滇牡丹1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS)基因的克隆及功能分析

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(DXS),作为MEP途径的第一个关键酶,在植物萜类合成中起着重要作用。为了克隆得到滇牡丹DXS基因,我们根据滇牡丹根皮转录组数据分析结果,首先获得滇牡丹DXS基因片段。之后根据获得的该片段设计特异引物,再利用RACE和RT-PCR技术从滇牡丹根皮中获得完整的DXS基因(Pd DXS)。Pd DXS基因全长为3 137 bp,全长基因中含有一个长度为2 151 bp的开放阅读框(ORF),该开放阅读框编码了717个氨基酸,根据开放阅读框序列推导所得蛋白序列绘制分子进化树,分子进化树将该基因推断所得蛋白与葡萄DXS蛋白聚为一类,因此,两者的DXS蛋白有较高相似性。经过氨基酸序列比对后,推断滇牡丹DXS具有叶绿体转运肽,二磷酸硫胺结合位点以及转酮醇酶结构域。半定量RT-PCR结果显示Pd DXS在根、茎、叶、花芽及花瓣中均有表达。本研究为确定滇牡丹中DXS的基因功能以及揭示滇牡丹中萜类化合物的生物合成提供了理论基础。     

编码嗜麦芽黄单胞菌terminase-like蛋白基因的克隆与分析

根据Grover报道的XanthomonasmaltophiliaCG类受体的 342bp核酸序列设计的一特异引物P2和随机引物进行PCR扩增 ,将约 75 0bpPCR产物克隆到 pUCm T载体上 ,得到重组质粒 pUCm Ter。pUCm Ter上插入片段经M 13通用引物双向测序 ,其中ORF5 5 5核酸序列的 2 83～ 36 2bp部分与PseudomonasphageD3orf2基因的 1385～ 14 6 4bp部分有 86 %相同碱基。由ORF5 5 5编码 184aa蛋白序列的 1～ 16 5aa部分与PseudomonasphageD3orf2基因编码terminase的 2 2 9～ 393aa部分具有 6 6 %相同序列。因此 ,克隆到的ORF5 5 5核酸序列可能是编码嗜麦芽黄单胞菌terminase like蛋白的基因序列。     

野生大豆根瘤GmGS1γ基因序列分析及原核表达

旨在明确大豆谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)基因家族各成员的结构特点及功能。利用同源克隆的方法从野生大豆根瘤克隆Gm GS1γ基因。生物信息学分析表明,ORF为1 071 bp,与大豆GS1γ(AF363022.1)部分序列的相似性为100%,与序列号为X81700.1相似性为99%。该序列具备植物GS的两个保守结构域,GS beta-Grasp功能区(17-97 aa)和GS催化功能区(103-350 aa)。系统发生树表明该基因编码的GS可能属于胞质2型同工酶。该基因可以在大肠杆菌DE3.0中表达,蛋白分子量为44 k D。     

海南龙血树WD40转录因子基因DcWD40-1的克隆和表达分析

海南龙血树是国产血竭的主要基源植物,其血竭主要化学成分为类黄酮化合物。为进一步了解DcWD40-1在类黄酮生物合成中的潜在功能和作用机制,该研究根据海南龙血树转录组数据,利用RT-PCR技术在海南龙血树中克隆了一个WD40基因DcWD40-1,该基因全长1 550 bp,包含一个1 353 bp的开放阅读框,编码450个氨基酸,蛋白质分子量50.77 kD,理论等电点5.71。生物信息学分析显示,DcWD40-1属于WD40蛋白家族成员,具有5个保守的WD40结构域,和其他植物WD40蛋白同源性高,保守性强。利用Genome Walking方法分离了1 503 bp的DcWD40-1启动子序列,该区域具有典型真核生物启动子结构特征,并含有多个应答激素和胁迫的响应元件。表达分析显示,血竭诱导剂能够诱导Dc WD40-1的表达,DcWD40-1的变化与血竭形成及类黄酮积累正相关。此外,DcWD40-1也能对茉莉酸甲酯、细胞分裂素、油菜素内酯和UV-B处理做出积极响应。     

苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种YBT_1765中稳定质粒pBMB175的克隆和功能分析

从苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种YBT_1765中克隆得到一个大小约152 kb的质粒pBMB175,构建了该质粒的限制性图谱,通过功能验证,将其最小的复制区定位在一个1151bp的片段上。分析了包含有这个复制区的一个大小为4152 bp的核苷酸序列,该片段包含有3个编码框（ORF1、OFR2和ORF3）。氨基酸序列同源性比较发现, ORF1(767AA)与UvrD_旋促酶、重组酶RecD和RecB家族具有20%～30%的相似性;ORF2（149AA）没有发现与任何已知序列具有同源性;ORF3（83AA）与pGI3中一个未知功能的蛋白（ORF7）具有34%的相似性。通过缺失及序列比较分析推测ORF2可能编码一种新的复制蛋白。因此pBMB175的复制类型可能属于一类新的复制家族。利用最小复制区构建的重组质粒在无抗生素选择压力下可稳定遗传40多代,具备构建稳定遗传质粒载体的潜力。     

橡胶草异戊烯焦磷酸异构酶基因的电子克隆及分析

利用电子克隆方法获得两条橡胶草异戊烯焦磷酸异构酶基因（IDI）的eDNA序列和编码区基因组序列,分别命名为TkIDI1和TklDl2,并采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行系统进化、亚细胞定位、活性位点、高级结构等方面的预测和分析。结果显示,TklDI1的eDNA序列长度为980bp,包含一个696bp的开放读码框（ORF）,编码232个氨基酸,预测定位于内质网或叶绿体上;TkIDl2的eDNA序列长度为1038bp,包含一个843bp的ORF,编码281个氨基酸,预测定位于线粒体或叶绿体;而他们的截短转录本蛋白定位于胞质中,且都具有过氧化物酶体定位信号。结构分析表明TkIDI1和TkIDI2与植物IDI蛋白同源,活性位点保守,高级结构与其他植物的IDI均具有高度的相似性。     

苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种YBT-1765中稳定质粒pBMB175的克隆和功能分析

从苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种YBT_1765中克隆得到一个大小约15.2kb的质粒pBMB175,构建了该质粒的限制性图谱,通过功能验证,将其最小的复制区定位在一个1151bp的片段上。分析了包含有这个复制区的一个大小为4152bp的核苷酸序列,该片段包含有3个编码框(ORF1、OFR2和ORF3)。氨基酸序列同源性比较发现,ORF1(767AA)与UvrD_旋促酶、重组酶RecD和RecB家族具有20%～30%的相似性;ORF2(149AA)没有发现与任何已知序列具有同源性;ORF3(83AA)与pGI3中一个未知功能的蛋白(ORF7)具有34%的相似性。通过缺失及序列比较分析推测ORF2可能编码一种新的复制蛋白。因此pBMB175的复制类型可能属于一类新的复制家族。利用最小复制区构建的重组质粒在无抗生素选择压力下可稳定遗传40多代,具备构建稳定遗传质粒载体的潜力。     

河南省猪戊型肝炎病毒HN-JY40的全基因组序列测定及分析

本文旨在测定猪戊型肝炎病毒HN-JY40株的全基因组序列,并对其序列特征和进化关系进行分析。设计8对引物,利用RT-PCR、3′RACE和5′RACE技术得到了戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus,HEV)河南分离株HNJY40的近似全基因组序列,命名为"HN-JY40";用Expasy、Megalign、Clustal X和MEGA 4等生物学软件进行序列分析、同源比对和进化树的构建。测序得到的HN-JY40序列去除polyA后全长7 223bp,5′UTR有9个碱基,3′UTR全长69bp。ORF1(5 124bp)编码1 707个氨基酸,ORF2(2 025bp)编码674个氨基酸,ORF3(345bp)编码114个氨基酸。全基因组相似性分析发现,HN-JY40为典型的基因4型病毒,且属于一个新亚型。猪HN-JY40ORF1的部分核苷酸(153~432bp)与人源HK104-2004同源性高达到96%,为揭示戊型肝炎的跨种传播提供了新的分子生物学依据。     

葡萄乙醇脱氢酶基因Ⅲ的电子克隆及生物信息学分析

利用电子克隆方法获得葡萄乙醇脱氢酶基因Ⅲ(ADHⅢ),并采用生物信息学方法对该基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、高级结构以及功能域等方面进行了预测和分析.结果表明,葡萄ADHⅢ基因全长1 602 bp,包含1 140 bp的ORF,编码379个氨基酸,该蛋白不具有明显的疏水区域,也无跨膜结构域,α-螺旋和不规则卷曲是其二级结构的主要构件.葡萄ADHⅢ包含有ADH功能域,和其他植物的ADHⅢ在序列组成、高级结构及活性位点等方面均具有高度的相似性.     

牡丹PsCS基因的克隆及序列分析

以牡丹品种‘赵粉’(Paeonia suffruticosa L.cv.‘Zhao Fen’)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从雄蕊中获得了一个牡丹柠檬酸合成醇(citrate synthase,CS)基因cDNA全长,命名为PsCS,GenBank登录号为HQ449568.其cDNA全长1 564 bp,包含75 bp的5’非编码区、73 bp的3 '非编码区和一个长度为1 416 bp编码471个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsCS与葡萄的亲缘关系最近,相似性达89.4％以上.     

海洋真菌灰绿曲霉地标蛋白编码基因AgTeaA的克隆与序列分析

为考察灰绿曲霉中地标蛋白AgTeaA对菌丝极化生长的作用,首先需要获得AgTeaA基因序列的相关信息.通过简并PCR的方法得到AgTeaA基因编码区的一段序列,以已知序列为基础通过染色体步移的方法获得基因全长及两端侧翼序列,然后通过逆转录PCR的方法确定出氨基酸序列,并利用相关生物学软件进行蛋白结构域的分析和系统进化树的构建.结果显示,AgTeaA基因编码区全长4 706 bp,对应氨基酸全长为l 477 aa,在256-320 bp,733-780bp,1 064-1 150 bp处各有一个内含子.与粟酒裂殖酵母Teal蛋白和构巢曲霉TeaA蛋白相似的是,AgTeaA在290-339aa,340-390 aa处各有一个Kelch结构域,在818-899aa,938-999aa,1 021-1 116aa,1 183-1 335aa处各有一个卷曲螺旋(coiled coil)结构域.     

多粘类芽孢杆菌SC2 xynD和gluB的克隆及序列分析

β-1,4-木聚糖酶和β-1,3-1,4-葡聚糖酶活性检测结果表明,多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)SC2能同时产生β-1,4-木聚糖酶和β-1,3-1,4-葡聚糖酶.以菌株SC2的基因组DNA为模板,通过TAIL-PCK方法克隆到4 807bp的DNA片段.DNAMAN软件分析,该DNA片段包含2个开放阅读框(ORF),ORF1长度为1 908 bp,编码含635个氨基酸、分子量为67.8kD的蛋白;ORF2长度为714 bp,编码含237个氨基酸、分子量为26.8kD的蛋白.BLAST分析结果表明,ORFI与已报道的P.polymyxa ATCC 842的xynD基因相似性为94%.ORF2与P.polymyxaWY110的gluB基因相似性为99%.基因序列的系统发育分析进一步说明.ORFI和ORF2分别为β-1,4-木聚糖酶基因xynD和β-1,3-1,4-葡聚糖酶基因gluB.     

猪流行性腹泻病毒ORF3蛋白40–91 aa是其细胞质定位的关键结构域

ORF3蛋白是猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)基因组编码的唯一的辅助蛋白,与病毒毒力相关。为确定PEDV ORF3细胞质定位信号,文中构建了系列PEDV DR13wt ORF3蛋白全长或截短肽重组表达载体,转染Vero细胞并利用激光共聚焦显微镜分析与EGFP融合表达的全长ORF3蛋白和其系列截短肽在细胞内的分布。结果表明,全长ORF3蛋白或所有包含2个跨膜域的40–91 aa基序的ORF3截短肽均只定位于细胞质中,而不包含40–91aa基序的ORF3截短肽分布于整个细胞中(细胞质和细胞核均有分布)。这表明40–91 aa是猪流行性腹泻病毒ORF3蛋白细胞质定位的关键结构域。PEDVORF3蛋白细胞质定位结构域的明确为进一步研究其细胞内转运和生物学功能提供了参考。     

黄花蒿转录因子AaW D40的克隆

黄花蒿(Artemisia annua L.)是菊科(Asteraceae)蒿属(Artemisia)一年生草本植物。WD40转录因子基因与植物叶片表面腺毛发育、次生代谢相关。本研究利用RACE技术从黄花蒿中克隆出Aa WD40基因(GenBank登录号:KY411922),并对其进行了生物信息学分析。AaW D40基因的cDNA全长1 498 bp,其中5'末端非翻译区为209 bp,3'末端非翻译区为183 bp。开放阅读框(ORF)的长度为1 106 bp,编码368个氨基酸残基,DNAMAN分析预测其等电点为4.64,分子量为41.29 kD。对AaW D40氨基酸序列进行同源性分析,发现其与多种植物具有较高的同源性。生物信息学分析发现AaW D40氨基酸序列含有4个典型的WD40重复区域,符合WD40基因的特征,所以命名为AaW D40。利用Swiss-Model对AaW D40蛋白进行三级结构分析,AaW D40蛋白空间结构错综复杂,与多种植物WD40空间结构域非常相似。系统发育树分析AaW D40与其他WD40均源于同一祖先,并且AaW D40与DpWDR、GhTTG4的亲缘关系最为接近。荧光实时定量PCR分析显示,AaW D40在根、茎、叶中都可以检测到表达,其中根的表达量最高,其次为叶,再次为茎。本研究为进一步研究AaW D40与黄花蒿次生代谢的关系提供了理论基础。     

牡丹二氢黄酮醇4-还原酶基因PsDFR1的克隆及表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）是花色素苷合成途径中的关键酶,在植物花色的形成过程中起重要作用。本研究以牡丹品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹DFR基因cDNA全长,命名为PsDFR1,GenBank登录号为HQ283448。序列分析结果表明,PsDFR1全长1242bp,包含一个长为1095bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白具有典型的DFR蛋白功能结构域,包括多个保守的短链脱氢/还原酶家族的特征位点,属于NADB_Rossmann超家族。氨基酸序列比对和系统进化树分析表明,PsDFR1与葡萄、棉花、毛果杨、梨等植物的DFR相似性都在75%以上。实时荧光定量PCR分析表明,PsDFR1在花色素大量积累的花瓣中表达量最高,其次是萼片和雄蕊,再次是叶片,在心皮中表达量最低。     

滇牡丹类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因的鉴定及表达分析

在植物中,类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(F3GT)将不稳定的花色素转变为稳定的花色素苷,是花色素苷形成的关键酶。本研究采样RT-PCR技术从滇牡丹中成功克隆获得一个完整的F3GT基因(Pd F3GT1),其含有1 371 bp的开放阅读框(ORF),编码456个氨基酸。该基因推断的蛋白与葡萄(Vitis vinifera)3GT蛋白的相似性为64%;与已知功能的3GT基因进行系统进化分析,结果显示Pd3GT1与葡萄3GT聚类到同一个分支。氨基酸比对显示Pd3GT1蛋白序列还有糖基转移酶家族特有的PSPG-box结构域。半定量PCR结果显示:Pd3GT1在花蕾,花开时期的花瓣中大量表达,在叶和花芽中有微弱表达;在根和茎中没有表达。说明Pd3GT基因表达具有组织表达特异性。该研究将为研究滇牡丹花色素形成机理,以及对滇牡丹类黄酮糖基转移酶的功能鉴定和利用基因工程手段改良花卉品质提供理论依据。     

小麦CEN/TFL1-like cDNA克隆及其编码序列分析

以水稻、金鱼草、拟南芥CEN/TFL1蛋白质序列为参考,以小麦中CEN/TFL1基因同源EST片段为依据设计特异引物,利用RT-PCR从普通小麦‘中国春’幼穗总RNA中扩增出549 bp的特异片段。测序结果表明,该片段包含了完整的ORF,编码产物为典型的CEN/TFL1-like蛋白家族成员。序列比对表明,该基因编码产物与黑麦草LpTFL1、水稻FDR2和FDR1以及玉米ZmTFL1亲缘关系最近,分别具有96.5%、96.0%、93.6%和95.4%的相似性;与哺乳动物Rattus norveqicus磷脂酰乙醇胺结合蛋白(PEBP)具有38.9%相似性。空间结构预测表明,该蛋白具有PEBP家族成员的典型三维结构。     

小麦Na+/H+反转运蛋白基因的克隆和特性

以水稻(Oryza sativa L.) Na+/H+反转运蛋白cDNA片段为探针,从小麦盐胁迫cDNA文库中筛选和克隆了2个小麦Na+/H+反转运蛋白基因,分别命名为TaNHX1 和 TaNHX2.序列分析表明TaNHX1为2 029 bp,包含一个完整的1 638 bp的ORF,编码546个氨基酸,其中含有DIFFIYLLPPI跨膜区.TaNHX2为1 693 bp,包含部分ORF及808 bp的3′-UTR.这2个基因与已知的水稻、拟南芥(Arabidopsis thialiana)和滨藜(Atriplex gmelini)中的同类基因NHX的相似性约为70%.RT-PCR分析表明小麦苗经400 mmol/L NaCl处理1 h后,TaNHX1的转录水平有所提高.     

小麦Na^＋／H^＋反转运蛋白基因的克隆和特性

以水稻 (OryzasativaL .)Na /H 反转运蛋白cDNA片段为探针 ,从小麦盐胁迫cDNA文库中筛选和克隆了 2个小麦Na /H 反转运蛋白基因 ,分别命名为TaNHX1和TaNHX2。序列分析表明TaNHX1为 2 0 2 9bp ,包含一个完整的 16 38bp的ORF ,编码 5 4 6个氨基酸 ,其中含有DIFFIYLLPPI跨膜区。TaNHX2为 16 93bp ,包含部分ORF及 80 8bp的 3′_UTR。这 2个基因与已知的水稻、拟南芥 (Arabidopsisthialiana)和滨藜 (Atriplexgmelini)中的同类基因NHX的相似性约为 70 %。RT_PCR分析表明小麦苗经 4 0 0mmol/LNaCl处理 1h后 ,TaNHX1的转录水平有所提高。     

花生AhRab7基因的克隆及其原核表达研究

为了研究花生小G蛋白AhRab7基因在大肠杆菌中的表达模式及与高盐胁迫的关联性,采用 RT-PCR技术从花生（Arachis hypogaea L .）品种花育20中克隆了AhRab7(7-1、7-2)的cDNA全长序列,通过核苷酸序列和氨基酸序列分析结果表明AhRab7的cDNA全长分别为872 bp、816 bp,分别含一个621 bp、618 bp大小的开放阅读框（ORF）,拟编码氨基酸数分别为206 aa、205 aa。将携带完整的ORF序列连入表达载体 pET-28a(+)中,经IPTG诱导后进行耐盐性测定,结果表明两种全长重组酶（分别含pET-Rab 7-1 和pET-Rab 7-2的重组质粒）均具有正常酶活性,明显缓解了高盐环境(5.5%～10% NaCl溶液)对大肠杆菌的生长胁迫,而对照组（含空载体pET-28a）未能检测出相同的酶活性,结果表明该基因表达可以缓解高盐胁迫影响。目的基因经IPTG诱导后高效表达,SDS-PAGE电泳检测到目标蛋白的大小为23KDa,与预测结果一致。这为后期探讨花生对盐胁迫及其他非生物胁迫的研究奠定了一定的基础。