心里美萝卜花青素合成酶基因RsANS克隆及花青素生物合成相关基因表达分析

花青素合成酶(ANS,anthocyanidin synthase)是植物花青素合成的关键酶,催化无色花色素转变成有色花色素。本研究从心里美萝卜HX12Q-49中克隆获得了花青素合成酶基因Rs ANS(Gen Bank登录号:KR262954)。该基因全长1137 bp,包含2个外显子和1个内含子;开放阅读框1071 bp,编码356个氨基酸。同源性分析显示Rs ANS蛋白与大白菜、甘蓝和芥菜ANS蛋白同源性较高。qRT-PCR表明Rs ANS在心里美萝卜5个不同发育时期均有表达,且在破肚期表达量最高。通过对花青素合成途径其他8个结构基因和3个调控基因表达进行分析,结果显示心里美萝卜中b HLH转录因子在不同发育时期的表达模式与Rs ANS、CHI、DFR和UFGT基本一致,即在破肚期的表达量最高;WD40转录因子的表达与CHS类似,其表达量在芽期、破肚期、膨大前期和膨大盛期逐渐上升,随后在成熟期下降。     

毛白杨花青素合酶基因的克隆与特性分析

花青素合酶(anthocyanidin synthase,ANS)是植物中花青素合成代谢途径的关键酶之一,它可以催化无色花青素转化为有色花青素这一关键步骤。为了研究毛白杨花青素合酶基因功能并最终利用其进行叶色基因工程改良,在分析已有毛白杨转录组数据的基础上,设计了两对PCR引物,以毛白杨叶片基因组DNA为模板,采用PCR技术分离克隆了毛白杨ANS基因两个成员,命名为Pt ANS1、Pt ANS2。测序结果表明,基因序列全长分别为1 694 bp、1 820 bp,CDS长度均为1 083 bp,编码360个氨基酸,两者氨基酸序列一致性为88.3%,相似性达到91.9%。结构分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2均包含2个外显子和1个内含子,基因结构高度相似,二者氨基酸序列中均包含有1个2OGFe II_Oxy保守域,但分别定位于1号和3号染色体上。氨基酸序列同源性分析和进化分析表明,Pt ANS1和Pt ANS2与可可、荔枝、葡萄和拟南芥的距离较近,具有较高的同源性。进一步的转录组数据分析显示,Pt ANS1和Pt ANS2在不同组织器官中的表达趋势十分相似,但两者的表达量存在明显差异,在各组织器官中Pt ANS2与Pt ANS1相对表达量比值为5~506,推测Pt ANS2基因可能在杨树色素合成及其他生理生化功能方面发挥着更重要的作用。这一重要发现将为进一步深入探究杨树花青素合酶基因的功能奠定良好的基础。     

百脉根小G蛋白Rac1基因的克隆与功能分析

小G蛋白Rop在植物细胞信号转导中发挥着重要的分子开关功能。该实验通过RT-PCR方法克隆了百脉根的一个Rop编码基因LjRac1,并对LjRac1基因序列进行生物信息学分析,然后采用半定量RT-PCR检测LjRac1基因在百脉根不同组织中的表达,用荧光实时定量PCR方法检测百脉根接种根瘤菌后LjRac1基因在不同阶段根系中的表达,构建过表达重组质粒,利用发根农杆菌介导的遗传转化法对LjRac1基因功能进行分析。结果表明:(1)序列分析显示,LjRac1完整编码区的cDNA序列长度为594bp,编码197个氨基酸,其编码蛋白具有典型的Rop家族保守结构域;同源分析显示,百脉根LjRac1与大豆GmRac1、野大豆GsRac1的一致性最高(94.42%)。(2)LjRac1基因在百脉根的根、茎、叶、根瘤和花中均有表达,且在根和根瘤中的表达水平较高;接种根瘤菌0.5h后,LjRac1基因在根系中的表达量呈显著升高趋势。(3)过表达转基因植株中LjRac1mRNA的表达水平为对照植株的14.3倍,且过表达植株的结瘤数目较对照明显增加。研究认为,LjRac1基因是一个受根瘤菌诱导增强表达的基因,过表达LjRac1基因可以引起植株结瘤数目的增加,说明LjRac1基因可能参与早期结瘤信号转导途径,从而在根瘤的发育中发挥一定作用。     

无籽刺梨(Rosa kweichonensis var.sterilis)RksAGL基因克隆及表达分析

以无籽刺梨(Rosa kweichonensis var.sterilis)花芽提取的RNA为模板,采用同源克隆结合RACE技术克隆得到无籽刺梨AGL基因的c DNA全长,命名为Rks AGL。序列分析表明,c DNA全长1 089 bp,开放阅读框长度为747 bp,可编码248个氨基酸。编码蛋白分子质量预测为28.56 k D,等电点为9.40,无信号肽序列。分析表明,Rks AGL基因属于MADS-box基因家族C类基因,其编码的蛋白与其它植物AGAMOUS类蛋白具有较高的同源性。实时定量PCR分析表明,RksAGL基因仅在雄蕊和心皮中表达,在萼片和花瓣中不表达     

一个新的甘薯查尔酮异构酶基因的克隆和表达分析

查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)是花青素生物合成途径中的一个关键酶。本研究根据转录组数据,利用RT-PCR技术在甘薯中克隆了一个新的CHI基因,命名为Ib CHIL1。Ib CHIL1基因c DNA长857 bp,包含1个621 bp的开放阅读框,编码206个氨基酸。聚类分析表明,Ib CHIL1属于Ⅳ型CHI成员,和其他植物中的类似蛋白具有很高的同源性。表达分析显示,Ib CHIL1主要在紫肉甘薯中表达,与花青素积累正相关,推测该基因在甘薯花青素生物合成过程中具有重要的生物学功能。     

菘蓝牦牛儿基牦牛儿基焦磷酸合成酶基因(IiGGPPS1)的克隆及其表达特性分析

本研究通过分析菘蓝转录组数据库得到一条牦牛儿基牦牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)的编码序列,利用RT-PCR扩增得到其全长,命名为Ii GGPPS1,利用生物信息学方法对该基因及其编码的蛋白进行分析,并对该基因的功能、表达特性进行了研究。研究结果表明:Ii GGPPS1的c DNA序列全长为1 086 bp,开放阅读框长1 080 bp,编码359个氨基酸。Ii GGPPS1蛋白与其它植物GGPPSs高度保守,蛋白N端含有叶绿体信号肽,二级结构主要由螺旋和无规则卷曲组成,同源建模结果显示Ii GGPPS1蛋白是个同源二聚体。组织特异表达分析表明该基因在叶片中的表达量最高,根中次之,茎中最低,且受虫害颜色浅的叶片中该基因表达量显著低于正常叶片中的表达量,推测该基因可能与二萜化合物叶绿素的合成相关。该结果将为进一步研究菘蓝牦牛儿基牦牛儿基焦磷酸合成酶基因(Ii GGPPS1)的功能及其表达调控奠定理论基础,也可为菘蓝的生长、发育调节与品质改良积累研究资料。     

油茶柠檬酸合成酶(CS)基因的克隆和表达分析

采用RT-PCR技术从油茶中分离出一个柠檬酸合成酶基因,该基因的c DNA全长1 416 bp,编码471个氨基酸,推导的蛋白分子量为52.74 k D,理论等电点(PI)为6.95。同源比对显示其与其他植物的CS蛋白序列高度同源,将该基因命名为Co CS(Gen Bank登录号:KU161147)。系统进化树分析表明油茶Co CS与杜鹃和葡萄的CS蛋白的亲缘关系较近。荧光定量PCR分析结果表明,油茶受到低磷胁迫后根系Co CS基因的表达受到低磷诱导,表达量呈现先升高后降低的趋势;不同油茶品种不同组织(根、茎、叶)中的Co CS基因在不用磷处理下的表达模式不同。     

鸡爪槭叶片花青素合成酶基因ApANS的克隆与表达分析

花青素合成酶(anthocyanin synthetase,ANS)是花色苷合成途径末端的一个关键酶,催化无色花色素到有色花色素的转变。该研究利用RACE技术从鸡爪槭‘出猩猩’深红色叶片中克隆获得一个ANS基因,命名为ApANS。该cDNA序列全长1 371 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 083 bp,编码360个氨基酸,该基因编码的蛋白质具有典型的2OG-Fe II-Oxy保守功能域,保守结构域中含有α-酮戊二酸及Fe~(2+)结合位点,属于α-酮戊二酸双加氧酶家族;序列比对和系统进化分析表明,鸡爪槭ApANS蛋白质与同为无患子目的龙眼ANS蛋白质同源性为90%,亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析结果显示,ApANS基因在红色叶片中表达量较高,略带红色的黄色、绿色叶片中微量表达,绿色叶片中不表达;在叶片芽叶期、展叶期及呈色期具有很高的表达量,而后随着叶色的转绿,表达量急剧下降。这说明,ApANS在鸡爪槭叶片花色苷代谢及色泽形成过程中具有重要作用。     

芜菁花青素合成酶基因的克隆、序列分析及表达

目的：克隆津田芜菁和赤丸芜菁花青素合成酶（ANS）基因并研究其表达特性。方法：用UV-A处理津田芜菁和赤丸芜菁块根24h后提取总RNA,通过RT-PCR方法克隆BrANS1和BrANS2基因并进行序列分析,通过Northern杂交检测BrANS1和BrANS2基因的表达。结果：BrANS1和BrANS2的开放读码框为1077bp,编码358个氨基酸残基;BRANS1和BRANS2与甘蓝ANS的同源性达97％,第211-307肽段具有20G-Fe（Ⅱ）加氧酶家族基因的结构域;BrANS1和BRANS2基因具有高度同源性,核苷酸序列在5个位置上存在差异,推导的氨基酸序列完全相同;uv-A可以诱导BrANS1和BrANS2表达,基因的表达量与处理时间相关。结论：克隆了津田芜菁和赤丸芜菁的BRANS1和BrANS2基因,这将为筛选依光型和非依光型花青素生物合成催化酶基因奠定研究基础。     

蒙古沙冬青J蛋白基因AmJ20的克隆与表达分析

DNA J蛋白是植物中广泛存在的一类分子伴侣,对于维持正常和逆境条件下蛋白质的稳态具有重要作用。我们在前期通过对强抗逆植物蒙古沙冬青进行转录组分析,发现一个寒旱诱导表达的J蛋白即Am J20编码序列,但其3'端编码区不完整。本研究通过3'RACE获得其c DNA全长序列(800 bp),推测其编码蛋白由179个氨基酸残基组成,含一个典型的J结构域,属于Ⅲ型J蛋白,此外还具有叶绿体和细胞核双定位信号;利用半定量RT-PCR方法检测该基因在野外生长植株中的时空表达模式,发现其在春、夏、秋季只有微量表达,甚至检测不到转录本,而在严冬时节高表达,此外在叶片中的表达量明显高于根、嫩枝、花蕾和幼嫩果荚;利用RT-PCR方法克隆到该基因编码区c DNA并将其插入到植物超表达载体上,为通过转基因植物分析该基因的功能提供了理论依据。     

丹参中病程相关蛋白基因SmSTH-2的生物信息学分析

对丹参cDNA文库的表达序列标签(EST)序列进行BLAST分析显示,其中一条序列与病程相关蛋白基因STH-2有较高的同源性。该序列全长691bp,包含1个长483bp的开放阅读框(ORF),编码160个氨基酸,命名为SmSTH-2。生物信息学分析显示:SmSTH-2所编码蛋白的分子质量为17990Da,等电点为5.15,富含谷氨酸、赖氨酸、甘氨酸、丝氨酸,无信号肽,属于稳定类蛋白。与NCBI注册的其他6种植物来源的病程相关蛋白基因编码的氨基酸序列的同源性在42%～46%之间。实时荧光定量PCR的方法检测丹参不同组织部位中SmSTH-2表达和病原菌对该基因诱导表达的影响的结果表明:SmSTH-2在植物的根、茎、叶中均有不同程度的表达,其表达丰度为根>叶>茎;丹参叶片接种黄瓜细菌性角斑病病原菌后,4d内可诱导该基因的表达量持续增加。用PCR方法从基因组水平克隆到SmSTH-2的DNA序列,测序表明SmSTH-2的编码序列在DNA水平上含有一个71bp的内含子,DNA序列注册号为EF621486.     

朱砂叶螨几丁质合成酶基因1全长cDNA的克隆与表达分析

【目的】克隆朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus几丁质合成过程中的关键酶几丁质合成酶基因,并检测该基因在朱砂叶螨生长发育不同阶段的相对表达量。【方法】本研究采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)以及c DNA末端快速扩增(RACE)技术首次克隆获得朱砂叶螨几丁质合成酶基因1的全长c DNA序列(命名为Tc CHS1,Gen Bank登录号为KM242062),并使用实时荧光定量PCR技术首次检测了Tc CHS1基因在朱砂叶螨生长发育不同阶段的相对表达量。【结果】朱砂叶螨Tc CHS1基因的c DNA全长为4 881 bp,包括198 bp的5'非翻译区(5'-UTR),4 425 bp的开放阅读框(ORF),258 bp的3'非翻译区(3'-UTR),开放阅读框编码1 474个氨基酸,预测其蛋白质分子质量约为168.35 ku,理论等电点为6.26。其包含EDR和QRRRW这2个几丁质合成酶基因的标签序列。氨基酸序列同源性分析结果表明:Tc CHS1与其他昆虫该基因编码蛋白的氨基酸序列相似度在50%左右,与二斑叶螨Tetranychus urticae的氨基酸相似度最高(98%),与西方盲走螨Metaseiulus occidentalis的相似度为55%。分子系统进化的结果也表明Tc CHS1与其他昆虫的CHS1聚在一起,并且和二斑叶螨具有最近的亲缘关系。荧光定量分析表明Tc CHS1基因在朱砂叶螨生长发育的不同阶段(卵、幼螨、第1若螨、第2若螨、雌成螨和雄成螨)均有表达,在卵和雌成螨中的表达量较高,在第2若螨的表达量最低。【结论】Tc CHS1基因可能在朱砂叶螨生长发育过程中具有重要作用。     

红花花青素合成酶基因的克隆及表达分析

根据红花转录物测序结果中得到的中间序列,采用R11-PCR和RACE方法从红花花瓣中克隆到1个4嬲基因的全长cDNA,该基因全长序列1226bp,具有完整的开放阅读框（ORF）,共1050bp,编码349个氨基酸。生物信息学软件分析显示,该基因编码的蛋白理论分子量约为82．27kDa,等电点为5．09,序列里含有典型的加尾信号序列AATAA和Poly（A）。保守结构域预测表明,该基因编码的蛋白具有典型的ANS蛋白功能结构域,其保守结构域中含有铁离子及2．0-酮戊二酸结合位点。结合其他物种的臌因构建系统树表日月,红花ANS蛋基因与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与芍药的亲缘关系最近。应用实时荧光定量PCR分析表明,ANS基因在红花的初花期和盛花期的表达量最高。     

尾叶桉GLU4无性系F5H基因的克隆表达及序列分析

[目的]克隆尾叶桉(Eucalyptus urophylla)GLU4中F5H基因全长,并对其进行序列和表达模式分析。[方法]根据NCBI公布的F5H基因保守序列设计引物,以尾叶桉GLU4茎部组织为试验材料克隆其g DNA和c DNA片段,利用荧光定量PCR分析其在植株不同组织中的表达模式。[结果]该基因g DNA长2 358 bp,c DNA长1 610 bp,含有2个外显子、1个内含子。开放阅读框编码529个氨基酸,Eu F5H编码的蛋白为一个带负电荷、存在跨膜结构、定位在内质网起始分泌途径中的蛋白质,二级结构包含典型的的α-螺旋和β-折叠,根据三级结构推测其可能具有羟化酶活性。Eu F5H蛋白与蓝桉亲缘关系较近,Eu F5H在不同组织中表达水平差异显著,其中半木质化茎中表达水平相对最高。[结论]成功获得了尾叶桉GLU4木质素合成酶基因F5H的全长序列。     

蒙古沙冬青AmDREB2C基因的克隆及表达分析

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是中国西北荒漠区唯一的常绿阔叶灌木,具有很强的抗寒抗旱特性。利用PCR方法从该植物克隆到转录因子Am DREB2C的c DNA和基因组DNA的全长编码区,二者均由1191 bp组成,无内含子序列,编码由396个氨基酸残基组成的蛋白,其中含1个AP2结构域和1个核定位信号。表达分析显示,Am DREB2C的转录受低温和干旱胁迫的诱导。此外,将该基因编码区c DNA成功构建到植物表达载体p CAMBIA3300-35ST上,为后续研究其功能奠定了基础。     

梭梭肌动蛋白基因HaACT1全长的克隆与表达分析

根据本实验已克隆得到的梭梭肌动蛋白基因Ha ACT1部分序列,通过5'RACE技术获得HaA CT1的cDNA全长序列。序列分析表明,该基因c DNA全长序列1 534 bp,其中5'UTR序列为75 bp,3'UTR序列为325 bp,开放阅读框序列为1 134 bp,编码376个氨基酸。该序列与Gen Bank中收录的其它植物Actin基因核苷酸序列的相似性均在84%以上,并且它们的氨基酸序列的相似性达95%以上,Gen Bank登录号为KM886609。根据得到的c DNA序列设计全长引物,进一步克隆了Ha ACT1的基因组DNA序列,由4个外显子和3个内含子组成。利用半定量和绝对荧光定量PCR对Ha ACT1的表达进行分析,发现该基因在梭梭的不同组织及各种非生物胁迫下均能稳定表达,适合作为梭梭中其它功能基因表达研究中的内参基因。     

甜樱桃PacMYBA基因的克隆及在果实生长期的表达

为探讨MYB基因在甜樱桃(Prunus avium L.)果实着色过程中的作用,采用RT-PCR克隆得到甜樱桃的一个MYB基因,Pac MYBA,其c DNA全长为946 bp,该段全长序列包含的开放阅读框(ORF)为687 bp,编码228个氨基酸的蛋白质,该蛋白相对分子质量为26.4 k D,等电点为9.0,是不稳定性蛋白,具有强亲水性,在N端有2个MYB DNA结合域。通过实时荧光定量PCR分析结果发现,Pac MYBA在甜樱桃中的表达水平与果实总花青素含量呈正相关,二者均在果实转色阶段后期维持较高的水平,推测Pac MYBA基因在调控"红灯"甜樱桃果实花青素合成起着重要作用。     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

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。     

香蕉海藻糖合成酶基因(MaTPS5)生物学及表达特性分析

通过研究香蕉Ma TPS5基因的生物学功能,探讨海藻糖合成酶基因在香蕉植株抗逆反应中的作用。利用随机克隆测序法从香蕉根系转录组中获得海藻糖合成酶基因,命名为Ma TPS5。生物信息学分析表明,Ma TPS5全长c DNA序列3 081 bp,完整开放阅读框2 559 bp,编码852个氨基酸;Ma TPS5蛋白属于不稳定、疏水性蛋白,等电点p I6.52,有两个结构域GT1-TPS和TPP,定位于细胞质中,含2个跨膜区域,不存在信号肽;与已知植物TPS氨基酸序列同源性达到77.31%;进化分析表明,香蕉Ma TPS5氨基酸序列与野蕉TPS氨基酸序列聚为一类,说明二者亲缘关系较近,具有共同的祖先。组织特异性表达研究表明Ma TPS5在球茎、叶、花中表达量较高,在根中表达量最低。q RT-PCR分析表明,Ma TPS5响应激素ACC和盐的处理,表达量在24 h均达到极显著水平。在Foc TR4病原菌处理后,表达量升高,并在3个时段保持一致。结果表明,Ma TPS5可能依赖乙烯信号传导途径诱导自身表达,合成海藻糖,参与香蕉抗逆反应。