棉花类LRR抗病蛋白(GhLRR-RL)基因的克隆及表达分析

从棉花胚株的cDNA－AFLP片段中,选取一个与拟南芥类LRR抗病原因（LRR－RL）序列相似的片段,用RACE方法延伸其3′和5′未知序列,得到一个棉花类LRR抗病蛋白的全长cDNA序列（GenBank登录号：AY040532）。该cDNA长1259bp,包含一个987bp的开放阅读框,具有Poly（A）加尾信号。推测蛋白质包含329个氨基酸,其中大部分是LRR区,其序列符合膜外LRR的共有序列LXXLXXLXXLXLXXNXGXIPXX。序列和结构比例分析表明：该棉花LRR－RL蛋白与拟南芥的两个类LRR抗病蛋白高度同源,而与植物的其他LRR蛋白结构不同,推测LRR－RL蛋白属于一类新的LRR蛋白。斑点杂交和3′RACE扩增表明,棉花LRR－RL基因具有组成性表达的特点。     

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。     

茶毛虫核型多角体病毒(EpNPV)多角体蛋白基因的定位及克隆

茶毛虫核型多角体病毒(Euproctis pseudoconspersa Nuclear Polyhedrosis Virus简称EpMPV),属于杆状病毒科核型多角体病毒属,能使茶毛虫染病死亡.EpNPV据报道最初由日本学者于1957年发现[1],随后在其它国家和地区也有相关报道[2];我国在贵州、湖北、广西和云南等地也有发现,并在EpNPV病毒杀虫剂的大田应用方面做了大量的工作,取得了一定的社会、经济和生态效益[3].     

棉花MADS-box蛋白基因(GhMADS-13)的克隆和表达分析

一组具有MADS-box结构域的转录因子在控制花器官的诱导与发育中起着重要作,以中棉所36(CCRI)均一化全长cDNA文库为基础,结合EST测序分析,分离获得一个棉花的MADS-box基因全长cDNA.该基因cDNA全长1 079 bp,包含一个732 bp的完整的开放阅读框,编码234个氨基酸,具有典型的MADS-box结构域和完整的K区,命名为GhMADS-13(GenBank:FJ409870).与拟南芥、葡萄等植物的AGL6类基因具有高度的同源性.实时定量RT-PCR分析表明,GhMADS-13在CCR136的花器官发育中早期表达量逐步增加,后期有下降趋势.推测GhMADS-13可能在开花诱导和花器官发育过程中起着重要作用.     

棉花LIM结构域基因(GhLIM1)的克隆和表达分析

LIM结构域蛋白是一个重要的发育调控因子,参与基因转录,细胞骨架建成和信号传导等许多发育调控过程,胞质骨架是形成和稳定细胞形态以及传递物质,能量和信息的重要成分。为研究棉花纤维细胞发育过程中胞质骨架的形成和作用机理,通过棉花纤维EST序列整合,从陆地棉徐州142胚珠（含纤维）中扩增并克隆出棉花LIM结构域基因的编码区段。该棉花LIM结构域基因（GhL1M1)长848bp,包含一个570bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（189个氨基酸）与拟南芥,烟草和向日葵的LIM结构域蛋白有极高的同源性,而且两个LIM结构域完整,RT-PCR和Northerm杂交分析表明,该基因（GhL1M1）在陆地棉的根,茎尖,上胚轴,叶片,花蕾,花药,胚珠和不同发育时期的陆地棉纤维（4DPA、12DPA、18DPA）以及海岛棉纤维（18DPA）和中棉纤维（12DPA）中均有表达,但GhL1M1基因在茎尖,纤维和有纤维的胚珠中表达量更高,因此GhL1M1基因应与棉花纤维发育有密切关系。     

茶毛虫核型多角体病毒（EpNPV）多角体蛋白基因的定位及克隆

茶毛虫核型多角体病毒 (Ｅｕｐｒｏｃｔｉｓｐｓｅｕｄｏｃｏｎｓｐｅｒ ｓａＮｕｃｌｅａｒＰｏｌｙｈｅｄｒｏｓｉｓＶｉｒｕｓ简称ＥｐＭＰＶ) ,属于杆状病毒科核型多角体病毒属 ,能使茶毛虫染病死亡。ＥｐＮＰＶ据报道最初由日本学者于 195 7年发现[1] ,随后在其它国家和地区也有相关报道[2 ] ;我国在贵州、湖北、广西和云南等地也有发现 ,并在ＥｐＮＰＶ病毒杀虫剂的大田应用方面做了大量的工作 ,取得了一定的社会、经济和生态效益[3] 。本文以苜蓿丫纹夜蛾多粒包埋核型多角体病毒(ＡｕｔｏｇｒａｐｈａｃａｌｉｆｏｒｎｉｃａＭＮＰＶ…     

小白菜BcUBCE2基因的克隆及表达分析

采用cDNA-AFLP和RACE技术从小白菜中克隆得到泛素结合酶E2基因(ubiquitin conjugating enzyme E2),命名为BcUBCE2。序列分析表明,BcUBCE2基因cDNA全长830bp,包含1个456bp的开放阅读框,编码152个氨基酸。结构分析发现,该序列包含一个泛素结合酶E2活性位点和一个高度保守的半胱氨酸。进化分析显示,小白菜BcUBCE2蛋白同拟南芥E2蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,BcUBCE2基因在小白菜根、茎、叶中均有表达,铜处理10d时BcUBCE2基因的表达量最高。研究认为,BcUBCE2基因可能在铜胁迫响应中发挥重要作用。     

荠菜LOS2基因的克隆与分析

利用RACE-PCR方法从荠菜(Capsella bursa-pastoris)中克隆到了新的LOS2全长基因(Cblos2)。序列分析表明,该基因的全长cDNA为1694bp,拥有一个由444个氨基酸组成的开放读码框,预测的CbLOS2蛋白包括一个烯醇酶N-端结构域、烯醇酶结构域以及与拟南芥的LOS2高度保守的DNA结合域和基因功能抑制域。生物信息学分析表明,Cblos2与LOS2极为相似。冷胁迫适应实验表明,Cblos2基因在荠菜中组成性表达,且其表达与胁迫适应过程密切相关。该研究表明Cblos2是具双重功能的植物烯醇酶基因家族的新成员。     

大鼠NPY Y2受体基因的克隆及C端肽的表达和纯化

Y2受体亚型是早期发现的NPY的两种主要受体亚型之一,参与NPY所介导的多种生理和病理功能.为了制备Y2受体抗体和开展Y2受体的定位研究,用RT-PCR方法从大鼠海马的总RNA扩增NPY的Y2受体全长基因,接着PCR扩增Y2受体的C端片段,克隆入表达载体中,建立了重组NPY Y2受体C端肽的表达菌株,并对表达产物进行纯化.     

孔石莼(Ulva pertusa)质体蓝素基因的克隆及基因特征分析(英文)

采用cDNA末端快速扩增的办法,从孔石莼(Ulva pertusa)中克隆获得质体蓝素基因。该基因完整的cDNA为787bp,包括40 bp 5’端非编码区和327 bp的3’端非编码区,以及一个420 bp的开放阅读框架,编码139个氨基酸的蛋白质。该基因编码质体蓝素的前体肽,其N端41个氨基酸残基为信号肽,后面为98个氨基酸残基的成熟肽。从Genbank中选择了13个质体蓝素的前体肽基因进行序列比对分析和构建进化树。孔石莼质体蓝素基因与其它质体蓝素基因的同源性为48.2%至78.8%。该进化树将来源于6种藻类植物的7个质体蓝素基因聚类在一起,显示出它们较近的进化关系。同样,也表现出11种生物的分子进化关系。序列比对结果显示,在质体蓝素的基因序列中存在两个高度保守的基序,它编码质体蓝素蛋白的铜结合活性位点。     

陆地棉抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知抗病基因NBS保守区的P-loop和GLPL区设计一对简并引物F1/R1,以7个抗黄萎病陆地棉品种和2个感黄萎病品种的基因组DNA为模板进行PCR扩增.在9个品种中均扩增出500 bp左右的条带.对目的条带进行回收,连接、转化克隆得到350个阳性克隆,进行测序.在8个棉花品种中克隆到74条具有完整开放读码框的棉花RGAs序列.这74条序列共有64种不同的基因型,有10条与其他品种中的RGAs序列相同.用MEGA软件对8个棉花品种的74条RGA序列以及12个已知的抗病基因的NBS区域进行聚类分析,可分为4类;4类RGAs之间的相似性较低,各类之内的RGAs虽然来自不同品种,氨基酸序列的相似度却非常高.推测各大类中相似性较高的序列分别属于同一个基因家族,从位点上说可能处于同一个基因簇.     

棉花咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因的克隆及表达

根据棉花纤维特异表达cDNA文库分析得到的咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术首次从棉花中克隆了一个CCoAOMT基因,命名为GhCCoAOMT1(GenBank登录号为FJ848871).研究结果表明:GhCCoAOMT1基因cDNA全长960 bp,具有一个753 bp的开放阅读框,5'非编码区为9 bp,3'非编码区为198 bp,编码250个氨基酸,预测分子量约为28.306 kDa,等电点为5.39.利用PCR方法克隆了GhCCoAOMT1基因的基因组序列,长度为1 311 bp,包含5个外显子和4个内含子.氨基酸同源性分析发现,GhCCoAOMT1与来自毛白杨、烟草和苎麻的CCoAOMT同源性较高.半定量RT-PCR检测表明,GhCCoAOMT1基因在棉花各个组织中都有表达,其中茎部的表达量最高,其次表达量依次为根>花瓣>子叶>10 d纤维>雄蕊>胚珠>叶.     

棉花4-香豆酸辅酶A连接酶基因克隆及原核表达

本研究从棉花中克隆了一个4CL基因,命名为Gh4CL2(GenBank登录号为FJ848870)。研究结果表明:Gh4CL2基因cDNA全长2332bp,具有一个1725bp的开放阅读框,5′非编码区为64bp,3′非编码区为543bp,编码574个氨基酸,预测分子量约为62.106kD,等电点为5.94。氨基酸同源性分析发现,Gh4CL2与来自白杨、大豆和紫草的4CL一致性较高。进一步研究Gh4CL2基因的功能,构建了该基因的原核表达载体pET-28a-4CL2,经酶切鉴定后转化到大肠杆菌BL21(DE3)中。SDS-PAGE分析表明,最佳诱导表达条件为0.5mmol/LIPTG在37℃下诱导4h,重组蛋白主要以包涵体形式出现。     

陆地棉叶绿体铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与表达

以陆地棉‘CRI36＇的叶片为材料,使用RACE技术克隆到了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因。基因序列全长共1 043 bp,含有完整的开放阅读框。推导的氨基酸序列分析显示含有叶绿体信号肽,和已知植物的叶绿体Cu/Zn-SOD酶蛋白的氨基酸残基的同源性在66%～74%之间。基因的表达谱分析显示：棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因主要在叶片、茎中表达,根、花和下胚轴中没有检测到信号,即基因的表达主要在棉花的绿色组织。不同生育期的表达谱结果证实：该基因主要在苗期表达,以后表达逐渐减少。用pET-21a（＋）构建了原核表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）的表达结果显示：表达后得到一个29.0 kD的新蛋白,其分子量与预期目标一致。对SOD酶活性的分析证实,重组菌的酶活性显著增加,证明克隆的基因具有活性。     

陆地棉脂肪酶基因克隆及氨基酸序列分析

根据陆地棉(Gossypium hirsutum L.)EST序列设计一对引物,采用RT-PCR方法从萌发的棉籽中获得了脂肪酶(triacylglycerol acylhydrolases,EC 3.1.1.3)基因,该基因编码483个氨基酸;比对结果显示,棉籽脂肪酶与拟南芥、水稻、蓖麻等脂肪酶相似性较低,具有由Ser-Asp-His组成的三联体催化活性中心,在亲核Ser残基周围有GXSXG保守序列.软件预测显示该脂肪酶为可溶性蛋白,分子量约为55.4 kD,等电点为9.07,不含N端信号肽,亚细胞定位可能是过氧化物酶体或胞质溶胶.     

陆地棉GhPS2基因的克隆和表达分析

卤代酸脱卤酶(HAD)在调节植物生长发育和响应磷缺乏胁迫方面具有重要作用。该研究基于前期陆地棉根部低磷胁迫基因差异表达序列数据分析,以陆地棉新陆早19为材料,对GhPS2基因进行克隆,并对其基因组DNA与cDNA测序分析,借助生物信息学方法分析GhPS2的基因结构和进化关系;采用荧光定量PCR(qRT-PCR)的方法检测该基因于根、茎、叶、花4个器官的基因表达量变化和低磷胁迫下0,4,12,24,72 h的相对表达。结果表明,(1)成功获得陆地棉GhPS2基因,该基因的开放阅读框序列长度813 bp,编码270个氨基酸,存在3个内含子,属于HAD家族,其中存在1个保守结构域名为Put-Phosphatase。(2)序列比对和进化分析显示,陆地棉GhPS2与其他棉种PS2、榴莲PS2的相似性分别为93%和83.15%。(3)qRT-PCR结果表明,GhPS2基因在根中表达量最高,其次是茎和花,在叶中表达量最低,该基因在低磷胁迫4 h时相对表达量达到最高值,低磷胁迫72 h时是适磷处理的16.66倍。研究表明,GhPS2基因属于低磷胁迫响应基因,在棉花响应低磷胁迫过程中具有重要作用。     

棉花Gh4CL1基因克隆及表达

根据棉花纤维特异表达cDNA文库分析得到的4-香豆酸辅酶A连接酶基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术从棉花中克隆了1个4CL基因,命名为Gh4CL1(GenBank登录号为FJ479707).结果表明:Gh4CL1基因cDNA全长2 331 bp,具有1个1 722 bp的开放阅读框,5′非编码区为64 bp,3′非编码区为445 bp,编码573个氨基酸,预测分子量约为61.951 kD,等电点为5.70.氨基酸同源性分析发现,Gh4CL1与来自白杨、大豆和紫草的4CL同源性较高.半定量RT-PCR检测表明,Gh4CL1基因在不同发育阶段的棉纤维中均有表达,在开花后20 d的棉纤维中表达量最大,说明该基因可能参与调控棉纤维细胞的伸长和次生壁的增厚.Gh4CL1基因在棉花花瓣中表达量最高,在其他组织中低水平表达或不表达.     

Characterization of somatic embryogenesis and plant regeneration in cotton (Gossypium hirsutum L.)

Summary Seventeen cultivars of cotton (Gossypium hirsutum L.) were evaluated for callus initiation and maintenance using 3 initiation media and 3 maintenance media. After a series of transfers of a 3% glucose media, calli were placed on a 3% sucrose medium. After several weeks calli were observed for the presence of embryo-like structures. Cultivars Coker 201 and Coker 315 were identified as embryogenic. Embryogenic callus has since been routinely obtained within 6 weeks by initiating callus on glucose media for 3–4 weeks followed by transfer to sucrose media. Histological examination has shown that embryos are derived from isodiametric, densely cytoplasmic cells and follow predictable patterns of development. Upon maturity, transfer to auxin-free media with reduced sucrose levels results in embryo germination. Regenerated plants can be transferred to greenhouse within 90 days of callus initiation.The senior author is presently a Research Geneticist, USDA-ARS, and Assistant Professor Present address