草原龙胆MADS-box基因的克隆及表达分析

植物MADS-box 基因家族编码高度保守的转录因子, 参与了包括花发育在内的多种发育进程。为阐释双子叶植物草原龙胆(Eustoma grandiflorum)花器官发育的分子调控机制, 根据MADS-box基因保守序列设计简并引物, 用3'-RACE方法从 草原龙胆中克隆了4个花器官特异表达的MADS-box家族基因。序列和系统进化树分析表明, 这4个基因分别与金鱼草DEF基因、矮牵牛FBP3基因和FBP6基因以及拟南芥SEP3基因具有很高的同源性, 分别属DEF/GLO、AG-like和SEP-l ike亚家族。从而将这4个基因分别命名为EgDEF1、EgGLO1、EgPLE1和EgSEP3-1。推导的氨基酸序列显示, 这些基因编码的蛋白质都包含高度保守的MADS结构域、I结构域和K结构域, 每个基因均有其亚家族特异的C-末端功能域。基因特异性RT-PCR检测结果显示: EgDEF1 在萼片、花瓣、雄蕊及胚珠中高丰度表达, 在心皮中微量表达; 而EgGLO1在花瓣和雄蕊中高丰度表达, 在萼片中微量表达; 在根、茎、叶等营养器官中均未检测到上述2个基因的表达。EgPLE1在雌蕊、心皮和胚珠中特异表达, 但表达的丰度存在差异, 在雄蕊中的表达有所减弱。SEP-like亚家族基因EgSEP3-1在四轮花器官和胚珠中均特异表达,且表达丰度相对一致。     

利用抑制性差减杂交技术筛选草原龙胆花器官发育特性基因

目的:探讨草原龙胆花发育的分子机制,为进一步阐述花器官同源异型、属于MADS-box基因家族的一系列基因在调节开花植物花瓣和雄蕊的发育中的作用奠定基础。方法:以草原龙胆不同发育时期的花器官(萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊)原基的cDNA作为试验方(tester),以茎叶组织的cDNA作为驱动方(driver),利用抑制性消减杂交技术构建了一个富集花器官发育特性基因的抑制性差减cDNA文库。对抑制性差减cDNA文库进行筛选、测序及Blast同源性比较。结果:获得了与花器官发育相关的特异性基因。结论:构建了抑制性差减cDNA文库,为克隆草原龙胆花器官发育特异性基因全长序列奠定了基础。     

板栗MADS-box蛋白基因(CmMADS3)的克隆和表达分析

根据MADS-box基因保守区结构,设计简并引物,从板栗（Castanea mollissima）中分离出花特异表达基因的cDNA片段。并通过5’RACE方法获得了全长cDNA,命名为CmMADS3。该片段全长1016bp,包含一个729bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（243个氨基酸）与拟南芥的SEPl、SEP2和SEP33类MADS-box蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将CmMADS3基因归入MADS-box基因家族的AGL2组。RT-PCR分析显示,该基因在板栗的花和幼果中表达丰度高,在茎中有微弱的表达,在叶中不表达,研究结果表明CmMADS3基因是板栗花器官发育中具有E功能的功能基因。     

无核荔枝花发育相关MADS-box基因的克隆及结构分析

目的：克隆与尢核荔枝花发百相关的MADS-box基因。方法：根据多种植物的MADS-box保守区及其C-端序列设计一对简并性引物,利用RT-PCR及3′-RACE的方法分离目的基因。结果：经同源分析,昕克隆到的基因的c-DNA序列包含有完整的MADS-box保守区与半保守的K区,是典型的MADS-box家族基因,命名为LMADSI。结论：成功地克隆到一个与无核荔枝花发育相关的MADS-box基因,以便进一步研究其对无核荔枝花发育的凋控作用。     

中国水仙NtAP1基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR和RACE技术,从中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)幼嫩花芽中分离得到1个与花发育相关的MADS-box基因,将其命名为NtAP1(GenBank登录号为JN704304)。该基因全长1 155bp,含有1个762bp的开放阅读框,编码253个氨基酸。系统进化分析表明,该基因属于AP1-like基因。半定量RT-PCR分析表明,该基因在水仙品种‘金盏银台’和‘玉玲珑’的花瓣、副冠、雄蕊和雌蕊中均有表达,且在雌蕊中的表达量最高。研究认为,该实验分离出的NtAP1基因在‘玉玲珑’重瓣的形成过程中没有发挥重要的作用。     

蕙兰CyfaSTK基因的克隆与表达分析

采用同源克隆的方法,从蕙兰（Cymbidium faberi Rolfe）花芽中克隆获得CyfaSTK基因的cDNA序列,并对其进行生物信息学分析及基因表达分析。结果显示,该基因全长843 bp,其中开放阅读框（ORF）长705 bp,共编码234个氨基酸和1个终止密码子。同源蛋白序列比对及分子系统发育分析结果表明,CyfaSTK蛋白属于D类MADS-box转录因子STK-like进化系,含有MADS、I、K和C等4个结构域,其C末端转录激活区含有2个保守的基元：AG motifⅠ和AG motifⅡ,此外,还具有一个在天门冬目植物中相对保守的基元MD motif。基因表达的组织特异性分析结果显示：蕙兰CyfaSTK基因在花萼、花瓣、唇瓣、药帽、子房中均有表达,但在叶片中不表达,其中在子房中的表达量与其他组织相比,差异达到极显著水平;CyfaSTK在花芽经过休眠后的萌动期表达量最高,且在开花当天该基因表达量有上升趋势。研究结果表明CyfaSTK基因不仅参与调控蕙兰花器官的发育过程,且对子房及合蕊柱的正常发育具有重要作用。     

滇龙胆GrHMA基因的克隆和原核表达

HMA蛋白(heavy metal transporting ATPase)是一种在植物中广泛存在的多功能蛋白。根据滇龙胆转录组GrHMA基因序列,设计特异性引物,通过RT-PCR扩增GrHMA基因序列,并进行TA克隆、测序及序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrHMA,转入E.coli Rosetta(DE3)中,并在37℃、1.0 mmol/L IPTG下成功诱导表达。序列分析表明,GrHMA基因是HMA超家族的成员;GrHMA氨基酸序列系统发育分析表明,GrHMA与TcHMA处于同一进化枝。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。这些结果为GrHMA蛋白的进一步纯化及结构和功能的研究奠定基础。     

滇龙胆GrHDR基因的克隆与表达分析

龙胆苦苷(gentiopicroside)是中药龙胆中的主要药效成分,属于萜类化合物的衍生物。1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-二磷酸还原酶[1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphate reductase,HDR]是萜类物质合成途径中的关键酶。为探讨不同光照条件下滇龙胆HDR(GrHDR)基因的表达与龙胆苦苷含量之间的关系,该文以滇龙胆叶片cDNA为模板,采用PCR和TA克隆技术获得GrHDR基因序列,对该序列进行生物信息学分析和表达分析,并采用高效液相色谱法测定龙胆苦苷含量,对该基因表达与龙胆苦苷含量进行比较。结果表明:(1)GrHDR基因(GenBank登录号: KJ917165.1)全长1 398 bp,编码465个氨基酸,推定GrHDR蛋白是亲水且稳定的,相对分子质量是52 281.25 Da,理论等电点是5.32;(2)该蛋白属于LYTB蛋白家族,可能定位于叶绿体上,无信号肽,二级结构主要由α-螺旋(45.16%)、β-转角(6.24%)、无规卷曲(33.98%)、延伸链(14.62%)构成;(3)GrHDR蛋白序列与同属植物秦艽的HDR蛋白相似性最高(95.71%);(4)实时荧光定量PCR结果显示GrHDR基因在滇龙胆中的表达量为根 > 叶 > 茎,而在10%、30%、100%全光光照条件下各组织的表达量有很大差异;(5)高效液相色谱法结果显示,不同光照条件下龙胆苦苷含量一致,均为根 > 叶 > 茎,其中100%全光光照下,药用部位根中龙胆苦苷含量达到7.141%,约是30%、10%全光光照条件的两倍,但该结果与同一光照条件下GrHDR基因表达规律不完全一致。该研究为阐述HDR基因功能及其与龙胆苦苷含量的关系提供参考。     

枸杞MADS-box1基因的克隆及组织表达分析

MADS-box转录因子是果实成熟调控网络中的关键因子之一,调控果实发育、成熟与开裂、花器官的形成、光合作用与营养代谢以及激素信号转导等生理活动.本研究以宁夏枸杞果实为材料,利用RACE技术克隆枸杞MADS-box1基因,通过BLASTN进行相似性分析;采用DNAMAN软件构建进化树;采用ExPaSy的SOPMA和Ph...     

西红花MADS-box基因家族的生物信息学分析

西红花是中国传统中药材,以花柱入药,被誉为"植物黄金"。MADS-box转录因子家族在显花植物的花器官形成和分化过程中发挥重要作用,其有极大的可能影响西红花花器官的形成进而影响花柱发育。本研究采用生物信息学方法,对来自西红花转录组数据库中的17条MADS-box转录因子的核苷酸进行解读,及对其编码的氨基酸序列的组成成分、理化性质、信号肽、导肽、跨膜结构域、亚细胞定位、亲疏水性、蛋白质的二级、三级结构及功能域进行预测分析,并将西红花和其他植物的MADS-box蛋白进行同源比对,同时构建了西红花和模式植物拟南芥MADS-box蛋白家族的系统进化树。结果表明,西红花MADS-box基因的开放阅读框在630~750 bp左右,分子量在24~29 kD之间,理论等电点(pI)均大于7,介于8.69~9.54之间,表现为碱性疏水蛋白,既不含有信号肽也没有跨膜结构,二级结构主要原件为α-螺旋和无规则卷曲,含有一个MADS-MEF结构域和K-box结构域。氨基酸同源性比对结果表明西红花和石刁柏的MADS-box蛋白同源性较高。与拟南芥的进化树分析结果显示,西红花MADS-box蛋白可聚为两大类,分属于MIKC和Mβ亚家族。本工作可为今后进一步深入研究西红花MADS-box蛋白的生物学功能提供可靠的参考依据。     

Detection of protoplast-derived DNA tetraploid Lisianthus (Eustoma grandiflorum) plants by leaf and flower characteristics and by flow cytometry

Plants of lisianthus (Eustoma grandiflorum (Griesbach)Schinners=Lisianthus russellianus Hook.) were regenerated from protoplasts and grown in pots until flowering. Vegetative and floral characteristics were measured and compared with parent plants. Larger leaves and petals and longer guard cells, sepals and filaments were recorded from protoplast-derived plants suggestive of polyploidy. The nuclear DNA contents of protoplast-derived and parental plants were determined by flow cytometry. Protoplast-derived plants were confirmed as DNA tetraploid by flow cytometry with a DNA index of 1.95. Their nuclear DNA content was measured as 6.33±0.04 pg DNA per 2C nucleus compared with 3.26±0.10 pg DNA per 2C nucleus from parental plants. Polyploidisation induced during protoplast regeneration offers an alternative to that of colchicine treatment.     

Transformation of lisianthus (Eustoma grandiflorum)

Transformed plants from three cultivars of Eustoma grandiflorum (lisianthus) were produced by cocultivating young leaf pieces with Agrobacterium tumefaciens strain A722 containing the binary vectors pKIWI110 and pLN26. Both vectors contain the selectable marker gene for neomycin phosphotransferase II. pKIWI110 also contains the reporter gene for β-d-glucuronidase, and pLN26, the chalcone synthase antisense gene. Southern DNA analysis revealed that all the kanamycin-resistant transformants tested contained copies of the transgenes integrated in their genome. The two plants transformed with pKIWI110 show β-d-glucuronidase expression in their mature leaves and selected transformants passed on the kanamycin-resistant phenotype to the F1 generation. Received: 8 January 1997 / Revision received: 12 May 1997 / Accepted: 3 June 1997     

Identification and Characterization of Pothos latent virus Causing Necrotic Ringspots and Line Patterns on Lisianthus (Eustoma grandiflorum) in Taiwan

Lisianthus (Eustoma grandiflorum) grown in screenhouses in Taiwan showed ringspots and concentric line patterns on leaves. A virus having isometric particles approximately 30–32 nm in diameter was isolated from affected lisianthus. Combined results of biological, cytological, serological, molecular and phylogenetic analyses show that the virus can be identified as Pothos latent virus (PoLV), genus Aureusvirus, family Tombusviridae. Inoculating the virus on non‐infected lisianthus plants reproduced the symptoms previously observed in the field. So, this is the first report of PoLV causing disease in lisianthus and the first report of the virus in Taiwan.     

柑橘MYB15基因的克隆与表达分析

采用电子克隆和RT-PCR方法从柚(Citrus maxima(Burm.)Merr.)、枳(Poncirus trifoliata(L.)Raf.)和柠檬(Citrus limon(L.)Burm.f.)实生苗中克隆了3个MYB蛋白基因,分别命名为CmMYB15、PtMYB15和ClMYB15;并用实时定量qRT-PCR技术检测了该基因在脱落酸(ABA)、干旱、低温和高盐胁迫处理下的时空表达。结果显示,CmMYB15、PtMYB15和ClMYB15的cDNA序列全长分别为994、992、988 bp,分别编码267、266、265个氨基酸,且编码的氨基酸序列N端均含有2个串联的不完全重复的MYB DNA-binding结构域,由此推测该3个基因均属于R2R3亚类;MYB15基因均能被ABA、干旱、低温和高盐胁迫诱导表达,且在柚、枳和柠檬中存在表达差异。本研究表明柚CmMYB15、枳PtMYB15和柠檬ClMYB15是MYB基因家族成员,可能在柑橘响应非生物胁迫过程中起到一定的作用。     

黑木耳核糖体失活蛋白cDNA 3′-端的克隆与分析

为了克隆黑木耳核糖体失活蛋白cDNA 3′-端,根据随机测得的中间一段蛋白质序列设计简并引物,应用RT-PCR和3′-RACE反应方法,将得到的基因片段与质粒连接,并转化至大肠杆菌中,进行蓝白筛选,再通过琼脂糖凝胶电泳法和PCR法验证白斑,从而得到阳性重组质粒,最后克隆出该目的蛋白基因片段。结果表明,克隆出的cDNA 3′-端为330bp的开放阅读框(ORF),编码107个氨基酸和2个终止密码子。经试验证明和文献检索,克隆得到的cDNA 3′-端为一种新基因。     

香蕉中4条乙醇脱氢酶基因的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术从香蕉中克隆了4条乙醇脱氢酶基因——MaADH1(GenBank No.KM253748)、MaADH2(GenBank No.KM253749)、MaADH3(GenBank No.KM253750)、MaADH4(GenBank No.KM253753),且在核苷酸水平上4条基因与2A基因组中的乙醇脱氢酶同源性较高;遗传进化树分析显示,MaADH2、MaADH3和MaADH4属于乙醇脱氢酶第I类,而MaADH1不属于第I类,也不属于第Ⅲ类。半定量RT-PCR分析显示,4条基因在不同器官中的表达量不同;不同激素、不同非生物胁迫以及生物胁迫处理后4条基因的表达显示,MaADH2受ABA、乙烯、茉莉酸、水杨酸、干旱和涝害诱导表达,最大表达量分别为 19.14、 428.19、 68.21、 61.79、53.73和108.43;MaADH3受盐胁迫诱导表达,最大表达量为220.27;MaADH1和MaADH4在不同处理后的表达量变化不明显。研究表明,在香蕉中MaADH2可以作为ABA、乙烯、茉莉酸、水杨酸、干旱和涝害的标记基因,MaADH3可以作为盐害的标记基因。     

两个棉花Rac蛋白基因的克隆与表达分析

为研究棉花纤维起始和伸长的分子机理,在棉花纤维EST序列分析的基础上,从棉花纤维中扩增并克隆了2个棉花Rac蛋白的cDNA基因,分别命名为GhRacA和GhRacB。GhRacA cDNA长959bp,推测的编码蛋白包含211个氨基酸。GhRacB cDNA长920bp,编码195个氨基酸的蛋白。GhRacA和GhRacB蛋白均含有GTP／GDP结合和激活区域、Effector区和碱性氨基酸区。GhRacB的C末端有保守的异戊烯基化位点CSIL,而GhRacA没有明显的异戊烯基化位点。序列比较分析表明,GhRacA和GhRacB是2个新的棉花Rac蛋白。RT-PCR分析表明,GhRacA和GhRacB在根、下胚轴、茎、叶和纤维中都有表达,但均在棉花纤维起始和伸长时期有优势表达,推测2个基因在棉花纤维的早期发育中可能有重要的功能。     

Plant regeneration from mesophyll protoplasts of lisianthus (Eustoma grandiflorum) by adding activated charcoal into protoplast culture medium

Plant regeneration from isolated protoplasts of 8 cultivars of lisianthus, Eustoma grandiflorum (Griseb.) Schinners, has been established by using activated charcoal. Protoplasts were isolated from lisianthus leaves grown in vitro and started to divide within 3–4 days of culture, but successful colony formation was only achieved by adding gellan gum blocks containing 1% (w/v) activated charcoal immediately after culture. Colonies consisting of as many as 50–100 cells formed after 30 days of culture and were transferred to fresh medium for callus proliferation and shoot regeneration, respectively. These shoots rooted on MS medium containing 0.5 mg l^–1 indolebutyric acid(IBA) and the plantlets were finally transplanted to pots. Morphological characteristics, growth habit and pollen fertility of protoplast-derived plants of one cultivar were not different from those of seed-grown plants as control.Abbreviations BA 6-benzylaminopurine - NAA 1-naphthaleneacetic acid - MS Murashige & Skoog (1962) medium - IBA indolebutyric acid - MES 2-N-morpholinoethane sulfonic acid