猪JARID1C基因的cDNA克隆、生物信息学及组织表达谱分析

JARID1C是高度保守的ARID蛋白家族的成员,该家族的蛋白参与并引起一系列生物学效应,如染色质重塑、细胞增殖与分裂、个体发育以及基因转录调控。JARID1C在人脑中表达丰富,对脑的发育和维持正常功能具有重要作用,突变可引起智力迟钝。本研究采用电子克隆（insilicocloning）的方法并结合5′末端快速扩增技术（RACE）,从猪卵巢中克隆到JARID1C的全长cDNA序列（GenBank登录号：EF139241）。猪JARID1C基因的cDNA全长5,908bp,包括4,551bp的开放阅读框（ORF）、522bp的5′非翻译区（5′UTR）和835bp的3′非翻译区（3′UTR）,polyA加尾信号序列AATAAA位于5,881bp和5,886bp之间。生物信息学分析揭示JARID1C蛋白含有1517个氨基酸残基,定位于细胞核中,该蛋白含有5个保守的结构域：JmjN结构域、ARID结构域、JmjC结构域、C5HC2锌指结构域和PHD锌指结构域。应用ClusterW程序分别对猪、狗、小鼠、大鼠、人和猿的JARID1C核苷酸序列和氨基酸序列进行多重序列比对,发现猪的JARID1C与其他哺乳动物具有很高的相似性。借助Mega3.1软件,采用N-J算法构建JARID1亚家族蛋白的系统进化树,揭示不同物种的进化关系。应用实时荧光定量PCR技术分析该基因在不同组织的表达差异,结果表明该基因在各组织均不同程度地表达,其中在肺和骨骼肌表达水平最低,而在脑和性腺表达水平最高。     

森林草莓全基因组MADS-box转录因子基因的鉴定及凤梨草莓果实FaMADS1基因克隆

本文利用生物信息学方法对森林草莓（Fragaria vesca）基因组数据库中MADS-box基因的数量、结构类型、序列特征及染色体定位进行分析。结果表明,获得70个含SRF-TF结构域的森林草莓Fv MADS基因,DNA长度289~14 596 bp,编码66~1 437个氨基酸残基,有21个Fv MADS没有内含子,在7条染色体上呈不均匀分布;68个Fv MADS蛋白序列含有保守基序Motif 1,最佳匹配序列为＂RQVTFSKRRNGLLKKAYELSVLCDAEVALIIFSSRGKLYEF＂。另外,从栽培品种‘丰香’草莓果实中克隆了Fa MADS1基因,该基因属于MADS-box基因家族,c DNA全长1 167 bp,编码区750 bp,推导编码249个氨基酸,具有MADS结构域和K-box结构域。     

长穗偃麦草DREB类基因EeAP2.2 的克隆与序列分析

由于一些基因的特殊碱基序列限制,使得应用一种技术获得基因的全长cDNA序列比较困难。本研究结合RACE和Genome Walking技术从十倍体长穗偃麦草（Elytrigia elongata,2n=70）中克隆了AP2家族的一个全长cDNA序列,命名为EeAP2.2。序列分析表明,该基因具有一个837bp的开放阅读框,编码279个氨基酸残基,含有一个保守的AP2结构域,是AP2大家族的一个新成员。该基因编码的氨基酸序列与GenBank已有的普通小麦AP2家族两个同源基因编码蛋白TaDREB1和TaDREBW50（登录号分别为：AAL01124.1和AAY44605.1）具有98%的氨基酸序列一致性, 与大麦AP2蛋白HvDREB1-a（登录号AAY25517.1）,高羊茅AP2蛋白FaDREB2A （登录号CAG30547.1） 及水稻OsDREB2.2（登录号AY064403）的氨基酸序列一致性分别为 93%、86%、69%。说明该基因与小麦AP2家族基因的同源性最高。本研究除获得了长穗偃麦草一个重要抗逆转录因子基因EeAP2.2的全长cDNA序列外,也提供了一种快速、有效克隆功能基因的方法。     

百脉根花青素合酶基因(LcANS)的克隆及表达分析

花青素合成酶是牧草百脉根中原花青素合成途径的关键酶。在分析百脉根转录组基础上,采用RT-PCR从百脉根中首次克隆到花青素合成酶基因的全长编码c DNA序列,命名为Lc ANS。Lc ANS全长c DNA为1 098 bp,包含一个1 068 bp的开放读码框,编码355个氨基酸。生物信息学分析显示Lc ANS编码蛋白具有植物ANS典型的2OG-FeⅡ_Oxy氧化酶结构域,与豆科的红豆草、苜蓿、大豆等植物中同源ANS具有较高的序列一致性。Lc ANS蛋白定位于细胞质中,没有信号肽和跨膜结构域。实时荧光定量PCR结果表明,Lc ANS基因在百脉根不同组织器官中差异表达,在果荚和花中表达量最高,同时又可以响应ABA和低温的诱导。     

柑橘钙结合蛋白基因的克隆及其在果皮褐变中的表达分析

从柑橘果皮褐变相关基因的差减cDNA文库中,筛选了一个与钙结合蛋白基因家族同源的EST片段,通过RACE技术克隆了其全长cDNA序列(CsCAB,GenBank登录号EF010854).CsCAB基因全长984 bp,含有一个621 bp的开放阅读框,编码207个氨基酸,预测蛋白质分子量为22.95 kD,理论等电点为4.5;序列分析结果显示CsCAB与钙结合蛋白具有很高的同源性,且具有钙结合蛋白的保守结构域EF-hand.Northern blot结果显示CsCAB在褐变果皮中上调表达,说明该基因与柑橘果实的果皮褐变有密切关系.     

眼镜王蛇泛素融合蛋白基因和核糖体蛋白L30基因的克隆及分析

从广西产眼镜王蛇（Ophiophagus hannah）毒腺中抽提总RNA,经mRNA纯化后构建眼镜王蛇毒腺cDNA文库。从所构建的cDNA文库中,随机筛选200个克隆测序,得到两个在进化上高度保守的基因：泛素融合蛋白基因（GenBank登录号为AF297036）和核糖体蛋白L30基因（GenBank登录号是AF297033）。前者cDNA的开放阅读框为387bp,后者为348bp。前者编码128个氨基酸残基组成的泛素融合蛋白前体;后者编码115个氨基酸残基组成的核糖体蛋白L30前体。由cDNA序列推导出的氨基酸序列分析表明,泛素融合蛋白前体包括N-末端的泛素结构域（76个氨基酸残基）和C-末端的核糖体蛋白L40结构域（52个氨基酸残基）。该蛋白为一高碱性蛋白,C末端含有一个“锌指”模式结构。与16个物种比较的结果表明,眼镜王蛇与脊椎动物的泛素融合蛋白氨基酸序列相似度较高,具有高度的保守性。     

喜盐鸢尾Na~+/H~+逆转运蛋白基因IhNHX1的克隆及序列分析

采用同源克隆和RACE法克隆获得喜盐鸢尾(Iris halophila Pall.)Na+/H+逆转运蛋白基因IhNHX1的全长序列,该基因序列的全长为1 946 bp,包含1个长度为1 611 bp的开放阅读框(ORF),编码537个氨基酸。序列对比及系统树分析结果表明:IhNHX1基因编码的氨基酸序列与另外11种植物NHX1基因编码的氨基酸序列的一致性高达96.2%,相同序列占61.7%,表明该氨基酸序列保守性较高;在系统树上喜盐鸢尾与其他植物的分支长均大于1.2,表明它们的亲缘关系均较远;IhNHX1基因编码的氨基酸序列含有2个保守结构域,即氨氯吡嗪结合位点和CaM结合结构域,分别是NHX1蛋白的标志性结合位点和重要调节区域。该蛋白质的二级结构和跨膜结构域分析结果表明:在IhNHX1基因编码的蛋白质的二级结构中,α螺旋占48.60%、不规则卷曲占32.03%、延伸链占14.71%、氢键转角占4.66%;该蛋白质含有10个跨膜结构域。此外,对5’RACE方法中5’端正向引物的优化设计步骤进行了归纳,以提高PCR扩增的特异性。     

甘菊ClHSP70与ClHSP90基因的克隆及表达分析

该研究以甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)为实验材料,通过RT-PCR方法从甘菊转录组数据中分离出热激蛋白合成相关基因,命名为ClHSP70和ClHSP90。序列分析表明,ClHSP70基因ORF全长为2 559bp,编码852个氨基酸,蛋白功能区预测表明含有典型的HSP70蛋白NBD和SBD保守结构域;ClHSP90基因ORF全长为2 094bp,编码697个氨基酸,含有HATPase结构域和HSP90保守结构域。生物信息学分析表明,甘菊ClHSP70与大豆(Glycine max)和烟草(Nicotiana tomentosiformis)HSP70蛋白有较高的一致性,ClHSP90基因编码的氨基酸序列与紫茎泽兰(Ageratina adenophora)HSP90高度相似;实时荧光定量表达分析表明,在42℃处理不同时间,甘菊叶片中ClHSP70和ClHSP90基因表达均在0.5h时显著增加,1h达到最大值,2h后缓慢下降;不同组织表达分析表明,甘菊在42℃处理1h后,ClHSP70在成熟叶中的表达量显著高于嫩叶和根等其他组织;ClHSP90在成熟茎中的表达量最高。研究说明,ClHSP70和ClHSP90基因具有热激蛋白特征,参与了甘菊热胁迫应答过程,该研究结果为以后深入研究其基因功能奠定了基础。     

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。     

鸡爪槭叶片花青素合成酶基因ApANS的克隆与表达分析

花青素合成酶(anthocyanin synthetase,ANS)是花色苷合成途径末端的一个关键酶,催化无色花色素到有色花色素的转变。该研究利用RACE技术从鸡爪槭‘出猩猩’深红色叶片中克隆获得一个ANS基因,命名为ApANS。该cDNA序列全长1 371 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 083 bp,编码360个氨基酸,该基因编码的蛋白质具有典型的2OG-Fe II-Oxy保守功能域,保守结构域中含有α-酮戊二酸及Fe~(2+)结合位点,属于α-酮戊二酸双加氧酶家族;序列比对和系统进化分析表明,鸡爪槭ApANS蛋白质与同为无患子目的龙眼ANS蛋白质同源性为90%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果显示,ApANS基因在红色叶片中表达量较高,略带红色的黄色、绿色叶片中微量表达,绿色叶片中不表达;在叶片芽叶期、展叶期及呈色期具有很高的表达量,而后随着叶色的转绿,表达量急剧下降。这说明,ApANS在鸡爪槭叶片花色苷代谢及色泽形成过程中具有重要作用。     

小麦富含亮氨酸重复（LRR）蛋白基因TaLRI1的克隆及其特征分析

在水分胁迫反应基因表达谱分析的基础上,采用RACR技术,从‘洛旱2号’小麦中克隆了一个编码富含亮氨酸蛋白的cDNA全长,命名为TaLRI1。序列分析显示,TaLRI1的cDNA全长为2657bp（GenBank登录号为GU593320）,其中5＇-非翻译区47bp,3＇-非翻译区1314bp,开放阅读框1296bp,可编码431个氨基酸。进一步分析显示,TaLRI1基因编码的蛋白具有典型的富含亮氨酸N末端保守域和富含亮氨酸的核酸酶抑制因子保守域,该蛋白为弱酸性蛋白,等电点为5.69,无明显的疏水/亲水区域。三维结构预测显示,TaLRI1蛋白以α-螺旋、β-折叠和无规卷曲为骨架,可形成弧状的螺线管结构以及一对侧臂凸起。RT-PCR分析表明,水分胁迫过程中,TaLRI1基因在根系中的表达量呈先升高后降低的趋势,以胁迫处理12h的表达量最高,推测该基因在水分胁迫反应过程中发挥重要功能。     

球孢白僵菌tps2基因的克隆和生物信息学分析

运用SMART RACE RT-PCR技术与DNA步移技术,首次从球孢白僵菌中克隆出完整的海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶TPS2的基因编码区序列及上游序列。该基因cDNA全长3219 bp,其中开放阅读框（ORF）2619 bp,编码872个氨基酸。成熟蛋白理论分子量为97.8 kD,理论等电点为6.32。编码框结构基因的全长为2821 bp,有两个长度分别为140 bp和62 bp的内含子。分析表明,上游序列中含有TATA-box、CAAT-box和GC-box,并且也存在GATA元件等启动子顺式调控元件。本文结果将为进一步研究海藻糖在虫生真菌中的生理合成以及抗逆调控机制奠定坚实的基础。     

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。     

牡丹二氢黄酮醇4-还原酶基因PsDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。本研究以牡丹品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹DFR基因cDNA全长,命名为PsDFR1,GenBank登录号为HQ283448。序列分析结果表明,PsDFR1全长1242bp,包含一个长为1095bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,包括多个保守的短链脱氢/还原酶家族的特征位点,属于NADB_Rossmann超家族。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,PsDFR1与葡萄、棉花、毛果杨、梨等植物的DFR相似性都在75%以上。实时荧光定量PCR分析表明,PsDFR1在花色素大量积累的花瓣中表达量最高,其次是萼片和雄蕊,再次是叶片,在心皮中表达量最低。     

漾濞大泡核桃病程相关蛋白10基因JsPR10-1的克隆与表达分析

病程相关蛋白（pathogenesis related protein, PR） 10的激活与积累在植物抗逆境胁迫中有非常重要的作用。根据漾濞大泡核桃（Juglans sigillata）编码PR10的EST（expressed sequence tag）序列设计引物,利用快速扩增cDNA末端技术,克隆得到PR10基因的全长cDNA序列,并命名为JsPR10-1。JsPR10-1全长cDNA为776 bp,含有483 bp的开放阅读框、74 bp 5′-非编码区以及219 bp 3′-非编码区,编码含有160个氨基酸的蛋白质。全长基因序列中含有1个124 bp的内含子。JsPR10-1编码的蛋白质与栎树（Quercus suber）、欧洲山毛榉（Fagus sylvatica）以及欧洲板栗（Castanea sativa）的PR10相似性较高,并且在PR10的系统进化树中与双子叶植物聚为一支。qRT-PCR分析结果表明,植物信号分子水杨酸、茉莉酸、乙烯以及过氧化氢处理均可诱导JsPR10-1表达。在接种胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）后,JsPR10-1的表达量迅速上升并在接种8 h时达到最大值,表明JsPR10-1参与漾濞大泡核桃对胶孢炭疽菌的防卫反应。本研究为揭示漾濞大泡核桃抗性机制奠定了理论依据。     

山葡萄谷胱甘肽S-转移酶基因（VAmGST4）克隆及表达分析

采用RT-PCR和SMART RACE技术克隆了山葡萄VAmGST4基因的全长cDNA序列,GenBank登录号为FJ645770,基因全长885bp,包括开放阅读框（ORF）642bp,编码213个氨基酸。该基因表达产物相对分子质量为24.24kDa,等电点为5.72,是不稳定蛋白;该基因属于GST超基因家族,不包含信号肽。氨基酸序列与欧亚种葡萄（AY971515）、荔枝（EF613493）、矮牵牛（Y07721）、紫苏（AB362191）和玉米（EU964162）等植物的GST氨基酸序列的同源性系数分别为99%、67%、64%、61%和47%。半定量PCR显示,在果实着色过程中,VAmGST4在果皮中表达随花色苷的合成上调;在茎、果肉和果皮中均有表达,而在叶片中不表达,表明VAmGST4的表达与花色苷的生物合成密切相关。     

荷花LEAFY基因的克隆及表达分析

LEAFY（LFY）基因是花分生组织形成的必需基因,在成花过程中发挥重要作用。本研究以荷花品种‘红霞满天’为材料,利用已经获得的荷花LFY基因片段,采用RT-PCR和RACE技术克隆得到荷花LFY基因cDNA序列,命名为NnLFY。NnLFY全长cDNA为1 494 bp,开放阅读框（ORF）为1 173 bp,编码390个氨基酸,预测其相对分子量为44 517.1 Da。与其他物种已知的LFY基因序列进行同源性对比分析并构建系统进化树,结果显示荷花LFY基因与甜瓜LFY基因的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,LFY基因在荷花幼叶期、花蕾期、盛花期的根、茎、叶、花中均有表达,其中,花蕾期各器官的表达量较高。     

日本蟳高血糖激素基因的克隆与表达分析

通过RACE技术克隆获得日本蟳Charybdis japonica高血糖激素基因（CjCHH）全长cDNA序列;运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）方法分析该基因的组织差异性表达;利用原核表达技术获得CjCHH重组蛋白。序列分析表明：CjCHH cDNA全长1754 bp,包含111bp的5’末端非编码区（UTR）,423 bp的开放阅读框（ORF）,以及1236 bp的3’UTR,该基因可编码140个氨基酸。序列比对结果显示：CjCHH的成熟肽序列与其它甲壳动物CHH的一致性为41%~88%。系统进化树显示：CjCHH与其它梭子蟹科的CHH聚在一起,这与日本蟳所处的分类地位一致。组织差异性表达研究显示：CjCHH在检测的10个组织中均有表达,其中眼柄中表达量最高,肠和Y-器次之,其余组织表达量较低。成功构建了CjCHH重组表达质粒pET-CHH,并在大肠杆菌（Escherichia coli）中获得了高效表达,重组蛋白的相对分子量约11 kDa,与预测的相对分子质量大小相一致,表达水平在5 h的IPTG诱导过程中呈现上升趋势。     

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。     

黄龙病菌侵染过程中柑橘CsMYB基因克隆及表达分析

MYB类蛋白是一类与植物防卫反应有关的转录因子家族,本研究利用构建的甜橙健株与感染黄龙病的病株差减（SSH）文库,采用RACE技术克隆了一个MYB类基因的cDNA全长序列,命名为CsMYB（GenBank登录号为HQ841074）。柑橘CsMYB基因的cDNA全长为1 306 bp,生物信息学分析显示,该基因包括一个909 bp的完整开放读码框以及一个典型的26 bp poly-A,编码302个氨基酸,分子量为32.97 kD,等电点为8.5。同时,还有MYB类基因的保守特征区域,即在N端有两个典型的MYB DNA结合域：R2和R3。实时荧光定量PCR分析表明,柑橘CsMYB基因受到黄龙病菌侵染后的不同时期表达量不同,伴随着黄龙病病程的变化呈现不同的表达变化。推测CsMYB基因是一个转录因子,可能参与柑橘对黄龙病菌的防御反应过程。