苦荞查尔酮合酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因(CHS)的全长DNA序列和cDNA开放阅读框(ORF)序列.序列分析表明,苦荞CHS DNA序列(GU172165)全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区(HM852753)全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS.生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列(GFGPG)、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点.半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子叶茎花根成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性。     

苦荞谷胱甘肽转移酶(FtGST)基因的克隆与序列分析

采用RACE技术,从苦荞(Fagopyrum tatarium)中克隆得到一个谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferase protein,FtGST)基因。序列分析表明,FtGST基因全长DNA序列和cDNA序列编码区分别为746 bp和666 bp,DNA序列含有一个长度为80 bp(342-421 bp)的内含子;开放阅读框(ORF)长666 bp,编码221个氨基酸。生物信息学分析表明,FtGST基因推导的蛋白质含有Tau家族典型的底物结合口袋、谷胱甘肽结合位点(G-site)和疏水性底物结合位点(H-site)氨基酸残基,表明FtGST为Tau家族蛋白。     

青花菜雄性不育相关基因BoDHAR的克隆与表达分析

以一个与甘蓝显性核不育相关的差异表达片段的序列为信息探针,通过在NCBI与TAIR网站数据库中进行同源EST序列搜索,经人工拼接、RT-PCR、PCR 克隆与序列分析,获得了青花菜脱氢抗坏血酸还原酶DHAR dehydroascorbate reductase 基因的 cDNA 与 DNA 全长序列,命名为BoDHAR。并利用双链接头介导 PCR 的染色体步行技术（genome walking）克隆了其上游 644bp 的5′端序列。所获的BoDHAR基因全长 1486bp,存在两个内含子,DNA 编码区序列633bp,编码210个氨基酸;序列分析表明：BoDHAR与同源基因AT1G195701cDNA 序列有 82.3% 的一致性,推导的氨基酸序列有 79.6% 的一致性;编码的水溶性蛋白存在多个磷酸化位点;5′端上游区存在明显的转录调控序列。半定量RT-PCR结果表明：BoDHAR 在可育系花蕾中的表达量明显高于不育系花蕾,在花药中的表达明显高于其它部位。     

青花菜雄性不育相关基因BoDHAR的克隆与表达分析

以一个与甘蓝显性核不育相关的差异表达片段的序列为信息探针,通过在NCBI与TAIR网站数据库中进行同源EST序列搜索,经人工拼接、RT-PCR、PCR克隆与序列分析,获得了青花菜脱氢抗坏血酸还原酶DHARdehydroascorbatereductase基因的cDNA与DNA全长序列,命名为BoDHAR。并利用双链接头介导PCR的染色体步行技术(genomewalking)克隆了其上游644bp的5′端序列。所获的BoDHAR基因全长1486bp,存在两个内含子,DNA编码区序列633bp,编码210个氨基酸;序列分析表明BoDHAR与同源基因AT1G19570.1cDNA序列有82.3%的一致性,推导的氨基酸序列有79.6%的一致性;编码的水溶性蛋白存在多个磷酸化位点;5′端上游区存在明显的转录调控序列。半定量RT-PCR结果表明BoDHAR在可育系花蕾中的表达量明显高于不育系花蕾,在花药中的表达明显高于其它部位。     

金花茶查尔酮合成酶基因全长克隆与序列分析

利用RT-PCR和RACE方法,从我国珍稀植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中获得了查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因的cDNA全长,命名为Cn-CHS,GenBank登录号HQ269804.碱基序列分析表明,Cn-CHS全长1 454bp,包含77 bp的5'非翻译区、207 bp的3'非翻译区和一个长为1 170 bp编码389个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白具有CHS家族保守存在的所有功能活性位点和特征性多肽序列.氨基酸序列比对分析表明,CnCHS与蔷薇科、杜鹃花科、茄科等植物的CHS相似性都在92%以上;与山茶科山茶属物种山茶(C.japonica)CHS完全一致;与茶(C.sinensis)CHS相似性达99%,有5个氨基酸位点存在差异,其中包括一个功能性位点.     

黄秋葵查尔酮合成酶基因AeCHS的克隆与表达分析

采用同源序列克隆和RT-PCR技术,首次克隆得到黄秋葵查尔酮合成酶基因(CHS)cDNA全长序列。序列分析表明,该序列全长1175 bp,包括一个1170 bp的完整ORF,编码389个氨基酸,命名为AeCHS。生物信息学分析表明,本研究所获得的AeCHS氨基酸序列与同科植物黄蜀葵和陆地棉的同源性较高,分别达99.23%和97.44%,AeCHS推断的氨基酸序列含有CHS蛋白的标签序列GFGPG以及4个保守活性位点Cys164、Phe215、His303、Asn336。实时荧光定量PCR分析黄秋葵果实、花、叶片不同发育时期AeCHS基因的表达量,结果表明AeCHS基因在上述植物材料中表现出不同的表达模式:花>果实>叶片,具体到不同植物组织,AeCHS基因在生长6 d的果实、盛开的花朵以及植株顶端第4片叶子中的表达量较高。     

苦荞中查尔酮合成酶全长基因的克隆及其序列分析

选用乌克兰伊琳娜苦荞为试验材料,以从叶片中提取的RNA为模板,应用RACE技术结合CODEHOP引物设计方法成功克隆出苦荞中查尔酮合成酶cDNA序列后,将其序列电子合并其全长后设计基因全长特异性引物.以DNA为模板进行PCR扩增出基因序列.通过生物信息学分析表明,该基因金长为1 906 bp,具有一个463 bp的内含子序列,编码区长度为1188 bp,编码395个氨基酸.Blastn序列比对发现本试验所获得的CHS基因序列与相近物种Rheum palmatum(登录号:DQ205352.1)的CHS基因同源性达86％.将得到的序列命名为RaCHS并提交GenBank,登录号为HQ434624.应用Clustalxl.81和MEGA4软件构建系统进化树,并进行了同源性分析.     

苦荞和甜荞查尔酮合成酶基因的克隆及序列比较

以苦荞品种‘西农9920’和甜荞品种‘西农9976’为材料,根据其它植物查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因DNA序列的保守区域设计的一对简并引物,进行PCR扩增,从2种荞麦基因组中克隆出了长度均为860 bp的CHS基因片段,对其进行回收、克隆,挑选阳性克隆测序;序列分析表明这2个片段含有CHS基因的N端和C端的结构域,分别为苦荞和甜荞的CHS基因片段,命名为FtCHS和FeCHS。对获得的2种荞麦CHS基因的DNA序列进行比较分析,发现两者间存在多达43处单碱基多态性,这些单碱基多态性可能是苦荞和甜荞种子中类黄酮含量差异的重要原因之一。苦荞和甜荞CHS与其它植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为蓼科的掌叶大黄和石竹科的满天星的同源性较近。     

百合查尔酮合成酶基因的克隆与分析

以西伯利亚百合为试材,通过半巢式PCR和RT-PCR技术分别克隆了查尔酮合成酶基因(CHS)的DNA和cDNA.生物信息学分析显示,CHS的DNA序列全长1 397 bp(登录号HM622754),包含2个外显子和1个内含子;cDNA序列编码区全长1 182 bp(登录号HQ161731),编码393个氨基酸,具有3个典型的CHS蛋白结构域:N-末端结构域(Lys3-Pro229)、C-末端结构域(Gln239-Pro389)和聚合酶Ⅲ结构域(Met1-Thr391);不同百合品种的CHS基因编码的氨基酸序列相似性高达98%,表明百合CHS基因在进化上呈现出十分保守的趋势;不同植物CHS基因序列的系统进化邻接树结果表明:百合与单子叶植物鸢尾及禾本科的水稻、大麦、玉米等亲缘关系更为接近.     

草莓ξ-胡萝卜素脱氢酶基因ZDS的克隆及特征分析

用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria ananassa Duchesne)果实中克隆到ξ-胡萝卜素脱氧酶基因ZDS,命名为FaZDS,其cDNA全长2148 bp,具有1个1710 bp的完整开放阅读框(ORF),编码569个氨基酸.序列分析表明,FaZDS编码的氨基酸序列与其它植物的ZDS蛋白有很高的相似性.系统进化树分析表明,草莓与苹果的ZDS蛋白亲缘关系较近.原核表达结果表明FaZDS基因在大肠杆菌中能高效表达.用半定量RT-PCR技术进行组织表达模式分析表明,FaZDS基因在草每的花、叶片和果实中均有表达,表达量为花＞红果＞粉红果＞白果＞青果＞叶.     

甜荞查尔酮合酶基因Chs的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术从甜荞中克隆得到查耳酮合酶(CHS)的cDNA开放阅读框(ORF)序列,命名为FeChs,NCBI登录号为GU172166.1.该序列长1 179 bp,编码392个氨基酸,与其它植物CHS基因的同源性为78%～92%,其推导的氨基酸序列含有CHS高度保守的活性位点及CHS的标签序列GFGPG.     

苦荞黄烷酮3-羟化酶基因F3H的克隆及序列分析

为提高黄酮代谢途径中的关键酶活性,增加苦荞黄酮类化合物的合成量,根据已知植物的F3H基因同源序列,采用RT-PCR和RACE结合的方法,克隆了苦荞黄酮代谢途径中关键酶基因F3H,命名为FtF3H(GenBank登录号:FJ456858)。序列分析结果表明,FtF3H基因长1369bp,编码367个氨基酸,该氨基酸序列及其cDNA序列与葡萄、牵牛F3H等的同源性约80%。二级结构预测表明,随机卷曲是FtF3H蛋白最大量的结构元件,而α-螺旋和β-片层则散布于整个蛋白质中;三维结构建模预测FtF3H蛋白具有铁离子结合位点及2-O-酮戊二酸结合位点等F3H蛋白典型结构。     

Molecular cloning and expression profiling of a chalcone synthase gene from hairy root cultures of Scutellaria viscidula Bunge

A cDNA encoding chalcone synthase (CHS), the key enzyme in flavonoid biosynthesis, was isolated from hairy root cultures of Scutellaria viscidula Bunge by rapid amplification of cDNA ends (RACE). The full-length cDNA of S. viscidula CHS, designated as Svchs (GenBank accession no. EU386767), was 1649 bp with a 1170 bp open reading frame (ORF) that corresponded to a deduced protein of 390 amino acid residues, a calculated molecular mass of 42.56 kDa and a theoretical isoelectric point (pI) of 5.79. Multiple sequence alignments showed that SvCHS shared high homology with CHS from other plants. Functional analysis in silico indicated that SvCHS was a hydrophilic protein most likely associated with intermediate metabolism. The active sites of the malonyl-CoA binding motif, coumaroyl pocket and cyclization pocket in CHS of Medicago sativa were also found in SvCHS. Molecular modeling indicated that the secondary structure of SvCHS contained mainly α-helixes and random coils. Phylogenetic analysis showed that SvCHS was most closely related to CHS from Scutellaria baicalensis. In agreement with its function as an elicitor-responsive gene, the expression of Svchs was induced and coordinated by methyl jasmonate. To our knowledge, this is the first report to describe the isolation and expression of a gene from S. viscidula.     

苦荞转录因子FtMYBF的克隆、亚细胞定位及表达分析

R2R3-MYB转录因子SG7亚家族成员在植物黄酮醇生物合成中具有极其重要的调控作用。探究苦荞中SG7 R2R3-MYB转录因子在黄酮醇生物合成中的功能,为苦荞黄酮醇生物合成的分子调控机制研究奠定基础。采用RT-PCR技术从苦荞中克隆到一个前期经转录组与代谢组联合分析鉴定到的SG7 R2R3-MYB转录因子,命名为FtMYBF。利用生物信息学、亚细胞定位、基因共表达、基因表达量与总黄酮含量相关性对该基因进行了分析。结果表明,FtMYBF全长CDS序列为1119 bp,编码372个氨基酸。蛋白多序列比对和系统进化树分析表明,FtMYBF属于R2R3-MYB SG7亚家族成员。亚细胞定位显示,FtMYBF蛋白定位于细胞核。基因共表达分析表明,FtMYBF与多个苦荞黄酮醇生物合成结构基因共表达。基因表达量与总黄酮含量间相关性分析表明,FtMYBF在不同组织部位表达量与总黄酮含量高度正相关。FtMYBF属于R2R3-MYB SG7亚家族成员,是一个核定位转录因子,其可能通过正调控苦荞黄酮醇生物合成结构基因的表达来正调控苦荞黄酮和黄酮醇的生物合成。     

苦荞查尔酮合酶基因FtCHS1启动子的克隆及分析

采用染色体步移技术,从苦荞（Fagopyrum tataricum Gaertn.）中克隆获得FtCHS1基因5'端侧翼序列,共1038 bp,将其命名为P_FtCHS1。生物信息学分析表明,P_FtCHS1中A/T碱基含量为63.5%,含有4个可能的转录起始位点,分别位于起始密码子上游-684~-734、-692~-742、-920~-970、-929~-979 bp处,该序列包含TATA-Box和CAAT-Box等启动子核心元件以及与光、低温和激素应答等相关的功能元件。本研究进一步构建了P_FtCHS1-pBI101植物表达载体,并瞬时转化拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）叶片,结果显示该序列可驱动GUS报告基因的表达。低温（4℃）和光照（UV-B）处理苦荞幼芽后,采用荧光定量PCR技术分析FtCHS1基因的表达量,结果表明P_FtCHS1可响应低温和紫外环境胁迫,从而引起FtCHS1基因表达量发生变化。     

银杏查尔酮合成酶基因表达的时间进程

查尔酮合成酶是银杏叶黄酮合成途径中的第一个关键酶。利用RACE技术克隆到银杏的一个查尔酮合成酶基因,命名为GbCHS2,其cDNA全长1608bp,包括长1173bp的读码框,编码391个氨基酸。GbCHS2蛋白与已从银杏克隆到的GbCHS1蛋白具有很高的同源性,并包含其所有相同的活性位点。用半定量RT-PCR方法研究了银杏叶生长过程中chs基因的转录水平的变化,并对CHS活性变化和黄酮含量的变化曲线进行了线性回归分析。结果显示,在整个银杏叶生长过程中,CHS活性与黄酮含量呈极显著线性相关,表明CHS是银杏叶黄酮合成途径中的一个关键限速酶;chs基因的转录水平的变化与黄酮的积累是同步的,chs基因的这种表达模式表明chs基因的转录水平可能决定了银杏叶黄酮的积累。     

非洲菊查尔酮合酶基因的克隆、序列分析及在大肠杆菌中的表达

利用RT-PCR方法,从非洲菊(Gerbera hybrida)花瓣的CDNA中克隆到了查尔酮合酶(Chalcone Synthase,CHS)基因CHS,进行了序列分析。结果表明,克隆到的CHS基因全长为1197bps,编码一个由398个氨基酸残基组成的多肽,与Helariutta等发表的非洲菊查尔酮合酶CHSI基因的CDNA序列的CHS基因同源性高达99％。进一步将该基因克隆到表达载体pET32a上,经IPTG诱导表达,得到高效表达的融合蛋白。