通过cDNARDA法分离和识别盐藻(Dunaliella salina)盐胁迫相关基因

采用cDNA代表性差异分析 (RDA)技术 ,对盐藻在盐胁迫时差异表达的基因进行了分离鉴定 .在分离到的 10个基因中 ,有 5个与已知基因同源 (包括叶绿素a b结合蛋白基因、蛋白磷酸酶I催化亚基基因和 3个核糖体蛋白基因 ) ,还有 5个未知功能基因则是首次在盐藻中被分离 .值得注意的是 ,所有这 5个已知基因的功能都与细胞分裂或盐胁迫有关 .结果表明 :取样时盐藻细胞仍处于恢复阶段 ,所分离到的基因对于盐藻耐盐可能具有重要意义 ;蛋白磷酸酶I的下调表达可能是盐藻调节离子平衡的一个重要过程和细胞分裂受阻的原因所在 ;盐藻减缓细胞分裂速度可能是为了减少能量消耗 ,以留出足够的能量来应对盐胁迫 ;其它 5个未知基因可能也与盐藻适应盐胁迫机制有关 .     

杜氏盐藻硝酸盐还原酶基因5′上游序列的克隆与功能分析

目的:克隆杜氏盐藻硝酸盐还原酶（NR）基因5′上游序列序列,并对其功能进行分析。方法: 利用BamHI、EcoRI、HindIII、PstI、SalI、Xbal 6种限制性内切酶分别酶切盐藻基因组DNA,并与接头连接,构建成盐藻基因组步行文库。采用 LA-PCR方法,从上述盐藻步行基因组文库中扩增NR基因5′上游序列序列,测序并进行分析。为检测其表达特性,构建了该片段与GUS 嵌合基因的表达载体pNR-GUS, 通过电击法将所构建的重组表达载体转化盐藻,组织化学染色法观察GUS的表达。结果: 从盐藻基因组步行文库中扩增出约1200bp特异片段,序列分析表明5′上游序列含有启动子的特征性序列。GUS瞬时表达染色结果显示,该DNA 片段具有硝酸盐诱导和铵抑制的启动子活性。结论：所克隆的盐藻的5′上游序列可能是一种具有"开关"活性的可控性启动子。     

杜氏盐藻硝酸盐还原酶基因5′上游序列的克隆与功能分析

目的:克隆杜氏盐藻硝酸盐还原酶(NR)基因5′上游序列,并对其功能进行分析。方法:利用BamHI、EcoRI、HindIII、PstI、SalI、Xbal6种限制性内切酶分别酶切盐藻基因组DNA,并与接头连接,构建成盐藻基因组步行文库。采用LA-PCR方法,从上述盐藻步行基因组文库中扩增NR基因5′上游序列,测序并进行分析。为检测其表达特性,构建了该片段与GUS嵌合基因的表达载体pNR-GUS,通过电击法将所构建的重组表达载体转化盐藻,组织化学染色法观察GUS的表达。结果:从盐藻基因组步行文库中扩增出约1200bp特异片段,序列分析表明5′上游序列含有启动子的特征性序列。GUS瞬时表达染色结果显示,该DNA片段具有硝酸盐诱导和铵抑制的启动子活性。结论:所克隆的盐藻的5′上游序列可能是一种具有“开关”活性的可控性启动子。     

SOEing 法构建EGFP真核表达载体及其在杜氏盐藻中的表达

通过重叠区扩增基因拼接法（Gene splicing by overlap extension,SOEing）构建含有杜氏盐藻（Dunaliella salina）硝酸盐还原酶（NR）基因5′-上游序列（Pnr）and 3′-端序列（Tnr）的EGFP真核表达载体,并将其转化杜氏盐藻。利用改进的SOEing法,将杜氏盐藻NR基因Pnr与报告基因EGFP cDNA融合,并与pEGM-7zf克隆载体连接,顺序将盐藻NR基因Tnr序列与融合片段相连,构建含Pnr-EGFP-Tnr表达盒的盐藻真核表达载体p7NET。电击法转化杜氏盐藻,在盐藻转化株中观察到了EGFP的瞬时表达。此研究为转基因杜氏盐藻研究和成功建立杜氏盐藻生物反应器奠定了实验基础。     

新疆盐穗木GRAS转录因子基因克隆及表达分析

利用抑制消减杂交法从藜科盐穗木属盐生植物盐穗木中分离得到了一个盐胁迫响应的表达序列标签(EST)片段,结合SMARTTMRACE技术获得了盐穗木GRAS转录因子基因的cDNA。序列分析表明,该基因全长2 090bp,含有1 635bp的阅读框,294bp的5′-UTR和161bp的3′-UTR,编码544个氨基酸,分子质量为61.503kD,理论等电点为6.1。系统进化树和Blast同源序列比对分析结果显示,该基因编码的蛋白具有GRAS家族特有的C端保守结构域,并与葡萄GRAS家族蛋白VvSCL13聚集在一起,故将该基因命名为HcSCL13(GenBank登录号KC68640)。实时荧光定量qRT-PCR分析表明,HcSCL13基因在盐胁迫后表达呈明显上调,初步推测Hc-SCL13基因可能与盐穗木的耐盐性相关。     

杜氏盐藻rbcS启动子的克隆和功能分析

为提高转基因盐藻的表达效率,利用基因组步行方法和巢式PCR,从盐藻中克隆了1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）的小亚基基因rbcS 的5'上游调控序列,并对其进行序列分析和转基因功能分析。采用Dra I、EcoR V、Pvu II和Stu I四种平端限制内切酶分别酶切盐藻基因组DNA,并与接头连接,构建基因组步行文库GWL 1、GWL 2、GWL 3和GWL 4;设计特异引物从这四种文库中扩增rbcS基因的5'上游调控序列。在GWL 1、GWL 4中分别扩增出约1.2 kb的片段。对该序列的分析表明,它的3'端与已知盐藻rbcS cDNA 的5'端序列完全一致,说明是该基因的5'端上游区,并且包含多个与转录调控有关的保守序列（如TATA-box、CAAT-box）,富含GT的重复序列。此序列EcoR I下游的片段与除草剂抗性基因bar相融合,构建表达载体,电击法转化盐藻。通过对转化藻株的抗性筛选以及PCR和Southern blot检测,表明该区域能驱动外源基因bar在转基因盐藻中的表达,推断是盐藻rbcS基因的启动子调控区。     

通过cDNA微阵列鉴定水稻(Oryza sativa L.) 盐胁迫应答基因

利用水稻耐盐品种兰胜构建了一个高质量的cDNA文库以鉴定水稻盐胁迫应答基因, 从cDNA文库中提取约15000个质粒, 并用Biomek 2000 高密度点阵系统或手工操作, 将这些质粒点于尼龙膜上. 通过这种方法鉴定了30个盐应答基因, 对其中的12个基因通过Northern杂交进行表达分析, 确证了cDNA微阵列的杂交结果. 30个基因中, 18个基因受盐诱导, 另外12个基因受盐抑制, 其中27个在GenBank数据库中有同源序列. 根据功能, 这些基因大致可以分为5类：光合作用相关基因、物质运输相关基因、代谢相关基因、耐逆相关基因以及其他未分类的基因. 研究结果表明, 盐胁迫影响了植物生长发育的多个方面, 其中有些基因可能在植物体的耐盐过程中具有重要作用.     

小麦盐胁迫相关基因TabHLH13的克隆与分析

在对小麦全长cDNA克隆进行大规模测序及转录因子功能研究过程中,筛选到一个与盐胁迫相关的bHLH转录因子基因,将其命名为TabHLH13。TabHLH13的全长cDNA序列为1072 bp,开放阅读框为720 bp,编码一个具有240个氨基酸残基的bHLH转录因子;对TabHLH13的基因组和cDNA序列比较分析表明该基因包括5个外显子和4个内含子;同源序列分析发现,TabHLH13与来自大麦和短柄草中的bHLH蛋白序列相似性最高,分别为96.2%和90.5%;电子定位发现TabHLH13位于小麦第7同源群的7DL上;亚细胞定位结果表明,TabHLH13编码一个定位在细胞核中的蛋白;组织表达特性分析表明该基因在小麦根、茎、叶、颖壳、雌蕊和花药中均有较强的表达;半定量RT-PCR与qRT-PCR结果表明TabHLH13是一个受盐胁迫诱导表达的基因。     

杜氏盐藻泛素基因cDNA的克隆及系统进化分析

根据玉米,水稻等物种泛素序列设计一对简并引物.提取杜氏盐藻细胞的总RNA,利用RT-PCR方法扩增盐藻泛素基因的cDNA片断,回收两个长度不同的片断ubi-1和ubi-2,将其克隆到pMDl8-T载体上,测序后进行序列分析,为克隆杜氏盐藻泛素基因的cDNA序列并进行进化分析.结果 ubi-1经测序后得到一个完整拷贝(228 bp)和一个不完整的泛素cDNA序列(191 bp).Ubi-2经测序后得到两个拷贝(556 bp)和一个不完整的泛素cDNA序列(191 bp).盐藻3个不同拷贝泛素cDNA序列之间存在差异,但所编码氨基酸序列相同.盐藻泛素cDNA序列与其他物种的泛素cDNA序列具有高的同源(70%～85%),所推导的氨基酸序列与其他物种仅存在1～2个氨基酸的差异.进化分析显示,所分离的盐藻泛素基因与两个模式生物果蝇和衣藻的泛素基因共处一个进化支,彼此亲缘关系最近.盐藻泛素基因与其他物种的泛素基因可能来自共同的"祖先"基因.在进化中高度保守.     

极端耐盐植物盐穗木编码未知多肽基因HcUKPP的克隆与表达

采用RACE技术从新疆极端耐盐植物盐穗木中克隆获得1个耐盐相关的转录子,命名为HcUKPP (unknown polypeptide, UKPP),其cDNA全长为569 bp,含有1个243 bp 的完整可阅读框,预测其编码1条含80个氨基酸的多肽,分子质量为8 671.6,等电点pI为7.71实时定量PCR结果显示,该基因在600 mmol/L NaCl胁迫下呈现表达上调趋势．结果提示,HcUKPP可能是耐盐相关基因. 目前该基因在NCBI 核苷酸及蛋白数据库中未发现其相似序列,文献中也未见报道．     

Cloning and sequence analysis of the gene encoding 19-kD subunit of Complex I from Dunaliella salina

NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I ) of the mitochondrial respiratory chain catalyzes the transfer of electrons from NADH to ubiquinone coupled to proton translocation across the membrane. The cDNA sequence of Dunaliella salina mitochondrial NADH: ubiquinone oxidoreductase 19-kD subunit contains a 682-bp ORF encoding a protein with an apparent molecular mass of 19 kD. The sequence has been submitted to the GenBank database under Accession No. EF566890 (cDNA sequences) and EF566891 (genomic sequence). The deduced amino-acid sequence is 74% identical to Chlamydomonas reinhardtii mitochondrial NADH:ubiquinone oxidoreductase 18-kD subunit. The 19-kD subunit mRNA expression was observed in oxygen deficiency, salt treatment, and rotenone treatment with lower levels. It demonstrate that the 19-kD subunit of Complex I from Dunaliella salina is regulated by these stresses .     

Cloning and expression studies of the Dunaliella salina UDP-glucose dehydrogenase cDNA.

The enzyme UDP-glucose dehydrogenase (EC 1.1.1.22) converts UDP-glucose to UDP-glucuronate. Plant UDP-glucose dehydrogenase (UGDH) is an important enzyme in the formation of hemicellulose and pectin, the components of primary cell walls. A cDNA, named DsUGDH, (GeneBank accession number: AY795899) corresponding to UGDH was cloned by RT-PCR approach from Dunaliella salina. The cDNA is 1941-bp long and has an open reading frame encoded a protein of 483 amino acids with a calculated molecular weight of 53 kDa. The derived amino acids sequence shows high homology with reported plants UGDHs, and has highly conserved amino acids motifs believed to be NAD binding site and catalytic site. Although UDP-glucose dehydrogenase is a comparatively well characterized enzyme, the cloning and characterization of the green alga Dunaliella salina UDP-glucose dehydrogenase gene is very important to understand the salt tolerance mechanism of Dunaliella salina. Northern analyses indicate that NaCl can induce the expression the DsUGDH.     

盐生杜氏藻(Dunaliella salina)cDNA文库构建及功能基因筛选

采用Qiagen公司的植物总RNA提取技术、Clontech公司的CreatorTM技术平台以及SMARTTM技术进行cDNA文库构建.从杜氏藻中提取出了高质量的总RNA,通过PowerScript反转录酶反转录杜氏藻的总RNA,采用LD-PCR、酶处理等方法对cDNA进行等比例扩增、纯化,同时使用CHROMA SPIN-400柱子将cDNA分段化,最后将长片段连入pDNR-LIB质粒,1.5 kV,25 μ F电转化大肠杆菌JM109,得到含1.5×106个克隆子的原始文库,滴度为1.5×106cfu ml-1.结合酶切和PCR,对该文库的质量进行了鉴定和统计,文库的平均片段插入长度为1.5kb.采用烯醇酶和UDP葡萄糖脱氢酶的EST作为同源探针,对文库中的功能基因进行筛选,并采用放射性原位杂交法,对扩增文库进行了初筛和复筛,得到了含这两条基因全编码序列的cDNA,烯醇酶为1.8kb,UDP葡萄糖脱氢酶为1.9kb,为今后对该种进行大规模功能基因组学研究奠定基础.     

Molecular cloning and characterization of a trehalose-6-phosphate synthase/phosphatase from Dunaliella viridis

Dunaliella is a group of green algae with exceptional stress tolerance capability, and is considered as an important model organism for stress tolerance study. Here we cloned a TPS (trehalose-6-phosphate synthase) gene from Dunaliella viridis and designated it as DvTPS (D. viridis trehalose-6-phosphate synthase/phosphatase).The DvTPS cDNA contained an ORF of 2793?bp encoding 930?aa. DvTPS had both TPS and TPP domain and belonged to the Group II TPS/TPP fusion gene family. Southern blots showed it has a single copy in the genome. Genome sequence analysis revealed that it has 18 exons and 17 introns. DvTPS had a constitutive high expression level under various NaCl culture conditions, however, could be induced by salt shock. Promoter analysis indicated there were ten STREs (stress response element) in its promoter region, giving a possible explanation of its inducible expression pattern upon salt shock. Yeast functional complementation analysis showed that DvTPS had neither TPS nor TPP activity. However, DvTPS could improve the salt tolerance of yeast salt sensitive mutant G19. Our results indicated that despite DvTPS showed significant similarity with TPS/TPP, its real biological function is still remained to be revealed.     

Identification of a gene encoding the light-harvesting chlorophyll a/b proteins of photosystem I in green alga Dunaliella salina.

There are four LhcII genes of Dunaliella salina have been submitted to the database of GenBank. However, little is known about Lhca genes of this green alga, although this knowledge might be available to study the composition and phylogenesis of Lhc gene family. Recently, one Lhca gene was been cloned from the green alga D. salina by PCR amplification using degenerate primers. This cDNA, designated as DsLhca1, contains an open reading frame encoded a protein of 222 amino acids with a calculated molecular mass of 27.8 kDa. DsLhca1 is predicted to contain three transmembrane domains and a N-terminal chloroplast transit peptide (cTP) with length of 33 amino acids. The genomic sequence of DsLhca1 is composed of five introns. The deduced polypeptide sequence of this gene showed a lower degree of identity (less than 30%) with LHCII proteins from D. salina. But its homology to Lhca proteins of other algae (Volvox carteri Lhca_AF110786) was higher with pairwise identities of up to 67.1%. Phylogenetic analysis indicated that DsLhcal protein cannot be assigned to any types of Lhca proteins in higher plants or in Chlamydomonas reinhardtii.     

盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因克隆及其蛋白质结构预测

本文通过对盐生杜氏藻（Dunaliella salina）cDNA文库进行大规模EST测序并结合RACE实验克隆了盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因,并且通过Southern blotting实验确定了该基因在这个物种中拷贝数。通过生物信息学的方法,预测该基因所编码的蛋白质结构,验证了该蛋白质具有3-磷酸甘油脱氢酶完整的功能性结构域和磷酸水解酶类结构域。本实验为解释盐生杜氏藻在面临高渗胁迫下快速合成甘油的机制提供了帮助。     

盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因克隆及其蛋白质结构预测

本文通过对盐生杜氏藻(Dunaliella salina) cDNA文库进行大规模EST测序并结合RACE实验克隆了盐生杜氏藻3-磷酸甘油脱氢酶基因, 并且通过Southern blotting实验确定了该基因在这个物种中拷贝数。通过生物信息学的方法, 预测该基因所编码的蛋白质结构, 验证了该蛋白质具有3-磷酸甘油脱氢酶完整的功能性结构域和磷酸水解酶类结构域。本实验为解释盐生杜氏藻在面临高渗胁迫下快速合成甘油的机制提供了帮助。