蝴蝶兰几丁质酶基因的克隆及表达特性分析

利用RT-PCR及RACE技术,克隆到蝴蝶兰1个几丁质酶基因PhCHT(GenBank登录号为KT992851),该基因cDNA全长1 210bp,包含37bp的5′-UTR、933bp开放阅读框和240bp 3′-UTR,编码310个氨基酸;该蛋白为糖苷水解酶第19家族成员,兼具有溶菌酶活性;生物信息学分析显示,该蛋白具N-端信号肽和跨膜结构,为胞外分泌蛋白;该蛋白与海枣、谷子、油棕和拟南芥的几丁质酶类似蛋白相近,并且在系统进化树上与甘蔗和陆地棉的Ⅶ类几丁质酶同属一个分支。PhCHT基因的表达分析表明,PhCHT在蝴蝶兰营养器官和生殖器官中均有表达,根中表达量最高;13℃/8℃低温处理3、6、9和15d时该基因的表达被抑制,4℃低温处理1、2和4h表达量升高。研究表明,PhCHT基因能够响应短期的冷胁迫。研究结果为进一步研究蝴蝶兰几丁质酶的系统进化及抗性育种奠定了基础。     

蝴蝶兰PhalPI基因的克隆及在花器官突变体中的表达分析

为深入研究兰科植物花器官发育的调控机理,从蝴蝶兰花瓣中克隆了一个B类MADS-box转录因子PhalPI（GenBank登录号为KY020416）。序列分析表明,该基因的cDNA全长为944 bp,含完整的开放阅读框,可编码210个氨基酸,属于BGLO/PI蛋白家族,与蝴蝶兰属的PhPI10和PeMADS6基因关系最近;表达模式分析表明,PhalPI基因在生殖器官中表达,在营养器官中不表达,在授粉后的子房中,该基因的表达水平降低。在5种花器官突变体中,PhalPI基因在萼片唇瓣化突变体的萼片和蕊柱中表达水平明显升高;在雄蕊花瓣化突变体的萼片和侧瓣中表达水平降低,在其唇瓣和蕊柱中显著升高;在侧瓣合柱化突变体的蕊柱中,PhalPI基因的表达也发生了显著升高;PhalPI基因表达的改变与花器官形态的突变相关;而在侧瓣唇瓣化和侧瓣花药化突变体中,PhalPI基因的表达水平没有变化。推测该基因在决定蝴蝶兰侧瓣和唇瓣的发育中起重要的调控作用。     

蝴蝶兰PhTSJT1基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

本研究从蝴蝶兰叶片中克隆了茎部特异基因Ph TSJT1的全长序列(GenBank登录号为MF797883),并分析了其在不同组织及低温胁迫下的表达特性。结果表明,Ph TSJT1基因全长994 bp,编码239个氨基酸,属于Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员;同源性分析表明,该蛋白与多种植物的茎部特异蛋白和铝诱导蛋白有较高的同源性,进化上与小兰屿蝴蝶兰的茎部特异蛋白亲缘关系最近;该基因在营养器官中表达水平较高,在花器官中表达水平较低;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制PhTSJT1基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,Ph TSJT1基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃冷胁迫低温条件下,PhTSJT1基因在处理1 h时,表达水平升高,处理8 h时表达水平最高,16 h后表达水平逐渐降低。由此推测,PhTSJT1参与4℃冷胁迫的分子调控。本研究不但有助于理解热带亚热带植物的耐冷机制,也为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供帮助。     

红笛鲷Integrin-β基因的克隆及表达分析

为了探讨鱼类Integrin-β的组织分布及其在病原刺激后的表达模式,本研究以中国南方主要海水养殖品种-红笛鲷为研究对象,根据实验室构建红笛鲷cDNA差减文库中的EST片段,设计引物,通过RACE技术得到红笛鲷Integrin-β基因的cDNA全长(GenBank登录号:MG792792,命名为Ls-Integrin-β),该基因全长3 976 bp,开放阅读框(ORF)包含2 409 bp碱基,编码802个氨基酸,理论分子量大小为88.99 kD。氨基酸推导序列分析发现Ls-Integrin-β具有整合素家族保守结构域,C端存在一个跨膜结构域。系统进化树分析红笛鲷与鰤Integrin-β相似度最高。Ls-Integrin-β在健康红笛鲷体内的多种组织均有表达,其中肌肉表达量最高,脑、体肾、皮肤其次,肠道表达量最低。哈氏弧菌刺激后,红笛鲷脾脏中Integrin-β的表达在感染后6 h显著性(p0.05)上调,在12 h达到顶峰。以上结果表明,Integrin-β可能参与了宿主抵御病原入侵的免疫反应,为进一步了解红笛鲷抗菌免疫提供理论基础。     

葡萄VvBAP1基因的克隆及表达特性分析

以抗性葡萄品种‘F-242’组培苗为材料, 利用同源克隆法克隆了葡萄VvBAP1基因。测序结果显示, VvBAP1扩增片段大小为531 bp, 可编码176个氨基酸序列。利用生物信息学分析VvBAP1基因编码的蛋白序列显示, 该蛋白分子量为19.43 kDa, 含有保守的钙离子依赖性的C2结构域; 等电点pI为9.42; 不稳定系数为37.09, 推测为稳定的亲水性蛋白; 含有多个丝氨酸/苏氨酸磷酸化位点。实时荧光定量PCR表明, 该基因在根茎叶中均有表达, 其中在叶片中表达量较高; 盐胁迫、低温等逆境因子及逆境相关的信号物质, 如水杨酸和一氧化氮均可诱导VvBAP1的表达, 其中低温对其表达量影响更为显著, 推测该基因参与了葡萄抵御逆境胁迫的过程, 尤其是与低温相关的过程。     

烟草NtGSH2基因的克隆及表达特性分析

谷胱甘肽(glutathione,GSH)是生物体内的非蛋白巯基类化合物,具有抗氧化、抗衰老和重金属解毒等重要的生理功能。本研究从烟草(Nicotiana tabacum L.)中克隆到谷胱甘肽合成酶基因NtGSH2,该基因编码555个氨基酸残基的蛋白质。氨基酸序列比对和进化树分析发现,NtGSH2与其他植物同源蛋白具有较高的一致性,且与枸杞(Lycium chinense)LcGSHS/LcGS和番茄(Solanum lycopersicum)SlGSH2归为一类,亲缘关系最近。组织表达模式分析表明,NtGSH2基因在烟草的根、茎、叶、花和种子中均表达,其中在花中的表达量最高,在种子中的表达量最低。实时荧光定量PCR检测表明,NtGSH2受CdCl_2和ZnCl_2诱导表达。将NtGSH2连接到原核表达载体pET32a上,转化获得含有NtGSH2基因的大肠杆菌BL21(DE3)工程菌并成功表达目的蛋白。该研究结果为进一步分析NtGSH2基因功能及谷胱甘肽的生物合成提供了一定的理论依据。     

葡萄WRKY18基因的克隆及表达特性分析

以抗性品种‘左优红’组培苗为材料,克隆得到WRKY18基因,测序结果显示:VvWRKY18基因片段大小为954 bp,编码317个氨基酸序列。生物信息学分析结果显示VvWRKY18蛋白分子量约为35.2416 k Da,等电点为8.22,不稳定系数为48.61,推测为不稳定蛋白;与已知的粳稻、高粱、毛果杨及拟南芥WRKY家族蛋白高度同源;亚细胞定位预测结果显示主要存在于细胞核中,属于第二类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR分析显示,VvWRKY18在葡萄不同组织中均有表达,在花中表达量最高;多种逆境胁迫因子如盐、干旱和低温等诱导VvWRKY18上调表达,且在低温胁迫6 h时诱导表达量最高。另外,VvWRKY18受胁迫信号分子水杨酸、脱落酸、一氧化氮和过氧化氢诱导上调表达,且VvWRKY18在一氧化氮处理下的表达模式与低温诱导的类似,推测VvWRKY18可能通过调控一氧化氮信号分子代谢途径来调节葡萄对低温胁迫应答。     

PtrWRKY51基因的克隆及抗旱表达特性分析

为明确毛果杨WRKY家族成员PtrWRKY51基因功能,以Nisqually-1株系毛果杨为模板,克隆得到PtrWRKY51基因CDS序列。通过生物信息学分析,结合酵母自激活验证、亚细胞定位及模拟干旱胁迫下的实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对PtrWRKY51基因功能进行初步研究。结果表明：PtrWRKY51全长579 bp,编码192 aa。生物信息学分析及亚细胞定位试验结果表明,PtrWRKY51蛋白为非跨膜碱性不稳定亲水蛋白,定位于细胞核,含有WRKY家族特有的保守结构域,是第IIc类WRKY转录因子;酵母自激活验证试验表明PtrWRKY51基因具有自激活活性;qRT-PCR分析表明,8%PEG6000模拟干旱胁迫下,该基因在胁迫12 h后茎部与叶部相对表达量达到最大值,根部则出现在24 h,研究可为PtrWRKY51抗逆及生物学功能进一步研究提供参考。     

花生NBS-LRR类基因的克隆及表达特性分析

基于花生转录组及基因组数据,克隆获得一个花生的NBS-LRR类抗逆基因的全长序列,该基因与大豆抗病性蛋白基因(KHN40407.1)的相似性为79%,命名为AhNDrp基因。该基因不含内含子,cDNA全长2 832 bp,有5个典型的抗逆性蛋白保守结构域,其中DomainⅤ是富含亮氨酸的重复序列。荧光定量PCR分析表明,AhNDrp基因在花生根中特异性表达,且黄曲霉处理后该基因表达量显著上升,说明该基因可能参与抗病反应。     

籽粒苋中PPDK基因的克隆及表达特性分析

为寻找能提高植物光合效率的基因资源,以高光效植物籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L.)为试材,利用同源克隆和RACE技术克隆了丙酮酸磷酸二激酶(Pyruvate orthophosphate dikinase, PPDK)基因,基因cDNA全长为3 224 bp,其中5′非翻译区为71 bp,阅读框为2 868 bp,3′非翻译区为285 bp,推导的蛋白质为956个氨基酸,分子量约106 kDa。序列分析表明,克隆的基因含有PPDK基因的功能结构域。表达模式分析显示克隆的PPDK基因在绿色组织中特异表达,为PPDK基因的长转录本,初步确定已克隆得到为籽粒苋中的PPDK基因,将其命名为AhPPDK。     

基因的克隆及表达分析

DNA重组激活基因（Recombination activating genes RAG）是脊椎动物特异性免疫反应的关键基因,也是脊椎动物进化分析的标记基因之一。鲫鱼具有很强的适应性和抗病能力,是我国广泛养殖的重要经济淡水鱼;由于具有不同的倍性和丰富的遗传多样性,又是研究鱼类基因组进化的独特材料。本研究用PCR方法扩增、克隆了鲫鱼的Rag基因。鲫鱼Rag1基因从起始密码到终止密码总长4188bp,由三个外显子和两个内含子组成,其中开放阅读框长3192bp,编码1063个氨基酸。Rag2基因从起始密码到终止密码总长1593bp,没有内含子,只有单一的编码区,编码530个氨基酸。Rag1和Rag2基因的ORF和氨基酸序列在不同鱼类中的对比结果表明其在进化过程中非常保守。不同鱼类Rag1基因的第二内含子也是高度保守的,转录因子结合位点分析表明在第二内含子的保守区域中有许多转录因子的可能结合位点。其中有一段在所有已知鱼类中都存在的保守区域是与性腺发育相关的转录因子SRY和SOX5的可能结合位点,提示Rag1基因的表达可能与性腺发育具有相关性。用RT-PCR方法进行的组织特异性表达分析表明Rag1基因在鲫鱼成体的头肾和精巢都能检测到表达,提示Rag基因不仅主导了免疫组织中的DNA重组,也可能参与了生殖细胞的DNA重组。RT-PCR检测证明Rag1基因在鲫鱼胚胎发育至第5天开始表达,在第7天鲫鱼胚胎的胸腺原基中可检测到Rag1基因mRNA的杂交信号,在第9天鲫鱼胚胎的胸腺原基中可以检测到很强的Rag1 mRNA原位杂交信号,说明该时期可能是鲫鱼免疫基因重组的活跃时期。     

鹤望兰番茄红素β-环化酶基因SrLCYB的克隆及表达分析

采用RACE方法从鹤望兰(Strelitzia reginae Banks)黄色花萼中克隆到1个LCYB基因(lycopene beta-cyclase,Sr LCYB)。其c DNA全长为1 908 bp(Gen Bank收录号:KT428725),具有完整的开放阅读框(open reading frame,ORF),共1 515个碱基,编码504个氨基酸。鹤望兰Sr LCYB的氨基酸序列与其他物种都有一定的同源性,其中与百合的LCYB同源性最高,达到82%。系统进化树分析显示,鹤望兰Sr LCYB与芭蕉蛋白亲缘关系较近。应用荧光定量PCR分析表明,Sr LCYB在黄色花萼中高表达,且在花发育的始花期和盛花期表达量最高。应用UPLC(ultra performance liquid chromatography)对β-胡萝卜素含量进行分析,类β-胡萝卜素在黄色花萼中含量最高,且在花发育的盛花期含量最高。结果表明,Sr LCYB基因表达与β-胡萝卜素含量成正相关。     

棉铃虫β-catenin基因的克隆、表达分析及真核表达载体构建

β-catenin基因是生物进化上高度保守的基因,是Wnt/β-catenin信号通路中的重要组分。本研究通过RACE方法获得了棉铃虫β-catenin基因的全长c DNA序列,命名为Har-β-catenin(Gen Bank登录号为KJ206237)。其开放阅读框长2382 bp,编码793个氨基酸残基。与已报道的其它物种β-catenin蛋白相似,Har-β-catenin蛋白具有多个ARM重复结构域。运用RT-PCR的方法比较滞育和非滞育蛹脑中Har-β-catenin基因的表达情况,结果表明非滞育蛹脑中Har-β-catenin基因的表达水平高于滞育蛹脑。最后,我们构建了包含Har-β-catenin全长编码区的真核表达载体并调查了Har-β-catenin的亚细胞定位情况。这些结论为我们进一步研究Wnt/β-catenin信号通路在棉铃虫滞育中的作用奠定了基础。     

番茄SlMYBL基因的克隆、生物信息学及表达特性分析

MYB转录因子构成了植物体内最大的转录因子家族之一,参与植物生长发育和代谢,是一种重要的转录因子。根据NCBI数据库登录的番茄序列,通过RT-PCR方法从野生型番茄AC++中克隆得到全长为1 630 bp基因片段,生物信息学分析表明,该基因ORF为1 245 bp,编码414个氨基酸,该编码蛋白有保守的DNA结合域:MYB-like、C-末端和多个磷酸化位点,主要定位于线粒体基质和细胞质中,根据其结构域该基因命名为SlMYBL。二级结构预测显示SlMYBL蛋白含有26.33%的α螺旋,65.46%的无规则卷曲和6.28%的延伸链及1.93%的β折叠。表达模式分析表明,SlMYBL在成熟叶、茎及萼片中表达量较高。荧光定量PCR分析表明SlMYBL基因表达量受外源激素IAA、ABA等的诱导。非生物胁迫结果表明,在高温、低温、伤害和盐处理中该基因表达也受到不同程度的诱导。该实验结果为进一步研究SlMYBL基因在番茄生长发育过程中的功能奠定了基础。     

棉铃虫β-actin基因的克隆、表达及多克隆抗体制备

克隆获得了棉铃虫β-actin基因,生物信息学分析表明,基因序列长1 131 bp,编码376个氨基酸,理论分子量为41.77 k D,理论等电点5.16。氨基酸序列与其他物种肌动蛋白比较有98%-99%的一致性,与鳞翅目的家蚕具有99%的一致性。分析棉铃虫β-actin和小家鼠β-actin的抗原决定簇位点,发现两者抗原表位有70.63%的一致性。同时原核表达、纯化了棉铃虫β-actin蛋白,Western-blot结果表明表达正确。将纯化后的蛋白免疫ICR小鼠4次后,小鼠抗血清效价最高可达388 800,并且能与天然棉铃虫蛋白特异性结合。     

番茄SlDP1基因的克隆、生物信息学及表达特性分析

DP基因属于DP/E2F转录因子家族,其编码的蛋白是E2F蛋白的二聚化分子伴侣,可能参与调控细胞周期、DNA复制、生长、分化、凋亡等多种细胞进程。根据SGN数据库登录的番茄序列,通过RT-PCR方法从野生型番茄中克隆了一个DP基因,命名为SlDP1。生物信息学预测,SlDP1蛋白定位于细胞核,具有保守的DNA结合域、二聚化区域和C-末端及多个磷酸化位点。蛋白质二级结构预测SlDP1蛋白含51.50%的环状结构,34.55%的α螺旋和2.66%的β折叠。荧光定量PCR分析外源激素对野生型番茄SlDP1基因表达量的影响,发现该基因受外源性乙烯前体ACC的诱导。对环境因子应答的RT-PCR结果表明,在伤害和盐处理的叶中该基因表达不受诱导,而盐处理的根中该基因表达量提高。SlDP1基因表达模式分析表明,该基因在根、花、萼片及成熟时期果实中表达量较高。这些结果为进一步研究SlDP1基因在番茄生长发育过程的功能奠定了基础。     

人胸腺肽β4基因的克隆表达及活性检测

采用化学与酶促合成技术 ,将胸腺肽 β4基因拆分为两个末端互补的片段进行化学合成 ,经变性、退火以及T4DNA聚合酶延伸过程 ,获得完整编码的基因片段。通过一平一粘末端连接 ,将胸腺肽 β4基因片段克隆入pLDH4 (一种大肠杆菌温度诱导表达载体 )的EcoRV和HindIII位点之间。经克隆筛选和DNA序列测定 ,获得目的基因表达工程菌 ,且表达量占细菌总蛋白质的 30 %。利用盐析和多种层析技术联合纯化该表达多肽 ,纯度达95 % ;活性测定表明纯化的人胸腺肽 β4能够促进淋巴细胞的增殖和分化     

芽孢杆菌β-甘露聚糖酶基因的克隆及表达

从新疆极端干燥环境土壤样品中筛选到具有高β-甘露聚糖酶活性的芽孢杆菌(Bacillus sp.MX).运用PCR技术从该菌基因组中克隆得到β-甘露聚糖酶基因,连接到表达载体pET-28a上.在大肠杆菌BL21中高效表达的基因产物经亲和层析纯化,SDS-PAGE凝胶电泳分析显示该蛋白的相对分子质量为41 kD.酶学性质分析表明该酶在25～95℃,pH3.0～9.6范围内均具有酶活.最适作用温度55℃和pH值5.0,酶比活力为4 572 U/mg.在最适pH 5.0,高温85℃和95℃分别处理10min后,该酶相对酶活力仍保持51%和34%,显示β-甘露聚糖酶具有较好的耐酸性和热稳定性.     

家蝇β-葡萄糖苷酶基因的克隆及重组表达

克隆家蝇内源性β-葡萄糖苷酶(beta-glucosidase,BG)基因并建立原核表达体系,检测其表达产物的活性,了解家蝇内源性BG酶特点,为进一步解释家蝇极强环境适应能力和发现新的种群控制措施提供分子生物学基础。以草地贪夜蛾等结构信息相对完整且研究较为透彻的6种代表性昆虫的BG酶基因序列为参照对象,利用同源克隆结合RACE-PCR的方法,从家蝇cDNA中克隆得到BG酶基因的全长cDNA序列并对其进行生物信息学分析。分别采用原核表达载体pET-28a(+)构建原核表达体系并在大肠杆菌E.coli BL21(DE3)中诱导表达BG酶基因的融合蛋白。采用七叶苷平板显色法和DNS法检测表达体系融合蛋白的酶活性,并对其性质进行初步的分析。家蝇体内克隆得到了长度为1933 bp的家蝇BG酶基因全长cDNA序列,推导其为562个氨基酸残基组成的蛋白多肽。重组原核质粒经诱导表达后,在65 kDa附近均出现特异性蛋白条带,证实重组质粒成功表达。重组表达的家蝇BG酶兼具内切β-1,4-葡聚糖酶、外切β-1,4-葡聚糖酶和BG的酶活性。家蝇BG酶是一种新的多功能纤维素酶,是昆虫纤维素酶研究的重要补充。     

β—淀粉酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

β—淀粉酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达王峥,周蓓芸,郑幼霞（中国科学院上海植物生理研究所,２０００３）关键词高温放线菌,β—淀粉酶,基因克隆β—淀粉酶是一种外切型淀粉水解酶,它从淀粉的非还原性末端依次水解α－１,４葡萄糖昔键,产生分构型的麦芽糖。内...