大豆GmDAO1基因的功能预测及表达分析

本研究通过在大豆基因组数据库中检索拟南芥AtDAO1在大豆中的同源基因,获得了GmDAO1基因序列。通过对GmDAO1基因编码的氨基酸序列及启动子序列进行生物信息学分析,我们发现GmDAO1基因CDS序列全长951bp,编码316个氨基酸。GmDAO1编码的蛋白为亲水性蛋白,具有1个N-糖基化位点、3个激酶磷酸化位点与1个豆蔻酰化位点。结构域分析表明GmDAO1含有双加氧酶与2OG-Fe(II)加氧酶结构域,是2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因(2-ODD)家族的成员。GmDAO1预测的启动子区域含有与激素、胁迫、光应答、生物钟调控和转录因子结合相关的顺式作用元件。系统进化分析结果表明DAO1在豆科植物进化过程中比较保守。组织特异性表达分析结果显示GmDAO1在叶片中表达量最低,在根中表达量最高。因此我们推测其可能参与生长素的代谢途径。     

茶菊品种‘14-C-1’的CmF3H基因及启动子克隆与表达分析

该研究以自育茶菊品种‘14-C-1’为材料,克隆了一个黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因,命名为CmF3H。生物信息学分析表明,‘14-C-1’CmF3H的cDNA序列(GenBank登录号MW454869)全长为1284 bp,开放阅读框为1095 bp,编码364个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为41.19kD,等电点为5.57,不稳定系数为39.51,平均亲水性-0.465,脂肪系数为83.02。氨基酸序列分析表明,‘14-C-1’CmF3H蛋白属于2-酮戊二酸依赖双加氧酶(2-ODD)蛋白家族,具有2-酮戊二酸双加氧酶结构域。系统发育分析结果显示,‘14-C-1’与菊花栽培种‘SU07’处于同一进化节点上,二者亲缘关系最近。采用染色体步移方法克隆了‘14-C-1’CmF3H启动子序列(GenBank登录号MW463894),全长1217 bp,启动序列分析发现其含有光响应元件、干旱和ABA响应元件、MYB识别和结合位点和组织器官发育元件等。实时荧光定量PCR分析表明,CmF3H在‘14-C-1’的根、茎、叶、花蕾、舌状花和筒状花等不同组织部位均有表达,在筒状花中表达量最高,其次为茎、叶、花蕾、舌状花,根中表达量最低。该研究结果为进一步揭示菊花黄酮类化合物的生物合成机制奠定了基础。     

小桐子赤霉素20氧化酶的基因克隆及低温下表达分析

赤霉素20氧化酶是植物赤霉素生物合成的限速酶,决定有生物活性的GA1与GA4的合成量。基于先前获得的小桐子低温锻炼转录组数据,以小桐子幼苗的根为材料,采用RT-PCR技术克隆到小桐子赤霉素20氧化酶基因Jc GA20ox的c DNA序列(Gen Bank登录号KJ670150.1)。该c DNA全长1 307 bp,含有完整的开放阅读框(1 131 bp),编码376个氨基酸,分子量为43 k D,理论等电点为6.7。其推导蛋白属于2-ODD家族,包含2-酮戊二酸双加氧酶结构域(Fe2OG_OXY)。半定量RT-PCR表达分析显示,Jc GA20ox在小桐子各组织中都有表达,但表达水平具有组织特异性,在茎中表达量较高,且受低温诱导表达最显著,而在叶中表达量相对较低。     

鸡爪槭叶片花青素合成酶基因ApANS的克隆与表达分析

花青素合成酶(anthocyanin synthetase,ANS)是花色苷合成途径末端的一个关键酶,催化无色花色素到有色花色素的转变。该研究利用RACE技术从鸡爪槭‘出猩猩’深红色叶片中克隆获得一个ANS基因,命名为ApANS。该cDNA序列全长1 371 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 083 bp,编码360个氨基酸,该基因编码的蛋白质具有典型的2OG-Fe II-Oxy保守功能域,保守结构域中含有α-酮戊二酸及Fe~(2+)结合位点,属于α-酮戊二酸双加氧酶家族;序列比对和系统进化分析表明,鸡爪槭ApANS蛋白质与同为无患子目的龙眼ANS蛋白质同源性为90%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果显示,ApANS基因在红色叶片中表达量较高,略带红色的黄色、绿色叶片中微量表达,绿色叶片中不表达;在叶片芽叶期、展叶期及呈色期具有很高的表达量,而后随着叶色的转绿,表达量急剧下降。这说明,ApANS在鸡爪槭叶片花色苷代谢及色泽形成过程中具有重要作用。     

一个新的茶树黄酮醇合酶基因的克隆和表达分析

Cs—COR113（GenBank登录号：FE942098）为一受冷诱导的茶树黄酮醇合酶基因的cDNA片段,采用RACE技术克隆了这一基因的全长cDNA,命名为CsFLS（GenBank登录号：FJ577509）。CsFLScDNA序列全长为1303bp,5＇-UTR和3’-UTR分别长91bp和175bp,包含一个编码336个氨基酸的完整开放阅读框。序列分析显示,CsFLS与烟草、矮牵牛、欧芹、拟南芥的黄酮醇合酶的同源性分别为74％、75％、75％和63％,含有2-酮戊二酸依赖性双加氧酶家族2个保守的基序,以及与黄酮醇合酶正确折叠有关的2个保守的甘氨酸残基。CsFLS的表达受低温诱导,但不受ABA诱导。     

红花檵木LcFLS1基因的克隆及其表达与转化研究

该研究以红花檵木(Loropetalum chinense var.rubrum)为材料,根据转录组测序结果和PCR方法克隆到1个黄酮醇合成酶(FLS)同源基因,命名为LcFLS1。生物信息学分析显示,LcFLS1的开放阅读框为996bp,编码331个氨基酸。氨基酸序列分析显示,LcFLS1具有典型的2-酮戊二酸和铁依赖性双加氧酶结构域;蛋白结构预测表明,球形蛋白结构的核心区域存在10个与2-酮戊二酸配体互作的位点。进化树分析结果表明,LcFLS1与茶树(Camellia sinensis)等木本植物的亲缘关系较近,而与拟南芥(Arabidopsis thaliana)等草本植物的亲缘关系较远。荧光定量PCR检测显示,LcFLS1在红花檵木的花中相对表达量最高,而在茎中最少。成功构建了LcFLS1基因的过表达载体pLcFLS1-SUPER1300,经农杆菌侵染花序法将pLcFLS1-SUPER1300质粒转入拟南芥中获得转基因植株,PCR鉴定表明获得了转LcFLS1基因拟南芥阳性植株。该研究结果为红花檵木黄酮醇的生物合成机制研究,以及药用价值的开发利用奠定了基础。     

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。     

丹参转录因子SmMYB7的克隆及表达模式分析

分析丹参转录组数据库(SRX021907),得到一条R2R3-MYB基因,blast比对发现该基因为丹参Sm MYB7(KF059361.1)。分别从g DNA和c DNA水平克隆该基因全长,测序结果表明该基因与公布序列一致,分析发现该基因无内含子序列,包含一个长为954 bp的开放读码框(ORF),编码317个氨基酸残基。多重序列比对和系统进化树分析显示Sm MYB7蛋白与拟南芥At MYB73同属R2R3-MYB第22个亚家族。已有丹参基因信息结合BD walking获得1 974 bp的启动子序列,分析结果表明多种顺式作用元件存在于该基因的启动子区。实时荧光定量PCR分析显示,该基因的表达为组成型,在丹参根、茎、叶、花中都表达;随着花的发育,该基因的表达量逐渐增加;此外,Sm MYB7在盐胁迫、水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸处理下表达均上调,推测该基因参与调控植物防御和花的发育。     

香蕉rbcS基因启动子的克隆及序列分析

以巴西香蕉为材料,根据已经获得的香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的全长cDNA序列设计1对专一引物,通过PCR扩增得到了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基的基因组全长,序列长811 bp,含有2个内含子。根据其基因组序列设计引物,采用SEFA-PCR方法,以总DNA为模板克隆了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的启动子序列,长1 681 bp。用PLACE软件分析发现该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如光诱导元件、赤霉素、低温诱导元件、昼夜节律调控元件等。该序列的克隆与分析为进一步研究香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的表达调控奠定了基础。     

丹参香豆酸-3-羟化酶基因(SmC3H)的生物信息学及其组织表达模式分析

通过分析丹参转录组数据库(SRX021907)得到一条香豆酸-3-羟化酶(C3H)基因,blast比对发现该基因为丹参C3H(EU358957.1),该基因c DNA全长1 704 bp,包括1个1 503 bp的开放阅读框,编码508个氨基酸。生物信息学分析表明,其编码蛋白的分子量为57.21 k D,等电点为8.53,含琢-螺旋,延伸链和无规则卷曲,具有1个细胞色素P450蛋白(CYP450)特异的保守结构域。聚类分析表明其与芝麻的亲缘关系最近。组织特异性表达分析结果表明,该基因在茎中的表达量最丰富,其次是叶和花,根中最低。     

丹参谷胱甘肽过氧化物酶的生物信息学分析

谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)是动植物体内一种重要的抗氧化酶,它能够清除机体逆境胁迫而产生的过氧化氢和脂质过氧化物,使机体进行正常生长发育,因此解析丹参GPX的氨基酸序列,并与其它植物进行比较,为丹参GPX基因的后续研究提供重要参考。采用生物信息学的方法,在丹参基因组库中找到8个GPX基因,并对其进行生物信息学分析。8个GPX基因有不同的等电点和相对分子量,而二级结构存在相似特征;序列比对与系统发生分析表明,8个基因都具有3个保守结构域以及3个保守的催化残基;除Sm GPX4、At GPX4和Zm GPX02,Sm GPX8与At GPX8处于系统进化树的同一分支外,其它基因与玉米和拟南芥GPX基因的亲缘关系较远;Sm GPX1-2、Sm GPX6-1、Sm GPX6-2、Sm GPX8主要在叶片中表达,而Sm GPX1-1主要在花中表达,具有组织特异性。本研究为进一步了解丹参谷胱甘肽过氧化物酶的基本功能奠定了基础,为开展植物抵御氧化胁迫研究提供了理论依据。     

丹参胁迫诱导基因SmSIP1的表达特征分析

从丹参EST库中筛选到一个胁迫诱导蛋白基因,命名为SmS1P1,其序列全长296bp,编码80个氨基酸。生物信息学预测表明SmS1P1是一个亲水的,不具有跨膜结构域,包含一个N-端信号肽和多个可能的磷酸化位点的蛋白。实时荧光定量PCR分析显示,SmS1P1在根中的表达量高于茎和叶,并且受ABA和干旱的诱导,推测其可能参与根部的胁迫应答反应。     

丹参咖啡酸-O-甲基转移酶基因(SmCOMT1)的克隆及其分析

依据丹参转录组数据库得到的咖啡酸-O-甲基转移酶基因序列设计特异性引物,采用RT-PCR方法从丹参分离得到一个新的COMT基因,命名为SmCOMT1(GenBank注册号为JF693491）。该基因cDNA全长1 158 bp,包含一个长为1 095 bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。SmCOMT1 gDNA序列长2 275 bp,包含4个外显子和3个内含子。序列分析结果表明,SmCOMT1编码的多肽具有COMT的序列保守元件,与同科植物罗勒COMT编码的多肽高度同源,同源性达到89%。系统进化树分析表明,SmCOMT1与双子叶植物的COMT亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,SmCOMT1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其中茎中的表达量最高,并且其表达受茉莉酸甲酯和病原菌的诱导,显示SmCOMT1基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

丹参硫氧还蛋白基因SmTrxh的克隆和生物信息学分析

对丹参EST数据库进行BLAST同源性比对发现,登录号为CV165156的EST序列与硫氧还蛋白基因（Trx）有很高的同源性。进一步用PCR方法从丹参基因组水平上克隆到长1806bp的DNA序列（登录号为FJ217699）,与cDNA序列比对发现,该基因（SmTrxh）含有2个内含子。生物信息学分析表明,SmTrxh所编码蛋白的分子质量为13．4kDa,理论等电点为5．53,无信号肽,属于定位于细胞质中的稳定类蛋白。该蛋白与其他7种植物中的Trx高度同源,同源性介于68％-74％之间。实时定量PCR检测的结果显示,SmTrxh在丹参中为组成型表达基因,在根、茎和叶中都有表达,主要在根部表达,茎中的表达量最低。     

丹参bHLH转录因子基因SmMYC2的克隆和表达分析

MYC2是植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。基于丹参转录组和基因组survey序列,本研究克隆了丹参转录因子MYC2的基因序列,并命名为Sm MYC2(Gen Bank No.KJ945636)。Sm MYC2基因的c DNA序列长度为1910 bp,开放阅读框(ORF)的长度为1809 bp,编码602个氨基酸,无内含子;该基因编码蛋白与烟草、番茄等植物的MYC2蛋白具有较高的同源性;Sm MYC2蛋白无跨膜结构域、信号肽等结构。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sm MYC2在丹参的根、茎、叶、花中均有表达,并且在根和茎中的表达量更高;此外,该基因表达受茉莉酸甲酯、光和机械损伤的诱导,但受赤霉素的抑制。本实验结果为进一步探讨Sm MYC2基因在丹参中的生物学功能奠定了基础。     

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。     

丹参肉桂醇脱氢酶基因（SmCAD）的克隆及表达分析

肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD）依赖于NADPH还原肉桂醛及其衍生物,是催化木质素单体生物合成途径的最后一步关键酶。通过分析丹参转录组数据库,从丹参中获得一条肉桂醇脱氢酶基因,命名为SmCAD（Genebank注册号：HQ162287）。该序列包含一个长为1083 bp的开放阅读框,有3个内含子和4个外显子,编码360个氨基酸,含有NADP（H）结合域,Zn1和Zn2锌结合位点。利用BD walking的方法获得其启动子序列1202 bp,序列分析结果表明,SmCAD启动子区包含茉莉酸甲酯（MeJA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA3）响应元件以及MYB结合位点。利用实时荧光定量PCR分析表明,该基因在丹参根、茎、叶中均有表达,且其表达受到MeJA的诱导和GA3的抑制,推测该基因可能参与了丹参对外源信号的应答反应。研究结果可为进一步研究SmCAD基因在丹参中的具体功能提供理论依据。