蒙古沙冬青AmMYB-like基因的克隆与表达分析

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim)Cheng.f)是中国西北荒漠区唯一的常绿阔叶灌木,具有很强的抗寒和抗旱等耐逆特性。本研究以蒙古沙冬青为研究材料,从中分离到1个编码MYB类转录因子基因,命名为Am MYB-like。该序列长度为1 678 bp,含有一个由1 557 bp组成的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码518个氨基酸,具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB转录因子。荧光定量PCR分析结果表明,Am MYB-like在叶片中主要参与干旱胁迫应答,在根中主要参与低温及机械胁迫应答。构建了p PZP212-Am MYB-like植物表达载体,为进一步研究Am MYB-like的功能奠定了基础。     

蒙古沙冬青AmDREB2.1基因的克隆及表达分析

基于已建立的蒙古沙冬青[Ammopiptanthus mongolicus(Masxim.)Cheng f.]根的转录本数据库,分离到1个编码DREB类转录因子基因,命名为AmDREB2.1。该序列全长978 bp,包括531 bp的开放阅读框(ORF),编码176个氨基酸,具有典型的DREB转录因子保守的AP2结构域。实时荧光定量PCR分析表明,该基因能在根、叶中表达,但对干旱、低温响应不同,AmDREB2.1主要参与根的干旱胁迫应答。     

蒙古沙冬青AmMYB4-like基因的克隆与表达分析

基于已有研究工作基础,从蒙古沙冬青[Ammopiptanthus mongolicus(Maxim)Cheng.f]中分离到1个编码MYB类转录因子基因,命名为Am MYB4-like。该序列长度为1 145 bp,含有一个由960 bp组成的开放阅读框,编码319个氨基酸,具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB转录因子。荧光定量PCR分析结果表明,Am MYB4-like在叶片中参与低温和干旱胁迫应答,在根中主要参与干旱胁迫应答。构建了p PZP212-Am MYB4-like植物表达载体,旨为进一步研究Am MYB4-like的功能奠定基础。     

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。     

蒙古沙冬青AmRD22基因的克隆及耐逆功能研究

脱水应答蛋白22(RD22)属于植物特有的BURP蛋白家族中的一个亚族,与耐逆性关系密切。该研究从中国西北荒漠区特有的强耐逆植物蒙古沙冬青克隆到一个RD22基因(AmRD22)的全长cDNA,并对其编码蛋白、表达模式和耐逆功能进行了研究。结果表明：(1)AmRD22蛋白(360 aa)的初级结构中含有RD22亚族共有的4个结构域,预测其定位于细胞壁;在功能已知的RD22蛋白中,AmRD22与大豆GmRD22的进化关系最近。(2)在室内培养的蒙古沙冬青幼苗中,AmRD22的表达受失水、高盐、低温和ABA胁迫的诱导显著上调,其中失水和低温胁迫诱导其上调幅度较大;在野外生长的蒙古沙冬青植株嫩叶中,其表达量从中秋至隆冬远高于其他季节。(3)转AmRD22基因拟南芥的耐盐性显著提高且Na⁺含量降低,其耐旱性也有较明显的改善且在种子萌发早期对外源ABA的敏感性降低,但耐冷性和耐冻性无明显变化。     

沙冬青脯氨酸转运体基因的克隆及表达分析

通过RACE技术从沙冬青中克隆获得了脯氨酸转运体基因Am Pro T(Gen Bank登录号为KJ873133)。序列分析表明,Am Pro T基因开放阅读框为1 329 bp,编码442个氨基酸,预测蛋白质分子量为48.07 k D,等电点为9.32,含有11个跨膜区域,具有典型的脯氨酸转运蛋白的特征。进化分析显示,Am Pro T与大豆Pro T的相似性达到86%。荧光定量PCR分析表明,Am Pro T在地上部的表达量要显著高于地下部,在受到干旱、高盐、脱落酸胁迫后表达量呈上调趋势,推测Am Pro T可能在沙冬青响应干旱、盐等非生物胁迫过程中发挥作用。     

蒙古沙冬青基因组调查及SSR分析

蒙古沙冬青是第三纪冰川孑遗物种,具有极强的耐逆性,是研究植物耐逆分子机制的良好材料。利用高通量测序技术和生物信息学工具预测蒙古沙冬青的基因组大小及杂合度,进行SSR分子遗传标记的初步鉴定。蒙古沙冬青基因组大小约为812 Mb,杂合率为0.506%,基因组杂合度较高。对基因组进行拼接,进行SSR分子遗传标记分析,共鉴定183 102个SSR,不同类型核苷酸重复差异较大,其中,二核苷酸重复中的AT/TA含量最高,四核苷酸重复最少,共占总数的1.48%。     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。     

茶树水通道蛋白基因的克隆与表达分析

从茶树中克隆了6个水通道蛋白(aquaporin,AQP)基因的cDNA全长序列,根据序列相似性和系统进化分析结果,分别命名为CsNIP1;1、CsNIP5;1、CsPIP2;1、CsPIP2;2、CsTIP1;1和CsTIP2;2。氨基酸序列特征分析表明,6个基因的编码氨基酸序列长度在250~301个氨基酸残基,分子量在25.186~30.728kD之间;均为疏水性蛋白,并都含有6个跨膜螺旋;6个基因均含有MIP蛋白家族的特征序列HF/I/VNPA/SI/L/VTI/FA/G和NPA(Asn-Pro-Ala)基序,以及类似沙漏状的跨膜三级结构。荧光定量PCR分析显示:这6个基因在根、茎、叶和花中均表达,且在根中的表达水平最高,表明它们与茶树根系的物质转运密切相关;CsAQPs基因的表达受ABA、高盐、干旱和低温胁迫的调控,表明它们可能参与茶树抗逆响应。     

小黑杨环锌指蛋白基因的克隆与表达分析

用cDNA-AFLP技术从小黑杨中克隆与盐胁迫反应相关的cDNA片段,进一步应用RACE技术克隆出具有完整开放读码框的小黑杨环锌指蛋白基因（PsnRZF）,该基因全长1061bp,其中5非翻译区为184bp,3非翻译区为82bp,开放读码框为795bp,编码264个氨基酸,预测蛋白的分子量为30.25kDa,理论等电点为8.04。实时定量PCR检测的结果显示,正常生长条件下该基因在根、茎、叶中都表达;NaCl胁迫下,该基因在根、茎、叶中的表达量升高。在叶中的表达量随着处理时间的延长而逐渐升高,胁迫处理后第6天表达量达到最高。     

羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析

本研究基于羊草水孔蛋白EST序列,应用RACE克隆技术从盐胁迫的羊草中克隆了cDNA全长为1204bp的水孔蛋白基因,其GenBank登录号为KJ459872。经生物信息学分析,该基因开放阅读框为879bp,其编码的蛋白含有292个氨基酸,蛋白质分子量为30.93kDa,理论等电点(pI)为7.00,与已知的小麦、大麦和玉米等单子叶植物来源的同类基因同源性较高,相似性为80%~98%,与小麦TaPIP1的遗传关系最近,与PIP1家族聚为一类。荧光定量PCR分析显示,在200mmol·L-1的Na2CO3胁迫不同时间后,羊草根中LcPIP基因的表达量在6h时受到抑制,12~24h之间表达量明显上升,但胁迫持续48h后,LcPIP表达量降至极低水平。羊草叶片的LcPIP基因表达量逐渐上升,48h达到最高峰,72h表达量下降。     

茶树细胞周期蛋白基因的克隆与表达

以茶树萌动芽为材料,采用SMART-RACE PCR技术从茶树萌动芽中获得了茶树细胞周期蛋白基因的全长cDNA序列(命名为CsCYC1),并用实时定量PCR方法(qRT- PCR)研究了该基因在茶树越冬芽休眠到萌发后不同阶段的表达模式.结果显示:(1)该基因全长1956 bp,包含1320 bp的开放阅读框(ORF),编码439个氨基酸残基.(2) CsCYC1预测分子量为49.35 kD,具有细胞周期蛋白家族典型的保守cyclin-box结构域和三维结构.(3)系统进化分析结果表明,CsCYC1的氨基酸序列与葡萄、蓖麻、毛果杨、琴叶鼠耳芥、拟南芥等的相似性分别为77％、74％、72％、68％和67％.(4)实时荧光定量PCR分析显示,CsCYC1基因在茶树越冬芽休眠期的表达量远低于恢复生长期,在萌发期表达量最高,说明该基因与茶树越冬芽休眠的解除关系密切.     

苹果蠹蛾气味结合蛋白基因CpomOBP20的克隆及表达分析

[目的] 通过克隆苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因cDNA序列,分析其序列特征和表达谱,旨在更好地了解OBP基因在苹果蠹蛾生命活动过程中的作用,为该害虫的绿色防控提供理论支撑。[方法] 采用RT-PCR法扩增苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因cDNA序列,并使用生物信息学软件对其核苷酸和氨基酸序列进行分析;基于qPCR技术分析CpomOBP20基因在苹果蠹蛾4龄幼虫不同组织(头、血淋巴、表皮、脂肪体、中肠、马氏管和唾液腺)以及雌雄成虫不同末端组织(头、触角、下唇须、喙、足和翅)中的表达情况,利用分子对接研究了CpomOBP20与3种保幼激素的结合能力。[结果] 苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因的开放阅读框长459 bp,共编码152个氨基酸,等电点为6.30,蛋白分子质量为16.264 ku,N末端具有20个氨基酸组成的信号肽序列,蛋白质序列中具有6个保守的半胱氨酸残基,属于Classical OBP。序列分析表明,CpomOBP20的氨基酸序列与小菜蛾OBP (XP_011557123.1)的一致性最高,在亲缘关系上更加接近。qPCR结果表明,CpomOBP20基因在苹果蠹蛾4龄幼虫以及雌雄成虫不同组织中均有表达,其中在4龄幼虫的血淋巴中表达量最高,在雌雄成虫表达量最高的分别是翅和足,其次是头部。分子对接结果表明,CpomOBP20与3种保幼激素均具有较好的结合能力,可能参与保幼激素的结合与转运。[结论] 本研究明确了CpomOBP20的核苷酸和氨基酸序列的组成及编码蛋白的理化性质,并推测CpomOBP20的作用可能不仅局限于嗅觉识别,在非嗅觉器官中也可能起着重要的生理作用,为今后更深入地探究气味结合蛋白在苹果蠹蛾生命活动中的作用机理提供数据支撑。     

沙冬青RING型锌指蛋白基因AmRFP1的克隆与功能初步分析

利用RT-PCR方法,从强抗逆植物蒙古沙冬青克隆到1个受寒旱诱导的锌指蛋白基因AmRFP1。预测其编码蛋白由366个氨基酸残基组成,其中含有1个C3H2C3型锌指结构域,故属于RING-H2(C3H2C3)型锌指蛋白。该蛋白还含有2个跨膜区,很可能定位于细胞质膜。半定量RT-PCR分析表明,在不同季节野外生长沙冬青植株嫩叶中,AmRFP1在夏季只有低水平表达,进入秋季后表达量明显增加,尤其在秋末冬初其表达量迅速增加并达到全年最高峰,但在进入最寒冷的隆冬后又回落至秋季水平并维持到翌年春季基本未变。将该基因在拟南芥中超表达,则明显降低了转基因拟南芥的抗冻性。     

斧文蛤金属硫蛋白基因的克隆与表达分析

金属硫蛋白（Metallothionein,MT）是一类富含半胱氨酸的小分子蛋白质,参与机体重金属解毒、维持金属元素代谢平衡以及清除自由基等生理功能。为了解斧文蛤金属硫蛋白（Ml-MT）的分子生物学特征及其在重金属Cd2+胁迫下的响应机制,本文采用RACE技术从斧文蛤（Meretrix lamarckii）总RNA反转录产物中获得了636 bp的Ml-MT cDNA基因序列。该序列包含65 bp的5非编码区（UTR）和340 bp的3非编码区（UTR）以及231 bp的开放阅读框（ORF）,可编码76个氨基酸;其中半胱氨酸占27%,不含芳香族氨基酸,含16个MT所特有的Cys-Xn-Cys结构,预测的分子量约为7.704 kD,理论等电点7.138。MT氨基酸序列比对分析表明:斧文蛤金属硫蛋白（Ml-MT）与丽文蛤（Meretrix lusoria）的相似性高达88%,与文蛤（Meretrix meretrix）的同源性为87%。实时荧光定量（qRT-PCR）检测MT在斧文蛤5种组织中均有表达,但存在组织特异性,其中内脏团表达量最高,其次依次为鳃丝、闭壳肌、外套膜、斧足。在Cd2+（0.13 mg/L）胁迫0、6h、12h、24h、48h、72h和96h下,斧文蛤内脏团MT呈现出不同程度的上调表达,具体表现为高-低-高-低的波浪式变化,除6h以外,其他时间点均与对照组存在极显著差异（P0.01）。本研究表明:MT基因在维护机体正常生理功能及斧文蛤抵御重金属Cd2+胁迫过程中发挥着重要的分子调控作用。     

小麦锌指蛋白基因的克隆、序列与表达分析

根据R基因及其调控基因保守序列设计简并性引物,对白粉菌接种和未接种处理的一对抗病和感病的小麦—黑麦等位突变易位系TAM104R和TAM104S总RNA进行RT-PCR扩增,得到一个诱导表达的cDNA片段。序列分析表明,该片段全长2474bp,其中含有一个822bp的完整开放阅读框,推测其编码一个有273个氨基酸残基、分子量约31kD的蛋白质分子。蛋白质的氨基酸序列比对显示,该蛋白质分子具有C2HC锌结合motif CX2CX4HX4C结构和锌指domain,可见克隆的cDNA是一个锌指蛋白基因,命名为TaZF。Southern杂交表明,TaZF在抗病易位系TAM104R的基因组中是多拷贝的。半定量RT-PCR分析显示,TaZF基因属组成型表达、但受白粉菌诱导表达上调的基因,推测其与白粉病菌的侵染过程相关。基因组DNA专化扩增、克隆和测序揭示TaZF基因无内含子。     

陆地棉SUPERMAN类似锌指蛋白基因的克隆与表达分析

锌指蛋白是生物体内数量最多的转录调控因子,它在动植物的生长发育中都起到十分重要的作用。SUPERMAN类锌指蛋白只含有1个锌指结构。我们根据这类蛋白的保守结构域设计简并引物,通过RT-PCR从棉花中获得了3个这个家族成员的EST,得到1个锌指蛋白基因的全长序列,该基因的编码区长744 bp,编码长248个氨基酸的多肽,其氨基酸序列与GenBank中登录的一个拟南芥RBE蛋白有40%的同源性。此基因被命名为GZFP。它含有保守的锌指结构并在多肽链的C-端具有富含亮氨酸的保守结构域,GZFP含有核定位信号并且没有内含子。GZFP基因在棉花花蕾、子房、花瓣和根中的表达量要高于木质部、韧皮部、叶片、纤维和种子。GZFP基因的表达量很低,在GenBank中没有任何和它同源的EST序列存在。对GZFP 5′侧翼区进行分析发现有数个花粉和根特异表达相关元件,4个与Dof蛋白作用的核心序列,4个与光诱导相关的元件。      

地黄扩展蛋白基因RgExpA1的克隆与表达分析

采用RT-PCR方法对9个地黄扩展蛋白基因在地黄不同组织器官、不同发育时期的表达特点进行了分析,在此基础上用RACE方法克隆了主要在根中表达的RgExpA1基因的全长,并对该基因编码氨基酸的功能位点、拼接方式以及与同源基因的进化关系作了初步分析。     

橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR与RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’胶乳中克隆了1个DELLA蛋白编码基因HbGAI(GenBank登录号为KT696439)。HbGAI全长cDNA序列2 050bp,包含1个长1 842bp的完整开放阅读框。序列分析显示,HbGAI基因编码613个氨基酸,其推导的蛋白含有DELLA和GRAS结构域,分子量为66.476kD,理论等电点为5.19,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白。进化树分析表明,HbGAI蛋白与其他植物中DELLA蛋白具有较高的相似性,与麻疯树JcGAI和蓖麻RcGAI亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,割胶和茉莉酸甲酯处理下调胶乳中HbGAI基因的表达,乙烯利处理4h内显著上调胶乳中HbGAI基因的表达,表明HbGAI基因可能在橡胶树割胶、茉莉酸、乙烯响应中发挥作用。