茶陵野生稻冷响应基因OrCrZFl的克隆与生物信息学分析

OrCrZFl基因是基于水稻基因表达芯片分析从茶陵野生稻中筛选出的一个受低温诱导、编码类锌指蛋白的基因。以茶陵野生稻为材料,用RT-PCR方法扩增获得了包含其完整ORF的cDNA克隆。根据其ORF进行预测,该基因编码一个包含492个氨基酸残基的蛋白,其理论分子量为51.895 kD,pI=6.21。经蛋白质相似性比对,其编码蛋白与日本晴第8号染色体上Os08g0536300基因编码的蛋白质(GenBank登录号:XP_015649825.1,zinc finger protein CONSTANS-LIKE 14)氨基酸序列一致性为98.37%;其第145位到第492位氨基酸序列与籼稻93-11的预测蛋白(EEC83950.1, hypothetical protein OsI_30045)一致性为96.55%;其第16位到第492位氨基酸序列与谷子(Setaria italica)、高粱(Sorghum bicolor)、玉米(Zea mays)、粗山羊草(Aegilops tauschii subsp.tauschii)及穿心莲(Panicum hallii)编码的蛋白(zinc finger protein CONSTANS-LIKE 14/15)一致性为67.35%～72.47%。对其可能的启动子区域序列分析,发现多个可能与逆境或逆境激素反应有关的顺式作用元件。基于以上结果,我们认为该基因为一新的野生稻耐冷候选基因。     

日本蛇根草花青素还原酶基因的克隆及其生物信息学分析

花青素还原酶(anthocyanidin reductase, ANR)是原花青素合成途径中的关键酶,同时花青素还原酶对植物花色苷的积累也发挥着重要作用。本研究以日本蛇根草为材料,以其转录组测序结果为基础,设计引物通过RT-PCR方法成功克隆得到日本蛇根草ANR基因完整的cDNA序列,利用生物信息学方法和工具对日本蛇根草ANR基因的功能结构域、生理和化学参数、亲/疏水性、信号肽、二级结构等进行预测和分析。结果表明,该基因cDNA全长为1 020 bp,编码339个氨基酸,预测其蛋白分子量为36.37 kD,等电点为5.92,为亲水蛋白,不含信号肽序列。综上,本研究成功克隆获得日本蛇根草ANR基因并完成其生物信息学分析,研究结果将为解析该基因的功能奠定基础。     

山杏苹果酸酶基因的克隆与生物信息学分析

三羧酸转运体系(柠檬酸,苹果酸和丙酮酸)可为脂肪酸生物合成提供原料乙酰辅酶A与还原力NADPH;而苹果酸酶可催化苹果酸发生氧化脱羧而产生NADPH,是调控脂肪酸代谢的重要酶。山杏种子脂肪酸含量丰富、产油率高,是研究植物油脂代谢的良好材料。本研究以山杏为试材,采用RACE克隆和电子拼接相结合的方法,首次从山杏种子中克隆得到苹果酸酶基因(命名为SaME,GenBank上登记号为JX262381),该基因的cDNA编码区全长1923bp、编码640个氨基酸,预测其编码蛋白分子量为70.15kD、等电点为6.38;同时,运用生物信息学方法对SaME基因编码蛋白的理化特性、结构域和亚细胞定位等方面进行预测分析,结果显示,该蛋白定位在细胞的质体膜上,具有苹果酸酶活性,属于NADP-ME超家族。本文对山杏SaME基因的克隆与分析,为进一步探究苹果酸酶对油脂代谢的调控机制奠定了基础。     

平榛AGAMOUS基因的克隆与生物信息学分析

以野生平榛(Corylus heterophylla Fischer)为试材,采用RT-PCR方法从花芽中获得了一个平榛AGAMOUS基因cDNA,命名为ChAG,GenBank登录号为JN828811.序列分析结果表明,ChAG基因编码一个长度为726 bp,编码241个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示,该基因属于MADS家族AG亚家族.序列比对和系统进化分析表明,ChAG基因与欧榛的亲缘关系最近,相似性达99％.采用生物信息学手段对ChAG基因的保守结构域、疏水性和二级结构等进行分析.     

羊草DHN3基因的克隆及其逆境响应的表达分析

该研究从羊草（Leymus chinensis）中克隆得到1个脱水素（Dehydrin,DHN）编码基因LcDHN3。通过序列分析表明,LcDHN3开放阅读框为501 bp,编码167个氨基酸,分子量为17.01 kD,理论等电点为8.05,为亲水性蛋白。LcDHN3蛋白具有脱水素的保守结构域,含有1个Y 片段、1个S 片段和2个K 片段,属于YSK2型脱水素。亚细胞定位预测LcDHN3蛋白定位在细胞质和细胞核。同源比对分析显示,LcDHN3与大麦（Hordeum vulgare）等6种植物的DHNs整体相似性为84.27%。进化分析显示,LcDHN3和大麦的DHN亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,LcDHN3基因的表达受干旱、冷、热、NaCl、高pH和机械损伤胁迫诱导,同时受植物激素ABA和JA的诱导。研究表明,LcDHN3参与了羊草响应逆境胁迫的信号途径。     

萤火虫Luc基因的克隆及生物信息学分析

[目的]克隆野生型虫荧光素酶(luciferase)基因(Luc)全长序列并对其进行生物信息学分析。[方法]以虫荧光素酶报告栽体p XP2 DNA为模板,应用PCR技术,获得萤火虫Luc基因目标条带并克隆到p GEM-T-Easy载体,利用CD search、Prot Param、Prot Scale和SOMPA等11种预测软件对其保守区域、一级结构、理化性质、空间结构及活性区域等进行预测分析。[结果]该酶由551个氨基酸残基组成,属于可溶性亲水蛋白。其二级结构主要由无规卷曲和α-螺旋组成。三级结构以6q2m.1的A链为模板进行同源建模,其活性区域由125个氨基酸残基构成,面积和体积分别为2 483.879?2和1 834.454?3。在该蛋白质的活性区域之外,筛选出38个具备引入二硫键条件的潜在位点。[结论]成功克隆了Luc基因,并对野生型虫荧光素酶进行了生物信息学分析预测,为进一步过定点突变提高虫荧光素酶的热稳定性奠定了理论基础。     

人NR2F2基因的克隆及其生物信息学分析

[目的]克隆人NR2F2(Nuclear Receptor subfamily 2,group F,member 2)基因并分析其生物学特性。[方法]根据NCBI数据库提供的人NR2F2基因序列设计其特异性引物,通过PCR扩增目的基因,并将其连接到p ET-28a载体上,然后进行酶切鉴定与DNA测序来确定人NR2F2基因克隆的正确性,再利用生物信息学在线工具分析人NR2F2蛋白的生物学特性。[结果]酶切鉴定与DNA测序结果表明人NR2F2基因开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸残基,分子量为29 162.79 Da,p I为5.96。NR2F2蛋白是主要位于细胞质和细胞核中的亲水性蛋白,不含跨膜结构域,无信号肽,其二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸链构成,并且三级结构与二级结构预测结果一致。[结论]克隆获得人NR2F2基因,其编码的蛋白质属于类固醇/甲状腺激素受体超家族,α螺旋和无规则卷曲为二级结构中最主要的结构元件。GO注释分析表明,人NR2F2属于转录因子,参与序列特异性DNA结合、基因转录、RNA的生物合成、RNA代谢等过程。     

成人视网膜假定蛋白基因ARHP的克隆及生物信息学分析

从UniGene库中选取编号为BG2 2 2 62 4来自人鼻咽组织的表达序列标签 (EST )序列 ,联网到NCBI调用Blast服务器分析 ,发现该EST序列是一个代表新基因的未知序列 .利用Blast检索GenBank的nr数据库和EST数据库 ,构建EST重叠群 ,联网到NCBI的ORFfinder服务器 ,分析发现该EST重叠群具有完整的阅读框架 .分别在cDNA序列阅读框架的起始密码子和终止密码子的两侧设计引物 ,以人胎脑cDNA文库为模板 ,进行PCR扩增 ,测序确定该基因的cDNA全长序列 .该基因cDNA序列全长为 1672bp ,阅读框架位于第 3 0 4～ 1557位之间 ,编码由 417个氨基酸组成 ,分子质量为 46 58ku的蛋白质 ,其理论 pI为 4 2 1.将蛋白质序列通过NCBI的Blast服务器进行序列相似性分析 ,发现该基因编码的蛋白质和成年小鼠视网膜未知蛋白 (BAB3 2 2 14 )同源 .经与国际人类基因组命名委员会协商定名为成人视网膜假定蛋白 (adultretinahypotheticalprotein ,ARHP) ,GenBank登录号为AY174896.生物信息学分析表明 ,该蛋白质可能为一参与转录调控的核蛋白 .ARHP基因定位在染色体 5q3 5,跨越 3 5163bp ,含 4个外显子和 3个内含子 .在基因的 5′非翻译区有 2个CpG岛     

紫花苜蓿NAC转录因子MsNAC1基因的克隆、生物信息学分析及非生物逆境胁迫下的表达分析

NAC转录因子是高等植物所特有的具有多种生物功能的转录因子,在植物生长发育、抵抗逆境和激素调节等过程中发挥着重要作用。本研究利用RACE-PCR技术,克隆获得了紫花苜蓿NAC转录因子Ms NAC1(Gen Bank登录号为JN099384.1)基因的c DNA序列。生物信息学分析显示,Ms NAC1基因的开放阅读框(ORF)为993 bp,编码一个由330个氨基酸残基组成的亲水性蛋白,N-端具有保守的NAM结构域,C-端高度变异,具备NAC转录因子的基本特征;Ms NAC1蛋白被定位在细胞核中,含有2条核定位信号序列,具有9个糖基化位点和23个磷酸化位点,三级结构为对称的同型二聚体。多重比对发现,Ms NAC1蛋白与拟南芥ATAF1和水稻Os NAC6蛋白的同源性较高;系统进化分析表明,Ms NAC1蛋白属于NAC转录因子家族中的ATAF亚族,与ATAF1的亲缘关系最近。非生物逆境胁迫下的表达分析显示,Ms NAC1基因在高盐、干旱和低温胁迫下表达量均呈现先上调后下调的趋势,不同处理时间的差异达到极显著水平,并且根中的表达量上调幅度高于叶片,说明该基因可能参与调控非生物逆境胁迫的生理响应。     

普氏野马GH基因的克隆及生物信息学分析

普氏野马(Equus przewalskii)属国家Ⅰ级保护动物,是现存的马中唯一的野生亚种。生长激素(Growth Hormone, GH)是大脑垂体前叶分泌的一种多肽类激素,对动物个体的生长、发育的影响极其明显。为了更好的保护普氏野马,提高其野外生存与繁殖能力,本研究利用PCR技术首次获得了普氏野马GH基因,并利用生物信息学方法对其编码的蛋白质结构和功能进行分析和预测,旨在探明普氏野马生长激素(Growth Hormone, GH)基因的结构特点以及其编码蛋白质的结构与功能。结果显示,普氏野马GH基因所在基因组DNA全长为1 577 bp,经BLAST比对后,发现普氏野马与家马(GenBank:EU939446.1)GH基因序列相似性高达99.68%,属于同源序列。该基因编码蛋白质的氨基酸数量为152个,分子量为17 638.54 Da,理论等电点为9.01,带负电荷的残基总数(Asp+Glu)为19个,正电荷残基总数(Arg+Lys)为23个,分子式为C₇₉0H₁₂₇₄N₂₁₆O₂₂₆S     

云南元江普通野生稻中Pi-ta和Pib同源基因的克隆和分析

用高保真PCR技术从云南元江普通野生稻中克隆了抗稻瘟病Pi-ta同源基因的编码区及Pib基因的部分同源序列。Pi-ta同源基因的编码区序列与报道的栽培稻有99.7%的同源性。根据前人的结果,从元江普通野生稻的Pi-ta基因推导的氨基酸序列中918位点为丝氨酸,属于Pi-ta~-等位基因,不能对含有AVRPita基因的稻瘟病菌产生抗性。与Pi-ta基因相比,元江普通野生稻中的Pib同源基因第一外显子与栽培稻的相应序列间存在较大差异,其中有一段87 bp的DNA序列缺失,而且不能按正常的Pib基因序列的阅读框进行翻译。因此认为,元江普通野生稻不具有基于Pi-ta和Pib基因的抗稻瘟病遗传基础。     

海南普通野生稻稻瘟病的抗性鉴定与评价

在苗期应用自然诱发鉴定法对海南普通野生稻(Oryza rufipogonGriff.)41个居群的410份材料进行了2年的稻瘟病(rice blast)抗性鉴定,结果表明:经过初鉴和复鉴,410份海南普通野生稻中有21份表现高抗,占5.1%,117份表现抗,占28.5%,说明海南普通野生稻具有较好的稻瘟病抗性。     

海南普通野生稻稻瘟病抗性资源调查和鉴定

为挖掘海南普通野生稻稻瘟病抗性资源,2010年诱发鉴定了41个居群410份材料苗期叶瘟,2011年接种稻瘟病菌（YC25）鉴定了37个居群121份材料穗颈瘟,2012年调查了80个居群2461份材料田间自然状态的抗病性。结果表明：苗期叶瘟抗性鉴定有21份高抗、117份抗病。苗期抗、高抗叶瘟性的138份材料中穗颈瘟鉴定4份高抗和3份抗病,14份表现为田间自然抗病。苗期叶瘟鉴定不抗病或未作此鉴定材料中,4份表现为抗穗颈瘟和田间自然抗病。这些抗性材料来自海口、文昌、万宁、三亚、澄迈、东方等地。本研究为海南普通野生稻资源进一步研究和抗稻瘟病育种利用提供参考     

广西普通野生稻(Oryza rufipogon Griff)表型性状和SSR多样性研究

以中国普通野生稻初级核心种质中广西普通野生稻部分中的 2 2 3份野生稻为材料 ,以平均分布于水稻 12条染色体上的 34对SSR引物和中国稻种资源目录中的表型性状分析广西普通野生稻SSR位点的等位变异、多样性的地理分布及不同生长习性间的多样性分布等。结果表明 ,每对引物检测到的多态性片段 7～ 4 8条 ,平均为 2 4 .91条 ,普通野生稻的等位变异数明显大于地方稻种 ,在所分析的SSR位点中杂合位点比例变化在 1.35 %～ 81.31%之间 ,平均为 32 .0 1% ,与自花授粉的栽培稻相比具有较高的杂合率 ;北纬 2 2°～ 2 3°和 2 3°～ 2 4°范围内的两个区域内(一个包括隆安、扶绥和邕宁三县 ,另一个包括象州、来宾、武宣、玉林和贵港五个县 )所包含的普通野生稻数量多 ,遗传多样性大 ,在DNA水平上是广西普通野生稻的遗传多样性中心 ,而表型性状多样性中心是在北纬 2 1°～ 2 2°和2 2°～ 2 3°,其多样性分布与DNA水平不完全一致。在 4种生长习性间 ,DNA水平上的遗传多样性大小依次为匍匐型 ,倾斜型 ,半直立型和直立型 ,表型水平的多样性与DNA水平的多样性基本一致。     

茶陵野生稻苗期耐冷性与抗氧化系统的关系

为探讨茶陵野生稻苗期耐冷的生理机制,以耐冷性强弱不同的栽培稻及东乡野生稻为对照,研究了茶陵野生稻苗期冷胁迫后抗氧化系统的变化.结果表明,茶陵野生稻经冷胁迫后,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量增加幅度大于冷敏感对照,而稍小于或相当于耐冷对照;超氧阴离子(O2)产生速率和丙二醛(MDA)含量低于冷敏感对照品种,而稍高于或相当于耐冷对照.说明茶陵野生稻苗期耐冷性与其抗氧化系统冷胁迫后的适应性变化密切相关.     

云南及周边普通野生稻遗传多样性及其分布特征研究

利用27对SSR标记对云南普通野生稻的2个自然群体进行遗传多样性和起源进化分析,结果发现我国其他省份的材料与东南亚材料的遗传多样性较高,云南元江材料的遗传多样性最低。亲缘关系分析结果表明,云南元江材料与我国其他省份的普通野生稻之间关系较近,云南景洪普通野生稻与缅甸的普通野生稻关系最近,且云南元江和景洪的普通野生稻的遗传结构之间存在明显差异,说明云南普通野生稻属于中国与东南亚普通野生稻的过渡类型,为水稻起源地的"印度阿萨姆——中国云南"学说提供了科学依据。     

桂东南地区普通野生稻遗传多样性研究

利用25个微卫星位点对广西壮族自治区贺州、崇左、防城港3市8个居群301份普通野生稻材料的遗传多样性和遗传结构进行研究,结果表明桂东南地区普通野生稻遗传多样性丰富,平均等位基因数A=10.2400,有效等位基因数Ae=5.0221,平均期望杂合度He=0.7641,实际观察杂合度Ho=0.4840.根据固定指数(F=0.5653)计算出的异交率(t=0.2777)表明,普通野生稻的繁育系统是典型的混合繁育系统.对其遗传结构分析表明,总的遗传变异中有34.59%存在于居群间(Fst=0.3459).进一步研究发现大多数居群偏离了Hardy-Weinberg平衡且杂合体不足(Fis=0.2680,Fit=0.4817).最后根据各居群的遗传变异特点和遗传多样性比较,建议居群QT、YJ和TJ需要优先保护.     

利用SSR标记分析海南普通野生稻的遗传多样性

选用平均分布于水稻基因组的28对SSR引物,对海南不同纬度5个普通野生稻居群的163份材料进行遗传多样性和遗传结构研究。结果表明:(1)海南普通野生稻具有较高的遗传多样性,28个位点共检测到227个等位变异,平均等位变异数A=8.1071,有效等位变异数Ae=4.4190,平均期望杂合度He=0.4004,实际观察杂合度Ho=0.7062,香农指数I=1.6048;(2)居群的遗传分化系数较大,总的遗传变异中有46.40%存在于居群间(Fst=0.4640);(3)居群内杂合体较高(F is=-0.7069),根据固定指数(F=0.0588)计算出的异交率t=0.8889,说明海南普通野生稻的繁育系统属于一种较高的异交混合交配类型。     

水稻逆境响应基因OsMsr15的表达分析与克隆

应用Affymetrix水稻表达芯片,分析了苗期和孕穗期的培矮64S水稻基因在高温、干旱和低温逆境处理条件下的表达模式,发现多个与逆境反应相关基因.其中,OsMsr15(Oryza sativa L.multiple stresses responsivegene 15)受高温、干旱和低温胁迫诱导,表达水平均显著上调.实时定量PCR分析结果与芯片数据基本吻合.序列分析表明,该基因无内含子,ORF(open reading frame)全长为717 bp,编码一个由238个氨基酸残基组成、具有典型C2H2结构域的锌指蛋白,推测相对分子质量约为2.46 kD,pI值约为8.90,蛋白分子的氨基端和羧基端分别存在一个推测的核定位信号B-box和EAR(ERF-associated amphiphilic repression)基序.对OsMsr15可能的启动子区域进行分析,发现多种与逆境诱导相关的调控元件.该基因编码的蛋白在不同物种中存在高度相似性,显示OsMsr15基因可能作为一个保守的耐逆基因,参与植物的多种耐逆反应过程.     

东乡野生稻与栽培稻正反交种间杂种F_1的雄配子发生与发育

该文以东乡野生稻与栽培稻（美国光壳稻P1003）的正反交种间杂种F1（正交为光壳稻P1003×东乡野生稻;反交为东乡野生稻×光壳稻P1003）为试材,研究其各个减数分裂时期的染色体行为特征、染色体交换重组及雄配子发育特点。结果表明：正反交杂种F1花粉母细胞细胞核减数分裂的同步性较高,细胞质为连续型胞质分裂类型。在细胞核分裂的过程中,核仁在前期I到中期I逐渐消失。染色体在前期I到中期I逐渐收缩,变得更加清晰可见。在终变期和中期I,90.54%以上的花粉母细胞能形成12个二价体（含少数棒状二价体和8字型二价体）,部分花粉母细胞（正交9.46%,反交7.65%）出现少量的单价体、三价体和四价体。后期I观察到1.27%–1.35%的花粉母细胞含有1至数条落后染色体。最终有92.6%–94.8%的小孢子能发育成形态正常、染色能力强的成熟花粉粒。另外,在正交杂种F1的粗线期中存在2个核仁,而反交杂种F1及其双亲的粗线期只有1个核仁。这些研究结果可为作物品种改良、种质资源创新以及种间亲缘关系研究提供细胞学证据。