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。     

丹参SmIPI基因RNA干扰表达载体构建及遗传转化北大核心

[目的]构建丹参SmIPI1和SmIPI2基因的RNA干扰植株体系。[方法]利用Gateway技术分别构建SmIPI1和SmIPI2的干扰表达载体p K7GWIWG2D(Ⅱ),并借助根癌农杆菌EHA105菌株介导遗传转化,并通过抗性标记筛选、Egfp荧光和qRT-PCR检测阳性植株和转化效果。[结果]表达克隆构建后转化大肠杆菌菌液PCR检测显示阳性,遗传转化外植体并经抗性培养基继代筛选获得的转化植株根尖在荧光显微镜下呈强烈绿色荧光,且SmIPI1和SmIPI2基因的相对表达量下调幅度分别在64%~82%和23%~78%之间。[结论]成功构建丹参SmIPI1和SmIPI2基因的RNA干扰表达载体并转化丹参植株,为探索SmIPI基因家族成员各自功能问题提供了研究材料基础。     

丹参非特异性脂质转移蛋白基因（SmLTP1）的克隆及其表达分析

对丹参EST序列进行Blast分析,获得一个新的非特异性脂质转移蛋白基因,命名为SmLTP1（GenBank注册号为EF187461）。该基因cDNA全长593bp,包含一个长为357bp的开放读码框,编码118个氨基酸。生物信息学结构分析表明,该蛋白具有植物nsLTP的典型结构,即4对二硫键,4个a-螺旋,1个可结合和容纳脂肪酸分子的类似口袋状的疏水结构。实时荧光定量PCR分析结果表明,SmLTP1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其表达受病原菌和茉莉酸甲酯的诱导,显示SmLTP1基因在植物防御反应中发挥作用。     

丹参SmIPI基因RNA干扰表达载体构建及遗传转化

[目的]构建丹参SmIPI1和SmIPI2基因的RNA干扰植株体系。[方法]利用Gateway技术分别构建SmIPI1和SmIPI2的干扰表达载体p K7GWIWG2D(Ⅱ),并借助根癌农杆菌EHA105菌株介导遗传转化,并通过抗性标记筛选、Egfp荧光和qRT-PCR检测阳性植株和转化效果。[结果]表达克隆构建后转化大肠杆菌菌液PCR检测显示阳性,遗传转化外植体并经抗性培养基继代筛选获得的转化植株根尖在荧光显微镜下呈强烈绿色荧光,且SmIPI1和SmIPI2基因的相对表达量下调幅度分别在64%~82%和23%~78%之间。[结论]成功构建丹参SmIPI1和SmIPI2基因的RNA干扰表达载体并转化丹参植株,为探索SmIPI基因家族成员各自功能问题提供了研究材料基础。     

大豆异戊烯焦磷酸异构酶基因的电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆方法获得大豆异戊烯焦磷酸异构酶基因(IPI)的cDNA序列,并采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的一般理化性质、疏水性、信号肽、二级结构和亚细胞定位等方面进行了预测和分析。结果表明,大豆异戊烯焦磷酸异构酶基因的cDNA序列全长1384bp,包含一个906bp的ORF,编码301个氨基酸。大豆IPI酶为一亲水性的非分泌蛋白,α-螺旋和无规则卷曲是其主要的二级结构,该酶定位于叶绿体。     

丹参中硫堇基因SmTHI的克隆和表达分析

丹参EST序列的Blast分析表明,一条序列与硫堇（thionin,THI）基因有较高的同源性,该序列长575bp,包含1个长366bp的开放阅读框（ORF）,编码121个氨基酸,命名为SmTHI,GenBank登陆号为DQ212984。在此基础上设计引物,分别从cDNA和gDNA水平上克隆到该基因的全编码区序列的结果表明,该基因无内含子。序列分析表明,该编码蛋白与大多数植物的THI蛋白前体高度同源,并符合植物硫堇类蛋白的序列模式和特征：C—C—x（5）．R．x（2）-[FY]-x（2）-C,N端具17个氨基酸的信号肽,中间46个氨基酸为成熟THI部分,C端的58个氨基酸为酸性多肽部分。成熟的THI蛋白带正电荷,偏碱性,推测可能有抗病原微生物活性。实时定量PCR检测SmTHI在丹参不同组织部位的表达以及在黄瓜细菌性角斑病菌（PSL）、NaCl和水杨酸（sA）溶液诱导下的表达结果表明：SmTHI在植物的根、茎和叶中均有不同程度的表达,其表达丰度为叶〉茎〉根：在PSL、NaCl和sA溶液诱导下该基因的表达呈上调趋势。     

粘红酵母乙酰辅酶A羧化酶（ACC）基因的克隆及CT功能域基因的原核表达

利用简并PCR结合染色体步移法首次克隆获得粘红酵母乙酰辅酶A羧化酶（ACC）基因的全长序列信息。序列分析表明,该基因包含2个内含子,分别位于42～147 bp和315～677 bp处,编码区域总长为6 801bp,推导的氨基酸序列进行二级结构分析具备乙酰辅酶A羧化酶典型的3个功能域：生物素羧化酶（BC）、生物素羧基载体蛋白（BCCP）和羧基转移酶（CT）。克隆该基因的CT功能域基因,连接到原核表达载体pET-28a上,在Escherichia coli BL21（DE3）中成功表达,利用Ni-NTA树脂柱纯化获得CT的可溶性重组蛋白,浓度为1.8mg/mL,为研究ACC的功能和针对CT作用的除草剂机理研究提供了有价值的材料。     

丹参环阿屯醇合酶基因克隆及表达分析

以丹参cDNA为模板,克隆了丹参环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的cDNA序列(SmCAS),对其序列进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR方法研究了该基因在丹参不同器官及不同胁迫处理下的表达模式。结果显示:该基因全长2 346bp,包含2 271bp开放阅读框,编码756个氨基酸。预测其编码蛋白分子量为86.16kD,具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和QW结构域。该基因推测的氨基酸序列与人参、田七、积雪草、甘草、拟南芥的相似性分别为83%、84%、83%、81%和80%。SmCAS基因在丹参根、茎、叶、花中均有表达,在花中表达量最高;而且SmCAS基因能够响应ABA、低温和干旱的诱导。     

向日葵异戊烯焦磷酸异构酶基因(ipi)的电子克隆和生物信息学分析

用电子克隆方法获得向日葵异戊烯焦磷酸异构酶（IPI）基因,并用生物信息学方法对此基因编码产物从氨基酸组成、理化性质、二级和三级结构以及功能进行预测和分析的结果表明,向日葵IPI为亲水性α/β蛋白,含有IPP异构酶结构域,其与其他植物的IPI在序列组成、结构及活性位点均有高度的相似性。     

人ZP3基因的RT-PCR cDNA克隆

目的：研究人ZP3基因的结构及构建人ZP3基因原核表达系统。方法：从人卵巢组织中分离出mRNA并以此作为模版,通过RT—PCR扩增出人ZP3基因cDNA片段,然后将其克隆在pUC18质粒上,并对克隆片段进行序列分析。结果：共克隆到ZP3-A（1300bp）、ZP3-B（1180bp）、ZP3-C（1200bp）和ZP3-D（1080bp）4种不同长度的人ZP3基因cDNA片段,对其中最长的ZP3-A片段的测序结果表明,它包含了人ZP3基因阅读框内的全部序列,与NCBI Sequence Viewer中公布的人ZP3 mRNA序列（NM-007155）相比较,在1275bp长的编码区内只有一个碱基不同,两者同源性达到99．92％。结论：本研究克隆到的ZP3-A cDNA片段确是人ZP3基因无疑。     

丹参2 酮戊二酸依赖性双加氧酶基因克隆及表达分析

以商洛紫花丹参为材料,对其转录组序列SRA020132进行Blast分析,采用PCR技术克隆得到丹参2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因Sm2-ODD1,GenBank登录号为JN935923。Sm2-ODD1基因全长1 365bp,包含3个外显子和2个内含子;cDNA全长1 189bp,读码框951bp,编码316个氨基酸残基;预测的编码蛋白具有2-酮戊二酸依赖性双加氧酶中结合2-酮戊二酸和亚铁离子的"H-T-D"、"H-X"和"R-Y-S"保守基序以及"果冻状"空间结构。表达分析显示,Sm2-ODD1在丹参各个器官都表达,但表达水平具有组织特异性,在根中表达量最高,在叶中表达量最低;该基因表达明显受到MeJA、GA3和ABA的诱导,可能参与了丹参萜类代谢下游途径。     

丹参中病程相关蛋白基因SmSTH-2的生物信息学分析

对丹参cDNA文库的表达序列标签(EST)序列进行BLAST分析显示,其中一条序列与病程相关蛋白基因STH-2有较高的同源性。该序列全长691bp,包含1个长483bp的开放阅读框(ORF),编码160个氨基酸,命名为SmSTH-2。生物信息学分析显示:SmSTH-2所编码蛋白的分子质量为17990Da,等电点为5.15,富含谷氨酸、赖氨酸、甘氨酸、丝氨酸,无信号肽,属于稳定类蛋白。与NCBI注册的其他6种植物来源的病程相关蛋白基因编码的氨基酸序列的同源性在42%～46%之间。实时荧光定量PCR的方法检测丹参不同组织部位中SmSTH-2表达和病原菌对该基因诱导表达的影响的结果表明:SmSTH-2在植物的根、茎、叶中均有不同程度的表达,其表达丰度为根>叶>茎;丹参叶片接种黄瓜细菌性角斑病病原菌后,4d内可诱导该基因的表达量持续增加。用PCR方法从基因组水平克隆到SmSTH-2的DNA序列,测序表明SmSTH-2的编码序列在DNA水平上含有一个71bp的内含子,DNA序列注册号为EF621486.     

板栗MADS-box蛋白基因(CmMADS3)的克隆和表达分析

根据MADS-box基因保守区结构,设计简并引物,从板栗（Castanea mollissima）中分离出花特异表达基因的cDNA片段。并通过5’RACE方法获得了全长cDNA,命名为CmMADS3。该片段全长1016bp,包含一个729bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（243个氨基酸）与拟南芥的SEPl、SEP2和SEP33类MADS-box蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将CmMADS3基因归入MADS-box基因家族的AGL2组。RT-PCR分析显示,该基因在板栗的花和幼果中表达丰度高,在茎中有微弱的表达,在叶中不表达,研究结果表明CmMADS3基因是板栗花器官发育中具有E功能的功能基因。     

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。     

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。     

丹参病程相关蛋白基因（SmPR-10）的生物信息学及表达模式分析

对丹参EST序列进行Blast分析,获得了一条病程相关蛋白10（Pathogenesis-related protein10,PR-10）基因,命名为：SmPR-10（GenBank注册号：HM439764）。分别从cDNA和gDNA水平克隆得到该基因,其序列无内含子,包含一个长为486bp的完整开放读码框,编码161个氨基酸残基。生物信息学分析显示,SmPR-10所编码的蛋白SmPR-10具有Betv1结构域,属于病程相关蛋白10家族,其相对分子量为17·47kD,为稳定的酸蛋白;无信号肽、膜锚定或跨膜结构域,为亲水性蛋白。实时定量PCR结果分析表明,SmPR-10基因主要在丹参茎中表达,其表达受到病原菌和茉莉酸甲酯逆境信号的诱导,显示SmPR-10基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

日本蟳高血糖激素基因的克隆与表达分析

通过RACE技术克隆获得日本蟳Charybdis japonica高血糖激素基因（CjCHH）全长cDNA序列;运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析该基因的组织差异性表达;利用原核表达技术获得CjCHH重组蛋白。序列分析表明：CjCHH cDNA全长1754 bp,包含111bp的5’末端非编码区（UTR）,423 bp的开放阅读框（ORF）,以及1236 bp的3’UTR,该基因可编码140个氨基酸。序列比对结果显示：CjCHH的成熟肽序列与其它甲壳动物CHH的一致性为41%~88%。系统进化树显示：CjCHH与其它梭子蟹科的CHH聚在一起,这与日本蟳所处的分类地位一致。组织差异性表达研究显示：CjCHH在检测的10个组织中均有表达,其中眼柄中表达量最高,肠和Y-器次之,其余组织表达量较低。成功构建了CjCHH重组表达质粒pET-CHH,并在大肠杆菌（Escherichia coli）中获得了高效表达,重组蛋白的相对分子量约11 kDa,与预测的相对分子质量大小相一致,表达水平在5 h的IPTG诱导过程中呈现上升趋势。