枸杞LbSPL6基因的克隆及表达分析

从实验室前期对枸杞(Lycium barbarum L.)花发育过程转录组测序结果推测,枸杞Squamosa启动子结合蛋白(Squamosa promoter binding protein-like,SPL)转录因子可能在枸杞花发育过程中发挥重要功能。该研究以宁夏特色植物资源枸杞为材料,采用RACE方法克隆LbSPL6基因,通过生物信息学及基因表达分析对该基因进行初步研究。结果表明:(1)成功克隆获得LbSPL6基因,其开放阅读框全长1524 bp,编码507个氨基酸,分子量为55.34 kD;序列分析表明LbSPL6蛋白中包含3个保守基序,且氨基酸序列与茄科植物同源蛋白的氨基酸序列高度相似。(2)qRT-PCR分析证实,LbSPL6基因在枸杞花器官中表达,并且在花药发育的四分体时期及单核花粉时期表达量较高;亚细胞定位实验证明,LbSPL6蛋白定位于细胞核中。该研究结果为进一步研究枸杞LbSPL6转录因子在花发育过程中的功能和作用机制奠定了基础。     

枸杞Lb14-3-3b基因的表达分析及转烟草研究

在宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)品种宁杞1号花药发育差异蛋白质组学研究的基础上,克隆了一个花药发育相关基因Lb14-3-3b,证实该基因在花器官中优势表达。本试验进一步利用荧光定量PCR技术分析枸杞Lb14-3-3b基因在花药发育过程中不同时期的表达特征,并通过构建植物过表达载体Lb14-3-3b-pCambia1305. 1-35s,经根瘤农杆菌介导法转化模式植物烟草,探究该基因在植物生长发育中的功能。结果表明,在枸杞花药发育的各个时期,Lb14-3-3b都有表达,在花药二核花粉时期表达量最高。与野生型烟草相比,转Lb14-3-3b基因烟草生长发育迟缓,植株矮小,花器官畸变,花瓣缺少致使花型趋于四角化,雄蕊及花丝数目缺少且发育异常。推测枸杞Lb14-3-3b基因在烟草生长发育及花器官发育中起调控作用,研究结果为进一步探讨该基因在枸杞生长发育中的调控作用提供参考依据。     

枸杞脂肪酰基还原酶基因的克隆及表达分析

脂肪酰基还原酶基因广泛参与植物的脂类代谢过程,影响植物雄配子体花药发育以及表皮蜡酯合成等。本研究利用RACE方法从宁夏枸杞(宁杞1号)花药中克隆脂肪酰基还原酶LbMS2-2基因,开放阅读框全长1800bp,编码599个氨基酸,等电点为9.00。生物信息学分析表明,LbMS2-2蛋白定位于叶绿体中,该蛋白序列与茄科植物甜辣椒、烟草和马铃薯中的脂肪酰基还原酶表现出较高的序列相似性;实时荧光定量PCR显示,LbMS2-2基因在枸杞花器官中表达,且在枸杞花药发育的四分体时期、单核花粉时期和双核花粉时期表达量较高。原位杂交结果证实该基因只在花药绒毡层和小孢子中表达。亚细胞定位结果进一步验证LbMS2-2基因的叶绿体定位。以上结果表明,枸杞脂肪酰基还原酶基因是枸杞花器官发育过程中的重要基因。     

枸杞WRKY_3基因克隆及组织表达分析

以枸杞为材料,采用PCR及RACE方法,克隆了枸杞WRKY转录因子基因cDNA序列,命名为Lb WRKY3,GenBank登录号为KX196192。在生物信息学分析的基础上,进行亚细胞定位、基因表达分析。结果显示:(1)Lb WRKY3开放阅读框ORF长度为1 068bp,编码356个氨基酸。(2)生物信息学分析显示,Lb WRKY3编码蛋白具有一个WRKY结构域,二级结构中不规则卷曲结构所占比例最大(58.67%),延伸链结构次之(18.88%),α螺旋比例为15.82%,β转角最少,仅为6.63%;Lb WRKY3蛋白与案头菊WRKY蛋白、黄花蒿WRKY蛋白相似性较高。(3)亚细胞定位显示,Lb WRKY3蛋白定位于细胞核。(4)实时定量PCR分析表明,Lb WRKY3在根中表达量最高,在花中表达量最低;在枸杞果实发育过程中Lb WRKY3均有表达,表达量随果实成熟逐渐升高,并于35d达到峰值;Lb WRKY3基因在果实中的表达具有组织特异性表达特性(果肉果皮种子)。研究表明,Lb WRKY3基因参与了枸杞果实生长发育调控。     

枸杞WRKY_2基因的克隆及组织表达分析

WRKY是调控果实发育的一类重要转录因子,在植物的生长发育调节、物质代谢调节等生理活动中发挥重要的作用。以宁夏枸杞果实为材料,利用RACE技术克隆枸杞WRKY基因,采用DNAMAN软件分析核酸和氨基酸序列,构建进化树;通过BLASTn和BLASTp进行相似性分析;采用ExPaSy的SOPMA和Phyre 2软件进行蛋白质二级结构预测与3D结构建模;利用qPCR方法检测Lb WRKY_2在果实发育不同时期、不同器官及不同组织的表达特性。结果显示:Lb WRKY_2基因(GenBank登录号为KU955318)开放阅读框1 055 bp,编码335个氨基酸。Lb WRKY_2蛋白二级结构预测发现不规则卷曲(random coil)结构所占比例最大,为43.28%;α螺旋(alpha helix)次之,比例为32.24%;延伸链结构(extended strand) 19.2%;β-转角(beta turn)最少,仅为5.28%。生物信息学分析显示Lb WRKY_2蛋白具有70个氨基酸残基组成的信号肽,与烟草(Nicotiana sylvestris XP 009798860.1)相似度74%、马铃薯(Solanum tuberosum XP 006339686.1)相似度74%、芝麻(Sesamum indicum XP 011093555.1)相似度48%。Real time QPCR结果显示,Lb WRKY_2在枸杞不同的器官中,表达存在差异,在花中的表达量达到最高值,且枸杞果实形成过程的每一阶段Lb WRKY_2都有表达,在果实发育第四阶段表达量最高;Lb WRKY_2在果实的不同组织中的表达量趋势为:果皮种子果肉,以上结果表明枸杞Lb WRKY_2调控枸杞果实生长发育。     

枸杞花药发育基因LbMS2的克隆及表达分析

MS2(Male sterily2)类基因编码脂肪酰基还原酶,参与了花药绒毡层中脂类代谢过程。该研究以宁夏枸杞(‘宁杞1号’)为试验材料,采用RACE方法从枸杞花药cDNA中获得枸杞LbMS2基因。结果显示,LbMS2基因开放阅读框为1 782bp,编码593个氨基酸,等电点为8.98;生物信息学分析显示,LbMS2蛋白定位于叶绿体;LbMS2蛋白序列与茄科植物矮牵牛、茸毛烟草、马铃薯、番茄以及甜辣椒中的MS2蛋白表现出较高的序列相似性;实时荧光定量PCR结果显示,LbMS2基因具有器官表达特异性,只在枸杞花器官中表达,并且在枸杞花药发育的四分体时期以及单核花粉时期表达量最高。研究表明,LbMS2基因是枸杞花器官发育过程中的重要基因。     

丹参转录因子SmMYB52的基因克隆、表达分析和亚细胞定位

MYB转录因子家族是植物界最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、响应生物、非生物胁迫方面发挥重要作用.本研究分别从gDNA和cDNA水平上克隆得到丹参R2R3-MYB转录因子亚家族第24亚组的基因SmMYB52的全长序列,该基因序列全长1 041 bp,包含2个内含子序列和879 bp完整的CDS(Gen-Bank登录号:KF059406),编码292个氨基酸.运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析以及生物信息学分析发现,SmMYB52与拟南芥MYB转录因子AtMYB93亲缘关系最近.利用RT-qPCR测定SmMYB52基因在各器官中的表达,结果显示该基因在根、茎、叶和花中均有表达,根中表达量最高,茎中最低.构建融合表达载体分析SmMYB52蛋白的亚细胞定位,结果显示SmMYB52在细胞核和细胞膜中均有分布.本实验为进一步研究SmMYB52在丹参中的生物学作用提供了科学依据.     

丹参转录因子SmMYB52的基因克隆、表达分析和亚细胞定位

MYB转录因子家族是植物界最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、响应生物、非生物胁迫方面发挥重要作用.本研究分别从gDNA和cDNA水平上克隆得到丹参R2R3-MYB转录因子亚家族第24亚组的基因SmMYB52的全长序列,该基因序列全长1 041 bp,包含2个内含子序列和879 bp完整的CDS(Gen-Bank登录号:KF059406),编码292个氨基酸.运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析以及生物信息学分析发现,SmMYB52与拟南芥MYB转录因子AtMYB93亲缘关系最近.利用RT-qPCR测定SmMYB52基因在各器官中的表达,结果显示该基因在根、茎、叶和花中均有表达,根中表达量最高,茎中最低.构建融合表达载体分析SmMYB52蛋白的亚细胞定位,结果显示SmMYB52在细胞核和细胞膜中均有分布.本实验为进一步研究SmMYB52在丹参中的生物学作用提供了科学依据.     

枸杞MADS-box1基因的克隆及组织表达分析

MADS-box转录因子是果实成熟调控网络中的关键因子之一,调控果实发育、成熟与开裂、花器官的形成、光合作用与营养代谢以及激素信号转导等生理活动.本研究以宁夏枸杞果实为材料,利用RACE技术克隆枸杞MADS-box1基因,通过BLASTN进行相似性分析;采用DNAMAN软件构建进化树;采用ExPaSy的SOPMA和Phyre 2软件进行蛋白质二级结构预测与3D结构建模;利用实时PCR方法分析Lb MADS-box1基因的时空表达变化规律.结果显示:LbMADS-box1基因(GenBank登录号为KU955318)全长788 bp,ORF(开放阅读框)741 bp,编码247个氨基酸.生物信息学分析显示LbMADS-box1蛋白包含一个MADS保守结构域和K-domain,属于SEP亚家族,具有26个丝氨酸位点,7个苏氨酸位点和4个酪氨酸位点,这37个位点为蛋白激酶信号级联放大时磷酸化点.二级结构预测发现α螺旋所占比例最大,为53.49％;不规则卷曲结构次之,比例为33.33％;延伸链结构占8.91％;beta turn(β转角)最少,仅为4.26％.qPCR结果显示LbMADS-box1基因在枸杞不同器官的表达具有特异性.在花中的表达量达到峰值在叶、茎中的表达量次之,在根中的表达量最小.在枸杞果实绿熟期、破色期、粉红期和红熟期发育过程中,LbMADS-box1表达量呈现逐步升高,与果实软化的趋势一致,表明LbMADS-box1转录因子可能参与调控枸杞果实成熟和软化.     

菠萝花发育相关基因AcMADS1的克隆与组织表达特性分析

MADS-box转录因子在植物的发育过程特别是控制花器官的诱导与发育中起关键作用。利用同源克隆结合RACE技术, 从菠萝(Ananas comosus)花中分离出1个新的菠萝MADS-box基因, 命名为AcMADS1(GenBank登录号为KC257408)。AcMADS1基因的编码区为726 bp, 编码241个氨基酸, 蛋白质分子量为27.50 kDa, 等电点为9.26。序列比对和系统进化树分析表明, AcMADS1具有保守的MADS-box及半保守的K区, 属于AGL6亚家族MADS-box蛋白。生物信息学分析表明, AcMADS1是亲水碱性蛋白, 二级结构主要以α-螺旋、无规则卷曲和折叠延伸链为蛋白质骨架, 三级结构中蛋白核心结构符合转录因子与DNA结合的常见功能域MADS-box, 而且作为转录因子定位于细胞核中。组织特异性表达分析表明, AcMADS1基因在菠萝果肉以及花器官的雌蕊、花瓣和萼片中均有表达, 但在雄蕊以及营养器官的根、茎和叶中几乎不表达; 且在花器官早期发育过程中大量表达, 后期呈下降趋势。因此推测这个基因可能在菠萝花器官发育和开花诱导过程中起重要作用。