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。     

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。     

木薯MeNCED3基因克隆、结构变异及其表达分析

旨在揭示木薯MeNCED3基因在干旱等非生物胁迫应答中的作用。用RT-PCR的方法从木薯叶片中克隆MeNCED3基因,用MEGA软件构建进化树;用Dna SP软件分析基因结构变异,用荧光定量PCR技术分析MeNCED3在不同非生物胁迫下的表达特性。结果显示,从木薯中克隆了一个NCED基因MeNCED3,该基因具有1 803 bp的开放阅读框,编码600个氨基酸,含有NCED家族保守结构域。进化树分析表明,MeNCED3与杨树和杞柳中同源基因的亲缘关系较近,序列相似性分别达到83.9%和82.5%。基因结构变异发现,木薯野生种和栽培种之间共有8个错义突变,其中5个可能与MeNCED3的表达量有关。实时荧光定量PCR分析表明,MeNCED3在根中的表达量要远远高于叶片和茎。而且,MeNCED3的表达能被PEG、ABA和NaCl处理显著诱导。因此,MeNCED3在转录水平对木薯渗透胁迫、盐胁迫起调控作用,可作为候选基因进一步研究其在木薯抗旱中的功能。     

木薯MeASR基因克隆及表达分析

脱落酸-胁迫-成熟诱导蛋白(Abscisic acid-stress-ripening,ASR)在植物对非生物逆境胁迫的应答过程中发挥着重要作用。利用PCR技术从木薯中克隆了第一个ASR基因Me ASR,序列分析表明该基因开放阅读框(ORF)330 bp,编码109个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明该基因所编码的蛋白具有ASR家族蛋白的保守结构域,与番茄ASR家族蛋白Sl ASR4具有较近的亲缘关系。亚细胞定位分析表明Me ASR定位在细胞核,实时荧光定量PCR分析表明该基因的表达显著受渗透胁迫和ABA诱导。结果表明,Me ASR可能作为转录因子参与木薯对干旱逆境胁迫应答及ABA信号调节。     

木薯MeHB2转录因子的克隆与表达分析

该研究以木薯(Manihot esculenta Crantz)Ku50为实验材料,采用RT-PCR方法从叶片中克隆了1个HD-Zip基因MeHB2。MeHB2基因含有882bp的开放阅读框,编码293个氨基酸。蛋白质保守结构预测显示,MeHB2编码的蛋白含有Homeodomain、Leu zipper和HD-Zip_N等结构域,属于HD-Zip II成员。进化树分析表明,MeHB2与麻疯树、杨树和杞柳中同源基因的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析表明,低温胁迫、渗透胁迫、ABA和H2O2均可诱导MeHB2基因的表达,而盐胁迫抑制其表达。此外,MeHB2的表达量还受到遮荫胁迫的诱导。研究表明,MeHB2在木薯非生物逆境调控中扮演重要角色。     

水稻胁迫相关基因OsPM1启动子的克隆与分析

依据NCBI数据库OsPM1的序列信息,采用PCR技术扩增获取OsPM1的2 100bp的启动子序列。利用PLACE预测启动子的顺式作用元件分析表明,启动子内含有大量与胁迫相关的顺式作用元件,主要有ABA响应相关元件、脱水响应元件、低温响应元件、热激响应元件和转录因子结合元件。构建OsPM1的启动子和GUS基因融合表达载体,转入拟南芥。组织化学染色分析结果显示,非生物胁迫处理前,幼苗中GUS基因表达水平很低;干旱、低温、高盐等胁迫处理后,GUS基因表达量显著升高。研究表明,OsPM1的启动子能够显著提高在干旱、高盐和低温处理后下游基因的表达水平。     

水稻锌指蛋白基因OsBBX6的克隆、表达及生物信息学分析

锌指蛋白作为植物体内一类重要的转录因子,对植物生长发育、基因调控以及响应外界环境变化方面发挥重要作用。Os BBX6基因属于水稻锌指蛋白B-Box基因家族成员,启动子元件分析发现其含有高温应答元件(HSE)、干旱应答元件(MBS)及非生物胁迫响应元件(TC-rich repeats)等逆境相关元件。组织特异性定量表达分析表明,Os BBX6在叶片中表达最高,根其次,茎和幼穗中表达最低。胁迫处理后的荧光定量PCR发现其受低温诱导上调,受高温、干旱、盐胁迫等抑制表达,表明其正向响应低温胁迫,负向响应高温、干旱、盐胁迫等。另外,本研究还克隆了OsBBX6基因,并对其进行了系统进化、蛋白跨膜、蛋白亚细胞定位及OsBBX6基因共表达等分析,为进一步研究其生物学功能奠定基础。     

玉米钼辅助因子硫酸化酶基因启动子的克隆与功能验证

为克服组成型启动子启动外源基因过量表达引起的诸多问题,同源克隆(Mo-molybdopterin cofactor sulfurase)基因（ABA3）的启动子(ABA3s)序列,并用PlantCARE软件分析其非生物逆境应答元件, 实时定量PCR检测ABA3基因在非生物逆境诱导下的差异表达后。然后,用该启动子构建启动GUS（β-glucuronidase）基因的表达载体, 基因枪法转化玉米愈伤组织。经组织化学染色法检测其表达后, 在高渗、高盐、低温胁迫处理及ABA诱导下检测GUS酶荧光值与荧光素酶(内参)发光值的比值(GUS/LUC), 以此评价ABA3s启动子在非生物逆境胁迫下的启动活性。结果表明, ABA3基因在模拟干旱、低温、高温、高盐胁迫及ABA、乙稀诱导下差异表达, 说明该基因的启动子(ABA3s)具有非生物逆境诱导活性。序列分析表明, ABA3s启动子全长777 bp, 含有ARE、HSE、MBS、TGA、Circadian等多种非生物逆境胁迫应答元件。用ABA3s启动GUS基因构建的表达载体转化的玉米愈伤组织, 响应干旱、低温、高温、高盐胁迫等多种非生物逆境胁迫, 及ABA和乙稀诱导, GUS检测呈阳性。在8%甘露醇高渗条件下, GUS/LUC比值比空白对照高6倍。上述结果表明, ABA3s启动子具有非生物逆境诱导特性, 经进一步验证其功能后, 可用于玉米抗逆转基因研究。     

大豆GmGolS2基因启动子的克隆及功能分析

本研究利用PCR技术克隆了大豆Gm Gol S2基因的启动子序列。系统进化树分析表明,Gm Gol S2与沙冬青的Gols亲缘关系最近。利用Plant CARE分析启动子元件发现,在Gm Gol S2基因启动子序列中含有多个与逆境胁迫、激素等反应相关的元件。在The Bio-Analytic Resource for Plant Biology数据库中分析了Gm Gol S2的同源基因At Gol S2在不同逆境胁迫处理时的基因表达情况,结果表明该基因具有组织表达特异性,并参与盐胁迫、渗透胁迫及干旱胁迫等反应。RT-PCR结果表明Gm Gol S2基因受干旱诱导上调表达。     

OsEBP-89启动子中应答茉莉素信号的必需DNA区域的分析

水稻OsEBP-89基因的表达受乙烯（ET）、脱落酸（ABA）、茉莉素等激素和干旱、低温等逆境胁迫处理的诱导．本研究中,克隆该基因启动子和预测应答胁迫与激素信号相关顺式作用元件的基础上,通过农杆菌注射法介导的瞬时表达证实了该启动子在烟草叶片中驱动GUS报告基因的表达受茉莉素的诱导．为了进-步确定该启动子中应答茉莉素信号的重要DNA区域,对该启动子进行了-系列的缺失突变,并将相关的缺失启动子片段与GUS报告基因融合．烟草叶片中GUS报告基因瞬时表达分析表明,该启动子中位于-1200bp和-800bp的碱基是该基因应答茉莉素信号的必需DNA区域,其中在-1127bp处有一个G—box元件;结合已有的研究结果,发现应答茉莉素信号的必需DNA区域不同于该基因应答ACC处理的必需DNA区域（在-562bp处存在一个ERE元件）．总之,本研究结果有助于探讨该基因应答不同胁迫信号表达的分子机制．     

非生物逆境胁迫下ZmCIPK10基因表达分析

干旱、高盐、低温、高温等非生物逆境严重影响植物的生长发育,研究参与逆境胁迫应答基因具有重要的理论意义和应用价值。从玉米中克隆了一个CIPK蛋白激酶基因,暂时命名为ZmCIPK10。该基因全长2 730 bp,转录长度2 100 bp,编码438个氨基酸。顺式元件分析发现在基因启动子区域存在ABRE、HSE、TC-rich repeats等推测的逆境顺势元件。荧光实时定量PCR结果表明ZmCIPK10在干旱、低温、盐胁迫下表达量上调,在ABA、高温胁迫下表达量下调。研究结果初步证实ZmCIPK10基因响应非生物逆境胁迫,为ZmCIPK10参与植物逆境信号途径及其功能研究提供理论依据。     

新疆无苞芥锌指蛋白基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从新疆无苞芥中克隆获得1个锌指蛋白基因(OpZFP)。序列分析表明,OpZFP基因的开放阅读框为684bp,推测编码含227个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,OpZFP蛋白含有1个典型的C2H2型锌指结构,在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR结构域。系统进化树分析表明OpZFP编码产物与拟南芥AtZFP1、琴叶拟南芥AlZFP1的进化关系较近。分离了OpZFP基因2 095bp的启动子序列,发现该启动子与拟南芥AtZFP1基因的启动子序列只有84.4%的相似性,启动子分析表明二者存在多处不同的顺式作用元件。半定量RT-PCR分析表明,OpZFP在根、茎、叶、花和果荚中均有表达,在根中的表达量最高。OpZFP基因受高盐、干旱和低温等胁迫的诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。     

玉米胚胎发生后期丰富蛋白基因的启动子克隆与功能验证

该研究在生物信息学分析的基础上,克隆玉米胚胎发生后期丰富蛋白基因(MGL3)的启动子序列(pMGL3),进行非生物逆境应答元件分析以及实时定量PCR验证其非生物逆境胁迫响应特性,构建了pMGL3启动子驱动报告基因(GUS)表达载体,基因枪法转化玉米愈伤组织,通过GUS染色验证pMGL3启动子在非生物逆境胁迫下的驱动活性。再根据启动子序列分析结果,去除不同的顺式作用元件,构建不同长度pMGL3启动子驱动报告基因GUS表达载体,农杆菌介导法转化烟草叶盘,以确定pMGL3启动子的最短活性序列。结果显示:pMGL3启动子长1 554bp,存在多种与非生物逆境胁迫应答相关的调控元件,在干旱、高盐、低温胁迫及脱落酸、乙烯诱导下驱动MGL3基因增量表达,用以驱动GUS基因转化玉米愈伤组织,在高渗、高盐、低温胁迫及脱落酸诱导下具有驱动活性,且截短至325bp仍可保持驱动活性。研究表明,pMGL3启动子的确有非生物逆境诱导启动活性,进一步验证其作用机理后可运用于玉米抗逆转基因研究。     

资阳香橙砧木CjSPL基因家族鉴定及表达模式分析

鳞片启动子结合类蛋白(squamosa promoter binding protein-like,SPL)家族是一类参与调控植物生长发育以及响应环境胁迫的重要转录因子,但在柑橘等多年生果树中的研究较少。本研究以柑橘一种重要的砧木——资阳香橙(Citrus junos Sieb.ex Tanaka)为材料,基于plantTFDB转录因子数据库和甜橙基因组数据库鉴定并克隆出资阳香橙15个SPL家族基因,命名为CjSPL1–CjSPL15。序列分析表明,CjSPLs的开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为393–2865 bp,编码130–954个氨基酸;系统进化树将15个CjSPLs分为9个亚家族;基因结构和保守结构域分析预测出20个不同的保守motif和SBP基本结构域;启动子顺式作用元件分析预测出20种启动子元件,其中包含植物生长发育、非生物胁迫及次生代谢物相关元件。通过实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)分析了CjSPLs在干旱、盐和低温胁迫下的表达模式,较多CjSPLs在胁迫处理后显著上调表达。本研究为后续深入研究柑橘及其他果树SPL家族转录因子功能提供参考。     

水曲柳节律基因LHY启动子的克隆和功能分析

以水曲柳基因组DNA为模板,用Site Finding-PCR法扩增得到节律基因LHY（late elongated hypocotyl）启动子序列,长度为1 360 bp。PLACE启动子预测工具分析表明,序列中含有转录必备的TATA box、CAAT box以及一些非生物胁迫和激素响应元件等。构建植物GFP瞬时表达载体p PXGFP-P-LHY,农杆菌介导转化烟草叶片和白桦悬浮细胞,GFP检测结果表明,LHY启动子能够启动GFP基因在烟草和白桦细胞中表达,且对非生物胁迫（低温、高温、盐）产生响应;构建植物GUS报告基因整合表达载体p PCXGUS-P-LHY,农杆菌介导法瞬时转化烟草,GUS染色结果表明,LHY启动子的活性具有不同程度的时空特性。     

苹果叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1生物信息学和表达分析

HEMA1编码谷氨酰-tRNA还原酶(Glu TR)的合成,是叶绿素生物合成的关键酶基因。本研究利用RACE技术从苹果叶片中克隆Glu TR的编码基因,将其命名为MdHEMA1。生物信息学分析表明:MdHEMA1基因位于苹果8号染色体上,其CDS长1638 bp,编码545个氨基酸残基,蛋白分子量为59279.4 Da,等电点为8.45。蛋白序列及结构分析显示该蛋白包含保守的谷氨酰-tRNA还原酶的N端结构域、莽草酸/奎尼酸脱氢酶结构域及谷氨酰-tRNA还原酶二聚结构域。进化树分析显示MdHEMA1蛋白与白梨(Pyrus×bretschneideri)Pb HEMA1亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,MdHEMA1在根、茎、叶、花、果实各组织器官中均有表达,但光合组织(茎、叶、果实)中的表达水平较高;该基因在叶片和果实不同发育期表达存在差异,表达量与叶片和果实内叶绿素含量变化趋势一致;而且干旱胁迫能够诱导该基因表达。启动子分析显示MdHEMA1基因启动子区域含有多种非生物胁迫相关的顺式作用元件。     

大豆转录因子GmERF5启动子的克隆及活性分析

乙烯响应因子(Ethylene-responsive factors,ERFs)广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答。从大豆吉林32的基因组DNA中分离到GmERF5的启动子片段,全长1 924 bp。该区段含有9种与逆境相关的顺式作用元件,即G-box、GT-1、LTRE-1、W-box、TL1、DPBF、MYB、MYC和BIHD10S。将该启动子构建到植物表达载体pCAMBIA1301上与葡萄糖苷酸酶(GUS)基因融合,注射法转化烟草叶片,并进行干旱、高盐和低温处理,通过GUS组织化学染色和GUS荧光值的测定分析启动子的启动活性。结果表明,在未处理条件下,该启动子能驱动下游GUS基因的表达。干旱和低温处理10 h能明显增强GmERF5P的启动活性。     

葡萄F-box基因VvF-box5的基因结构与表达分析

F-box蛋白广泛存在于真核生物中,主要参与细胞周期调控、凋亡及多种激素信号转导等过程;近几年发现,F-box蛋白还介导了植物对逆境胁迫的应答响应,对维持植物正常生长发育至关重要。干旱等非生物逆境胁迫严重影响了葡萄正常生长发育和果实品质,克隆并分析干旱响应基因对改良葡萄的抗性有重要意义。本研究根据葡萄干旱转录组分析结果,发现11个F-box基因在干旱胁迫下表达量明显上调;其中,Vv F-box5基因位于葡萄第19条染色体上,对干旱胁迫的响应明显高于其他F-box成员;Vv F-box5基因含有5个外显子和4个内含子,内含子均含有保守的GT…AG序列;Vv F-box5基因包含1824 bp的开放阅读框,编码607个氨基酸,氨基酸序列的N端含有1个保守的F-box结构域,C端包含1个FBD和2个LRR结构域。启动子元件分析表明,Vv F-box5基因含有多种逆境应答元件,包括GA响应元件GARE-motif、Me JA响应元件CGTCAmotif、干旱胁迫相关元件ERE、HSE和LTR、光应答顺式作用元件ACE、Box4和Sp1以及与细胞周期调节和发育相关的元件等。实时荧光定量PCR结果显示,在干旱、高盐、ABA和Me JA处理下,Vv F-box5基因的表达量明显升高;亚细胞定位结果显示,Vv F-box5蛋白主要定位于洋葱表皮细胞的细胞核中;Vv F-box5的过表达明显提高了转基因拟南芥在干旱处理下的成活率。另外,本研究利用原核表达系统诱导6×His-Vv F-box5融合蛋白的表达,并使用蛋白标记亲和层析柱纯化获得了6×HisVv F-box5融合蛋白,为下一步深入研究Vv F-box5的功能奠定基础。     

橡胶树转录因子HbWRKY9的克隆与特性分析

通过RACE技术克隆得到一个新的橡胶树WRKY,命名为Hb WRKY9,Gen Bank登录号为JQ914653,基因全长为1 646 bp,ORF为954 bp,编码317个氨基酸。Hb WRKY9蛋白含有1个WRKY结构域和1个C2H2型锌指结构,与蓖麻(Ricinus communis)、麻疯树(Jatropha carcas)、毛果杨(Populus trichocarpa)和酿酒葡萄(Vitis vinifera)的WRKY成员一致性分别为80%、79%、70%和63%。对其启动子序列的分析表明,启动子核心区域位于翻译起始密码子上游74~123 bp处,启动子序列中包含TATA-box、CAAT-box、5'UTR Py-rich stretch、WRKY转录因子结合位点W-box、MYB结合位点MBS,以及与光响应相关的调控元件G-box和Box4,分生组织特异表达调控元件CCGTCC-box,与缺氧诱导相关的ARE元件,与高温胁迫相关的调控元件HSE,与Me JA和ABA等激素响应相关的CGTCA-motif和ABRE等顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,Hb WRKY9基因能响应低温胁迫,呈上调表达。     

蓖麻RcbZIP11基因克隆及表达特性研究

为探究蓖麻bZIP(basic leucine zipper)基因在响应非生物胁迫应答过程中的作用,研究基于蓖麻转录组数据,克隆到1条在低温胁迫下显著上调表达的bZIP基因,并将其命名为RcbZIP11(GenBank No. OQ506490)。RcbZIP11基因的编码区序列全长492 bp,其推导163个氨基酸,预测是1个亲水性蛋白质,具有保守的bZIP＿plant＿GBF1结构域。蛋白质的多序列对比显示,RcbZIP11蛋白质在进化过程中相对保守,进化树分析显示RcbZIP11与麻风树JcbZIP11蛋白质亲缘关系最近。亚细胞定位显示RcbZIP11蛋白质定位于细胞核,并成功克隆出RcbZIP11启动子序列,预测结果显示,该区域拥有光响应元件、逆境响应类元件和激素诱导类元件。RcbZIP11基因在蓖麻不同组织(真叶、子叶、茎和根)中均有表达,在子叶中相对表达量最高;且该基因在逆境胁迫下(干旱、盐、低温和ABA)的根和真叶中其相对表达量均高于0 h,说明RcbZIP11基因积极地参与蓖麻的非生物胁迫响应。综上,研究为进一步探究RcbZIP11基因在蓖麻逆境条件生长过程中的功能奠定...