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。     

库尔勒香梨PsLOX基因克隆及生物信息学分析

克隆了库尔勒香梨(Pyrus sinkiangensis Yü)脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)基因PsLOX,了解其在香梨果实不同发育时期的表达差异,为香梨果实香气代谢机理研究提供理论依据。以库尔勒香梨嫩叶及不同时期果实表皮为试材,利用两种不同的方法提取总RNA,通过RT-PCR技术得到目的基因Ps LOX的cDNA序列,以生物信息学方法对其进行分析和功能预测。运用半定量RT-PCR(SqRT-PCR)技术,分析PsLOX基因在香梨嫩叶及果实生长发育及货架期的表达特性和差异。结果:试剂盒提取总RNA质量较高,PsLOX基因CDS序列为912 bp,编码303个氨基酸,属于脂氧合酶家族基因,与其他植物LOX基因编码的氨基酸序列有较高的同源性,与南果梨相似性最高,达到99%;PsLOX基因在香梨果实中发育过程中表达差异明显,即生长发育前期表达量很低,成熟至完熟时期表达量最高,然后开始减少。推测克隆获得PsLOX基因在香梨果实香气代谢过程中起到重要作用。     

冬枣过氧化氢酶基因的克隆及表达分析

从冬枣半红期和全红期果实的SSH文库中筛选得到与桃树CAT1基因相似性高达88%的基因片段。根据该基因片段设计特异性引物,通过5′和3′-RACE扩增,拼接得到1 586bp序列,该序列包含了1 479bp的完整开放阅读框,编码492个氨基酸,具有CAT基因家族的保守功能域,命名为ZjCAT,GenBank登录号为JN831452。氨基酸序列分析表明,ZjCAT与桃树、陆地棉等多种植物的过氧化氢酶有很高的相似性,并属于类型Ⅲ过氧化氢酶。实时PCR分析结果显示,ZjCAT基因在冬枣不同组织和果实成熟期差异性表达,其中在冬枣半红期果实中表达量最高。表明ZjCAT基因在冬枣果实成熟衰老过程中可能具有重要的调控作用。     

猕猴桃果实乙烯受体基因Ad-ETR1的克隆及其表达

以"布鲁诺"美味猕猴桃(Actinidia deliciosa cv.Bruno)果实为材料,根据其它植物乙烯受体氨基酸保守区序列,设计简并引物,通过RT-PCR扩增出1个657bp大小的cDNA片段(Ad-ETR1)该片段编码219个氨基酸,与其它植物乙烯受体及其基因的氨基酸及核苷酸同源性在72%～90%之间.Northern杂交结果表明,猕猴桃果实成熟衰老进程中Ad-ETR1 mRNA的积累趋于增加.这种积累的最大值出现在乙烯进入跃变之后;乙烯处理可以促使Ad-ETR1 mRNA最大值提前出现,乙酰水杨酸(ASA)处理则显著抑制Ad-ETR1表达.     

草莓果实MADS-box基因保守片段的克隆与序列分析

根据多种植物MADS-box基因保守区序列设计简并引物,应用PCR技术从草莓绿果中分高出33条MADS-box基因cDNA片段.序列分析表明,这些片段长度在137 - 146 bp之间,包含基因起始密码子.推导的氨基酸序列与已登录的草莓的MADS-box基因同源性超过87％.推导的氨基酸序列与已知的革莓和其他物种调控果实发育成熟的MADs-box基因以及拟南芥的MADS-box家族基因进行系统发育分析,可将这些基因片段分科归入拟南芥MADS-box基因不同亚家族中,证明草莓果实中存在各类MADS-box家族基因,克隆的部分片段可能参与调控果实发育和成熟软化的调节.     

DNA甲基转移酶RNAi干涉载体的构建及其鉴定

DNA甲基化(DNA Methylation)是真核生物基因组最常见的DNA共价修饰形式,影响蛋白质-DNA的相互作用,在基因表达的调控上起着重要作用,RNAi(RNA interference)干涉是关闭特定基因功能的新技术,在植物功能基因组、植物发育及生理代谢途径调控等方面有着广泛应用.本文根据植物DNA甲基转移酶(DNMTs)的保守序列设计引物,首先从拟南芥总基因组DNA中克隆出DNA甲基转移酶基因保守片段,然后以此保守片段为模板扩增长度约570bp,的靶序列用于构建RNAi载体.根据RNAi作用机制,将570bp靶序列正向、反向连接到pHANNIBAL载体上,然后将带有此反向重复结构的完整OFF框连接到植物表达栽体pGreell上,经过酶切鉴定和测序分析证实DNA甲基转移酶RNAi重组表达载体构建成功.转化红豆衫细胞表明该干涉载体具有生物学功能,为研究受DNA甲基化调控的性状改良打下基础.     

厚藤Actin基因片段的克隆及序列分析

为研究功能基因在厚藤(Ipomoea pes-caprae L)中的表达和调控提供内参基因,本文根据Actin基因的保守区设计简并性引物,采用RT-PCR克隆厚藤的Actin基因片段,然后将获得的片段连接于克隆载体上进行测序,并运用分子生物学软件对该基因序列进行分析。结果表明,该基因片段大小为554bp,编码184个氨基酸;该序列与其他植物Actin基因的cDNA序列的同源性均在80%以上,与氨基酸序列的同源性在94%以上。由此得出,本研究克隆的基因序列为Actin基因片段,将其命名为IpActin1,并登录在GenBank,登录号为KU564627。     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶(Lcy)基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因(Pds)启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考。     

草莓MDHAR及AO基因的克隆及序列分析

从新鲜幼嫩‘丰香’草莓(Fragaria×ananassa cv.Toyonaka)果实中提取分离总RNA,反转录成cDNA,根据已报道的其他植物单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)及抗坏血酸氧化酶(AO)基因的保守区分别设计 一对引物,通过PCR扩增均得到目的条带.序列分析发现:mdhar基因片段长372bp,与刺梨同源性最高达96％,该片段编码123个氨基酸,推导的氨基酸序列与苹果属植物同源性为91％,与其他植物该基因编码的氨基酸序列也有较高相似性;a基因片段长842 bp,编码280个氨基酸,该片段与其他多种植物的ao基因均具有较高同源性,与甜瓜和黄瓜ao基因的同源性最高,均为70％,编码的氨基酸序列与其他多种植物均具有70％左右的相似性.     

拟南芥春化相关基因VRN2的克隆及其植物表达载体的构建

本文利用特异性引物,从拟南芥RNA中提取春化相关基因VRN2 cDNA序列,GenBank登录号AY063047。该基因序列大小为1 354 bp,编码区为1 323 bp,编码氨基酸441个。将克隆片段插入中间载体pBPF?7,经PstI酶切回收带有P35S启动子和nos终止子片段,连接pBI121载体,构建VRN2基因的植物表达载体。     

小麦尿卟啉原Ⅲ合成酶基因克隆及序列分析

根据水稻已公布的尿卟啉原Ⅲ合成酶(UROS)基因和小麦EST的保守序列,设计特异性引物对小麦尿卟啉原Ⅲ合成酶基因的部分片段进行克隆,得到了364 bp的cDNA(命名为UROS1)。以UROS1作为种子进行电子克隆,得到一段长为1210 bp的cDNA序列,并设计特异性引物克隆到1个1077 bp cDNA序列。对该片段分析结果表明,克隆得到的小麦UROS基因包含了信号肽区和全长的成熟肽区。小麦UROS基因与水稻UROS基因的同源性为86%左右,其推导氨基酸序列与水稻和拟南芥蛋白序列同源性分别约91%和79%。动物、植物以及微生物间核酸序列的保守性较低,氨基酸序列保守性也不高,但都存在UROS保守结构域(Hem D)。进化分析显示,该酶在不同物种间的进化速度差异较大。     

火把梨谷胱甘肽S-转移酶基因的克隆与表达

依据火把梨编码谷胱甘肽S-转移酶(GST)的EST序列设计基因特异引物,采用快速扩增cDNA末端技术,从云南火把梨中克隆到一个新的GST基因的全长cDNA序列。该基因被命名为PpGST(GenBank登录号为HQ889136)。PpGST全长cDNA为1 177bp,具有130bp 5′-UTR、696bp ORF以及351bp 3′-UTR,编码含231个氨基酸的蛋白质。与已知植物GSTs家族成员间的氨基酸序列聚类分析将PpGST聚为zeta类GST。RT-PCR分析显示,PpGST在火把梨光照的果皮和没有光照的果皮中大量表达,并且表达强度不受光照时间的影响,而在幼嫩叶片中没有表达。研究结果暗示在果皮中大量表达的PpGST可能参与维持火把梨果实发育过程中的氧化还原平衡及应答逆境胁迫。     

用RACE结合cDNA文库筛选的方法获取新的锌指蛋白基因

大多数有重要功能的蛋白质都含相应的由保守氨基酸顺序组成的功能结构域。本文首先根据蛋白质功能结构域保守氨基酸序列设计简并引物,用PCR方法扩增出基因EST序列,再利用改进的快速扩增cDNA末端（RACE）方法从cDNA文库中扩增出基因非同源部位,然后以非同源序列为探针,筛选cDNA文库。利用此方法成功地从人骨髓cDNA文库中克隆到几个编码锌指蛋白并代表原有EST的新的全长cDNA。这一策略也应适用于筛选编码具有其他序列保守性功能结构域蛋白的基因。 Abstract:Most of the important functionally proteins contain the corresponding function domains that consist of conserved amino acid sequences.The study provided a method to identify novel genes that encode proteins containing important functionally domains with conserved sequences.First,primers were designed according to the sequence of the cDNA library vector and the ESTs that have been obtained by reverse PCR and degenerate primers encoding Zinc finger domain.The cDNA library DNA was used as template for PCR amplification.The amplified fragment that contains nonhomologous sequences of the cDNA was inserted into pGEM-T easy vector.The fragment was recovered and used as a probe for screening the cDNA library.Several cDNAs with full length that encode proteins with Zinc finger domain and represent the original ESTs have been successfully cloned from a human bone marrow cDNA library.This strategy can also be used in screening genes that encode proteins containing differential function domains with conserved sequences.     

云南红梨PyMT基因的克隆、原核表达和功能分析

金属硫蛋白(metallothioneins,MTs)是一种在生物中普遍存在的多功能蛋白.根据云红梨1号光特异性差减文库中获得的PyMT(Pyrus pyrifolia metallothionein)基因序列,PCR扩增4种红梨PyMT的基因组序列并进行序列分析;通过RT-PCR方法从云红梨1号果皮中扩增出PyMT基因,并将其命名为PyMT1(Pyrus pyrifo-lia metallothionein 1).构建原核表达载体pGEX-4T-1-PyMT1,在E.coli BL21中进行表达;通过在液体培养基中添加不同浓度的重金属离子,检测转化菌和对照菌的的生长曲线,分析PyMT1的功能.序列分析表明,PyMT1是典型的Metallothion 2.PyMT1氨基酸序列系统发育分析表明,PyMT1与MdMT亲缘关系最近.SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期的大小一致;生长曲线结果表明工程菌对重金属离子Zn、Cu、Cd具有一定的耐受性.这些结果为进一步纯化、鉴定目的蛋白和研究其结构和功能奠定了基础.     

番杏Actin基因片段的克隆及生物信息学分析

本实验为研究番杏(Tetragonia tetragonioides)功能基因表达模式提供内参基因,根据登录在NCBI上植物的Actin基因的保守区域设计简并性引物,通过RT-PCR克隆获得番杏的Actin基因片段,将该片段连接于载体pGEM-T后进行测序,并将该基因序列通过生物信息学软件进行分析。结果显示,克隆所得基因片段大小为598 bp,编码198个氨基酸;该序列与登录在NCBI上的其他植物的Actin基因的核苷酸序列的同源性最大可达86%以上,编码蛋白的氨基酸序列同源性在88%以上。结果表明,本研究克隆所得的基因序列为番杏Actin基因片段。该基因命名为TtActin1,在Gen Bank的登录号为MH33308。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的分离与鉴定

利用抗病基因的保守结构设计引物,从抗叶锈病近等基因系材料TcLr24中扩增出一条703bp的条带RGAl,通过与GenBank比对,选取与RGAI高度同源的若干条带,在它们共有的保守序列位置设计引物,利用cDNA末端快速扩增(RACE):ffL术扩增抗病同源基因cDNA全长.扩增到3条全长cDNA,经BLASTp比较,这些序列都舍有NBS保守结构域和多个LRR结构域.与很多已知植物抗病基因的功能相应区域一致.对FRGA-1,、FRGA-2和FRGA-3实时定量PCR分析,表明这3个基因在小麦叶片中都是组成型表达.本研究在小麦材料TcLr24中得到3条抗病基因同源cDNA全长,为研究小麦抗病基因奠定了基础.     

小麦面粉黄色素相关基因研究

小麦八氢番茄红素合成酶(PSY)基因和脂肪氧化酶(LOx)基因可能影响面粉黄色素含量。根据玉米P5y 基因序列设计引物,扩增出小麦PSY基因的部分片段,序列比较表明小麦和玉米PSY基因外显子DNA序列长度一致,但存在单核苷酸多态性(SNP)位点,序列一致性为90％;蛋白质氨基酸序列比较发现其序列一致性为97％, 说明一些SNP并未导致氨基酸的改变,该基因在玉米和小麦中应具有类似的功能活性。利用非整倍体材料将小麦 PSY基因初步定位到1D染色体。用同样方法,发现小麦的LOX基因与大麦、水稻、玉米的L0X基因具有很高的一致性,并将其初步定位到4BS染色体。     

A Novel Method to Clone P450s with Modified Single-Specific-Primer PCR

We present a method to identify cDNA clones of a cytochrome P450 enzyme. Flavonoid-3', 5'-Hydroxylase (F3',5'H), the key enzyme for the expression of blue or purple color in flowers, was cloned as an example. We have made a catalog of cDNA fragments encoding conserved regions of P450s for petunia (Petunia hybrida Vilm.) petals. Single specific primers were designed for these cDNA sequences and RT-PCRs were performed with cDNA templates. The amplified bands were tested for linkage to the delphinidin producing phenotype using a backcrossed population that had been prepared to have a genetic background of cyanidin-type petunia but segregated for the hydroxylation at the B-ring of anthocyanin. We were successful in amplifying a cDNA fragment that has close linkage to the F3',5'H gene. A full length cDNA clone of the F3',5'H gene was isolated using the amplified fragment as a probe.     

cDNA cloning of a novel cysteine protease of Plasmodium falciparum

The cDNA for a novel Plasmodium cysteine protease (falcipain-2) has been isolated from a Plasmodium falciparum cDNA library. A 602 bp fragment was amplified from P. falciparum by PCR using degenerate oligonucleotide primers. The primers were designed based upon the amino acids flanking the active site cysteine and asparagine residues that are conserved in the eukaryotic cysteine proteases. This fragment was used to screen a P. falciparum cDNA library and isolated a 2.1 kb clone that encoded a novel cysteine protease. The sequence of the 2.1 kb clone predicted a 56 kDa protein containing a typical signal sequence, a prosequence and a 24.7 kDa mature protease with 37% identity to falcipain-1, a hemoglobin-degrading cysteine protease of P. falciparum. Northern blot analysis detected a 2.1 kb message in trophozoites. Taken together, we have isolated a novel cysteine protease of P. falciparum, which may play an important role at the late stages of the erythrocytic cycle of the parasite.