚁雌激素相关受体基因cDNA的克隆及生物信息学分析

雌激素相关受体（estrogen related receptors, ERRs）能够直接与类固醇激素受体共激活子（steroidhormone receptor coactivator,SRC）结合,激活靶基因的表达,与众多生理和发育过程有关.采用RT-PCR、RACE等方法从拟黑多刺蚁Polyrhachis vicina Roger克隆得到了雌激素相关受体基因的cDNA克隆,命名为pvERR （GenBank 登录号为EF474463）,并采用生物信息学方法对其cDNA和编码的蛋白质的理化性质、蛋白质二级及三级结构、分子系统进化关系等进行了预测和推断.结果表明：pvERR基因cDNA全长1 935 bp,包含一个1 305 bp的开放阅读框、245 bp的5′-UTR 和385 bp的3′-UTR,编码一个由434个氨基酸组成的蛋白质.pvERR的配体结合区（ligand binding domain,LBD）主要由两个β折叠和11个α螺旋（H1, H3～H12, 缺少H2）构成,这与哺乳类动物已知晶体结构的ERR_γ的配体结合区结构非常相似.pvERR氨基酸序列与其他昆虫ERRs氨基酸序列同源性很高,它与西方蜜蜂Apis mellifera雌激素相关受体amERR氨基酸序列相似性达到89.9 %;在进化关系上,pvERR与人类Homo sapiens ERRs的关系比果蝇Drosophila melanogaster雌激素相关受体dERR与人类的更近.本文可为进一步研究pvERR在昆虫发育中的功能提供有价值的信息.