全雌系苦瓜ACC合成酶基因cDNA克隆及序列分析

以全雌系苦瓜‘X-Hei-d-d’花蕾为材料,根据已报道ACC合成酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase,ACS)保守氨基酸序列设计简并引物,采用RT-PCR技术及序列拼接,获得了全雌系苦瓜ACS基因cDNA序列,命名为Mc-ACS4(GenBank登录号:FJ459814)。该序列包含一个1 455 bp的完整开放阅读框,编码484个氨基酸,具有7个保守区;系统进化上与普通苦瓜ACS基因首先聚类,同源性达99%,二者仅有2个氨基酸差异,推测可能与全雌系苦瓜性别分化有关。     

向日葵ACC氧化酶基因(HaACO1)的克隆及表达分析

目的:克隆向日葵中的ACC氧化酶基因(HaACO1),并对其进行生物信息学分析及盐胁迫表达分析,为理解向日葵ACC氧化酶生理功能并加强对ACO基因的利用奠定基础。方法:以前期从盐胁迫的内葵杂4号根中获得的ACC氧化酶基因片段4-4-7TDF(KM823963)为基础,通过RT-PCR和5'/3'RACE技术克隆ACO基因的全长cDNA序列,利用生物信息学软件对获得的cDNA序列及编码的蛋白质序列进行分析。同时采用PCR方法克隆基因组DNA(genemic DNA,gDNA)序列,并对其进行结构分析。利用实时荧光定量PCR分析Na Cl胁迫下向日葵根、下胚轴、叶中HaACO1的表达量和不同NaCl浓度及不同胁迫时间下根中Ha ACO1的表达量。结果:Ha ACO1的cDNA序列全长为1 135bp,其开放阅读框为942bp,编码313个氨基酸。预测其分子质量和等电点分别为35.84k Da和5.13,基因登录号为KP966508。HaACO1与已报道的多种植物的ACO基因核苷酸序列及其推导的氨基酸序列有较高的相似性,分别为76%~83%和77%~88%。gDNA起始密码子至终止密码子序列长1 018bp,包含2个外显子和1个内含子,基因登录号为KP988289。实时荧光定量PCR分析表明向日葵HaACO1在不同器官及不同NaCl浓度、不同时间诱导下存在特异性表达差异。结论:获得的向日葵HaACO1是植物ACO家族成员之一,该基因应答盐胁迫具有独特的表达模式。     

甘蔗ACC氧化酶全长cDNA的克隆及序列分析

ACC氧化酶是高等植物乙烯生物合成途径中的限速酶。根据报道的植物ACC氧化酶基因序列设计特异引物,从甘蔗cDNA文库中克隆到一ACC氧化酶基因片段,命名为GZ-ACO,该基因长792bp,与甘蔗基因组文库中克隆的ACO基因片段仅18个碱基之差。根据该cDNA片段序列,设计两对末端扩增的特异引物,利用RACE-PCR技术,获得GZ-ACO片段的5′端和3′端序列。用VectorNTI7.0软件对三个序列进行拼接和分析,结果得到全长的甘蔗GZ-ACO氧化酶基因。GZ-ACOcDNA核苷酸序列长1307bp,具有一个972bp完整的读码框,启动子ATG位于126bp,终止子TAA位于1097bp,推导编码323个氨基酸。系统进化分析表明,GZ-ACO基因氨基酸序列与其它植物已报道的ACC氧化酶基因具有65%~86%的同源率,且与单子叶禾本科植物首先聚类,其次与单子叶芭蕉科、兰科植物聚类,最后与双子叶植物聚类,与植物形态的系统进化结果一致。该基因已在DDBJ/EMBL/GenBank基因数据库注册,注册号为AY521566。     

甘蔗ACC氧化酶基因片段的克隆与序列分析

1- 氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）氧化酶是植物乙烯合成的一个关键酶,乙烯作为一种内源激素,对植物生长、老熟过程有多方面的调节作用。根据报道的各种植物ACC氧化酶氨基酸序列上前后两个保守区设计两个简并引物,以甘蔗总DNA为模板,通过PCR扩增到一个940bp的基因片段。将片段序列在MCBI的BLAST软件上进行同源性搜寻,显示的63个序列全部是ACC氧化酶基因,因而认为克隆到的片段就是甘蔗ACC氧化酶基因的一个成员。经对不同植物来源的ACC氧化酶基因家族进行比较分析,去除一个103bp的“内含子“后,推导的氨基酸序列为279个残基,占推测全长氨基酸残基总数的86％左右。经同源性分析,序列与毛竹和水稻ACC氧化酶的同源率达到86％。系统进化分析表明,该序列最先与水稻、其次和香蕉的ACC氧化酶聚类,然后再与双子叶植物的ACC氧化酶聚类,符合按形态特征分类的血缘关系。基因的获得对下一步了解乙烯的合成表达与甘蔗生长、成熟过程之间的关系奠定了基础。     

百合ACC氧化酶基因全长cDNA的克隆及序列分析

以亚洲百合Polyanna(Liliumspp.)花瓣为材料,根据已报道的百合ACC氧化酶基因片段设计1对末端扩增特异引物,采用RACE方法,获得百合ACC氧化酶基因的全长cDNA(GenBank登录号为EU296623).该cDNA全长1 152 bp,具有一个954 bp的开放阅读框,编码318个氨基酸.Blast搜索结果显示,百合ACC氧化酶基因核苷酸序列与其它植物已报道的ACC氧化酶基因具有71%~82%的相似性,氨基酸序列有70%~87%的相似性,聚类分析表明,与单子叶植物百合科郁金香首先聚类,其次与双子叶植物聚类,最后与单子叶禾本科和兰科植物聚类.     

菠萝ACC氧化酶基因AcACO1的克隆与表达分析

乙烯是重要的植物激素,在植物生长发育和胁迫响应中具有重要的调节功能。1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)是植物乙烯生物合成途径中的一个关键酶。根据转录组数据,从菠萝中成功克隆到1个编码ACO的基因Ac ACO1,测序结果证实该基因全长1 094 bp,包含一个957 bp的开放阅读框,编码318个氨基酸。AcACO1蛋白具有典型的植物ACO结构特征,含有DIOX_N和2OG-FeⅡ_Oxy两个保守结构域。1 850 bp的AcACO1启动子区域含有众多应答激素和环境胁迫信号元件。实时荧光定量分析结果表明,乙烯利、低温和赤霉素均能诱导AcACO1的表达。     

光皮桦ACC氧化酶基因BlACO的克隆和表达分析

ACC（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid）氧化酶（ACO）是植物乙烯合成过程中的关键限速酶,对乙烯的合成具有重要的调控作用。以光皮桦茎叶组织提取的RNA为模板,据已报道的ACO同源序列设计简并引物,通过RT-PCR扩增获得部分基因片段,结合5＇,3＇RACE方法从光皮桦中扩增出1个ACO的全长cDNA序列。该基因cDNA全长1262bp,具有一个957bp的完整开放阅读框架,编码含318个氨基酸的蛋白。与其他植物中的ACO基因进行同源性比对的结果显示,BlACO蛋白与欧洲白桦的同源性最高,达到97%。该基因在光皮桦的雄花和雌花中表达量较高,而在茎中的表达量较低。     

花椰菜ACC氧化酶基因的克隆及其RNAi对内源基因表达的抑制作用

根据亲缘关系较近的几种作物ACC氧化酶氨基酸序列,设计一对简并引物,从花椰菜(Brassica oleracea var．botrytis)基因组中获得长1202bp的候选片段。序列分析表明该基因含有3个外显子(Exon)、2个内含子(Intron),编码区序列长756bp,编码252个氨基酸。同源性分析发现其与青花菜(Brassica oleracea var．Italica)上已发表mRNA序列同源率为99％(GenBank序列号：X81629),推断该基因为花椰菜ACC氧化酶基因,命名为BoACO(GenBank登录号：AY676466)。在此基础上,用BP克隆的方法构建BoACO的RNA干涉(RNAi)载体pHBACO,对花椰菜进行遗传转化,获得卡那霉素抗性转化植株5棵,分子检测证实外源片段成功导入其中3棵花椰菜基因组中。Northern杂交分析显示：转基因植株内源ACO基因转录的mRNA被降解。ACC氧化酶活性分析进一步表明,外源基因的导人大大地降低了ACC氧化酶活性。     

康乃馨ACC氧化酶cDNA的克隆及其反义植物表达载体的构建

以康乃馨（Dianthus caryophyllus L.)花瓣为材料,用改进的异硫氰酸胍一步法提取总RNA,根据已报道的康乃馨ACC氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,CO)基因的序列设计产合成一对引物,通过RT-PCR方法获得一约1.2kb特异片段,把该片段连接pGEM^(R)-Teasy vector上进行测序,其全长共1156bp,编码区915bp。共编码304个氨基酸残基,序列分析结果表明该序列与GenBankL35152中的康乃馨ACC氧化酶基因的cDNA序列完全相符,推断该基因在康乃馨种内可能是完全或高度保守的,随 后将此片段反向插入植物表达载体pBI121的35S启动子和NOS终止子之间,构建了一反义植物表达载体pBO;又把花特异表达启动子PchsA插入pBI121的HindⅢ Xbal位点构建中间载体pGHB,再把康乃馨ACC氧化酶基因反向插入中间载体pCHB的XbaI Satl位点构建成另一反义植物表达载体pCBO。     

荠菜LEAFY同源基因的克隆与进化分析

LEAFY同源基因是高等植物花的分生组织分化的重要调节基因。根据已发表的LEAFY同源基因序列保守区设计引物,以荠菜(Capsellabursa-pastoris(L.)Medic.)基因组DNA序列为模板,克隆了一条长2866bp的LEAFY同源基因。序列分析表明,该基因含有3个外显子和2个内含子,外显子编码424个氨基酸组成的多肽。其单个外显子核苷酸序列与拟南芥(Arabidopsisthaliana)LEAFY基因同源性在90%以上,氨基酸序列同源性为86%,而与琴叶拟南芥(Ara-bidopsislyrata)的氨基酸序列同源性高达90%。不同植物物种的LEAFY同源氨基酸序列在C端高度保守,而N端则有较大程度的变异。3个外显子进化速率不同可能是由于所受选择压力不同所致。存在于荠菜CapLFY基因346位上的精氨酸突变可能是造成荠菜两种生态型花期不同的原因。     

西伯利亚蓼硫堇基因的克隆和序列分析

根据西伯利亚蓼抑制消减文库(SSH)中获得的硫堇(THI)基因的部分序列,应用RACE技术克隆了具有PolyA的全长cDNA序列。基因全长789bp,5'非翻译区90bp,3'非翻译区276bp,开放阅读框编码140个氨基酸。序列分析表明,该编码蛋白与大多数植物THI蛋白前体高度相似,N端具24个氨基酸的信号肽,中间46个氨基酸为成熟THI部分,C端的70个氨基酸为酸性多肽部分。西伯利亚蓼THI蛋白与丹参等双子叶植物THI蛋白有较高的同源性,具保守的植物THI标签序列C-C-X(5)-R-X(2)-[FY]-X(2)-C。此成熟THI蛋白带正电荷,偏碱性,推定可能具有抗病原微生物活性,为一种新的植物THI蛋白,GenBank登录号为DQ981482。     

毛竹抗逆锌指蛋白基因cDNA克隆与序列分析

根据水稻抗逆相关锌指蛋白基因的保守区序列设计引物,以毛竹基因组DNA和cDNA为模板,采用PCR方法,成功扩增出1个含有完整阅读框架的cDNA序列,长度为495bp,序列无内含子,共编码164个氨基酸,将其命名为PeZFP基因(GenBank登录号:FJ472953)。氨基酸序列(GenBank登录号:ACL01101)的分析结果表明,PeZFP与其他锌指结构蛋白有较高的同源性,同水稻锌指结构抗逆蛋白OSIAP1序列相似性高达87.7%,且其序列C端具有典型的AN1类型的锌指结构Cx2-4Cx9-12Cx2Cx4Cx2Hx5HxC,在N端具有典型的A20类型锌指蛋白结构,推测此PeZFP为植物抗逆OsIAP1类似基因,在功能上与毛竹抗逆性相关。     

‘云香’水仙ACC氧化酶基因的克隆表达分析及其遗传转化与鉴定

利用RT-PCR技术,从‘云香’水仙中克隆了1个新的ACO(ACC氧化酶)基因(NtACOY2)。NtACOY2基因全长975bp,开放阅读框(ORF)936bp,编码311个氨基酸残基,蛋白分子量为35.83kD。蛋白结构预测发现,该蛋白含有典型的ACO家族保守的DIOX_N和20G-FeⅡ_Oxy结构域。进化分析表明,NtACOY2编码的氨基酸序列高度保守。实时荧光定量PCR表明,NtACOY2在花瓣和副冠中的表达均随着‘云香’水仙花的衰老而逐渐上升,并且各个时期花瓣中的表达量均高于副冠,在花蕾期的花瓣中表达量达到最高,表明NtACOY2基因可能参与‘云香’水仙花的发育,并且与其花衰老密切相关。通过PCR和酶切反应鉴定,成功构建了NtACOY2基因的正反义植物表达载体,将正义载体经农杆菌介导转化烟草,PCR检测显示共有15株转化植株扩增出了与阳性对照大小相同的片段,进一步用RT-PCR鉴定阳性转化植株,最终获得了12株转基因烟草。随机选取2株转基因植株(Z1、Z2)与野生型(WT)完全相同条件下移栽温室培养,结果 Z1、Z2分别比WT提前8和7d开花,且转基因烟草花朵开放数量均多于野生型,表明NtACOY2在转录水平能够正常表达。实验结果为进一步研究NtACOY2基因的功能奠定了基础。     

疣粒野生稻金属硫蛋白基因的获得及序列分析

对SMARTTM技术构建的疣粒野生稻叶片cDNA文库克隆进行随机测序,获得了疣粒野生稻金属硫蛋白基因的cDNA序列.该序列全长412 bp,开放阅读框长186 bp,编码62个氨基酸,10个半胱氨酸集中分布在肽链的N端和C端,该蛋白的分子量为6.4 kD,理论等电点(pI)为5.14.Blastp同源性分析表明其属于金属硫蛋白基因家族.     

糜子抗旱节水相关基因PmMYB的克隆及表达分析

根据在糜子抗旱节水分子基础研究中获得的一个糜子MYB基因的EST序列, 以其序列及水稻MYB18基因的序列为基础设计引物, 扩增得到1 739 bp的全长基因组序列。序列分析表明, 其包含121 bp(347~467 bp)和93 bp(599~691 bp)的两个内含子, 3个外显子; 全长cDNA序列为1 525 bp, 其中3′非翻译区为212 bp, 5′非翻译区为41 bp, 编码区为1 272 bp, 共编码424个氨基酸, C-端存在一个丝氨酸(Ser, S)丰富区。该基因具有两个典型的MYB类转录因子基因的DNA结合区(DNA-binding domain), 分别为13~63、66~114位氨基酸, 属于典型的R2R3-MYB转录因子。对其与水稻、玉米、火炬松、拟南芥、辣椒、陆地棉、大麦及茄子等9种植物的MYB基因的R2、R3重复区的氨基酸序列多重比较, 表明R2R3重复序列在植物中具有较高的保守性; 基于氨基酸序列的编码区系统进化树分析表明, 不同植物的MYB基因遗传分化很大, 序列相似性为32%~84%, 其中糜子MYB基因与水稻的MYB18相似程度最高(84%), 与大麦和玉米的相似性分别为46%和41%。通过半定量RT-PCR对其表达模式分析表明, 该基因在水分胁迫和干旱后复水条件下上调表达, 与糜子抗旱节水紧密相关。该基因的克隆为进一步探讨利用该基因改良其他植物的抗旱节水性奠定了良好的基础。     

香蕉果实成熟相关基因ACO1启动子区的克隆及其功能初探

根据已报道的香蕉果实表达ACC氧化酶基因(ACO1)的序列,用改进的接头连接PCR法从香蕉基因组中扩增并克隆了此基因5′旁侧区1526bp的片段。其中包含一个推测的TATA盒序列;与已公布的两个香蕉ACC氧化酶基因启动子序列(分别为934bp和1451bp)的相似性各为97.3%(López-Gómez等)和88.8%(May和Kipp)。将4个含有不同大小启动子区的克隆片段与GUS基因编码区连接构建成嵌合基因,通过基因枪轰击转入香蕉叶、根和果实的细胞后。瞬时表达结果表明不同大小的ACO1-启动子区段都只在果实细胞中指导GUS基因表达,证明该启动子具有指导基因在果实中表达的功能;并推测负责果实特异性的顺式元件可能位于启动子近端0.7kb区段之内,在468至822 的355bp区段内可能存在与正控制有关的顺式元件。     

球根白丝膜菌γ-actin基因的克隆及表达分析

根据真菌肌动蛋白(actin)基因保守区序列设计引物,用简并PCR法和RACE技术分离得到球根白丝膜菌(Leucocortinarius bulbiger)γ-肌动蛋白基因(Lb-act)的全长cDNA序列。该序列全长为1 357 bp,包含一个1 137 bp的开放阅读框(ORF),编码378个氨基酸,5'端非翻译区(5'UTR)92 bp,3'UTR长度128 bp。Port Param软件在线分析结果表明,该cDNA所编码的蛋白质理论等电点为5.12,相对分子质量为95.022 kD,具有真菌γ-actin基因3个保守特征序列。Blast同源性检索结果表明,Lb-act氨基酸序列与担子菌肌动蛋白序列有较高的相似性,其与双色蜡蘑的肌动蛋白氨基酸序列的亲缘关系最近。Lb-act基因在不同碳源及磷水平培养条件下表达量基本一致,验证了该基因作为分子内标的可靠性。     

水稻minE基因的克隆及分析

 植物叶绿体与原核生物分裂机制相似,其中MinE蛋白在细菌分裂过程中具有重要作用. 为了研究植物MinE蛋白在叶绿体分裂过程中的功能及其进化,利用RT PCR技术克隆了水稻叶绿体分裂相关基因OsMinE,并在GenBank登录（No. AY496951）.OsMinE基因cDNA全长1 035 bp,其ORF为711 bp,编码236个氨基酸.与原核生物MinE蛋白相比,水稻OsMinE具有明显延伸的N端与C端.其N端102个氨基酸残基为预测的叶绿体导肽序列,C端延伸保守,推测赋予植物MinE蛋白新的功能.植物minE基因结构分析显示,水稻、拟南芥、杨树都仅含有1个内含子,且插入位置及相位相同.这表明,该内含子可能在单子叶、双子叶植物分化前产生.水稻OsMinE基因在大肠杆菌细胞中的表达严重影响了细胞的分裂,初步证明了水稻MinE蛋白与原核细胞MinE蛋白功能类似.水稻OsMinE基因的克隆为进一步研究叶绿体的分裂机制奠定了基础.     

血红密孔菌(Pycnoporussanguineus)漆酶基因的克隆与序列分析

为克隆血红密孔菌 (Pycnoporussanguineus)漆酶基因 ,根据真菌漆酶氨基酸序列保守区设计了 1对简并引物 .以血红密孔菌基因组DNA为模板 ,PCR扩增出长 12 2 7bp的漆酶基因片段 .以此序列为基础 ,通过 5′及 3′RACE技术克隆出漆酶全长cDNA序列 ,序列长为 190 2bp ,其 5′端和 3′端非编码区长分别为 5 1bp和 2 97bp ,开放阅读框长 15 5 4bp ,编码 5 18个氨基酸的蛋白 .该蛋白具有 4个铜离子结合区域 ,预测其相对分子量为 5 6 313 2 ,等电点为 5 5 9,其氨基酸序列与Pycnoporuscinnabarinus漆酶 (lcc3 2 )的同源性最高 ,为 96 % .以该cDNA编码区的两端序列为引物 ,PCR扩增得到漆酶的长度为 2 15 4bp的全长DNA序列 ,序列中包括 10个内含子序列 ,长为 5 2～ 70bp     

香蕉果实成熟相关基因ACO1启动子区的克隆及其功能初探

根据已报道的香蕉课实表达ACC氧化酶基因（ACO1）的序列,用改进的接头连接PCR法从香蕉基因组中扩增并克隆了此基因5′旁侧区1526bp的片段,其中包含一个推测的TATA盒序列;与已公布的两个香蕉ACC氧化酶基因启动子序列（分别为934bp和1451bp）的相似性各为97．3％（Lopez-Gomez等）和88．8％（May和Kipp)。将4个含有不同大小启动子区的克隆片段与GUS基因编码区连接构建成嵌合成基因,通过基因枪轰击转入香蕉叶、根和果实的细胞后,瞬时表达结果表明不同大小的ACO1启动子区段都只在果实细胞中指导GUS基因表达,证明该启动子具有指导基因在果实中表达的功能,并推测负责果实特异性的顺式元件可能位于启动子近端0．7kb区段之内,在468至822的355bp区段内可能在与正控制有关的顺式元件。