陆地棉GhSAD2基因克隆与表达特征研究

Δ9硬脂酰 ACP 脱氢酶基因(GhSAD2)是脂肪酸合成代谢过程中关键的去饱和酶基因,为明确该基因在棉花脂肪酸合成代谢中的功能,该研究克隆了陆地棉GhSAD2基因,并对该基因的序列特征、进化关系及表达特性进行分析。序列分析显示,GhSAD2基因（GenBank登录号为KX197920）cDNA全长1 188 bp,编码396个氨基酸,具有脂肪酸去饱和酶家族2个高度保守的组氨酸簇EENRHG和DEKRH,分别位于氨基酸的185和271位。系统进化分析显示,GhSAD2基因与可可树的同源基因进化关系非常接近。qPCR分析显示,GhSAD2基因在叶中的表达量高于茎和根,且在花后25 d的种子中表达量达到最高值。低温胁迫诱导结果表明,GhSAD2基因在不同程度低温处理下均有上调表达,6 h表达量最大,之后逐渐下调。研究表明,GhSAD2基因可能对棉子油不饱和脂肪酸的合成具有重要作用,同时在棉花抗寒方面也起一定的生理作用。     

‘沙糖橘’S蛋白同源基因CrSPH的克隆与表达分析

该研究利用组学方法从续随子(Euphorbia lathyris)基因组数据库中鉴定出续随子溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphatidic acid acyltransferase, LPAT)家族基因,并对其基因结构、蛋白理化性质、进化关系进行生物信息学分析,利用qRT-PCR等技术对该基因家族的时空表达特性进行分析,以探讨ElLPAT家族基因在调控种子脂肪酸生物合成中的作用。结果表明：(1)从续随子基因组共检测出5个LPAT家族基因,分别命名为ElLPAT1~5;ElLPAT1~5基因编码氨基酸长度介于237~388 aa之间,理论等电点在6.23~9.56之间。(2)系统进化分析显示,5个ElLPATs蛋白分别属于3个亚类,其中ElLPAT1属于1型LPAT,ElLPAT2和ElLPAT3属于2/3型LPAT,ElLPAT4和ElLPAT5属于4/5型LPAT。(3)实时荧光定量qRT-PCR结果显示,5个ElLPATs基因在续随子不同组织中均有表达,ElLPAT1和ElLPAT4在各组织中表达量较低;ElLPAT2在各组织中表达量较高,且在种子中表达量最高。研究推测,ElLPAT2在续随子种子油脂合成代谢过程中可能发挥重要作用。     

续随子ElSAD2基因的克隆与功能分析

Δ₉ 硬脂酰 ACP脱氢酶(SAD)是参与植物不饱和脂肪酸生物合成的关键酶。该研究从续随子(Euphorbia lathyris)种子转录组数据库中筛选得到续随子ElSAD2基因序列,对其序列表达特性进行分析,并鉴定ElSAD2基因的功能。结果显示：(1)续随子ElSAD2的 cDNA全长1 665 bp,ORF为1 194 bp,编码397个氨基酸残基;系统进化分析显示ElSAD2蛋白与蓖麻(Ricinus communis)RcSAD1蛋白等亲缘关系较近。(2)ElSAD2在续随子各器官中均有表达,其中在花后30 d种子中表达量最高。(3)在BY4389缺陷型酵母中过表达ElSAD2,使缺陷酵母不饱和脂肪酸含量升高。(4)本氏烟草瞬时表达ElSAD2,使得烟草叶片总油脂和油酸含量分别提高2.46%和2.1%。研究发现,ElSAD2能催化单不饱和油酸的生物合成,可进一步应用于油料植物油脂产量和品质改良。     

百合LbCAT和LbGPX基因的克隆与表达分析

以切花百合(Lilium brownii var. viridulum)‘卡瓦纳’cDNA为模板,克隆了过氧化氢酶(LbCAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(LbGPX)基因。序列分析表明,这2个基因分别包含1 479 bp和519 bp的开放阅读框(ORF),编码492个和172个氨基酸。进化分析结果表明,LbCAT蛋白与岷江百合CAT蛋白的氨基酸序列相似性最高(99.19%),且亲缘关系最近;LbGPX蛋白与油棕GPX蛋白的氨基酸序列相似性最高(78.61%),亲缘关系最近。qRT PCR结果显示,LbCAT和LbGPX在百合根、鳞茎、叶和花中都有表达。LbCAT在叶中表达量最高,LbGPX在花中表达量最高。这2个基因在百合花蕾的生长发育过程中均有表达,且表达量逐渐增加;在PEG处理后2个基因的转录水平升高,但独角金内酯(SLs)处理却显著降低了这2个基因的转录水平;该结果为百合抗逆性机理研究以及抗逆育种奠定了基础。     

黄秋葵八氢番茄红素脱氢酶基因的克隆与分析

该研究根据黄秋葵(Hibiscus esculentus L.)转录组测序获得的八氢番茄红素脱氢酶基因(HePDS)序列(GenBank登录号为MG372370)设计引物,克隆验证得到1条HePDS基因全长为2 020 bp cDNA,开放阅读框(ORF)包含1 686个碱基;预测其编码561个氨基酸,理论分子量为62.62 kD,等电点为8.155;编码的蛋白与海岛棉(Gossypium barbadense)、雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii)、陆地棉(Gossypium hirsutum)同源蛋白的相似性均在93%以上,均含有1个保守的二核苷酸结合域和1个类胡萝卜素结合域,显示其高度的保守性。荧光定量PCR 分析表明,HePDS基因在黄秋葵根、茎、叶、花和果荚中均有表达;叶发育过程以嫩叶中表达最高,果实发育中以花后2 d表达量最高。类胡萝卜素含量随着叶、果实发育逐渐升高,成熟叶的含量最高,果实以花后4 d含量最高,且HePDS基因的表达与类胡萝卜素含量存在密切的相关性。该研究结果为进一步探讨HePDS基因的功能和调控机制,以及采用VIGS和CRISPR/Cas9技术开展黄秋葵基因功能的反向遗传学研究奠定了基础。     

黄毛草莓FnMYB24转录因子基因和启动子的克隆及表达分析

该研究以黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis Schltdl.)为材料,采用RT PCR技术克隆了黄毛草莓FnMYB24基因的cDNA和启动子序列。生物信息学分析表明,FnMYB24的cDNA序列长为1 033 bp(GenBank登录号为MN879283),其开放阅读框(ORF)长为609 bp,编码202个氨基酸,含有1个保守的MYB_DNA binding结构域。同源分析结果显示,黄毛草莓FnMYB24基因编码的氨基酸序列与森林草莓(Fragaria vesca)编码的氨基酸相似性较高;同时进一步克隆了该基因编码起始位点上游长度为718 bp启动子序列(GenBank登录号为MN879285),预测该序列包含激素响应元件、光调控元件等多个顺式作用元件。通过构建pFnMYB24∷GUS表达载体进行烟草瞬时转化,发现pFnMYB24启动子具有转录活性且能够驱动FnMYB24基因表达。实时荧光定量PCR结果显示：抗病品种黄毛草莓和易感病栽培品种‘妙香3号’的叶片接种胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)后MYB24基因表达量均有上调,但‘妙香3号’的MYB24表达量始终低于黄毛草莓的表达量;SA处理后2个草莓品种的MYB24表达量均高于对照组,表明MYB24基因受水杨酸(SA)的诱导表达。研究表明,草莓MYB24基因可能参与调控抗炭疽病,为进一步研究MYB24基因在草莓抗炭疽病中的功能奠定了基础。     

紫苏油脂合成相关基因家族鉴定及表达分析

该研究从转录组数据库中筛选鉴定紫苏溶血磷脂酸酰基转移酶(LPAT)家族基因,采用生物信息学方法分析了该家族基因的序列特征及蛋白结构,利用qRT PCR技术对该基因时空表达特性进行了研究,为进一步了解紫苏油脂合成机制提供理论依据。结果表明：(1)从紫苏转录组数据库中共检测出11个LPAT家族基因,分别命名为PfLPAT1、PfLPAT2 1、PfLPAT2 2、PfLPAT2 3、PfLPAT2 4、PfLPAT4 1、PfLPAT4 2、PfLPAT5 1、PfLPAT5 2、PfLPAT5 3和PfLPAT5 4;PfLPATs编码氨基酸长度介于250~384 aa之间,理论等电点在7.6~9.6之间。(2)基因序列比对结果表明,11个PfLPATs蛋白分别属于3个亚类,其中1型LPAT包含1个基因,2/3型LPAT 包含4个,4/5型LPAT 包含6个。(3)实时荧光定量PCR结果显示,11个LPAT家族基因在 ‘晋紫苏1号’不同组织中均有表达,其中LPAT2 1、LPAT2 2和LPAT2 3在种子中表达量较高,推测其在紫苏种子油脂合成代谢过程中发挥重要作用。该结果为后续紫苏LPAT家族基因的功能研究提供了重要的基因信息。     

茶树CsLEA5基因的克隆及表达分析

该研究以茶树‘龙井长叶’为材料,克隆获得了茶树胚胎发育晚期丰富蛋白基因CsLEA5的cDNA序列,该序列全长515 bp,包含一个375 bp的开放阅读框,编码124个氨基酸,预测蛋白分子量为13.5 kD,理论等电点为5.92。蛋白序列分析结果显示,CsLEA5为高亲水性和稳定性蛋白,且含有一个典型的LEA_3保守结构域,属于LEA蛋白中LEA_3亚家族成员。CsLEA5基因启动子区域包含多种与逆境响应相关的顺式作用元件,如乙烯响应元件（ERE）、胁迫响应元件（STRE）、创伤响应元件（WUN motif）及MYB、MYC转录因子识别位点等。qRT PCR分析显示,CsLEA5基因表达具有明显的组织特异性,在叶片中的表达量最高,其次是嫩茎,而在其他组织器官中的表达量较低,且CsLEA5基因表达受低温和干旱胁迫的诱导。研究表明,CsLEA5基因可能在茶树响应低温和干旱胁迫过程中发挥重要作用。该研究对了解茶树抗逆分子机制,筛选抗性候选基因资源提供了重要理论依据。     

油葵HaFAD2-2基因的克隆及表达分析

脂肪酸脱氢酶2(fatty acid desaturase,FAD2)催化油酸生成亚油酸,是植物体内生成多不饱和脂肪酸的关键酶。根据已报道的向日葵(Helianthus annuus L.)FAD2基因序列,设计引物进行RT-PCR,克隆得到油葵FAD2-2基因全长cDNA,命名为HaFAD2-2。该基因开放阅读框为1 152bp,编码383个氨基酸,相对分子质量43.96kD,等电点为8.56。对基因组进行内含子调查发现,该基因在编码区内没有内含子。多序列比对和系统进化分析发现,FAD2-2基因编码蛋白与金盏菊(Calendula officinalis)、斑鸠菊(Vernonia galamensis)等菊科植物具有较近的亲缘关系。qRT-PCR分析表明,HaFAD2-2基因在根、茎、叶、花、子叶和未成熟种子中均有表达,且以叶中的表达量最高,未成熟种子中的表达量最低;低温(5℃、15℃)胁迫处理能显著促进该基因在根中的表达,抑制其在叶中的表达;盐胁迫(300 mmol/L NaCl)处理对其表达也具有抑制作用。该研究结果可为进一步探讨HaFAD2-2基因的功能奠定基础。     

大白菜BrCML49基因的分离鉴定及表达特征分析

类钙调蛋白(Calmodulin like protein,CML)是植物细胞中一类非常重要的钙感受蛋白,且CML蛋白在花粉萌发和花粉管生长中起到重要作用。该研究以大白菜自交不亲和系‘91 125’自花授粉后柱头为材料,克隆获得大白菜BrCML49基因cDNA全长序列1 046 bp,包括960 bp开放阅读框,编码319个氨基酸,包含2个EF hand保守结构域。序列分析发现,BrCML49蛋白为稳定的亲水蛋白,没有跨膜区。实时荧光定量(qRT PCR)表达分析显示,BrCML49基因的表达量在‘91 125’的花药中最高,其次是全花和花瓣,在其他组织中表达量较低;BrCML49基因在大白菜自交亲和系‘14S23’的全花和柱头中表达量较高,在其他组织中表达量较低。亚细胞定位分析发现BrCML49主要定位于烟草叶片的细胞膜和细胞核中。该研究结果可为进一步研究大白菜BrCML49基因的功能奠定基础,并为阐明大白菜BrCML49基因参与自交不亲和花粉萌发及花粉管生长的信号机制提供理论依据。     

小白菜BcUBCE2基因的克隆及表达分析

采用cDNA-AFLP和RACE技术从小白菜中克隆得到泛素结合酶E2基因(ubiquitin conjugating enzyme E2),命名为BcUBCE2。序列分析表明,BcUBCE2基因cDNA全长830bp,包含1个456bp的开放阅读框,编码152个氨基酸。结构分析发现,该序列包含一个泛素结合酶E2活性位点和一个高度保守的半胱氨酸。进化分析显示,小白菜BcUBCE2蛋白同拟南芥E2蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,BcUBCE2基因在小白菜根、茎、叶中均有表达,铜处理10d时BcUBCE2基因的表达量最高。研究认为,BcUBCE2基因可能在铜胁迫响应中发挥重要作用。     

新疆无苞芥锌指蛋白基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从新疆无苞芥中克隆获得1个锌指蛋白基因(OpZFP)。序列分析表明,OpZFP基因的开放阅读框为684bp,推测编码含227个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,OpZFP蛋白含有1个典型的C2H2型锌指结构,在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR结构域。系统进化树分析表明OpZFP编码产物与拟南芥AtZFP1、琴叶拟南芥AlZFP1的进化关系较近。分离了OpZFP基因2 095bp的启动子序列,发现该启动子与拟南芥AtZFP1基因的启动子序列只有84.4%的相似性,启动子分析表明二者存在多处不同的顺式作用元件。半定量RT-PCR分析表明,OpZFP在根、茎、叶、花和果荚中均有表达,在根中的表达量最高。OpZFP基因受高盐、干旱和低温等胁迫的诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。     

无芒隐子草CsPEAMT基因克隆及表达特性分析

以无芒隐子草(Cleistogenes songorica)干旱胁迫下的cDNA文库中磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)基因的EST序列为基础,采用RACE方法克隆该基因编码区序列,该序列全长为2 104bp,开放读码框1 506bp,编码501个氨基酸。无芒隐子草PEAMT蛋白编码的氨基酸序列与多种植物的PEAMT氨基酸序列有较高相似性,其中与高粱SbPEAMT、玉米ZmPEAMT的蛋白序列相似性最高(93%),说明PEAMT基因在植物进化中非常保守。采用实时定量RT-PCR分析无芒隐子草幼苗在干旱过程中CsPEAMT基因的表达结果显示,干旱胁迫诱导CsPEAMT基因在根和叶中大量表达,且在干旱第8天时CsPEAMT基因在叶和根中表达量分别是未干旱对照的43.35倍和13.25倍,复水后CsPEAMT基因的表达量开始下调。研究表明CsPEAMT基因可能是无芒隐子草抗旱性相关的基因。     

呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L. cv. Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RT PCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11。MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列。(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆CcMYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近。(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值。(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核。研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用。     

青花菜BoSCL3基因的克隆和渍水胁迫下的表达特征分析

为了解SCL3 (scarecrow-like 3)基因的功能,从青花菜(Brassica olreacea var. italica)中克隆得到1个SCL3基因,命名为BoSCL3,其cDNA全长1 355 bp,编码446个氨基酸。BoSCL3分子量为49.96 kD,为疏水性蛋白,与油菜(B. napus)、芜菁(B. rapa)中SCL3蛋白的亲缘关系最近,同科植物的SCL3具有较高的同源性。荧光定量PCR分析结果表明,青花菜BoSCL3基因表达量随渍水胁迫时间延长先下降后上升,推测其可能参与渍水胁迫响应。这为探讨青花菜BoSCL3基因响应渍水胁迫的分子机制提供理论依据。     

铁皮石斛泛素结合酶DoUBC9的克隆鉴定与表达分析

目的:本研究旨在探讨泛素结合酶UBC9在铁皮石斛原球茎发育过程中的分子机制,方法:利用生物信息学手段,从已获得的铁皮石斛基因组中鉴定出UBC9基因,命名为DoUBC9,并利用RACE技术,克隆出DoUBC9 3’端,通过与基因组序列拼接,获得完整序列。结果:本研究首次从铁皮石斛基因组中运用生物信息学的方法,鉴定出DoUBC9,并通过RACE技术克隆后拼接,得到完整的DoUBC9,基因全长为7176bp,CDS长为447bp,共编码148个氨基酸。亚细胞定位预测结果表明,DoUBC9大概率分布于分泌囊泡和质膜上。序列比对和进化树分析表明,铁皮石斛Do UBC9和其他物种中的UBC9拥有高度保守的UBCc结构域,进化关系高度保守。qRT-PCR分析表明,在不同组织部位中,DoUBC9在愈伤组织中的表达量最高、叶中表达量最小;在原球茎发育过程中,在P1时期具有最高表达量,其他各时期表达量较小,表明该基因可能促进了植物体的细胞快速分裂与生长。结论:通过分子建模方式,首次构建出DoUBC9蛋白的基本模型,并通过不同的评价方式确定了以人泛素结合酶E2 H结构(2Z5D)为模板的为最优模型。     

富士苹果MdAPETALA2基因的克隆与表达分析

基于苹果基因组测序序列,从‘长富6号’富士苹果中分离了MdAPETALA2基因序列,通过生物信息学方法分析结构特征,利用实时荧光定量RT-PCR技术研究其在不同器官中的表达特性。结果表明:(1)MdAPETA-LA2基因cDNA序列为1 614bp,该基因最大开放阅读框为1 389bp,编码462个氨基酸,含有2个保守的AP2结构域和核定位信号;其编码区含有8个内含子和9个外显子;启动子区域含有许多光响应元件,如ATCT-motif、G-Box、GA-motif、I-box、Sp1、TCCC-motif等,以及水杨酸响应元件、赤霉素响应元件、防御和逆境响应元件等。(2)MdAPETALA2基因在苹果各种器官中均有表达,但不同组织中表达量存在差异,在种子中的表达量最高,其次是根和花,在叶和茎中的表达量最低;在花药中的表达量最大,其次是花托和子房,在花瓣、花梗和花柱中的表达量相对较少。(3)苹果MdAPETALA2基因属于AP2亚族,可能在种子的发育过程中起着非常重要的作用。     

麻竹miR172a靶基因DlAP2的克隆及其表达

为了解开花麻竹(Dendrocalamus latiflorus)的Dl AP2基因功能,采用RT-PCR和RACE技术克隆了mi R172a靶基因AP2同源序列c DNA全长,命名为Dl AP2。结果表明,Dl AP2基因c DNA全长为1729 bp,包含5′端非编码区81 bp、开放阅读框1464 bp、3′端非编码区160 bp和24个碱基的Poly A尾巴,在编码框靠近3′端130 bp处有1个高度匹配mi R172a的结合位点(CTGCAGCATCATCAGGATTCT)。Dl AP2编码487个氨基酸的蛋白,具有两个AP2结构域,属于AP2/ERF家族AP2亚家族的AP2组,与来自其它单子叶植物的AP2蛋白均有较高同源性。RLM-5′RACE分析表明,mi R172a主要在靶序列的第11~12个碱基之间剪切靶基因Dl AP2的mi RNA。q RT-PCR结果表明,麻竹花芽中Dl AP2基因的表达规律与mi R172a表达变化正好相反,证明mi R172a对Dl AP2基因的表达具有调控作用。