海岛棉WOX9基因(GbWOX9)的克隆及表达模式分析

[目的]WOX9基因在植物的胚胎发育过程中发挥一定作用。[方法]根据已公布的雷蒙德氏棉WOX9基因序列的CDS设计一对引物,从海岛棉‘新海16’中克隆一个同源基因GbWOX9。通过实时荧光定量分析其在棉花体细胞胚不同阶段的表达模式。[结果]获得了1 038 bp的GbWOX9基因的开放阅读框(ORF),编码345个氨基酸,预测蛋白分子量约为38 264.54 k Da,等电点为6.7。通过结构域分析,发现GbWOX9中含有一个由65个氨基酸组成的保守同源异型结构域。系统进化树分析结果表明GbWOX9与亚洲棉Ga WOX9亲缘关系较近。亚细胞定位预测该基因可能定位于细胞核。qRT-PCR表明,GbWOX9基因的表达量在‘新海16’胚胎发育阶段的球形胚鱼雷胚心形胚胚性愈伤。[结论]根据相对表达量数值估算,GbWOX9在球形胚的表达量是鱼雷胚的1.3倍,是心形胚的3.1倍,是胚性愈伤的5.2倍。故该基因在‘新海16’体细胞胚阶段的球形胚中表达量最高。     

龙眼体细胞胚胎发生过程中DlWUS的克隆与表达分析

以龙眼‘红核子’LC2悬浮细胞系诱导的胚性愈伤组织为基本材料,按照龙眼体细胞胚胎同步化方法诱导获得龙眼体胚不同阶段材料,并以龙眼体细胞胚胎发生不同阶段混合材料作为试验材料,采用RT-PCR结合RACE技术分离并克隆龙眼中编码同源异型结构域蛋白的转录因子WUSCHEL(简称DlWUS)的cDNA全长及DNA序列,并进行序列分析与表达分析。结果表明:DlWUS的cDNA全长1 110bp,开放阅读框(ORF)858bp,共编码285个氨基酸(GenBank登录号为KM017506),DlWUS的DNA包含2个内含子。序列分析表明,DlWUS是一个不稳定的亲水蛋白,不含信号肽,亚细胞定位于细胞核,具跨膜结构和Homeodomain超级家族的保守结构域以及WUS转录因子家族特有的WUS box和EAR-like结构域,推测该目的基因确实为WUS转录因子。系统进化分析显示,龙眼DlWUS与脐橙WUS归为一个分支,亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析结果表明,在龙眼体细胞胚胎发生整个过程中,DlWUS均有表达,但仅在球形胚时期表达量较高,说明DlWUS可能主要在球形胚阶段发挥作用,并且在一定浓度范围内,外源施加IAA和GA3能够促进DlWUS基因的表达,而外源施加SA则抑制DlWUS基因的表达。     

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。     

龙眼胚性愈伤组织DRM1基因的克隆及其定位与表达分析

该研究以龙眼胚性愈伤组织的转录组数据为基础,对龙眼胚性愈伤组织DlDRM1基因进行克隆和生物学信息分析,并检测其在体胚发生过程中不同发育阶段、不同浓度的外源激素(2,4-D、IAA、KT)处理下及不同组织部位的表达,以揭示DlDRM1基因在龙眼体胚发生过程中的功能。结果表明:(1)从龙眼转录组unigene序列筛选获得龙眼结构域重排甲基化酶1基因(命名为DlDRM1)全长序列,并利用RT-PCR法从‘红核子’龙眼胚性愈伤组织中克隆获得DlDRM1基因的cDNA全长序列(GenBank登录号为KY990493);DlDRM1基因cDNA全长2 574bp,包括494bp的5′UTR,184bp的3′UTR,可编码包含631个氨基酸的蛋白质。(2)生物信息学分析显示,DlDRM1是一个不稳定的亲水蛋白,不含信号肽,不存在跨膜结构域,其分子式为C_(3104)H_(4839)N_(851)O_(984)S_(28);序列比对和系统进化分析表明,龙眼DlDRM1与脐橙DRM相似度最高(76.85%),二者亲缘关系也最为接近。(3)实时荧光定量PCR分析发现,DlDRM1在龙眼各组织器官中均有表达,且在果肉中表达量最高,其次是花蕾,在叶中的表达量最低;DlDRM1基因在非胚性愈伤组织中表达量最高,而且在非胚性愈伤向胚性愈伤转变过程中DlDRM1基因的表达量呈逐步下降趋势,说明DlDRM1基因与体胚胚性呈负相关关系,在龙眼体胚发生过程中可能发挥着重要的作用;一定浓度的IAA和2,4-D能够促进DlDRM1基因的表达,而KT则抑制DlDRM1的表达。(4)亚细胞定位结果表明,DlDRM1定位于细胞核和细胞膜上。     

龙眼生长素应答因子基因克隆及其在体胚中的表达分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,采用RT-PCR结合RACE法克隆生长素应答因子基因(auxin response fac-tor,即DL-ARF1),运用生物信息学方法对序列进行分析,并通过实时荧光定量PCR法研究其在龙眼体细胞胚胎发生过程中的表达。结果表明:DL-ARF1基因的mRNA全长序列为2 695bp(GenBank登录号GQ923778),包含2 046bp开放阅读框,163bp 5′非编码区(5′UTR),486bp 3′非编码区(3′UTR);推定的氨基酸序列含681个氨基酸,与其它植物ARF基因相似性达40%～81%。DL-ARF1基因可能属于转录抑制因子,在龙眼体胚的各阶段均有表达,整个变化趋势呈双峰形,在胚性愈伤Ⅱ(Stage 2)中的表达量最高。     

陆地棉体细胞胚胎发生过程的cDNA-AFLP分析

以陆地棉标准系TM-1未经诱导的下胚轴、下胚轴经诱导40 d的愈伤组织和胚性愈伤组织为材料,利用cDNA-AFLP差异显示技术对陆地棉体细胞胚胎发生过程中的cDNA差异表达进行了初步分析.经反转录获得3个不同时期的cDNA,利用180对引物组合进行AFLP分析,结果表明,在总共显示的约3 000条谱带中,其中38条为胚性愈伤组织中所特有的差异谱带.对这些差异片段进行克隆、序列测定和同源性分析,其中12个差异片段同已知陆地棉、雷蒙德氏棉和亚洲棉不同发育时期器官的EST序列高度同源,其相似性达到90%以上.结果说明,棉属在形态建成早期（胚胎发育阶段）,其特定器官的相关基因已经表达.     

蔗糖转运蛋白基因VvSUC12和VvSUC27在葡萄胚性和非胚性愈伤组织中的差异表达

本研究通过对霞多丽葡萄花前约10d的花丝进行组培诱导,获得胚性和非胚性两种愈伤组织,分别进行继代、组织结构观察和体细胞胚的诱导验证。为研究两种愈伤组织对培养基中主要碳源蔗糖的利用特点,根据GenBank中的定位于细胞质膜的葡萄蔗糖转运蛋白基因VvSUC12和VvSUC27的序列,设计了这两种蔗糖转运蛋白的PCR引物。以RNAplant试剂法,提取胚性愈伤组织和非胚性愈伤组织的RNA,进行半定量RT-PCR。研究表明,31个循环半定量RT-PCR结果中VvSUC12在胚性愈伤和非胚性愈伤中均有表达,且在非胚性愈伤组织中的表达水平稍高于胚性愈伤组织,表达差异未达到显著水平,VvSUC27的表达水平明显低于VvSUC12,且只在胚性愈伤组织中表达。提高至35个循环的半定量RT-PCR结果显示VvSUC27基因在非胚性愈伤组织中微弱表达,而在胚性愈伤组织中的表达强度较31个循环有所增加,且高于非胚性愈伤。     

海岛棉GbTCP14基因的克隆与表达分析

以海岛棉‘新海21号’为试验材料,根据陆地棉GhTCP14基因序列,设计1对引物,通过RT-PCR技术获得海岛棉GbTCP14核苷酸序列,开放阅读框长1 221bp,编码406个氨基酸,分子式C1892H2950N572O620S16,预测分子量为44.134 6kD,等电点为6.88,氨基酸序列包含1个高度保守的TCP结构域及4个低丰度复杂区。GbTCP14蛋白氨基酸序列与其他物种TCP14氨基酸序列比对表明,海岛棉GbTCP14蛋白与其他植物中的TCP14蛋白共同具有一个高度保守的TCP结构域,序列之间的一致性较高。进化树分析表明,海岛棉GbTCP14基因与木本棉GaTCP14基因分布在同一分支上。实时荧光定量PCR表明,海岛棉GbTCP14基因在开花后第15天时表达量最高,在第5~20天时相对表达量比其他时期较高,第25天时相对表达量最低。在不同组织中花瓣和花萼中表达量较高,根和茎中表达量一般,叶组织中表达量最低。通过酵母系统转录激活分析显示,GbTCP14蛋白不具有转录活性。     

龙眼WOX家族基因鉴定及在体胚发生早期的表达分析北大核心CSCD

为探究龙眼WUSCHEL相关的同源异型盒(WUSCHEL-related homeobox,WOX)家族基因的生物学功能与表达模式,该研究基于龙眼全基因组数据库对DlWOX家族成员进行鉴定与生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测验证其在龙眼体胚发生早期三个阶段以及在不同激素处理下的表达模式。结果表明:(1)共筛选出13个龙眼DlWOX家族成员,均为不稳定蛋白;亚细胞定位预测显示DlWOX定位于细胞核与细胞骨架上;进化树分析发现,DlWOX家族分为远古支、中间支和WUS(WUSCHEL基因是WOX家族中最先发现的基因)支。(2)基因结构分析发现,DlWOX内含子数在0~19个之间,其大部分的编码蛋白都含有基序motif1与motif2,部分成员含有特异的基序;DlWOX启动子顺式作用元件包含大量光与激素响应元件。(3)对DlWOX在龙眼不同组织部位及体胚发生早期的表达模式分析发现,该家族部分成员在龙眼叶片中高表达,DlWOX14.1、DlWOX14.2和DlWOX9A在胚性愈伤组织阶段(EC)高表达;qRT-PCR分析显示,大部分龙眼DlWOX家族成员响应茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA)的调控,除DlWOX6外,其余成员在GA与MeJA处理下均上调表达,其中DlWOX9A在GA和MEJA处理下表达量显著上调。研究发现,龙眼DlWOX9A转录组测序结果与qRT-PCR结果的表达量存在差异并且趋势也不完全相同,推测WOX家族在龙眼的整个体胚发生早期起着重要的作用,尤其是在GE阶段;龙眼DlWOX基因在进化过程中存在高度的保守性,部分DlWOX家族成员可能通过响应GA与MeJA激素在龙眼体胚发生过程中发挥作用。     

GFP基因转化香樟胚性愈伤组织的研究

以香樟胚性愈伤组织作为受体,利用根癌农杆菌介导法进行了绿色荧光蛋白基因(GFP)的遗传转化研究。经农杆菌侵染后的胚性愈伤组织通过共培养、选择培养后获得抗性愈伤组织和体胚,对抗性愈伤组织及体胚的诱导过程进行了GFP荧光检测。结果表明,GFP基因能在抗性愈伤组织和体胚中强烈表达,证明GFP基因能够在香樟遗传转化中得到应用。对抗性愈伤组织的PCR检测初步证实外源GFP基因已整合到香樟胚性愈伤组织的基因组中。     

棉花Lea蛋白D-113基因启动子的克隆及序列分析

为研究植物Lea(late embryogenesis abundant）蛋白基因启动子在种子中的特异性表达,通过PCR扩增,从棉花（Gossypium hirsutum cv.Coker312）中克隆了Lea蛋白基因家庭中D-113基因上游1024bp的调控序列。DNA序列分析结果表明,该片段与已报道的Lea蛋白基因同一家庭该基因的对应序列同源性达90%以上。将将启动子序列与GUS基因融合,构建成表达载体后,通过基因抢轰击导入到经ABA诱导处理的棉花胚性愈伤组织和油菜种子以及棉花的根、茎、叶中,组织化学分析结果表明,D-113基因启动子在胚中特异性表达。     

海岛棉类黄酮代谢通路相关基因的克隆及序列分析

本研究以前期的转录组和荧光定量筛选为基础,以海岛棉品种06-146为材料,通过RT-PCR克隆海岛棉类黄酮代谢通路关键基因。利用在线软件分析相关蛋白的理化性质及功能结构域,并比较相关蛋白在不同物种之间的同源,构建相关蛋白的系统发育进化树。分析表明GbCHI、GbDFR和GbTT7的CDS全长分别为681 bp、1 020 bp和1 593 bp。除GbTT7外,GbCHI和GbDFR为酸性蛋白。除GbCHI外,GbTT7、GbDFR均为稳定蛋白。GbCHI、GbDFR和GbTT7均为亲水蛋白。GbDFR,GbTT7在N端存在两个和一个跨膜区。Gb CHI属于查尔酮合酶家族。GbTT7属于细胞色素P450蛋白酶家族,GbDFR属于SDR家族,且这两个基因与水稻亲缘关系较近,与亚洲棉、雷蒙德氏棉和陆地棉亲缘关系较远,推测与海岛棉枯萎病抗性相关,为类黄酮代谢通路关键基因在海岛棉抗病育种中的应用提供理论依据。     

水曲柳FmPHV基因克隆及在形成层愈伤组织中的表达分析

该研究通过基因克隆获得了水曲柳PHV基因,并命名为FmPHV。生物信息学分析表明,水曲柳FmPHV基因编码区全长为2 112 bp,包含有一个完整的开放阅读框,其编码了一个由703个氨基酸组成的蛋白。亚细胞定位预测其主要存在于叶绿体中,为稳定亲水蛋白。保守域及同源分析表明,FmPHV与油橄榄、芝麻和烟草等物种的同源蛋白保守结构域同源性高达99%。在低温4℃条件下,使用50 mg·L-1吲哚丁酸(IBA)溶液对水曲柳树皮进行处理,获得了水曲柳形成层细胞,并进一步诱导获得形成层愈伤组织。对FmPHV基因的时空表达模式进行分析表明,FmPHV基因6月表达量最高,同时FmPHV能在芽中高表达,通过树皮获得的不同来源的愈伤组织相互比较可知,FmPHV在来源为形成层分生组织形成层愈伤组织中的表达量显著高于其在其他来源的愈伤组织中的表达。此外,对水曲柳幼苗瞬时过表达FmPHV基因,对其所在通路关键基因的表达特征进行分析,FmPHV瞬时过表达后,生长素相关基因表达下降,细胞分裂素相关基因表达上升,有利于芽的分化。以上结果表明,揭示了水曲柳FmPHV在水曲柳植株生长过程中的表达模式以及FmPHV过表达对芽再生通路各关键基因的调控情况,为研究水曲柳FmPHV调控生长发育的分子机制以及其在生长素和细胞分裂素响应通路中发挥的作用奠定基础。     

水稻蜡质基因5''上游区中31 bp序列增强基因表达的作用

为研究水稻蜡质基因 (Wx) 5’上游区中一个与胚乳核蛋白结合的 31bp序列在基因表达中的作用 ,将一系列包含或不包含此序列的长度不同的Wx启动区与 β 葡萄糖苷酸酶基因 (GUS)编码区连接 ,构建成嵌合质粒。将这些质粒通过农杆菌介导转化水稻幼胚愈伤组织 ,并分化产生转基因植株。分别测定抗性愈伤组织中与转基因植株未成熟种子胚乳中的GUS酶活性。结果表明含有 31bp序列的比不含此序列的Wx启动区使GUS报告基因的表达水平高出 2～ 3倍     

火鹤AaSERK基因克隆及其在体细胞胚胎发生中的表达分析

为了探讨体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶(SERK)基因在火鹤体细胞胚胎发生中的作用,以火鹤胚性愈伤组织为材料,利用RT-PCR结合RACE技术,克隆了火鹤体细胞胚胎发生相关类受体蛋白激酶基因(AaSERK),通过实时荧光定量PCR(Real time-PCR)技术分析了AaSERK的相对表达量。结果显示:(1)该基因全长为1 949bp,包含1 866bp开放阅读框,编码蛋白由622个氨基酸组成。(2)预测该基因具有SERK家族典型的结构域:1个信号肽、1个亮氨酸拉链结构域、5个富亮氨酸重复序列结构域、1个SPP基序、1个跨膜结构域、含11个亚区的激酶结构域、1个C端结构域。DNAMAN分析显示,该基因编码的氨基酸序列与其它植物的一致性达到65%~89%。(3)在离体诱导体细胞胚胎发生的各阶段中,AaSERK基因在诱导阶段及发育培养阶段微弱表达或者几乎不表达,在继代培养第30天的胚性愈伤组织中表达量最高。推测该基因可以作为火鹤体细胞胚胎发生的一个标记基因。     

植物干细胞决定基因WUS的研究进展

WUS(WUSCHEL)基因编码一转录因子,它的存在使周围细胞具有干细胞的特征,与之相关的信号系统近年逐步被阐明.在茎尖分生组织内WUS和CLV(CLAVATA)之间形成一个反馈调节环,使得干细胞保持自我更新,维持茎尖的顶端优势.在胚胎分生组织内,CLV3的表达只依赖于WUS的存在,然而在胚以后的发育中,CLV3的表达受到WUS和STM(SHOOTMERISTEMLESS)的双重调节,启动器官发生.在花分生组织中,WUS和LFY(LEAFY)共同激活AG(AGAMOUS)基因的表达,WUS受AG的反馈抑制.由WUS建立的信号体系还参与胚珠的发育.当WUS蛋白和生长素共存时,可以高效启动体细胞胚的发生.细胞对WUS信号的感应性与细胞所处的微环境有关,WUS在不同环境条件下可以启动不同的下游基因表达.     

棉花杜松烯合成酶基因的克隆及其表达分析

杜松烯合成酶是棉酚合成途径中的关键酶,催化(E,E)-法呢基焦磷酸(FPP)环化形成(+)-δ-杜松烯。从陆地棉Y18R中克隆分离了杜松烯合成酶基因(GhCdn),该基因的基因组序列为2 700 bp,具有6个内含子,剪切后其ORF为1 665 bp,编码554个氨基酸,该基因属于杜松烯合成酶C亚家族。应用Overlap PCR方法将其上的2个Hind Ⅲ 酶切位点钝化后,将GhCdn基因连接到表达载体pBI121上,构建出分别由组成型启动子CaMV 35S和绿色组织高效启动子Psbp驱动的2个植物表达载体pGBI-CaMV 35S-GhCdn和pGBI-Psbp-GhCdn。通过农杆菌介导法转化棉花下胚轴并进行组织培养,获得了9个35S转基因阳性愈伤系和2个P转基因阳性愈伤系。经检测,阳性愈伤组织中GhCdn基因的mRNA表达量和棉酚含量均有所增加,但35S系普遍高于P系。本研究为通过基因工程手段提高棉花组织器官中的棉酚含量提供了依据。     

龙眼体胚CDC48基因的克隆、原核表达及其在体胚发生过程中的表达分析

为探讨龙眼(Dimocarpus longan)体胚CDC48基因的表达方式,采用RT-PCR和RACE方法,从龙眼胚性愈伤组织中克隆得到1条长度为2620 bp、含有完整开放阅读框的DlCDC48基因cDNA序列(GenBank登录号:EU606206)和长度为2418 bp的DNA序列(GenBank登录号:FJ590953)。DlCDC48编码1个含有805个氨基酸的蛋白质。DlCDC48基因不含内含子。生物信息学分析表明:DlCDC48蛋白为不具跨膜结构域的亲水性胞质蛋白,不具有信号肽,定位在细胞核;与其他植物的CDC48有较高的同源性。将DlCDC48基因构建成原核表达载体,经IPTG诱导表达了1个分子量约为89 kD的蛋白。利用实时荧光定量PCR(qPCR)技术,DlCDC48在龙眼体胚发育过程中的各个阶段均有表达,其中球形胚时的表达量最低,胚性紧实球形结构阶段的表达量最高。这为进一步研究CDC48基因在植物体胚发生中的作用奠定基础。     

丽江云杉体胚发生过程差异蛋白分析

以丽江云杉非胚性愈伤组织、胚性愈伤组织以及体胚发育过程的球型胚、鱼雷胚和子叶胚培养物为材料,采用双向电泳技术对体胚发生过程中特异表达蛋白进行分析.结果表明,丽江云杉非胚性、胚性愈伤组织及不同发育阶段体胚的蛋白质种类丰富(1 857-2 344个),胚性愈伤及发育体胚蛋白种类多于非胚性愈伤,球型胚蛋白种类最为丰富(2 344个).非胚性、愈伤组织及各发育阶段体胚共检测到44个差异表达蛋白,它们有明显的变化特点,子叶胚阶段的差异蛋白变化最为显著(23个,占特异蛋白总数的52.3％),鱼雷胚新出现大比例的分子量小于30 kD、pI为6.0左右的弱酸性小分子量特异蛋白(8个,占此阶段特异蛋白总数的88.9％),这些体胚发育晚期特异表达蛋白可能与体胚形态建成有密切关系.     

萝卜干细胞决定基因WUS的电子克隆与序列分析

目的:电子克隆获得萝卜干细胞决定基因WUS的编码序列。方法:利用已知的拟南芥WUS基因序列,采用电子克隆的方法获得了萝卜WUS基因cDNA的序列。并对萝卜WUS的氨基酸序列组成,物理和化学性质,二级的特点以及其与其他植物WUS的进化关系进行了研究。结果:萝卜WUS基因cDNA全长为1 298 bp,包含一个完整的开放读码框(936 bp),编码312个氨基酸。其分子量为35 465.7 Da,等电点为6.99。其与拟南芥WUS的同源性为74.0%。在进化关系上,萝卜与油菜和拟南芥WUS亲缘关系较近。与豆科植物亲缘关系远。结论:初步获得了萝卜WUS基因的编码序列,为进一步研究其功能打下基础。