大豆细菌性斑点病菌harpin编码基因的克隆与表达

摘要：【方法、目的】利用PCR方法从丁香假单胞菌大豆致病变种（Pseudomonas syringae pv. glycinea）Psg12菌株中克隆到1026bp的hrp基因。将其定向插入到表达载体pGEX-4T-1上,并转化宿主菌BL21,IPTG诱导表达后,SDS-PAGE显示其表达产物为分子量为61 kDa的融合蛋白质。【结果】该蛋白质在性质与功能上类似于已发现的harpins,即富含甘氨酸、不含半胱氨酸,热稳定以及对蛋白酶K敏感,能够在烟草上引起典型的过敏性反应,过敏性反应还可被真核生物代谢抑制     

大豆斑疹病菌harpin编码基因的克隆与特性研究

根据黄单胞菌harpin编码基因的同源性,设计简并引物,采用PCR方法从大豆斑疹病菌（Xanthomonas axonopodis pv.glycines, Xag）中克隆了402 bp的[STBX]hpa1[STBZ]同源基因,构建于表达载体pET30(a)上经转化大肠杆菌BL21菌株,获得基因工程菌BHR_3。基因工程菌诱导表达后经收集菌体和破碎细胞,得到表达产物为151kD的蛋白质。该蛋白质富含甘氨酸,不含半胱氨酸,对热稳定,对蛋白酶K敏感,可在非寄主烟草上激发过敏反应。激发的过敏反应需要植物体内水杨酸的积累,还可被真核生物代谢抑制剂抑制。序列比较显示,该基因与Xag中hpaG基因相同,与其它黄单胞菌中的hpa1基因有51.4%～93.8%的同源性,与其它革兰氏阴性植物病原细菌的harpin编码基因无同源性。据此把该基因产物鉴定为harpinXag。黄单胞菌harpin蛋白质序列比较发现,GG_GGG基序的多少并不是harpin蛋白的唯一特性。这为利用harpin蛋白开展植物病害控制的基因药物学设计提供了科学线索。     

大豆Lea5基因的克隆与表达分析

为了解高温处理促进大豆幼胚萌发成苗的分子生物学机制,采用经典的基因表达差异显示技术,分析大豆品种日本晴高温处理的幼胚与对照组材料的差异表达基因。对其中一个差异表达基因K6进行了测序和比对分析,结果表明该基因序列与大豆Williams 82基因组中的Lea5基因相似度高达99%,可以确定为Lea5基因。Blastp比对分析结果表明大豆Lea5蛋白为LEA-3亚家族成员。利用蛋白质分析软件分析了Lea5基因推测的蛋白质结构的特点,结果表明该蛋白质由113个氨基酸组成,相对分子量为12.283 k D,等电点高达10.12。该蛋白质不形成典型的二级结构。RT-PCR分析表明该基因表达具有组成型特点,在大豆幼胚发育过程中稳定表达,在大豆的根、胚轴和叶片等器官中均有表达。     

大豆GmcpSecA基因的克隆及表达特异性

Sec途径是将核编码的叶绿体蛋白输入到类囊体腔的蛋白分选途径之一,对叶绿体正确行使其功能有重要作用。前期研究获得了拟南芥AtcpSecA功能缺失的突变体agyl,其叶片呈黄白色,叶绿体发育缺陷,内部缺少类囊体片层结构。我们从大豆中克隆了拟南芥AtepSecA的同源基因GmcpSecA基因的全长cDNA序列和5’端ATG上游1．5kb的启动子序列,通过RT-PCR的方法对GmcpSecA基因表达的器官特异性进行了初步分析;并构建了GmcpSecA：：GUS和35S：：GmcpSecA融合基因,以农杆菌介导的转化方法获得转基因拟南芥。GUS组织化学染色结果表明：在转基因拟南芥的子叶、叶片、花萼等绿色组织中都有较强的GUS表达,而在非绿色组织中没有GUS表达。通过将过表达载体p35S：：GmcpSecA转化agyl,结果表明GmcpSecA能够部分回补拟南芥agyl突变体的表型。推测GmcpSecA基因具有与AtcpSecA基因相似的功能,在叶绿体发育过程中发挥重要作用。     

大豆中L34基因的克隆与表达分析

目的:采用分子手段试图分离与大豆种子低温吸胀相关的基因.方法:利用cDNA-AFLP(cDNA-amplified fragment length polymorphism)和RACE技术从大豆种子胚轴中克隆到一个编码132 kD的全长核糖体蛋白基因,命名为SOL34.结果:序列分析表明,SOL34和苜蓿(gi | 113205273 |)、茄科植物(gi | 48057670 |)及拟南芥(gi | 2500376 |)中L34蛋白基因的同源性分别为95%、95%和90%.半定量RT-PCR结果表明:大豆种子在4℃下吸胀24h内,胚轴中的SOL34被诱导表达,其中当种子低温吸胀6h,SOL34表达量升高非常明显,18h的表达量最大,24h表达量和18h相似;SOL34在大豆不同部位的表达不同,4叶期的大豆幼苗经过低温处理后,根尖中SOL34的表达比非处理材料增强约5倍,同时比胚轴中高约2倍;但是在叶片中,SOL34表达量并没有受到温度的影响,表达量也很弱,说明SOL34在叶片中是组成型表达.结论:结果分析表明,SOL34可能和大豆根的代谢有关.     

大豆酪氨酸氨基转移酶基因的克隆与表达分析

采用电子克隆与实验克隆相结合的方法获得了大豆酪氨酸氨基转移酶基因的cDNA序列,GenBank登录号为DQ003328.序列分析结果表明,该cDNA序列含有一个编码425个氨基酸的完整的开放读码框,5′非翻译区具有多个同框终止密码子,3′端具有3个加尾信号和polyA尾巴.启动子区除含有通用核心元件外,还含有许多与光反应有关的作用元件.氨基酸序列比对和系统发育分析结果显示,不同物种之间酪氨酸氨基转移酶的氨基酸序列同源性较高.电子表达分析和RT-PCR组织表达分析结果表明,该基因的表达量与组织中叶绿体含量具有很高的关联,强光逆境能够上调该基因的表达.     

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。     

大豆GmCOL8基因的克隆及表达分析

从大豆品种‘垦农18’中克隆了一个CONSTANS—like基因,命名为GmCOL8。进化树分析表明它属于CONSTANS—like亚家族1的成员。mRNA表达分析显示,GmCOL8在短日下具有明显的生物钟节律性表达特性,其表达高峰出现在凌晨。GmCOL8主要在复叶中表达,表达高峰出现在开花时期。     

大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因的克隆与表达分析

【目的】储存蛋白是昆虫发育、变态和生殖过程中氨基酸的主要来源,Hexamerin是储存蛋白家族重要成员,在昆虫的生长发育中起着重要作用。为了研究hexamerin基因(SpbHex)在大豆食心虫Leguminivora glycinivorella Matsumurav生长发育过程中的作用,对大豆食心虫SpbHex基因进行克隆与表达分析。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆SpbHex的cDNA全长序列,并通过qPCR研究其在不同发育阶段和幼虫不同组织的表达情况。【结果】SpbHex基因cDNA序列全长2 161 bp,其中开放阅读框2 112 bp,编码703个氨基酸。蛋白预测分子量84.15 ku。hexamerin基因在大豆食心虫不同发育阶段和不同组织中均有表达。在不同生长发育阶段中4龄幼虫的表达量较高,1龄和成虫的表达量较低;在不同组织中脂肪体的表达量较高,表皮中的表达量最低。【结论】本研究克隆了大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因,并对其在大豆食心虫中表达模式进行分析,为进一步明确hexamerin基因在大豆食心虫生长发育中的作用奠定基础。     

大豆镉运输相关GmNramp1基因的克隆与表达

土壤主要污染物中的重金属镉(Cd)已被列为优先关注污染物以及人类致癌物之一,会影响农作物的生长发育,并且可以通过食物链进入人体,影响人类健康。已有研究表明,在模式植物拟南芥和水稻中,Nramp蛋白家族在重金属镉吸收转运和调控过程中起到了关键作用,但在大豆中尚未有该基因参与重金属镉吸收和转运的报道。通过大豆数据库的分析,发现了一个Nramp家族基因,命名为Gm Nramp1(Glyma07g02680)。RT-PCR分析结果表明,在不同时间75μmol·L-1Cd Cl2处理的大豆根、子叶、胚轴和叶中Gm Nramp1基因均下调表达,而且在Cd处理的根系转录组测序分析中也得到了相似的结果。这些结果说明,Gm Nramp1基因可能在大豆中参与Cd吸收或转运过程。该研究为大豆抗重金属育种提供理论基础和基因资源。     

大肠杆菌邻氨基苯甲酸合成酶编码基因trpED的克隆与表达

目的:通过基因重组的方法获得在体外具有邻氨基苯甲酸合成酶活性的基因trpED,为进一步解除反馈抑制的基因改造寻找靶标。方法:分别构建重组质粒pBV220-trpE和pBV220-trpD;由于trpE和trpD存在翻译偶联现象,将其自大肠杆菌基因组中经PCR扩增得到,构建新的表达质粒pBV220-trpED。结果:SDS-PAGE显示,包含质粒pBV220-trpED的重组菌在相对分子质量约53000(trpE基因表达)和56000(trpD基因表达)处的蛋白表达量明显增多,且邻氨基苯甲酸合成酶活性是对照的3倍。结论:翻译偶联的存在直接影响蛋白活性的发挥;重组质粒pBV220-trpED的获得为进一步的基因改造,以提高色氨酸产量奠定了研究基础。     

编码腈水解酶的大豆疫霉基因PsNIA的克隆与转录分析

包括大豆在内的许多植物都可以产生氰化物,对侵染的病原菌产生毒害作用而阻碍其进一步扩展。采用抑制性差减杂交（suppression subtractive hybridization,SSH）的方法,筛选到一个在大豆疫霉侵染早期上调表达的、编码腈水解酶的cDNA片段;克隆了该基因的全长序列,命名为PsNIA。Southern杂交结果显示,PsNIA在大豆疫霉基因组中只有1个拷贝。系统发育分析表明,PsNIA与绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa的腈水解酶的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有腈水解酶的保守结构域。RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉侵染大豆12h时可以检测到转录。     

编码腈水解酶的大豆疫霉基因PsNIA的克隆与转录分析

包括大豆在内的许多植物都可以产生氰化物,对侵染的病原菌产生毒害作用而阻碍其进一步扩展。采用抑制性差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)的方法,筛选到一个在大豆疫霉侵染早期上调表达的、编码腈水解酶的cDNA片段;克隆了该基因的全长序列,命名为PsNIA。Southern杂交结果显示,PsNIA在大豆疫霉基因组中只有1个拷贝。系统发育分析表明,PsNIA与绿脓杆菌Pseudomonas aeruginosa的腈水解酶的序列同源性最高,且该基因编码的氨基酸序列具有腈水解酶的保守结构域。RT-PCR分析表明,该基因在大豆疫霉侵染大豆12h时可以检测到转录。     

大豆ERF转录因子基因GmERF8的克隆与表达分析

ERF转录因子广泛存在于植物中并且参与植物应对生物及非生物胁迫的响应。本研究利用RT-PCR技术从大豆中克隆获得1个新的ERF转录因子基因Gm ERF8,开放阅读框全长627 bp,编码1个由208个氨基酸残基组成的分子量为23.43 k D的蛋白。蛋白结构预测发现,该蛋白含有1个典型的AP2/ERF结合域,2个预测的核定位信号和1个保守的EAR抑制元件。进化分析表明Gm ERF8蛋白与烟草Nt ERF3蛋白的同源性最高。实时荧光定量PCR表明,Gm ERF8在大豆的根和叶中表达量较高。ABA、高盐和低温处理均使Gm ERF8表达量下降;乙烯(ET)和干旱处理则使Gm ERF8的表达量先下降后升高。转录调节能力分析结果显示,Gm ERF8可以抑制报告基因的表达。上述实验结果表明,Gm ERF8可能作为转录抑制子参与大豆对环境胁迫的应答。     

大豆开花基因GmCO和GmFT的克隆及表达

为了研究大豆光周期反应是否受开花基因CO(CONSTANS)和FT(FLOWERING LOCUS T)调控,采用同源序列法从大豆中分离了CO和FT的同源物GmCO和GmFT.GmCO和GmFT分别编码151和109个氨基酸,与水稻和拟南芥中相关蛋白的氨基酸序列同源性达到70%以上.通过RT-PCR分析GmCO和GmFT在短日照(short daylength,SD)、自然光照(natural light,NL)和长日照(long daylength,LD)处理大豆不同发育阶段叶片中的表达发现,GmCO在LD处理大豆早期发育的叶片中高丰度表达,GmFT在SD和NL处理大豆开花时期的叶片中高丰度表达.上述结果表明,GmCO和GmFT的表达与大豆开花时间及光照长度密切相关,且GmCO抑制GmFT的表达.     

编码1,3-丙二醇氧化还原酶基因的克隆和表达

采用PCR法克隆了巴氏梭菌（Clostridium pasteurianum）CpN86菌株编码1,3丙二醇氧化还原酶基因（dhaT基因）;完成了dhaT基因测序、表达载体构建和在大肠杆菌中表达;分离和纯化了dhaT基因表达的重组蛋白。实验结果：（1）PCR法克隆的dhaT基因和肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumoniae菌株dhaT基因的序列同源性为829%;（2）dhaT基因表达蛋白的酶活为108U/mg;（3）dhaT基因表达的蛋白分子量为43kD;（4）Western blot确定了dhaT基因表达的蛋白和 CpN86菌株天然蛋白有相同的抗原反应。     

水稻细菌性条斑病菌中假定编码甲基趋化蛋白的基因的功能初步研究

水稻细菌性条斑病菌(Xamthomonas.oryzae pv.oryzicola,Xoc)是水稻的主要病原菌之一,其引发的水稻细菌性条斑病可造成水稻严重减产。本文利用水稻细菌性条斑病菌广西分离株GX01作为实验菌株,获得XOC2233基因的Tn5插入突变体,XOC2233编码为假定的甲基受体趋化性蛋白,本实验对其生化表型以及致病性的研究表明,突变体的致病力与野生型相比没有明显变化,但其胞外多糖产量和游动性增强,且其胞外蛋白酶的活性有所降低,而互补菌株均能恢复其表型到野生型水平。根据本研究的结果推测XOC2233基因可能通过对鞭毛的合成控制影响胞外多糖的分泌,为进一步研究XOC2233基因在水稻条斑病菌胞外多糖代谢途径中的作用提供了基础。     

大豆油酸脱氢酶基因启动子的克隆及其表达活性分析

大豆油酸脱氢酶(FAD2-1B)基因是种子特异表达基因,利用PCR方法从大豆基因组DNA中分离FAD2-1B基因的启动子片段,命名为FP.PLACE在线启动子预测工具分析表明:序列中含有多种典型的种子特异性表达元件,如Skn-1 motif、AACACA、SEF4 motif、E-box、ACGT等.将克隆得到的FP片段替换pCAMBIA1301中的CaMV35S启动子,构建表达载体pCAM-FP.通过农杆菌介导法在大豆各组织中进行瞬时表达,GUS组织化学染色显示FP驱动GUS基因在大豆根、茎、叶中基本不表达,在种子中有较高的表达活性,推测FP启动子具有种子特异表达活性.     

大豆基因GmGW2的克隆与转化

GW2编码一个环型E3泛素连接酶,位于细胞质中,通过将其底物锚定到蛋白酶体进行降解,从而负调节细胞的分裂。之前有文献报道GW2位点突变可导致水稻籽粒大小的改变。根据水稻中GW2基因序列,在Gen Bank中找到与之同源的大豆基因序列Gm GW2,克隆目的片段并进行了生物信息学分析。构建转化载体p CAMBIA1300∷Gm GW2∷EYFP,并对大豆品种中黄10进行转化。利用含有重组载体的农杆菌EHA105侵染萌发24 h的中黄10幼胚。当外植体长出3片复叶后,提取基因组DNA,对报告基因EYFP进行PCR检测。得到的阳性株在激光共聚焦显微镜下观察,EYFP蛋白含量显著增加,实验结果显示目的基因已转化成功。序列分析表明GW2基因与苜蓿,鹰嘴豆中的GW2基因具有较高的同源性。     

大豆再生相关基因GmRUB1的克隆及表达分析

大豆再生过程涉及细胞的分裂和分化、器官的决定和形成。RUB1基因在物质的转移和积累以及泛素化过程等多层次、多途径发挥着重要的调控作用。本研究利用实验室前期转录组测序技术得到差异表达基因GmRUB1,该基因是大豆再生中泛素化过程重要的组成部分,应用PLACE数据库、Interpro、expasy数据库、SOPMA、Phyre、Protscale、MEGA5等工具对该基因的启动子元件、编码氨基酸的功能、亲水性、疏水性、等电点、二级结构、三级结构、同源性比较进行分析。并研究了该基因在大豆品种东农50各器官中的表达分析。结果表明,其前体序列具有很多与再生相关的响应元件,理论等电点为7.67,脂肪系数为79.34,稳定系数为48.06,属于不稳定蛋白,GmRUB1编码的蛋白属于泛素结合蛋白,有一个泛素化过程中的E2连接酶的结构域,二级结构中24.59%为α螺旋结构,39.34%为不规则卷曲,10.93%为β转角,25.14%为延伸链,三级结构共有122个氢键,6个螺旋结构,18个转角结构,亲水性平均系数为-0.389,GmRUB1基因与苜蓿亲缘较近,qRT-PCR结果表明GmRUB1的表达量在果实中较高,说明GmRUB1基因可能参与大豆再生过程。随后对该基因进行了克隆及表达载体构建。上述结果初步分析了GmRUB1基因编码氨基酸的生物信息学及表达情况。并通过对其进行克隆和载体构建,对今后进一步研究该基因的功能,提高大豆再生率,建立稳定的大豆再生体系提供了理论基础。