冬凌草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因克隆与表达分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)是植物萜类代谢通路中2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径的第一个关键酶,在植物萜类物质的生物合成中发挥重要的作用.为了研究该基因在冬凌草二萜类成分合成中的作用,该研究在冬凌草转录组测序结果的基础上设计一对特异性引物,采用RT-PCR方法得到冬凌草IrDXS基因cDNA全长序列,并对其蛋白进行理化性质分析、信号肽预测、亚细胞定位预测、蛋白质二级结构、三级结构预测分析及跨膜域分析等生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR的方法检测IrDXS基因在冬凌草不同部位中的表达情况.结果表明:从冬凌草叶片中分离得到了一条编码DXS的全长基因,通过生物信息学软件分析发现,该基因编码全长2169 bp,编码722个氨基酸,分子量为77.7 kD.多序列比对发现该基因编码的蛋白和其他植物中已知的DXS蛋白序列具有较高的同源性,N端均包含了一段质体转运肽序列,并均具有一个保守的焦磷酸硫胺素结构域和与吡啶结合相关的DRAG结构域.序列进化树分析显示,IrDXS基因属于植物DXS2家族.DXS基因在冬凌草根中表达量最高、愈伤组织中最低.该研究首次获得了IrDXS基因的全长cDNA序列,并揭示了其在不同组织中的表达差异,为后续的深入研究IrDXS基因在冬凌草二萜类成分合成途径中的功能奠定了基础.     

水稻NHX1基因启动子和C末端的调控功能研究

为了解水稻Na+/H+逆向转运蛋白(OsNHX1)在植物应答非生物胁迫中的分子调控机制,采用RT-PCR方法克隆OsNHX1基因上游2 000bp的启动子序列,并通过基因枪轰击瞬时转化洋葱表皮细胞,检测不同非生物胁迫下启动子的活性和表达模式;同时,分别克隆全长和C末端缺失的OsNHX1基因,通过花序浸染法转化拟南芥,研究OsNHX1基因及其C末端的功能。结果显示:OsNHX1启动子受逆境胁迫诱导,在盐、干旱、脱落酸胁迫处理下GUS表达活性明显升高;过表达OsNHX1的转基因拟南芥中,种子萌发率、根长、丙二醛含量和相对含水量的测定结果均显示其胁迫耐受性得到改善,但过表达OsNHX1C末端缺失基因对转基因植株的胁迫耐受性无明显影响。研究表明,Na+/H+逆向转运蛋白有助于提高植物耐盐性,且其C末端区域对该转运蛋白活性的发挥具有关键作用。     

菊芋Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

根据同源序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE的方法从菊芋中克隆了Na /H 逆向转运蛋白基因。序列分析表明,该基因全长2148 bp,开放读码框为1647 bp,可编码长549个氨基酸的多肽,与其它植物已克隆的Na /H 逆向转运蛋白具有很高的同源性。系统发育分析表明该蛋白(HtNHX1)与液泡型Na /H 逆向转运蛋白的亲缘关系较近,与质膜型Na /H 逆向转运蛋白亲缘关系较远。NaCl胁迫条件下RT-PCR检测结果表明,HtNHX1随NaCl浓度增加和处理时间延长表达持续增强,但到了第3天表达量开始下降。HtNHX1逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定菊芋耐盐能力的一个重要因素。     

杏蔗糖转运蛋白基因PaSUC4的获得及其生物信息学分析

果树通过蔗糖转运蛋白转运蔗糖进入果实细胞中,蔗糖转运蛋白的转运效率直接影响着果实的糖含量和果实的品质。利用RT-PCR方法,从吉农红杏中获得蔗糖转运蛋白基因Pa SUC4,测序结果表明序列全长2 480 bp,其中完整开放阅读框1 500 bp,编码499个氨基酸。预测编码的蛋白质分子量为53.58 k Da,等电点为9.31。相似性及系统进化分析发现,所得蔗糖转运蛋白与蔷薇科李属植物中同类蛋白序列相似性很高,推测其功能也具有保守性。对其表达分析结果显示Pa SUC4在杏树各部位中的表达具有组织特异性,其中成熟叶片中表达量最高,雌蕊中表达量最低。为进一步研究其生物学功能,构建了适合植物遗传转化的植物表达载体并进行了烟草遗传转化。研究结果为普通杏优良品种培育提供了参考。     

番茄交替氧化酶基因的克隆和表达

利用简并PCR扩增产物做探针筛选番茄cDNA基因文库获得一个全长交替氧化酶cDNA基因LeAoxlau.经序列分析得出,该基因全长1 418bp,编码区序列长1 077 bp,编码约40 kD的前体蛋白.该蛋白在转运到线粒体时被加工成32kD的成熟蛋白.Southern印迹杂交分析结果显示该基因以单拷贝形式存在于番茄的基因组中RT-PCR显示,该基因在在番茄植株的根、茎、叶和子叶中表达.重组表达实验表明该基因能在大肠杆菌中表达.     

蓖麻Na~+/H~+逆向转运蛋白基因NhaD克隆与表达载体构建

为发掘耐盐相关基因,以蓖麻叶片为材料,设计特异性引物,克隆蓖麻Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(NhaD),并对该序列进行生物信息学分析。结果表明,NhaD全长1 743 bp,可编码580个氨基酸。将其命名为Rc NhaD。其编码蛋白的分子量为61.821 kD,等电点(pI)值6.74。利用DNAMAN软件对该序列与其它植物氨基酸序列进行同源性比对,结果显示与木薯等植物的同源性在85%以上,该蛋白含有ArsB蛋白的功能域,属于ArsB/NhaD转运蛋白家族成员。对其二级结构分析显示该蛋白为疏水性蛋白,该蛋白具有11个跨膜区域,是典型的跨膜蛋白。根据Rc NhaD全长设计带有KpnⅠ与XbaⅠ酶切位点的引物扩增出序列全长,用KpnⅠ与XbaⅠ进行双酶切后与表达载体pCG-1301连接,成功构建了Rc NhaD的表达载体。本研究为进一步研究该基因功能提供指导。     

紫杆柽柳与其它物种脂质转运蛋白基因编码蛋白的同源性比较

根据从柽柳cDNA文库克隆获得的脂质转运蛋白(LTP)的部分序列,用RACE技术克隆出其全长cDNA序列.基因的5'非翻译区96bp,3'非翻译区222bp,开放阅读框285bp,编码94个氨基酸,预计蛋白的分子量为9.9 kD,等电点为8.02.此基因有8个位置保守的Cys残基及26个氨基酸的信号肽,为典型的植物脂质转运蛋白基因.其基因序列数据库(GenBank)登录号为AY574218(基因)和AAS79106(蛋白).     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

梭梭Na+/H+逆向转运蛋白基因克隆及分析

采用RT-PCR、RACE方法从超旱生、耐盐植物梭梭中扩增出Na+/H+逆向转运蛋白基因的开放阅读框架,其核苷酸序列长1 683bp,推测的氨基酸序列全长为560个氨基酸残基。含有多个物种Na+/H+逆向转运蛋白基因的高度保守序列氨氯砒嗪脒的结合位点(LFFIYLIPPI)。序列一致性分析结果显示,该cDNA片段与同科植物NHX基因的一致性为70%～80%,但与不同科植物的一致性较低,仅为60%,表明该基因在进化上存在多样性,但它们都具有氨氯砒嗪脒结合位点,对Na+具有高度专一性,对植物的耐盐性起着重要作用。     

植物单价阳离子：质子逆向转运蛋白-1基因家族研究进展

植物的单价阳离子:质子逆向转运蛋白-1(CAP1)基因家族是一类在盐胁迫中起重要作用的基因,分为液泡膜单价阳离子:质子逆向转运蛋白和质膜单价阳离子:质子逆向转运蛋白两大类,在植物的发育和生长过程中起到很重要的作用.不同的成员在植物中的表达特性不同.主要综述了此类基因的结构、启动子活性、表达情况及其主要功能.     

LTP在植物抗环境胁迫中的作用

脂质转移蛋(白Lipid transfer protein,LTP)是一类分泌蛋白,曾被认为是一种在体外膜间进行脂质转移的蛋白,因其作用对象很广泛,所以目前又称其为非特异性LTP(non-specific lipid transfer proteins,nsLTPs)。有很多证据表明nsLTPs可能参与多方面的植物细胞与生理生化反应,这些生物学功能包括:参与角质层的合成和胚胎的发育;适应各种胁迫环境;抗病原微生物等作用,尤其是在适应胁迫环境中,起到很大作用。介绍了nsLTPs在植物抗环境胁迫中所发挥的作用,同时对应用研究作了简单展望。     

BraLTP1, a Lipid Transfer Protein Gene Involved in Epicuticular Wax Deposition,Cell Proliferation and Flower Development in Brassica napus

Plant non-specific lipid transfer proteins (nsLTPs) constitute large multigene families that possess complex physiological functions, many of which remain unclear. This study isolated and characterized the function of a lipid transfer protein gene, BraLTP1 from Brassica rapa, in the important oilseed crops Brassica napus. BraLTP1 encodes a predicted secretory protein, in the little known VI Class of nsLTP families. Overexpression of BnaLTP1 in B. napus caused abnormal green coloration and reduced wax deposition on leaves and detailed wax analysis revealed 17–80% reduction in various major wax components, which resulted in significant water-loss relative to wild type. BnaLTP1 overexpressing leaves exhibited morphological disfiguration and abaxially curled leaf edges, and leaf cross-sections revealed cell overproliferation that was correlated to increased cytokinin levels (tZ, tZR, iP, and iPR) in leaves and high expression of the cytokinin biosynthsis gene IPT3. BnaLTP1-overexpressing plants also displayed morphological disfiguration of flowers, with early-onset and elongated carpel development and outwardly curled stamen. This was consistent with altered expression of a a number of ABC model genes related to flower development. Together, these results suggest that BraLTP1 is a new nsLTP gene involved in wax production or deposition, with additional direct or indirect effects on cell division and flower development.     

CaMBP-10的cDNA克隆和表达及钙调素结合活性分析

采用RT PCR法 ,从中国大白菜中分离了编码CaMBP 1 0的cDNA克隆 .该cDNA全长 4 96bp ,编码 92个氨基酸 ,3′端含有 2 1 6bp的非编码区和poly A尾 .将此BP 1 0cDNA的成熟蛋白序列导入表达质粒pET1 5b并转化至大肠杆菌E .coliBL2 1 (DE3)condonplus RIL进行表达 .以免疫印迹和钙调素结合分析法对重组BP 1 0进行鉴定 ,证明其保持了与天然BP 1 0相同的钙调素结合活性 .氨基酸和核苷酸序列分析结果显示 ,它与植物转脂蛋白高度同源 ,特别是含有 8个保守半胱氨酸 .BP 1 0与转脂蛋白之间具极为相似的理化性质如分子量、等电点、热稳定性等 .据此认为 ,CaMBP 1 0是转脂蛋白家族的新成员 ,Ca2 + CaM信号系统可能参与植物转脂蛋白功能的调节     

A potent antimicrobial protein from onion seeds showing sequence homology to plant lipid transfer proteins.

An antimicrobial protein of about 10 kD, called Ace-AMP1, was isolated from onion (Allium cepa L.) seeds. Based on the near-complete amino acid sequence of this protein, oligonucleotides were designed for polymerase chain reaction-based cloning of the corresponding cDNA. The mature protein is homologous to plant nonspecific lipid transfer proteins (nsLTPs), but it shares only 76% of the residues that are conserved among all known plant nsLTPs and is unusually rich in arginine. Ace-AMP1 inhibits all 12 tested plant pathogenic fungi at concentrations below 10 micrograms mL-1. Its antifungal activity is either not at all or is weakly affected by the presence of different cations at concentrations approximating physiological ionic strength conditions. Ace-AMP1 is also active on two Gram-positive bacteria but is apparently not toxic for Gram-negative bacteria and cultured human cells. In contrast to nsLTPs such as those isolated from radish or maize seeds, Ace-AMP1 was unable to transfer phospholipids from liposomes to mitochondria. On the other hand, lipid transfer proteins from wheat and maize seeds showed little or no antimicrobial activity, whereas the radish lipid transfer protein displayed antifungal activity only in media with low cation concentrations. The relevance of these findings with regard to the function of nsLTPs is discussed.     

Calmodulin-binding protein BP-10, a probable new member of plant nonspecific lipid transfer protein superfamily.

CaMBP-10 is a novel plant endogenous calmodulin-binding protein with important physiological functions. The partial cDNA sequence of this protein was cloned using RT-PCR. The deduced peptide (designated PCBP10) is composed of 74 amino acid residues containing a basic amphiphilic alpha-helix typical for calmodulin-binding proteins. PCBP10 shows very high amino acid sequence homology with plant nonspecific lipid-transfer proteins (nsLTPs). Sequence analysis also reveals that PCBP10 has similar amino acid composition to plant nsLTPs, and seven of the eight conserved cysteine residues are found in PCBP10. Furthermore, the secondary structure features of PCBP10 are very similar to those of plant nsLTPs. In addition, there are striking resemblances between CaMBP-10 and plant nsLTPs in their biochemical and physical properties. Our results suggest that CaMBP-10 is a novel member of the plant and nsLTP gene family, and the Ca(2+)/CaM regulative system may also play roles in lipid metabolism, defense reactions, and the adaptation of plants to natural environment.     

植物非特异脂质转运蛋白研究现状与展望

植物非特异脂质转运蛋白(nsLTP)是一类含量丰富的小分子碱性蛋白, 能够在体外与多种疏水分子可逆地结合。目前已从多种植物中分离到9种类型的nsLTP基因。所有nsLTP蛋白质都具有8个半胱氨酸残基模体的保守结构, 它们的三维结构内部有一个具有脂质结合位点的疏水腔。根据基因结构、表达、调控和体外活性等研究, nsLTP被认为可能与蜡质合成与运输、抗逆、抗病以及生殖发育等重要生理过程有关。文章全面介绍nsLTP基因及其蛋白质研究的最新进展, 内容包括基本特征、分类、基因表达、基因克隆与功能研究等, 最后对今后的研究方向进行了讨论和展望。     

滇水金凤转录因子TT8的克隆及表达分析

为探究滇水金凤(Impatiens uliginosa L.)TT8(TRANSPARENT TESTA 8)基因的功能和表达特性,并解析其对滇水金凤花色的影响,研究以滇水金凤花器官为材料,通过RT-PCR等技术克隆IuTT8基因,并对其进行生物信息学分析;利用qRT-PCR分析该基因在不同花色和不同花发育阶段的表达模式。结果表明,(1)成功克隆得到滇水金凤IuTT8基因,其编码区全长为2 136 bp,编码711 aa,为亲水性不稳定蛋白,gDNA全长为3 938 bp,共有6个内含子;结构域分析发现该蛋白属于bHLH超家族成员,与喜马拉雅凤仙花、山茶等物种的TT8蛋白同源且Motif基序相似。(2)IuTT8与同属植物喜马拉雅凤仙花的聚在一支,相似性约86.34%;多序列比对和系统进化分析显示TT8蛋白的结构域高度保守。(3)IuTT8基因在4种不同花色滇水金凤及其4个不同发育阶段均有表达,除白色外,其表达量均随花发育的进行呈先升后降的趋势;且IuTT8基因的表达量与花色呈正相关,其中以深红色表达量最高,白色表达量最低,深红色S3的表达量约为白色S2时期的48倍。研究表明滇水金凤I...     

Identification of non-specific lipid transfer protein-1 as a calmodulin-binding protein in Arabidopsis

Although non-specific lipid transfer proteins (nsLTPs) are widely present in plants, their functions and regulations have not been fully understood. In this report, Arabidopsis nsLTP1 was cloned and expressed to investigate its binding to calmodulin (CaM). Gel overlay assays revealed that recombinant nsLTP1 bound to CaM in a calcium-independent manner. The association of nsLTP1 and CaM was corroborated using CaM-Sepharose beads to specifically isolate recombinant nsLTP1 from crude bacterial lysate. The CaM-binding site was mapped in nsLTP1 to the region of 69-80 amino acids. This region is highly conserved among plant nsLTPs, implicating that nsLTPs are a new family of CaM-binding proteins whose functions may be mediated by CaM signaling.     

甘蓝型油菜BnCOP1基因编码区全长cDNA的克隆与功能研究

通过分析拟南芥、豌豆、番茄和水稻的COP1 (constitutively photomorphogenic 1) 的cDNA序列, 运用RT-PCR和改进的基因组步行 (genome walking) 技术相结合的方法, 首次从甘蓝型油菜中克隆到油菜 BnCOP1编码区cDNA的全长序列, 其全长2 034 bp, 编码677个氨基酸. 同源 性分析表明, 其编码的氨基酸序列与拟南芥的同源性高达94%. 对BnCOP1编 码序列（cDNA）演绎出的氨基酸序列分析表明, 其编码的蛋白包含有N端的 环形锌指结合域(ring finger zinc binding domain, RING)、中间的卷曲 螺旋形结构域(coiled-coil domain, coiled-coil ), 7个C端的WD-40重复 序列(WD-40 repeats, WD-40)的功能域. 半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR 分析该基因在油菜中的表达模式,结果显示, BnCOP1在甘蓝型油菜的各个组 织器官中均有表达,其中在花中的表达明显高于在根、叶、茎、果荚及子叶 和胚轴中,暗示该蛋白可能与开花途径相关. 过表达BnCOP1的转基因拟南芥 植株在高度、主茎的直径和叶片大小上都呈现出比野生型弱小的表型, 表 明BnCOP1抑制了拟南芥光形态建成从而影响了植物的生长发育.