枸杞L-半乳糖酸内酯脱氢酶基因的克隆及表达分析

以青海枸杞(Lycium barbarum L.)为模板,采用RT-PCR和RACE技术,克隆枸杞L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GLDH)基因序列,命名为LbGLDH。LbGLDH基因全长为2 114bp,包含一个开放读码框1 767bp(编码588个氨基酸)、5′末端序列57bp、3′末端序列290bp。LbGLDH基因核苷酸序列与番茄、马铃薯、烟草GLDH基因具有88%~90%的一致性。LbGLDH编码氨基酸序列包含GLDH蛋白酶具备的FAD-binding-4和ALO结构域。qRT-PCR分析结果显示,在枸杞不同组织中LbGLDH基因的表达、抗坏血酸含量和GLDH活性变化趋势相同,表现为在枸杞的花和果实中表达量最高,成熟叶中表达量最少。推测LbGLDH基因表达促进枸杞果实中抗环血酸含量的积累。     

朝鲜淫羊藿EkCDPK基因的克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(Calcium-Dependent Protein Kinase, CDPK)是在植物抗逆胁迫信号转导途径中起关键作用的酶。该研究采用RT-PCR结合RACE技术,从朝鲜淫羊藿(Epimedium koreanum Nakai)中克隆获得一个全长2 036 bp的钙依赖蛋白激酶基因(EkCDPK)。结果显示:(1)EkCDPK基因cDNA为1 410 bp,5′-UTR长387 bp, 3′-UTR长239 bp,编码469个氨基酸。EkCDPK蛋白保守结构域N端为S_TKc domain,C端为EF-hand domain,该蛋白具有1个CDPKs典型结构Ser/Thr蛋白激酶活性位点、1个ATP位点、4个Ca~(2+)结合位点、1个跨膜结构域、无信号肽的稳定亲水性蛋白质,二级结构主要由α-螺旋(43.71%)和无规则卷曲(37.10%)构成。(2)系统进化分析表明,EkCDPK与菘蓝CDPK蛋白表现出较高相似性(95%)。(3)实时荧光定量PCR分析表明,EkCDPK基因在根、茎、叶与花组织中均有表达,根中表达量最高,茎次之;干旱胁迫后15 h内表达量显著高于对照组,之后表达量开始下降;盐胁迫5、15和25 h后EkCDPK基因表达量均明显高于对照组。(4)成功构建了pET-28a-EkCDPK原核表达载体,诱导出约50 kD蛋白质,与预测大小一致,表明重组蛋白EkCDPK表达成功,为采用基因工程手段提高朝鲜淫羊藿抗逆性能研究奠定了基础。     

粘虫β-actin基因cDNA的克隆、序列分析及表达量检测

β-actin基因作为actin家族的一员,在基因定量实验中常用作内参基因。本实验运用RT-PCR和RACE技术,以粘虫Mythimna separata(Walker)cDNA为模板,对β-actin基因进行克隆获得全长cDNA序列,并利用生物信息学方法,对β-actin基因全长cDNA序列及推测得到的β-actin蛋白序列进行分析。结果表明,获得的粘虫核β-actin基因cDNA序列长度为1 472 bp,其中包括68 bp的5′非编码区、273 bp的3′非编码区和1 131 bp的开放阅读框,编码一个376个氨基酸蛋白,具有actin蛋白家族典型特征。推测得到的粘虫β-actin蛋白理论分子量为41.7497 ku,等电点为5.29,富含6种类型的特定功能位点。该蛋白序列与其他动物β-actin蛋白序列具有97.9%～99.7%高度同源性。β-actin表达量检测结果显示β-actin在6种不同组织间表达无显著差异(P>0.05),表明β-actin可作为研究粘虫不同基因表达水平高低的可靠内参基因。该基因的cDNA序列已经递交GenBank并获得登录号为GQ856238。     

粘虫甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因cDNA的克隆、序列分析及表达量检测

运用RT-PCR和RACE技术,以粘虫(Mythimna separata(Walker))cDNA为模板,对甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)基因进行克隆获得全长cDNA序列,并利用生物信息学方法,对GAPDH全长cDNA序列及推测得到的GAPDH蛋白序列进行分析.结果表明,获得的粘虫GAPDH基因cDNA序列长度为1 317 bp,其中包括80 bp的5′非编码区、238 bp的3′非编码区和999 bp的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF),编码一个332个氨基酸蛋白,具有GAPDH蛋白家族的两个功能结构域.该GAPDH蛋白理论相对分子质量为35.498 6 kDa,等电点为7.63,富含6种类型的特定功能位点.该蛋白序列与其他动物GAPDH蛋白序列具有77.4%～92.9%高度同源性.GAPDH基因表达量检测结果显示GAPDH在粘虫6种不同组织间表达量无显著差异(P0.05),表明GAPDH可作为研究粘虫功能基因表达量分析的可靠内参基因.该基因的cDNA序列已经递交GenBank并获得登录号为HM055756.     

柽柳(Tamarix androssowii)Tadir基因的克隆及分析

在柽柳cDNA文库测序中获得了Tadir基因的全长cDNA序列,去除PolyA后,该基因全长724bp。其中5′非翻译区26bp,3′非翻译区143bp,开放阅读框(ORF)长555bp,编码184个氨基酸。基因编码蛋白的分子量为19.69kD,理论等电点为6.96。疏水性分析表明,蛋白的前41个氨基酸为亲水性的。该基因的Genbank登录号为DQ462418(基因),ABE73781(蛋白)。实时荧光定量PCR分析结果表明,0.4mol·L-1NaCl和NaHCO3胁迫后该基因表达量发生变化,其可能与柽柳的耐盐性有关。     

棉铃虫几丁质合成酶1基因的时空表达分析及氟啶脲对其表达的影响

本研究旨在明确棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)几丁质合成酶1(HaCHS1)基因在不同发育时期和不同组织的表达及氟啶脲处理后对该基因表达的影响。利用RT-PCR和RACE技术克隆获得棉铃虫HaCHS1基因,HaCHS1基因全长为5247 bp,其中开放阅读框4698 bp,编码1565个氨基酸,5′非翻译区为168 bp,3′非翻译区为381 bp。预测蛋白的相对分子质量为180.7 kDa,等电点为6.50,HaCHS1具有16个跨膜螺旋和6个N-糖基化位点。RT-qPCR检测结果表明,HaCHS1基因在预蛹期表达量最低,在蛹期第1天表达量最高。HaCHS1基因在头部的表达量最高,其次是表皮,而在中肠、气管、马氏管和脂肪体中的表达量均极低。亚致死浓度(60 mg/L)氟啶脲处理后,棉铃虫HaCHS1基因呈现出“抑制-激活-再抑制”的波动。本研究将为棉铃虫HaCHS1基因功能的研究奠定基础,为基于几丁质合成途径设计新药提供科学的理论依据。     

豆梨半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及胁迫表达

采用RT-PCR结合RACE技术,从中国梨砧木——豆梨成熟种子中克隆获得豆梨半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因(PcCPI)的cDNA全长序列,并通过半定量RT-PCR分析不同胁迫处理对该基因表达水平的影响.结果表明:(1)PcCPIcDNA序列长度为980 bp,开放阅读框78~812 bp,编码的多肽由信号肽(29个氨基酸)和成熟肽(216个氨基酸)组成,具有3个植物半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因家族的高保守特征序列模式——LARFAVQEHN、QX-VXG和YQAKVWVKPW.(2)该蛋白与蔷薇科植物的CPI蛋白处于系统发育树的同一分支,且与苹果CPI蛋白的一致性最高(95.9%).(3)半定量RT-PCR结果显示:PcCPI基因在豆梨叶片中为诱导型表达,在人工模拟逆境条件下(包括喷施50μmol/L MeJA或100μmol/L ABA、刀片2次机械损伤2、00 mmol/L NaCl胁迫、4℃低温或30℃高温胁迫)处理4 h后,豆梨叶片中PcCPI基因表达量明显上升,表明该基因参与了豆梨对生物或非生物胁迫的防御机制.     

长春花过氧化物酶PwPOD基因克隆及其在黄龙病菌侵染后的表达变化

为获得长春花(Catharanthus roseus)过氧化物酶(peroxidase,POD)基因的全长cDNA序列以及黄龙病菌(Candidatus Liberibacter asiaticus)侵染后长春花POD基因(PwPOD)的表达情况,本研究根据不同作物POD基因的同源性,筛选出长春花过氧化物酶基因的引物,采用SMARTer-RACE方法扩增其3′和5′末端,运用qRT-PCR的分析病原感染后不同时间长春花叶、主茎和根中PwPOD基因的mRNA转录水平的变化。经拼接后获得PwPOD的全长cDNA序列,该基因全长1 611 bp (GenBank登录号KT032115)。生物信息学分析表明,该基因与其他已知物种的POD基因同源性达89%,编码一个无跨膜结构域,N末端含有信号肽的稳定蛋白。分析染病后长春花各组织中PwPOD的表达发现其表达量随着感染时间的增加呈先升后降的趋势,分别在嫁接后第30天(叶片)、第35天(主茎)和第35天(根)达到峰值,表达量分别上调12.8倍、3.96倍和5.53倍。证实PwPOD的表达确实受到黄龙病菌侵染的诱导,其表达量可能与寄主的抗病能力相关。     

蝴蝶兰几丁质酶基因的克隆及表达特性分析

利用RT-PCR及RACE技术,克隆到蝴蝶兰1个几丁质酶基因PhCHT(GenBank登录号为KT992851),该基因cDNA全长1 210bp,包含37bp的5′-UTR、933bp开放阅读框和240bp 3′-UTR,编码310个氨基酸;该蛋白为糖苷水解酶第19家族成员,兼具有溶菌酶活性;生物信息学分析显示,该蛋白具N-端信号肽和跨膜结构,为胞外分泌蛋白;该蛋白与海枣、谷子、油棕和拟南芥的几丁质酶类似蛋白相近,并且在系统进化树上与甘蔗和陆地棉的Ⅶ类几丁质酶同属一个分支。PhCHT基因的表达分析表明,PhCHT在蝴蝶兰营养器官和生殖器官中均有表达,根中表达量最高;13℃/8℃低温处理3、6、9和15d时该基因的表达被抑制,4℃低温处理1、2和4h表达量升高。研究表明,PhCHT基因能够响应短期的冷胁迫。研究结果为进一步研究蝴蝶兰几丁质酶的系统进化及抗性育种奠定了基础。     

凡纳滨对虾DNaseⅠ基因的克隆及原核表达

利用RT-PCR和RACE技术,从凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)肝胰腺中克隆了DNaseⅠ基因的全长cDNA序列。该序列全长1614bp,包含1209bp的开放阅读框,编码一个含403个氨基酸的蛋白;5′非翻译区为116bp,3′非翻译区为289bp。实时定量PCR分析结果表明,DNaseⅠ基因在肝胰腺的表达量是其他器官表达量的16～162倍,表明凡纳滨对虾DNaseⅠ基因属于胰腺型表达。本研究还利用酶切重组构建原核表达载体,并在大肠杆菌(Escherichia coli)中成功表达出了有活性的重组DNaseⅠ蛋白。     

小白菜BcUBCE2基因的克隆及表达分析

采用cDNA-AFLP和RACE技术从小白菜中克隆得到泛素结合酶E2基因(ubiquitin conjugating enzyme E2),命名为BcUBCE2。序列分析表明,BcUBCE2基因cDNA全长830bp,包含1个456bp的开放阅读框,编码152个氨基酸。结构分析发现,该序列包含一个泛素结合酶E2活性位点和一个高度保守的半胱氨酸。进化分析显示,小白菜BcUBCE2蛋白同拟南芥E2蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,BcUBCE2基因在小白菜根、茎、叶中均有表达,铜处理10d时BcUBCE2基因的表达量最高。研究认为,BcUBCE2基因可能在铜胁迫响应中发挥重要作用。     

水母雪莲通气组织形成的相关基因SmLSD1克隆及表达

该研究以水母雪莲为实验材料,通过RT-PCR结合RACE技术克隆了通气组织形成相关基因SmLSD1(GenBank登录号为OL690334),并对该基因在不同胁迫下的表达量及编码蛋白结构进行测定分析。结果表明：(1)水母雪莲SmLSD1基因全长965 bp,包含537 bp的开放阅读框,编码178个氨基酸。(2)同源序列比对发现,水母雪莲SmLSD1蛋白与菊科植物牛蒡LSD1的氨基酸序列相似性最高,达到98.31%。(3)亚细胞定位显示SmLSD1基因主要在细胞核和细胞膜上表达;原核表达显示,SmLSD1基因编码氨基酸的分子量约为18 kD。(4)荧光定量分析显示,SmLSD1基因在根、茎、叶中均有表达,且在叶片中表达量最高;在低温、低氧及紫外胁迫下,SmLSD1基因的表达量下调。研究推测,SmLSD1基因在水母雪莲通气组织的形成以及对逆境胁迫的响应中发挥着重要作用。     

Molecular cloning and characterization of a novel mannose-binding lectin gene from Amorphophallus konjac

A new lectin gene was cloned from Amorphophallus konjac. The full-length cDNA of Amorphophallus konjac agglutinin (aka) was 736 bp and contained a 474 bp open reading frame encoding a 158 amino acid protein. Homology analysis revealed that the lectin from this Araceae species belonged to the superfamily of monocot mannose-binding proteins. Molecular modeling of AKA indicated that the three-dimensional structure of AKA strongly resembles that of the snowdrop lectin. Southern blot analysis of the genomic DNA revealed that aka belonged to a low-copy gene family. Northern blot analysis demonstrated that aka expression was tissue-specific with the strongest expression being found in root.     

Protein phosphatase 2A: identification in Oryza sativa of the gene encoding the regulatory A subunit

A 2225 bp cDNA, designated RPA1, was isolated from an Oryza sativa cDNA library. Analysis revealed a 1761 bp coding sequence with 15 non-identical repeat units. The ORF encoded the A regulatory subunit of protein phosphatase 2A (PP2A-A) as ascertained by complementation of the yeast tpd3 mutant defective in this gene. The corresponding genomic DNA from a rice genome BAC library revealed that the gene contains eleven introns. The rice genome contains only a single copy of this gene as judged by Southern blot analysis. The PP2A protein is highly conserved in nature; the rice protein shows 88% amino acid identity with its counterparts in Arabidopsis or Nicotiana tabacum.     

独一味苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

以独一味叶片为材料,采用RT-PCR和RACE方法克隆了独一味苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的全长cDNA,命名为LrPAL基因。测序结果表明,LrPA L基因全长2 298 bp,含有1个2 145 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码714个氨基酸。蛋白序列分析表明,其包含典型的PAL活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA）,与其他植物的PAL蛋白有很高的同源性。系统进化树分析表明,独一味LrPAL与唇形科植物的PAL蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。用 Real-Time PCR方法检测发现,LrPAL基因在独一味的叶中表达量最高,茎中表达量最少。研究结果推测,从独一味中克隆获得的苯丙氨酸解氨酶基因（LrPAL）是典型的PAL家族成员,在独一味各组织发育过程中具有重要功能。     

Genomic Cloning and Characterization of a Novel Lectin Gene from <Emphasis Type="Italic">Zantedeschia aethiopica</Emphasis>

A new lectin gene was isolated by using genomic walker technology and revealed to encode a mannose-binding lectin. Analysis of a 2233 bp segment revealed a gene including a 1169 bp 5′ flanking region, a 417 bp open reading frame (ORF) and a 649 bp 3′ flanking region. There are two putative TATA boxes and eight possible CAAT boxes lie in the 5′ flanking region. The ORF encodes a 15.1 kDa precursor, which contains a 24-amino acid signal peptide. One possible polyadenylation signal is found in the 3′-flanking region. No intron was detected within the region of genomic sequence corresponding to zaa (Zantedeschia aethiopica agglutinin) full-length cDNA, which is typical of other mannose-binding lectin gene that have been reported. The deduced amino acid sequence of the lectin gene coding region shares 49–54% homology with other known lectins. The cloning of this new lectin gene will allow us to further study its structure, expression and regulation mechanisms.     

青花菜谷胱甘肽-S-转移酶基因克隆及其表达分析

为探讨青花菜在模拟酸雨胁迫下谷胱甘肽-S-转移酶的表达变化,克隆了青花菜谷胱甘肽-S-转移酶基因(glutathione-S-transferase,GST)的cDNA序列全长,并进行了生物信息学和表达分析。结果表明:青花菜GST基因cDNA全长为915bp,开放阅读框为642bp,编码213个氨基酸,推测分子式为C1091H1719N289O306S5,分子量为23 940.7,没有跨膜螺旋区域和信号肽。系统进化树分析表明,该青花菜基因GST与芥菜的GST聚类关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,在模拟酸雨胁迫下,GST基因的表达量在胁迫初期显著增大,随时间延长开始下降,表明其参与了青花菜抗酸雨的应答反应。     

续随子ElFAD2基因的序列及表达特性分析

为了研究油酸脱氢酶(FAD2)基因ElFAD2对续随子(Euphorbia lathyris L.)中不饱和脂肪酸合成的调控作用,该研究在续随子转录组数据的基础上经筛选获得ElFAD2基因序列,并对其序列及表达特性进行分析。序列分析结果显示,ElFAD2基因全长1 907 bp,ORF长1 152 bp,共编码383个氨基酸,包含有典型的脂肪酸去饱和酶结构域。续随子ElFAD2蛋白理论等电点为8.08,属于稳定蛋白,包含4个跨膜区和3个保守的组氨酸簇。基于FAD2的系统发育分析表明,续随子与同科植物乌桕(Triadica sebifera L.)的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析发现,ElFAD2基因在不同器官中均有表达,且在花后15 d的种子中表达量最高,在叶与花后30 d及45 d种子中的表达量相当,而在根、茎、花中的表达量最低。该研究结果为深入探讨续随子ElFAD2基因的生物学功能提供了基础数据,也为解析续随子种子中脂肪酸合成的分子机制奠定了基础。     

cDNA cloning and expression analysis of a mannose-binding lectin from <Emphasis Type="Italic">Pinellia pedatisecta</Emphasis>

Pinellia pedatisecta agglutinin (PPA) is a very basic protein that accumulates in the tuber of P. pedatisecta. PPA is a hetero-tetramer protein of 40 kDa, composed of two polypeptide chains A (about 12 kDa) and two polypeptides chains B (about 12 kDa). The full-length cDNA of PPA was cloned from P. pedatisecta using SMART RACE-PCR technology; it was 1146 bp and contained a 771 bp open reading frame (ORF) encoding a lectin precursor of 256 amino acid residues with a 24 amino acid signal peptide. The PPA precursor contained 3 mannose-binding sites (QXDXNXVXY) and two conserved domains of 43% identity, PPA-DOM₁ (polypeptides A) and PPA-DOM₂ (polypeptides B). PPA shared varying identities, ranging from 40% to 85%, with mannose-binding lectins from other species of plant families such as Araceae, Alliaceae, Iridaceae, Liliaceae, Amaryllidaceae and Bromeliaceae. Southern blot analysis indicated that ppa belonged to a multi-copy gene family. Expression pattern analysis revealed that ppa expressed in most tested tissues, with high expression being found in spadix, spathe and tuber. Cloning of the ppa gene not only provides a basis for further investigation of its structure, expression and regulatory mechanism, but also enables us to test its potential role in controlling pests and fungal diseases by transferring the gene into plants in the future.