新疆甜瓜Fom-2基因同源序列的克隆及分析

近年来甜瓜枯萎病蔓延迅速,危害严重,分离克隆甜瓜抗病基因,利用转基因技术改良甜瓜抗病品性是一种从根本上解决甜瓜枯萎病危害的新途径。根据已知Fom-2基因序列设计特异引物,采用RT-PCR技术从新疆甜瓜抗病性品种黄旦子中扩增出580bp的cDNA片段,序列分析表明它与已发表Fom-2基因具有高度同源性基因片段,命名为X-Fom-2。以X-Fom-2为探针对新疆甜瓜黄旦子、伽什瓜、红心脆、金丽-2号进行Southem blot和Northem blot,结果表明,X-Fom-2以多拷贝形式存在。X-Fom-2在抗病品种黄旦子、金丽2号有表达且在病原菌诱导后增强,而在感病品种伽什瓜、红心脆中没有表达。     

甜瓜抗霜霉病基因同源序列克隆与分析

采用RT—PCR扩增的方法,从高抗霜霉病甜瓜品种‘日本安农二号’中克隆到约3kb的cDNA片段（命名为MRGH-D,该基因是一个连续的通读编码框,编码1007个氨基酸。推测的蛋白质分子量为113．7kDa,等电点为7．88,蛋白质预测无跨膜区。根据推测的氨基酸序列,该基因属于TIR—NBS—LRR类抗病基因,具有TIR-NBS—LRR类抗病基因所有的保守结构域。核苷酸序列和氨基酸序列同源性分析结果显示,MRGH-J与甜瓜抗病基因的同源序列MRGHl2及抗霜霉病相关基因mp-19均具有高达99％的同源性,推测该基因可能在甜瓜抗霜霉病中起作用。     

甜瓜STK类R基因同源序列的克隆与分析

以植物丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类( serine-threonine kinase,STK)抗病基因产物催化结构域I和Ⅸ的保守氨基酸序列( FGK/V/L/SVYK/RG,DY/IYSF/YGV/I/M)设计简并引物,对甜瓜(Cucumis melo L.)基因组DNA进行PCR扩增,得到大约500 bp的目的条带,通过重组质粒克隆并经PCR检测后得到12条不同的DNA序列,命名为tg1～tg12,其中tg2、tg5、tg9和tg12(Genbank登录号为JN646853 ～JN646856)可以编码完整的氨基酸序列.Blast分析结果显示:4条序列均具有ATP结合部位、底物结合部位和激酶结构域的活化环(A-loop)等,属于典型的蛋白激酶基因家族,可能是STK类R基因的同源序列片段;4条序列与蓖麻(Ricinus communisL.)的STK同源性均较高.氨基酸序列比对结果显示tg2、tg5、tg9和tg12均具有R基因的9个保守结构域,为STK类候选抗病基因类序列.分子系统树显示tg2、tg5、tg9和tg12与已知的R基因(Pto、Lr10和Lectin)在氨基酸水平上的相似性仅为33.5％ ～53.4％,且4个甜瓜同源序列的氨基酸相似性也较低,表明甜瓜RGAs标记可能具有较高的特异性.     

甜瓜抗枯萎病基因表达载体的构建及其转化

目的：构建甜瓜抗枯萎病基因的植物表达载体,并将其转入新疆感病甜瓜。方法：含有目的片段pMD18-T/R-Fom-2经Sac I和Sal I双酶切后,回收目的片断,该片断连接到pCAMBIA1301-1上,得到R-Fom-2基因的植物表达载体pCA-Fom-2。通过冻融法将该载体导入根癌农杆菌LBA4404菌株中,并转化新疆感病甜瓜。结果：获得了具有潮霉素抗性的再生植株,经过PCR和RT-PCR鉴定结果表明,目的基因已经整合到甜瓜基因组中并初步表达。结论：通过粮癌表杆菌夼导法将外源基因成功导入甜瓜中。     

抗香蕉枯萎病的野生蕉抗病基因类似序列的克隆与表达

野生蕉是香蕉遗传改良的天然基因库。为了分离野生蕉中的抗病基因类似序列,根据核苷酸结合位点（nucleotide binding site,NBS）和丝氨酸,苏氨酸蛋白激酶域设计简并性引物,以经过鉴定的抗香蕉枯萎病4号生理小种的野生蕉（Musaacuminata）叶片cDNA为模板进行PCR扩增。经过对扩增产物进行克隆和测序,获得了6个500bp左右的RGAs片段。其中有2个RGA（WNB1和WNB2）具有NB—ARC保守结构域特征,并且WNB1具有连续的ORF。其余4个RGAs（WST1、WST2、WST3和WST4）均具有丝氨酸,苏氨酸蛋白激酶域特征,且WST3编码的氨基酸序列与水稻抗叶斑病基因Xa21同源性很高。用半定量PCR分析枯萎病菌诱导后野生蕉叶片中RGAs的表达情况,结果表明WNB1和WST3受枯萎病菌诱导后表达量增强,这表明wNB1和WST3的表达可能与香蕉枯萎病抗性相关。     

甜瓜HMGR基因全长cDNA的克隆及序列分析

根据已报道的reticulatus甜瓜的HMGR cDNA序列设计合成引物,应用RT-PCR技术从甜瓜品种河套蜜瓜幼果总RNA中克隆得到HMGR的全长cDNA序列,共1 939 bp,编码588个氨基酸。序列比对及系统发育分析表明,该HMGR cD-NA序列与已报道的reticulatus甜瓜HMGR基因cDNA序列完全一致,和拟南芥HMG1亲缘关系最近。该基因的克隆为研究该基因在甜瓜中的表达特性及其功能奠定基础。     

十字花科植物SAMDC基因同源序列的克隆与进化分析

腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)是参与植物多胺合成的一个关键酶。根据GenBank中已报道的SAMDC基因编码序列保守区域设计特异引物, 运用PCR技术分别从十字花科6属14个物种中新克隆分离了SAMDC基因的同源序列。比较分析结果表明: 这些同源序列的相似性达87%以上, 所推导的氨基酸序列相似性达90%以上, 且两者种间差异分别为0.2%~10.1%和0.3%~6.6%, 属间差异除“圆白”萝卜外分别是4.9%~13.6%和3.1%~10.3%; SAMDC基因的核苷酸及其可能编码的氨基酸序列差异属间较种间大, 可用于属间的分类等级研究; 且氨基酸序列间的差异比核苷酸序列间的差异小的多, 因而根据核苷酸序列构建了NJ与ME分子系统树。进化树直观地表明在亲缘进化关系上芸薹属与萝卜属较近, 其他依次为山芥属、蔊菜属、拟南芥属, 与荠菜属最远。研究结果有助于从分子水平阐明十字花科植物间的亲缘进化关系, 可为其种质资源利用提供理论依据。     

芒果NBS类抗病基因同源序列克隆与分析

根据已知物种NBS抗病类基因（RGAs）保守序列设计引物,从芒果品种“金煌”基因组DNA中分离得到了10条同源序列（pp-1~10,GenBnak登录号为HM446507~16）。DNA序列分析表明,这些RGAs在200~300bp区间存在较大变异,Pi值都在0.4以上。同源性分析表明这些序列的同源性差异范围从11.0%~98.4%,离散值范围为1.6~100.7, 10条RGAs可以分为两大类。蛋白序列分析表明,pp-1~10都具有开放读码框,编码的蛋白含有典型的NBS抗病类基因所拥有的P-loop和Kinase-2a结构域,通过同源进化分析可将其分为TIR-NBS-LRR和CC-NBS-LRR两类,与已知物种同源性分别为22%~60%。     

十字花科植物CYP86MF基因同源序列的克隆与进化分析

为了从分子水平阐明十字花科植物间的亲缘进化关系,给植物种质资源的创建提供理论依据,试验根据课题组已报道的CYP86MF基因编码的氨基酸保守区域设计特异引物,运用PCR技术分别从十字花科6个属11个物种中分离克隆到了CYP86MF基因的同源序列,经比较分析,结果表明：这些同源序列的相似性达80%以上,所推导的氨基酸序列相似性达70%以上,且两者种间差异分别为1.0% ~ 5.7%和2.6% ~ 7.3%,属间差异分别是5.6% ~ 22.5%和7.3% ~ 31.2%;由氨基酸序列构建的分子系统树可知,在亲缘进化关系上芸薹属与萝卜属较近,其他依次为蔊菜属、拟南芥属、荠菜属,而与诸葛菜属最远。因此,CYP86MF基因的核苷酸及其可能编码的氨基酸序列差异属间较种间大,它可用于属间的分类等级研究,而难用于属以下的分类等级研究。     

单核苷酸多态性与甜瓜抗枯萎病分子育种研究

目的:结合单核苷酸多态性标记技术,利用甜瓜本身的抗病性以解决新疆甜瓜病害问题。方法:对新疆甜瓜抗枯萎病基因Fom-2基因进行克隆分析,并根据Fom-2基因在不同抗性甜瓜亲本的单核苷酸多态性,设计检测SNP标记的PCR扩增引物,验证其多态性;并利用F2代分析该标记与筛选获得的甜瓜抗枯萎病基因连锁的SSR标记的遗传关系。结果:在抗病与感病甜瓜品种中均扩增获得PCR条带,试验中设计单核苷酸多态性分子标记在抗病品种为显性,与筛选的和抗枯萎病基因紧密连锁的共显性标记SSR430共分离。结论:不同抗性甜瓜品种均含有Fom-2基因或其高度同源序列,SNP显性标记和共显性标记SSR430均可用于甜瓜抗枯萎病分子标记辅助育种。     

禾谷镰刀菌降解毒素基因Tri101的克隆和序列分析

禾谷镰刀菌Tri101基因编码的单端孢酶烯3-O-乙酰转移酶可通过加乙酰基的形式使禾谷镰刀菌产生的单族毒素(如DON)转变为较低的毒性。本研究利用RT-PCR技术从禾谷镰刀菌0623中扩增并克隆了Tri101基因的cDNA片段,测序结果表明,Tri101基因核苷酸序列阅读框架全长1356bp(GenBank序列号:GQ907236),编码451个氨基酸的多肽,推测分子量为49.45kD,等电点为5.14。氨基酸序列同源性比对结果表明,它与Kimura报道的禾谷镰刀菌Tri101氨基酸序列同源性最高,为99.56%,与其它13种镰刀菌的Tri101氨基酸序列的同源性分别为97.91%-75.68%。系统进化树分析结果表明,Fusarium graminearium0623与Fusarium sporotrichioides属于同一进化枝且与Fusarium asiaticum有较近的亲缘关系,而与F.oxysporum、F.moniliforme、F.nygamai、F.nisikadoi和F.decemcellulare的亲缘关系较远。     

Characterization of two cDNA clones for mRNAs expressed during ripening of melon (Cucumis melo L.) fruits

In vitro translation of mRNAs and polyacrylamide gel electrophoresis of proteins from melons revealed that several mRNAs increased in amount during ripening, indicating the existence of other ripening genes in addition to those cloned previously. To identify ripening-related genes we have screened a ripe melon cDNA library and isolated two novel cDNA clones (MEL2 and MEL7) encoding unidentified proteins. Southern analysis revealed that MEL2 and MEL7 are encoded by low-copy-number genes. The MEL2 cDNA clone is near full-length, corresponds to a 1600 nucleotide mRNA that accumulates during ripening and encodes a predicted protein rich in hydrophobic amino acids. The MEL7 cDNA clone is full-length, corresponds to a mRNA of 0.7 kb which accumulates during early ripening stages and is also present at low levels in other organs of the melon plant. The MEL7 predicted polypeptide is 17 kDa and shows significant homology with the major latex protein from opium-poppy. Wounding and ethylene treatment of unripe melon fruits 20 days after anthesis showed that MEL2 and MEL7 mRNAs are only induced by ethylene.     

植物抗病基因同源序列及其在抗病基因克隆与定位中的应用

近10年来已有20多个植物抗病基因被克隆,测序,这些抗病基因所编码的蛋白中大多含有核苷酸结合位点,富含亮氨酸重复序列,蛋白激酶,亮氨酸拉链结构,跨膜结构域,Toll白介素－1区域等保守结构域。利用这些保守结构域合成PCR引物,已扩增出大量的植物抗病基因同源序列（RGA）。对RGA与抗病基因的关系进行了分析,讨论了RGA在研究抗病基因进化中的作用,指出RGA在抗病基因定位和转基因中具有重要意义。     

花生白藜芦醇合酶基因的克隆与生物信息学分析

利用Protparam、iPSORT prediction、ProtScale、SOPMA、Swiss-Modeling和Scan Prosite等生物信息学工具分别对其理化性质、信号肽、疏水性、亲水性、二级结构和三级结构进行分析。以花生粤油45总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆花生白藜芦醇合酶基因的DNA和cDNA序列,并利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其基因和蛋白质序列进行了分析。测序结果显示,该基因的DNA和cDNA序列长度分别为1 498 bp和1 251 bp,cDNA序列具有完整的开放性阅读框,编码389个氨基酸的多肽。该白藜芦醇合酶氨基酸368-378位点上存在芪合酶家族的特征位点GVLFGFGPGLT。同源性分析表明,其碱基序列与已报道的花生白藜芦醇合酶基因的一致性为99%,其氨基酸序列与已报道的花生白藜芦醇合酶氨基酸序列的一致性为100%。     

香蕉枯萎病菌果胶甲基酯酶基因的克隆与生物信息学分析

旨在了解香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporumf.sp.cubense)4号生理小种(FOC4)PME基因序列特征,根据同源物种PME相关序列设计引物,利用PCR和RT-PCR技术,克隆FOC4序列基因和开放阅读框,命名为Foc4Pme。结果表明,所获得的PME基因均含有2个内含子和3个外显子,990 bp的片段,编码329个氨基酸。预测编码蛋白有信号肽,具有1个功能位点,其分子质量和等电点分为34.894 8 kD和9.17,该蛋白为稳定存在的蛋白。该蛋白疏水性最大值为2.022,最小值为-2.156,大部分区域为亲水区。该基因编码的蛋白具有一定保守性,进化上与镰刀菌亲缘关系最近。     

木瓜凝乳酶基因的克隆及序列分析

通过设计一对特异性的引物,采用RT－PCR方法从未成熟的木瓜组织中扩增得到木瓜凝乳酶基因,并将其重组到pPIC9K载体中,转化大肠杆菌并筛选阳性克隆,序列测定并利用BLAST软件进行核酸及氨基酸序列相似性分析,结果表明：通过序列组成及特征结构分析,扩增得到的基因为木瓜凝乳酶基因。     

Genetic mapping of a fusarium wilt resistance gene (Fom-2) in melon (Cucumis melo L.)

Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f.sp. melonis is one of the most devastating diseases in melon production worldwide. The most effective control measure available is the use of resistant varieties. Identifying molecular markers linked to resistance genes can serve as a valuable tool for the selection of resistant genotypes. Bulked segregant analysis was used to identify markers linked to the Fom-2 genes, which confers resistance to races 0 and 1 of the fungal pathogen. Pooled DNA from homozygous resistant or homozygous susceptible progeny of F₂ cross between MR-1 and AY was screened using 240 PstI/MseI and 200 EcoRI/MseI primer combinations to identify AFLP markers linked to Fom-2. Fifteen markers potentially linked to Fom-2 were identified, all with EcoRI/MseI primer pairs. These were mapped relative to Fom-2 in a backcross (BC) population of 60 progeny derived from MR-1 × AY with AY as recurrent parent. Two AFLP markers (ACT/CAT1 and AAC/CAT1) flanked the gene at 1.7 and 3.3 cM, respectively. Moreover, AFLP marker AGG/CCC and the previously identified RAPD marker 596-1 cosegregated with Fom-2. These two dominant markers were converted to co-dominant markers by designing specific PCR primers that produced product length polymorphisms between the parents. A survey of 45 melon genotypes from diverse geographic origins with the co-dominant markers demonstrated a high correlation between fragment size and the resistance phenotype. These markers may therefore be useful in marker-assisted breeding programs.     

Genetic difference in somatic embryogenesis from seeds in melon (Cucumis melo L.)

Significant differences in somatic embryogenesis from melon seeds were observed among 18 cultivars; especially, cultivars Earl's Favorite and Barnett which produced a large number of somatic embryos. F₁ seeds were obtained by reciprocal crosses between cultivars. Some lines produced a large number of somatic embryos whereas others showed no or poor embryogenic response. Most of the F₁ seeds formed somatic embryos. The frequency of somatic embryogenesis decreased as compared to the parents with the highest potential. Transfer of the frequency of somatic embryogenesis from superior responding cultivars to inferior cultivars was proved. It was difficult to determine the mode of inheritance of somatic embryogenesis because there was a large variation in the range of somatic embryogenesis from F₂ seeds, and cytoplasmic effect was recognized in certain combinations.Abbreviations 2,4-D 2,4-dichlorophenoxyacetic acid - BAP 6-benzylaminopurine