一类新的编码PRPs基因的分离及其在棉花纤维等组织细胞中的表达

富含脯氨酸的细胞壁蛋白(proline-rich proteins,PRPs)在植物中广泛分布,它们在建造围绕特定细胞类型的细胞壁结构上起着很重要的作用.从棉花的cDNA文库中分离了5个编码富含脯氨酸的细胞壁蛋白质基因,这5个基因推断的氨基酸序列最普遍的特点就是脯氨酸含量非常高.根据氨基酸组成、富含脯氨酸的重复单元和结构域组织的特点,将这5个蛋白质分成2个亚类:一类(包括GhPRP3-6)与典型的PRPs结构相似,由N端疏水区(或信号肽)与不同富含脯氨酸的重复序列组成;另一类(GhPRPL)与典型的PRPs结构不同,这个蛋白质的N端为亲水序列,GhPRPL在靠近C端有8个5肽(类似PPKKE)的重复基序,与典型PRPs所含有的重复序列PPVYK非常相似.实时RT-PCR(Real-time RT-PCR)分析表明,GhPRP3和GhPRP5在10dpa纤维中特异表达,而GhPRPL在子叶中优势表达.GhPRP4和GhPRP6在所分析的组织中都有表达,GhPRP4mRNA在下胚轴中最丰富,在花药中次之,而GhPRP6在10dpa纤维中表达最强,在10dpa胚珠中次之.此外,GhPRP3,GhPRP5基因表达受纤维发育调节,表明它们可能在棉纤维发育中起重要作用.     

菜豆重金属胁迫响应基因:cDNA克隆及其表达分析

通过差别筛选HgCl2胁迫下的菜豆叶片cDNA库,分离出7组不同的cDNA克隆（Phaseolusvulgarisstress-relatedprotein,PvSR1～7）。cDNA序列和同源性分析结果表明：PvSR1编码富含脯氨酸细胞壁蛋白（PRP）,PvSR2和PvSR7编码新的HgCl2胁迫相关蛋白,PvSR3编码脱水蛋白（dehydrin）,PvSR4编码病原相关（PR）蛋白,PvSB5编码polyubiqui－tin,PvSR6编码DuaJ－like蛋白。HgCl2胁迫可强烈地请导PvSR2和PR蛋白基因的表达,并能提高PRP,、dehydrinlike和polyubiq－uitin基因的转录水平。这些蛋白质共同作用可能对维持细胞的正常代谢和抵抗重金属胁迫方面有重要作用。     

富含半胱氨酸的GASA小分子蛋白研究进展

GASA蛋白是植物特有的一类富含半胱氨酸的小分子蛋白, 大多定位于细胞壁, 在植物生长发育和激素信号转导过程中发挥重要作用。该蛋白具有富含12个半胱氨酸残基的GASA结构域, 该结构域被认为是GASA蛋白维持空间结构和发挥功能的关键区域。该文重点综述了植物GASA蛋白的分子结构、亚细胞定位和生物学功能, 并对相关领域的研究进行了 展望。     

棉花纤维发育相关基因GhPRP10的克隆及其功能分析

利用电子序列拼接结合RT-PCR技术,从12DPA(开花后天数)棉纤维中克隆到1个编码富含脯氨酸蛋白(PRPs)基因,命名为GhPRP10(登录号KP036633)。GhPRP10基因开放阅读框为684bp,编码228个氨基酸,其中脯氨酸(Pro)含量为34.6%。序列分析发现GhPRP10蛋白具有N端信号肽和富含脯氨酸区域,属于第一类PRPs。实时荧光定量PCR(RT-PCR)结果显示,GhPRP10在棉纤维组织中优势表达,在纤维发育过程中的表达量呈现先升高后降低的趋势,在18DPA纤维中表达量最高。利用Gateway技术构建植物过量表达载体,转入烟草BY-2悬浮细胞,表型观察和细胞长度测量结果显示,转GhPRP10基因细胞比野生型细胞显著增长。根据该基因的组织表达特征和转基因细胞表型分析,推测GhPRP10基因在纤维伸长和次生壁合成过程中发挥作用。     

水稻脂质转移蛋白基因的分离和分析

用水稻脂质转移蛋白（ｌｉｐｉｄｔｒａｎｓｆｅｒｐｒｏｔｅｉｎ,ＬＴＰ）的ｃＤＮＡ（ｐＦＤＲＳＣ１１０）为探针,从水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．ｓｐ．ｉｎｄｉｃａ）“广陆矮４号”基因文库中筛选出ＬＴＰ基因,完成了１．８ｋｂ长片段的序列测定。该基因编码一个１２１个氨基酸组成的肽,编码区中间有一个９０ｂｐ的内含子,基因的调控区除有２个ＴＡＴＡｂｏｘ和ｐｏｌｙＡ加工信号外,还存在多个回文序列和逆向重复序列。该基因编码的蛋白质Ｎ端是由２８个氨基酸组成的信号肽,同源性比较表明它具有典型的植物ＬＴＰ特征。     

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。     

海岛棉GbHyPRP1克隆及其转基因拟南芥抗黄萎病验证

在对黄萎病菌胁迫处理的海岛棉Pima 90-53根组织全长c DNA文库分析中,筛选到一个与黄萎病胁迫相关的杂合富含脯氨酸蛋白(hybrid proline-rich protein)基因,将其命名为Gb Hy PRP1。该基因c DNA序列全长1747 bp,开放阅读框945 bp,编码一个由314个氨基酸残基组成的蛋白,包含信号肽、N端富含脯氨酸域及C端Pollen Ole e I域。同源序列分析显示,Gb Hy PRP1与来自雷蒙德氏棉、陆地棉和亚洲棉的Hy PRP1蛋白序列相似性最高,分别为95.95%、93.87%和91.34%。q RT-PCR分析结果显示,受黄萎病菌胁迫后海岛棉根部Gb Hy PRP1表达显著下调。将Gb Hy PRP1基因克隆至植物超表达载体,农杆菌介导转化拟南芥获得转基因植株。病指统计分析表明Gb Hy PRP1过量表达显著降低了拟南芥对黄萎病的抗性。据此推测Gb Hy PRP1参与棉花抗黄萎病,可能是一个重要的负调控因子。     

刚毛柽柳腺苷甲硫氨酸脱羧酶（ThSAMDC）基因的克隆与胁迫下的表达分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（S-adenosyl-L-methionine decarboxylase,SAMDC）是一种通过参与多胺的代谢途径来调节植物生理生化过程的限速酶。通过分析刚毛柽柳（Tamarix hispida）的转录组数据,获得并克隆了SAMDC基因的cDNA序列,将其命名为ThSAMDC。该cDNA序列全长2085bp,包含tiny ORF（tORF）、upstream ORF（uORF）和main ORF（mORF）3个植物SAMDC基因特征ORF。主开放读码框（mORF）长1107bp,编码369个氨基酸多肽,相对分子质量为40.34kD,理论等电点（PI）为4.72。ThSAMDC编码蛋白具有多个较强的亲水性区域,无明显跨膜区。通过与其他多个物种的氨基酸多序列比对结果表明,ThSAMDC具有两个典型的高度保守的结构域：酶原剪切位点（LSESSLF）与蛋白快速降解有关的PEST（TIHVTPEDGFSYAS）结构域。系统发育树结果表明ThSAMDC与菠菜（SoSAMDC）氨基酸序列一致性最高,为77%。实时荧光定量RT-PCR分析显示,ThSAMDC在NaCl、PEG、ABA、CdCl₂诱导表达均上调,预示着ThSAMDC可能在刚毛柽柳非生物胁迫应答过程中发挥重要作用。     

木薯MeASR基因克隆及表达分析

脱落酸-胁迫-成熟诱导蛋白(Abscisic acid-stress-ripening,ASR)在植物对非生物逆境胁迫的应答过程中发挥着重要作用。利用PCR技术从木薯中克隆了第一个ASR基因Me ASR,序列分析表明该基因开放阅读框(ORF)330 bp,编码109个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明该基因所编码的蛋白具有ASR家族蛋白的保守结构域,与番茄ASR家族蛋白Sl ASR4具有较近的亲缘关系。亚细胞定位分析表明Me ASR定位在细胞核,实时荧光定量PCR分析表明该基因的表达显著受渗透胁迫和ABA诱导。结果表明,Me ASR可能作为转录因子参与木薯对干旱逆境胁迫应答及ABA信号调节。     

甘蔗天冬氨酰半醛脱氢酶基因的电子克隆与分析

应用电子克隆技术,以水稻EF576477序列为探针,获得了甘蔗天冬氨酰半醛脱氢酶基因（aspartate．semialdehydedehy—drogenase,ASADH）的一条cDNA全长序列,命名为ScASADH。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、疏水性／亲水性、高级结构及功能域等方面进行预测和分析。结果表明：该基因全长1711bp,包含一个1128bp的开放阅读框,编码375个氨基酸,该基因编码蛋白定位于细胞核,为可溶性蛋白,存在信号肽,二级结构原件多为无规卷曲,含有多个保守功能域,主要功能为翻译。电子表达分析结果显示,该基因在甘蔗根尖、幼苗、花序、叶片和茎中组成型表达,其中在茎中的表达量比其他组织类型中表达量高。该基因的表达受葡萄糖杆菌和赤腐病菌的调控。     

大豆亲环蛋白基因的克隆与分析

亲环蛋白 (cyclophilin)基因广泛地存在于动植物中。在植物中 ,该基因受许多非生物 (abiotic)因子和化合物的调节。利用RT_PCR的方法克隆了一个大豆 (GlycinemaxL .)亲环蛋白基因 (GmCyp1)。该基因的氨基酸与一个菜豆亲环蛋白蛋白质序列的同源性达 91%。Southern杂交结果表明GmCyp1以一小家族存在。用来源于酵母细胞壁成分的激发子处理大豆悬浮细胞 ,发现GmCyp1的表达在所观察的时间范围内没有明显的变化 ,表明GmCyp1的表达受生物因子的影响较小     

一个新的忽地笑O-甲基转移酶基因的克隆与原核表达

采用RACE技术克隆得到一个新的忽地笑O-甲基转移酶（OMT）基因,命名为LaOMT。LaOMT的cDNA序列为1379 bp,开放阅读框1077 bp,预测编码蛋白包含358个氨基酸。序列比对分析发现, LaOMT编码的蛋白序列具有依赖于S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）的高度保守的结构域,与葡萄、大豆等其他植物OMTs蛋白的相似性为50%左右。将LaOMT基因连接到原核表达载体pET28a上,转化大肠杆菌Rosetta （DE3）的SDS-PAGE电泳结果显示,重组蛋白受异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导表达,分子量大小约为45 kDa,与已报导的其他植物的OMTs蛋白大小基本一致。此外,半定量RT-PCR分析结果表明, LaOMT在忽地笑的叶、鳞茎、根和花中均有表达,其中花中的表达量最低。     

大豆亲环蛋白基因的克隆与分析

亲环蛋白(cyclophilin)基因广泛地存在于动植物中.在植物中,该基因受许多非生物(abiotic)因子和化合物的调节.利用RT-PCR的方法克隆了一个大豆(Glycine max L.)亲环蛋白基因(GmCyp1).该基因的氨基酸与一个菜豆亲环蛋白蛋白质序列的同源性达91%.Southern杂交结果表明GmCyp1以一小家族存在.用来源于酵母细胞壁成分的激发子处理大豆悬浮细胞,发现GmCyp1的表达在所观察的时间范围内没有明显的变化,表明GmCyp1的表达受生物因子的影响较小.     

一个陆地棉bZIP蛋白cDNA的克隆及表达分析

利用PCR筛选方法从陆地棉纤维cDNA文库中筛选到一个全长cDNA序列,命名为GhbZIP。其编码产物长度为645个氨基酸残基,序列中含有两个未知功能的保守区域DUF630和DUF632,而DUF632区中有一个类似碱性亮氨酸拉链基元;此外氨基酸序列中还存在一个富脯氨酸区和一个富苯丙氨酸区,因此该蛋白具有植物碱性亮氨酸拉链蛋白的结构特征。亲水性分析表明,GhbZIP为一个典型的膜蛋白。GhbZIP基因主要是在开花3d之后在胚珠和纤维细胞中表达,这表明该基因可能与棉纤维伸长过程中的基因表达调控有关。     

青杆PwUSP1基因的克隆及表达模式分析

广泛逆境胁迫蛋白（universalstressprotein,USP）在非生物胁迫响应中起重要作用,但在植物中其功能还大部分未知。本研究通过BLAST分析青杆EST文库,得到职zP基因的EST序列,通过RACEPCR方法获取USP基因的末端序列,经过与EST序列拼接得到USP基因的cDNA全长序列,命名为PwUSP1。分析发现PwUSP1全长cDNA为1167bp,编码区为519bp,编码172个氨基酸残基。生物信息学分析显示,PwUSP1编码的蛋白相对分子质量为19．07kDa,理论等电点为6．38,为非跨膜的亲水性蛋白。PwUSP1具有USP家族典型的UspA结构域和ATP结合位点G-（2x）-G-（9x）-G（S／T）。半定量RT-PCR与RT-qPCR分析表明,PwUSP1在青杆的根、茎、针叶、花粉、种子中均有表达,在根和花粉中表达量较高。同时,PwUSP1受干旱和盐胁迫的诱导表达上调,均在处理6h后表达量较高,推测该基因可能在青杆逆境胁迫响应中发挥作用。     

油菜蔗糖转化酶基因的电子克隆和生物信息学分析

运用电子克隆技术获得油菜中一个蔗糖转化酶基因eDNA序列,同时根据此段序列设计引物以油菜eDNA为模板进行扩增。经测序得到证实。采用生物信息学方法,对该基因编码蛋白从氨基酸组成、基本理化性质、跨膜结构域、信号肽导肽、疏水性／亲水性、二级结构、亚细胞定位等方面进行了预测和分析。结果表明：该基因eDNA序列长度为2150bp,包含一个1779bp开放阅读框,编码592个氨基酸;该编码蛋白含有蔗糖转化酶的多个典型的保守结构域。同源比对分析显示,该基因编码的氨基酸序列与拟南芥等植物的蔗糖转化酶基因具有高度的相似性,进一步确定该蛋白为蔗糖蛋白酶。研究结果为该基因进一步的实验克隆,表达分析,功能鉴定奠定基础。     

家蚕核型胸角体病毒酪氨酸蛋白磷酸酯酶基因的克隆及在大肠杆菌中表达

采用PCR方法克隆了家蚕核型多角体病毒中国镇江株（BmNPV-JZstrain）的酪氨酸蛋白磷酸酯酶基因（ptp),测定了该基因的核苷酸序列。比较了与相关病毒相应基因的同源性,并将该基因插入到原核表达质粒在大肠杆菌中进行了表达。该基因的编码部分由507个核苷酸组成,编码168个氨基酸残基的蛋白多肽,其中含有酪氨酸蛋白磷酸酶酯催化部位的“HC”基序。该基因与苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒（AcMNPV)ptp基因和BmNPV-T3株（日本）拟为ptp基因核苷酸序列的同源性分别为96．8％和98．2％,蛋白质氨基酸序列的同源性分别为97．0％和97．6％。将该基因插入到温度诱导型表达质粒pBV221的温控启动子PRPL之后,在大肠杆菌JM109中表达了具有催化活性的蛋白质,分子量约为19KD,表达产物能催化对硝基酚磷酸钠（PNPP）的脱磷酸反应,这种催化作用可被钒酸钠和ZnCl2抑制。     

小桐子甘油-3-磷酸酰基转移酶（JcGPAT）cDNA的克隆与序列分析

甘油-3-磷酸酰基转移酶是植物生物合成储存油脂过程中的关键酶,对油料作物种子含油量具有重要的限制作用。本研究以植物甘油-3-磷酸酰基转移酶同源基因的保守区域序列为基础,设计简并引物,结合RACE技术,从能源植物小桐子种子中克隆获得JcGPAT基因的cDNA全长序列（GenBank登录号HQ395225）。JcGPAT cDNA核苷酸序列长度为1672bp,开放阅读框为1125bp,编码375个氨基酸。该基因具有明显的GPAT基因结构域,其编码的氨基酸序列与油桐、蓖麻等植物具有很高的同源性。RT-PCR表达分析表明,该基因在小桐子发育的种子、叶、根尖等多个组织表达。