水曲柳FmWRKY44基因克隆及表达分析

克隆水曲柳FmWRKY44基因,探究其在非生物胁迫和激素胁迫中的作用。利用水曲柳干旱转录组序列设计特异引物,克隆FmWRKY44基因的完整ORF序列,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用qRT-PCR技术分析FmWRKY44表达模式。克隆了一个水曲柳WKRY基因,编码区长1383bp,编码460氨基酸。对其编码蛋白分析发现其为稳定亲水蛋白,亚细胞定位预测主要在细胞核,进行保守域及同源性分析分析,属于WRKYⅠ类家族,命名为FmWRKY44。qRT-PCR分析发现,FmWRKY44在种子中高度表达,并不同程度响应低温、高温、盐和干旱4种非生物胁迫。同时发现FmWRKY44与NAA、ABA、GA3、JA植物激素响应,水曲柳FmWRKY44基因积极响应低温、高温胁迫。     

西番莲PeERG基因克隆及其表达模式分析

ERA(Eecherichia coli Ras-like protein)蛋白是与已知异三聚体G蛋白和小分子G蛋白不同的一种新的GTP结合蛋白。为了在木本植物中开展其同源基因ERG(ERA-like GTPase)克隆和功能验证的相关研究,该文首次在西番莲新品种‘平塘1号’中采用cDNA末端快速克隆(RACE)技术克隆鉴定1个ERG基因。结果表明:西番莲PeERG基因cDNA全长为1 518 bp,包括1 260 bp的开放阅读框、38 bp的5'-端非翻译区和220 bp的3'-端非翻译区,该基因编码蛋白由420个氨基酸残基组成,其二级结构含有丰富的α-螺旋和延伸链。PeERG蛋白不含跨膜区域,也不存在信号肽酶切位点,既在其N端有典型的GTPase保守结构域(GTPase domain)又在其C端有独特的RNA结合结构域(KH domain)。系统进化树分析表明,西番莲PeERG蛋白和水稻OsERG1、拟南芥AtERG1、大肠杆菌ERA位于同一进化分枝。实时定量PCR检测揭示PeERG基因在西番莲根、茎、叶、花、果中均有表达,叶中表达最高;同时该基因响应低温胁迫信号,其表达呈动态变化模式。该研究首次鉴定和描述了木本植物西番莲的ERG基因,为深入挖掘西番莲特异基因资源提供参考,也有助于进一步探究ERG基因在植物中的生物学功能及其作用机制。     

香鳞毛蕨DfDREB基因克隆与表达模式分析

DREB(dehydration-responsive element-binding)转录因子是响应非生物胁迫反应的主要调节因子,为探索DREB在多年生草本药用植物香鳞毛蕨[Dryopteris fragrans(L.) Schott]抗逆过程中的功能,该研究克隆了DfDREB基因并进行生物信息学分析,采用qRT-PCR方法分析了DfDREB基因在不同激素及干旱、NaCl、高温和低温等逆境胁迫处理下的表达模式。结果表明:(1)成功获得DfDREB基因全长1 203 bp,其编码401个氨基酸,相对分子质量为43.66 kD,等电点为6.13,是亲水性非分泌蛋白,该蛋白具有AP2保守结构域,属于AP2家族。(2)实时荧光定量PCR分析表明,DfDREB基因在香鳞毛蕨根、叶柄和叶中均有表达,其中在叶中表达量最高,根中表达量最低;在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和乙烯利(ETH)处理时,DfDREB基因表达上调,并都在1 h时表达量达到峰值;在脱落酸(ABA)处理时,DfDREB基因的相对表达量仅在12 h和24 h时呈上调表达,其余时间为下调表达;在干旱、NaCl和高温处理时,DfDREB基因表达均上调;低温处理0.5 h和12 h时DfDREB基因表达显著上调,但在低温处理1～6 h和24 h时无明显变化。研究表明,DfDREB基因响应激素和非生物胁迫处理,且基因表达受胁迫诱导。该研究结果为进一步探索香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定了基础。     

大螟HSC70基因克隆及表达模式分析

【目的】近年来,大螟Sesamia inferens (Walker)对水稻的为害逐渐加重并成为水稻的重要害虫之一。随着全球气候变暖,大螟的分布区域也在逐渐向北延伸。HSP70家族作为分子伴侣参与生物生长发育并对外界刺激产生响应,对生物功能蛋白质的正确折叠及其转运有着重要意义。本研究旨在明确HSP70家族HSC70基因在大螟不同组织、不同发育阶段以及低温胁迫下的表达差异,初步探讨大螟对环境适应的分子机理。【方法】应用RT-PCR及RACE技术从大螟5龄幼虫中克隆得到HSC70基因;进行基因组验证,得到其基因组序列,分析内含子的位置及大小;应用实时定量PCR技术分析大螟HSC70基因的表达模式。【结果】大螟HSC70基因长2 160 bp,命名为Sihsc70（GenBank登录号：KJ639908）,开放阅读框长1 962 bp,编码653个氨基酸,推测分子量为71.6 kDa。其氨基酸序列中含有3个HSP70家族保守序列,在C-末端存在细胞质定位信号,说明大螟HSC70是细胞质热激蛋白家族成员。大螟HSC70基因组序列长度为3 522 bp（GenBank登录号：KJ639909）,含有2个内含子,长度分别为685 bp（位于编码区上游）和803 bp（位于编码区内）。在大螟5龄幼虫的不同组织中Sihsc70表达量差异不显著（P＞0.05）,其中在中肠、后肠和体壁中的表达量较高,在唾腺中的表达量最低;在大螟不同发育阶段中,Sihsc70的表达量在雌成虫最低,较高的3个阶段依次为卵、2龄幼虫和5龄幼虫,分别为雌成虫表达量的6.33,3.21和1.86倍;相对于对照组（27℃）,低温胁迫对大螟5龄幼虫HSC70基因表达的影响差异不显著（P＞0.05）。【结论】结果说明,大螟HSC70基因在不同发育阶段和幼虫不同组织中具有不同的表达水平,而低温胁迫不能诱导该基因大量表达。     

油茶Pht1;1基因克隆及其表达分析

以油茶‘湘林4号’为材料,通过 RT-PCR 和 RACE 的方法克隆出油茶磷酸转运子Pht1基因家族一个成员的全长cDNA序列,命名为CoPht1;1（GenBank登录号：JX403969）,通过实时定量 PCR 的方法检测了不同磷浓度下该基因在根系中的表达水平。结果表明：CoPht1;1 CDS长度为 1 626 bp,编码 542 个氨基酸,与其他物种的Pht1氨基酸序列具有较高的相似性,其中与夹竹桃科长春花的 Pht1相似性最高,达到 88%;蛋白质二级结构和拓扑结构预测表明,CoPht1;1具有跨膜蛋白的主要特征,与其他物种的Pht1具有一致性;实时定量 RT-PCR 结果表明,油茶Pht1基因的表达受低磷因素诱导,并随磷处理时间的不同而变化。     

鲤鱼SOCS-4基因克隆、鉴定及表达模式分析

细胞因子是调节机体免疫和神经内分泌功能的生物活性物质,其信号的激发、放大和持续在时间和空间上都受到严格调控。细胞因子信号传导抑制因子(Suppressorof cytokine signaling,SOCS)是细胞因子信号通路的负调节因子,通过负反馈抑制细胞因子的信号传递,防止过度的信号反应干扰机体代谢平衡和细胞功能。在哺乳动物中,SOCS系统对生长激素(GH)、表皮生长因子     

内蒙古白绒山羊TSC2基因克隆与表达模式分析

旨在克隆内蒙古白绒山羊TSC2基因cDNA并分析其特性及基本表达模式.利用RT-PCR分段克隆TSC2基因cDNA片段并测序,将得到的cDNA各片段核苷酸序列拼接后获得绒山羊TSC2基因编码区全长序列(HQ684023)并进行生物信息学分析.半定量RT-PCR方法检测TSC2基因在不同组织中的表达特异性.结果表明内蒙古白绒山羊TSC2基因cDNA编码区核苷酸序列为5184 bp,包含了编码1727个氨基酸残基的全长ORF.核苷酸序列与牛、猪、马、大熊猫、犬、恒河猴、人、小鼠及大鼠的同源性分别为97％、90％、89％、88％、87％、87％、87％、86％和86％.NCBI CDD程序预测该基因编码的蛋白质有一个Tuberin结构域和一个Rap-GAP结构域;Psite程序分析有5个N糖基化位点、2个cAMP和cGMP依赖蛋白激酶磷酸化位点、16个蛋白激酶C磷酸化位点、25个酪蛋白激酶磷酸化位点.PSORT程序预测其定位于胞内体膜.TSC2基因在内蒙古白绒山羊的睾丸、脑、肝脏、肺、乳腺、脾和肾脏等组织中都有表达,mRNA丰度在睾丸中较高,乳腺中较低.     

水曲柳丙二烯氧化物合成酶基因FmAOS序列与表达模式分析

茉莉酸(jasmonic acid,JA)作为一种重要的信号分子参与了植物的生长发育过程,JA生物合成途径中的关键酶为丙二烯氧化物合成酶(allene oxide synthase,AOS)。本研究克隆了水曲柳(Fraxinus mandschurica)AOS基因,命名为Fm AOS。生物信息学分析表明该基因全长1 605 bp,具有完整的开放阅读框,编码534个氨基酸。Fm AOS为两性不稳定性蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,亚细胞定位预测其存在于叶绿体中。三维建模分析表明该蛋白属于混和型。Fm AOS表达模式分析表明,其响应了寒冷、Na Cl、干旱等非生物胁迫及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)等植物激素信号,但表达模式各不相同,说明Fm AOS参与了植物的生长发育和逆境胁迫的平衡。本文为Fm AOS功能的深入研究提供参考。     

水曲柳FmABI5基因非生物胁迫及信号诱导的表达模式分析

ABI5（abscisic acid-insensitive 5）蛋白是一个响应ABA信号的碱性亮氨酸拉链类（basic leucine zipper,bZIP）转录因子。揭示了水曲柳FmABI5在非生物胁迫下的表达特征,为该基因在水曲柳中代谢调控功能的研究奠定基础。获得了水曲柳ABI5基因的全长,命名为FmABI5,应用生物信息学软件分析了水曲柳FmABI5基因的分子结构特征,利用PEG、低温（4℃）及盐（NaCl）进行非生物胁迫处理,利用脱落酸（ABA）和赤霉素（GA₃）进行信号诱导,分析FmABI5的表达特征。生物信息学分析表明该基因全长1 455 bp,含有完整的开放阅读框,编码484个氨基酸。FmABI5为不稳定类亲水性蛋白,不存在信号肽,具有跨膜能力,α-螺旋、延伸链、无规则卷曲分布于整个蛋白。分子进化分析结果表明,水曲柳FmABI5基因与芝麻的遗传距离较近,说明其亲缘关系较近;与马铃薯、潘那利番茄、水茄与甜椒的遗传距离较远,说明其亲缘关系较远。非生物胁迫结果表明,FmABI5基因表达水平随非生物胁迫处理时间不同而上下波动,但在处理6、48和72 h后,FmABI5基因对3种非生物胁迫处理都上调表达,说明FmABI5基因对非生物胁迫具有响应。信号诱导结果表明,外源的ABA与GA共同调节了FmABI5基因的表达。     

人TNFAIP1基因克隆及其在常见细胞系中的表达

人类TNFAIP1蛋白是第一个被鉴定受肿瘤坏死因子α诱导的蛋白,有实验证明TNFAIP1 蛋白可能参与DNA复制、合成、细胞凋亡以及人类的各种疾病等重要过程,但对其确切功能和作用机制研究不多。本文克隆人的TNFAIP1基因到GST原核表达载体,并在原核细胞进行表达纯化。利用实时定量PCR的方法检测其在几种常用的细胞系的表达情况,发现在COS7以及NIH3T3细胞系中高表达,而在HeLa、HepG2、SW480、PanC1、MCF7等癌细胞系中低表达。由此推测TNFAIP1可能在癌症的发生中起到一定的作用。     

木薯MeTPP1基因克隆、结构变异及其表达分析

旨在研究木薯MeTPP1基因在干旱、低温等非生物胁迫响应中的作用。用同源基因克隆的方法从木薯叶片中克隆MeTPP1基因,用MEGA软件构建Neighbor-joining系统进化树,用Dna SP软件分析基因结构变异,用实时荧光定量PCR技术分析MeTPP1基因在不同胁迫处理下的表达特性。结果表明,MeTPP1基因含有一个1 131 bp的开放阅读框,编码376个氨基酸,含有TPP家族保守结构域。系统进化树分析表明,MeTPP1与杨树和杞柳中同源基因的亲缘关系较近,序列相似性分别为77.8%和74.5%。基因结构变异发现,MeTPP1在木薯野生种和栽培种之间共有9个错义突变,它们可能与MeTPP1的表达有关。实时荧光定量PCR分析表明,MeTPP1表达量受到干旱、低温和ABA处理的响应。上述结果表明,MeTPP1在转录水平参与ABA介导的木薯干旱和低温胁迫,可作为候选基因进一步研究其在木薯抗逆中的功能。     

人RANTES基因克隆及其体外表达

1995年,Cocchi等[1]发现RANTES、MIP-1α和MIP-1β等β-趋化因子具有抗HIV-1感染活性.1997年,Feng等[2]和Deng等[3]证实β-趋化因子受体CXCR4和CCR5分别是HIV-1侵染T淋巴细胞和巨噬细胞的辅助受体(co-receptor).T淋巴细胞嗜性(T-tropism)分离株被称为X4毒株,巨噬细胞嗜性(M-tropism)分离株则被称为R5毒株[4].RANTES与CCR5有着高度的亲和力,二者的结合可对HIV-1的细胞附着产生空间位阻效应,并下调CCR5在细胞表面的表达.这一结果使RANTES抗HIV-1感染机制在分子水平上得到合理的解释.最近,Garzino-Demo等[5]证明,β-趋化因子的诱导分泌与HIV-1感染后疾病进程的控制有着密切的关系,而且人群中β-趋化因子水平存在着显著的个体差异,表明β-趋化因子对艾滋病具有潜在的预防和治疗价值.为此,我们在克隆人RAN-TES基因的基础上,在体外转录与翻译系统中实现了该基因的表达,有利于今后进一步开展艾滋病的基因治疗.     

家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶基因克隆及其在模拟失重环境中的表达模式分析

采用RT-PCR和RACE技术克隆了家蚕3-羟基异丁酸脱氢酶(hibadh)基因全长cDNA(GenBank登录号EU719652)并对其序列进行了分析, 用RT-PCR方法检测了hibadh基因在家蚕5龄幼虫不同组织中的分布, 最后用real-time RT-PCR方法分析了整个胚胎期家蚕hibadh基因在模拟失重环境中的表达模式。克隆的hibadh基因cDNA全长1074 bp, 包含1个能编码完整Hibadh长度为969 bp的开放阅读框。家蚕hibadh基因与伯霍尔德杆菌、果蝇、蜜蜂、热带爪蟾、小鼠、人类等6个物种hibadh基因推导的氨基酸序列同源性分别达到46%、43%、48%、44%、45%、45%。Hibadh蛋白为分泌蛋白, 不存在糖基磷脂酰肌醇锚定位点, 分子量和等电点分别为34.1 kD和9.14。hibadh基因在家蚕5龄幼虫的头、丝腺、中肠、皮肤、血液、脂肪体、马氏管等组织中稳定表达。模拟失重环境中家蚕hibadh基因在胚胎发育的不同时期表达量不同, 胚体突起发生期和反转期hibadh基因表达量分别上调2.3倍(P<0.05)和4.6倍(P<0.01), 气管形成期hibadh基因表达量下调7.6倍(P<0.01), 其余时间段hibadh基因表达量没有明显变化。整个胚胎发育期内, 模拟失重组与对照组相比较hibadh基因总表达量下调2.6倍(P<0.05)。在模拟失重环境中, 家蚕hibadh基因的表达模式与家蚕整体的响应模式有相似之处但不尽相同。基因对环境反应的灵敏度高于有机体整体对环境反应的灵敏度。该研究有利于进一步探讨hibadh基因的重力生物学机制。     

D-乳酸脱氢酶基因克隆及其表达

构建了一株产D ,L 乳酸的乳杆菌 (Lactobacillussp .)MD 1的基因文库。利用乳酸脱氢酶和丙酮酸裂解酶缺陷的EscherichiacoliFMJ1 4 4作为宿主 ,在厌氧条件下通过互补筛选获得乳酸脱氢酶基因 (ldh) ,非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 (Native PAGE)检测证明其阳性克隆表现出D 乳酸脱氢酶 (D LDH)活性。核酸序列分析表明 ,ldhD的ORF编码 331个氨基酸残基组成的蛋白质有两个保守区域 ,其中V1 47～D1 76 区是NADH的结合位点 ,R77～E1 0 7区据报道是酶的活性部位。该菌株D LDH和D羟基异己酸脱氢酶 (D HicDH)属于NADH依赖性脱氢酶家族 ,ldhD和其他乳杆菌属的ldhD及D HicDH基因和编码的氨基酸序列相似性较低 ,核酸序列相似性最高达 4 9 33% ,氨基酸序列相同性最高为 4 2 % ,是一个新的D 乳酸脱氢酶基因     

水曲柳FmPHV基因克隆及在形成层愈伤组织中的表达分析

该研究通过基因克隆获得了水曲柳PHV基因,并命名为FmPHV。生物信息学分析表明,水曲柳FmPHV基因编码区全长为2 112 bp,包含有一个完整的开放阅读框,其编码了一个由703个氨基酸组成的蛋白。亚细胞定位预测其主要存在于叶绿体中,为稳定亲水蛋白。保守域及同源分析表明,FmPHV与油橄榄、芝麻和烟草等物种的同源蛋白保守结构域同源性高达99%。在低温4℃条件下,使用50 mg·L-1吲哚丁酸(IBA)溶液对水曲柳树皮进行处理,获得了水曲柳形成层细胞,并进一步诱导获得形成层愈伤组织。对FmPHV基因的时空表达模式进行分析表明,FmPHV基因6月表达量最高,同时FmPHV能在芽中高表达,通过树皮获得的不同来源的愈伤组织相互比较可知,FmPHV在来源为形成层分生组织形成层愈伤组织中的表达量显著高于其在其他来源的愈伤组织中的表达。此外,对水曲柳幼苗瞬时过表达FmPHV基因,对其所在通路关键基因的表达特征进行分析,FmPHV瞬时过表达后,生长素相关基因表达下降,细胞分裂素相关基因表达上升,有利于芽的分化。以上结果表明,揭示了水曲柳FmPHV在水曲柳植株生长过程中的表达模式以及FmPHV过表达对芽再生通路各关键基因的调控情况,为研究水曲柳FmPHV调控生长发育的分子机制以及其在生长素和细胞分裂素响应通路中发挥的作用奠定基础。     

GmHSFA1基因克隆及其过量表达提高转基因大豆的耐热性

热激转录因子在调节植物对逆境胁迫应答和热激蛋白基因表达方面起重要作用。采用生物信息学和比较基因组学方法结合RACE技术从大豆基因组中克隆到一个新的热激转录因子基因GmHsfA1, 其cDNA全长1 781 bp, 包含1个1 533 bp的开放阅读框, 编码含有510个氨基酸残基的蛋白质(GenBank登录号为AY458843)。与其他转录因子的分子结构相似,GmHSFA1也含有4个典型的结构功能域—DNA结合域、寡聚域、核定位信号和C端激活域。BLAST分析表明, GmHSFA1与其同源性最高的番茄热激转录因子LpHSFA1之间的氨基酸序列相似性为52.46%。RT-PCR、Northern和遗传转化结果显示: 1)GmHsfA1在大豆的不同组织中呈现组成型表达模式; 2)常温下转基因大豆植株的GmHsfA1表达水平明显高于非转基因对照; 3)GmHsfA1的过量表达激活了转基因大豆植株中热激蛋白基因GmHsp22在非诱导条件下的转录, 并加强了高温胁迫下另2个热激蛋白基因GmHsp23和GmHsp70的表达; 4)转GmHsfA1大豆植株的耐热温度(达52℃)明显高于非转基因植株。上述结果说明, GmHsfA1的过量表达激活或促进其下游3个热激蛋白基因的转录或表达, 明显提高了转基因大豆植株的耐热能力。     

棉花GhAQP1基因克隆及其在胚珠发育中的特异表达

从棉花cDNA文库中筛选分离了1个编码PIP1类水孔蛋白的CDNA序列,编码287个氨基酸,命名为GhAQP1。该基因全长2096bp,编码区内含有2个内含子,分别位于编码第五和第六跨膜螺旋的碱基序列内。Northern杂交结果显示,GhAQP1基因主要在胚珠中表达,在开花后9d的胚珠中表达量最高,表明其表达不仅具有组织特异性,而且是受胚珠发育调节的。     

慈竹BeSUS1基因克隆与表达分析

从慈竹转录组数据库中克隆得到了一个SUS基因,命名为Be SUS1,进行了生物信息学分析和组织表达分析。本研究表明,该基因该序列长为2 536 bp,ORF框长度为2 451 bp,编码816个氨基酸,具有N端的蔗糖合成功能域和C端的糖基转移功能域,Be SUS1属于单子叶SUS一簇,与绿竹、水稻、玉米等氨基酸序列,理化性质以及蛋白结构具有高度的同源相似性。组织表达分析显示Be SUS1在慈竹各个部位均有表达,但在各组织中表达具有一定差异,其在未展开叶中表达较低,而在成熟叶与茎段组织中表达较高。     

木薯MePIL1基因克隆与表达分析

旨在克隆木薯Me PIL1基因,揭示其在木薯遮荫等非生物逆境胁迫中的作用。用RT-PCR的方法从木薯栽培种Ku50叶片中克隆Me PIL1基因,对其进行序列比对和系统进化树分析,研究其在木薯野生种和栽培种之间的结构变异,并应用荧光定量PCR技术分析其表达特性。结果显示,克隆获得木薯Me PIL1基因,该基因具有一个1 578 bp的开放阅读框,编码525个氨基酸,含有一个HLH保守结构域。系统进化树分析表明,Me PIL1与其在杨树和杞柳中的同源基因聚在一起,亲缘关系较近。基因结构变异分析显示,Me PIL1在HLH结构域非常保守,其结构变异主要来自于栽培种与野生种之间的差异,且整体上分布比较均匀。表达分析结果显示,Me PIL1在叶片中高表达,而且其表达量受到遮荫和渗透胁迫的诱导。结果表明,成功克隆了木薯Me PIL1基因,并且Me PIL1在转录水平参与木薯对遮荫和渗透胁迫的应答。