巴西橡胶树HbMYB62转录因子基因的克隆和表达分析

R2R3-MYB类转录因子参与包括逆境胁迫反应等多种生物反应。为鉴定橡胶树中MYB转录因子的结构与功能,从橡胶树叶片中克隆HbMYB62全长的cDNA序列。该基因片段大小为1 013 bp,包含945 bp的ORF,编码314个氨基酸残基。其推导的氨基酸序列具有植物HTH_MYB的特异性结构域,并与拟南芥AtMYB62具有高度相似性。qRT-PCR发现HbMYB62主要在橡胶树花中表达,而在树皮、叶和乳胶中表达量较少。其叶片表达量在过氧化氢（H₂O₂）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）等处理下显著上调。表明HbMYB62与橡胶树的抗逆反应和激素信号传导过程有关,为进一步研究其结构和功能打下基础。     

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。     

巴西橡胶树一个AP2／EREBP转录因子的克隆及表达分析

本文采用RACE技术从巴西橡胶树中鉴定出一个AP2／EREBP转录因子。该转录因子全长cDNANl225bp,最长开放阅读框699bp,预测编码蛋白包含232个氨基酸;序列比对分析发现,该转录因子具有一段保守的AP2／EREBP结构域,与拟南芥Soloist（At4g13040）具有较高的相似性,将该基因命名HbSoloist。半定量胙PcR分析结果表明,HbSoloist在巴西橡胶树的胶乳、叶片、树皮和花中均有表达。与健康橡胶树相比,死皮树胶乳HbSoloist表达量明显下降。研究发HbSoloist表达受乙烯利、茉莉酸和低温处理调控,表明HbSoloist基因可能在巴西橡胶树乙烯、茉莉酸和低温反应中发挥作用。     

巴西橡胶树HbCPP1基因的克隆与表达分析

CPP基因家族是广泛存在于动植物中,成员数目较少的一类转录因子家族,在植物生殖发育和细胞分裂过程中起着重要的调控作用。本研究以橡胶树优良品种‘热研7-33-97’为供试材料,通过RT-PCR方法,在橡胶树花器官中克隆到一个CPP基因,命名为Hb CPP1(登录号为MF360959)。序列分析表明,Hb CPP1基因开放阅读框为1 755 bp,编码584个氨基酸,蛋白质分子量为63.676 k Da,等电点(PI)为8.4。序列多重比对结果显示,HbCPP1蛋白具有CPP蛋白的特征基序,含有2个保守的CXC结构域和1个比较保守R结构域。进化树分析表明,Hb CPP1属于A亚族基因,与其近缘物种木薯的Me CPP基因以及麻风树的Jc CPP7基因同源性较高,进化关系较近。氨基酸组分、理化性质以及蛋白结构预测分析显示,Hb CPP1蛋白是一个不具有跨膜结构和信号肽的不稳定亲水蛋白,可能定位于细胞核,其二级结构主要由两个蛋白结合区域和多个无规则的卷曲螺旋组成,其三级结构中CRC结构域构成了该蛋白的核心结构。利用QRT-PCR对Hb CPP1基因在橡胶树不同组织中的表达量进行检测,分析结果表明Hb CPP1基因在橡胶树茎尖、花序以及雌花中特异性高调表达。在干旱、盐、高温胁迫以及ABA处理下,Hb CPP1基因的表达量呈显著下调表达;而在低温处理下,Hb CPP1基因的表达量则呈显著上调表达,推测Hb CPP1基因可能参与了橡胶树花器官发育以及对多种非生物学胁迫的响应过程。     

巴西橡胶树HbAIH基因的克隆及表达分析

鲱精胺亚胺水解酶(Agmatine iminohydrolase,AIH)是植物通过精氨酸途径合成多胺过程中的重要酶之一。本研究首次从巴西橡胶树中克隆了AIH基因HbAIH。序列分析结果表明HbAIH全长1 462 bp,开放阅读框长为1 137 bp,编码378个氨基酸。预测 HbAIH 蛋白的分子量是42.28 kD,等电点为5.09,是一个亲水性蛋白。氨基酸相似性比对结果表明HbAIH与大戟科木薯MeAIH、蓖麻RcAIH和麻风树JcAIH等具有很高相似性,且含有植物AIH中高度保守的与酶活性位点形成和参与底物结合的11个氨基酸位点。qRT-PCR 分析表明,HbAIH表达无组织特异性,在雌花中表达量最高,树皮、茎尖、胶乳、叶片和雄花中表达量依次降低。HbAIH在不同发育时期叶片中的表达存在变化,稳定期表达量最低,淡绿期最高,说明HbAIH可能参与橡胶树叶片发育过程。此外,低温、干旱、高盐、过氧化氢、乙烯利、茉莉酸甲酯处理以及橡胶树死皮的发生均能引起HbAIH表达变化。这些结果说明HbAIH可能参与了橡胶树生长发育、产排胶调控及逆境应答过程。     

巴西橡胶树HbNTL1基因启动子的克隆与序列分析

膜结合NAC转录因子(NTLs)是植物NAC转录因子家族中一类C端具有跨膜结构域(transmembrane motifs,TMs)的转录调控因子,在植物生长发育、激素调节和逆境胁迫应答中具有重要的功能。根据巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)膜结合类NAC转录因子HbNTL1基因cDNA序列,利用基因组步移的方法从巴西橡胶树叶片基因组DNA中克隆获得了HbNTL1基因上游1 718 bp的调控片段。序列分析表明,该段序列含有一个典型的真核生物核心启动子区域,转录起始位点A位于起始密码子上游206 bp处。该启动子序列除了含有多个TATA-box、CAAT-box等基本顺式作用元件外,还存在赤霉素、茉莉酸和脱落酸等激素响应元件以及大量逆境胁迫诱导相关的顺式调控元件,如ABRE、DOFCOREZM、MYBCORE、W-box和MYCCONSENSUSATHSE等反应元件,表明HbNTL1转录因子可能是一个逆境胁迫相关NAC转录因子,在橡胶树抵御逆境胁迫的生理过程中具有重要功能。     

巴西橡胶树鲨烯合酶基因的克隆与序列分析

鲨烯合酶(SQS )是植物甾醇和三萜化合物生物合成途径中的关键酶。以巴西橡胶树为试验材料,提取胶乳总 RNA,利用 RT-PCR 以及 RACE 的方法克隆橡胶树鲨烯合酶 cDNA 编码区片段,并进行序列分析。结果表明：橡胶树鲨烯合酶 cDNA 编码区为1239 bp,编码413个氨基酸,命名为 HbSQS 。荧光定量分析表明鲨烯合酶基因在不同组织里表达水平存在明显差异,且受乙烯调控。     

巴西橡胶树HbCMK基因的克隆及表达

根据植物CMK(4-Diphosphocytidyl-2C-methyl-D-erythritol Kinase,CMK)的同源序列设计引物,通过RT-PCR结合RACE的方法在橡胶树中获得了与其相应的CMK基因,命名为HbCMK.序列分析表明HbCMK长1 415 bp,编码388个氨基酸,该氨基酸序列与长春花(Catharanthus roseus)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、甜菊(Stevia rebaudiana)、丹参(Salvia miltiorrhiza)、烟草(Nicotiana benthamiana)和水稻(Oryza sativa)的CMK相似性分别达到72.6%、72.5%、71.9%、70.9%、69.0%和66.9%.半定量RT-PCR结果显示,HbCMK的表达具有组织差异性,在愈伤组织中大量表达,在叶片和胶乳中微量表达,乙烯诱导胶乳HbCMK的表达,伤害对HbCMK的表达几乎没有影响.本实验结果为进一步了解MEP途径在橡胶树胶乳中的作用和天然橡胶生物合成的调控奠定了基础.     

巴西橡胶树HbMKK4基因的克隆及表达分析

采用RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’中克隆了1个促分裂原活化蛋白激酶的激酶(MKK)基因HbMKK4。该基因全长cDNA序列1 580bp,编码框1 059bp,编码352个氨基酸,含有S_TKc结构域,其编码蛋白的分子量为38.83kD,理论等电点为9.36。实时荧光定量PCR结果显示,HbMKK4在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达。割胶、茉莉酸甲酯和乙烯利均能上调胶乳中HbMKK4基因的表达,基因相对表达量分别在割胶后2h、茉莉酸甲酯处理8h和乙烯利处理4h后达到最高。研究结果推测HbMKK4可能通过MAPK信号途径参与茉莉酸信号途径的响应,可能在天然橡胶生物合成调控中起关键作用。     

巴西橡胶树HbCMT的克隆与表达分析

通过PCR和RACE技术克隆了巴西橡胶树中一个染色质甲基化酶(Chromomethylase, CMT)基因（HbCMT）。HbCMT长2697 bp,含有2556 bp的阅读框,编码851个氨基酸。推测HbCMT分子量为95.67 KD,等电点为5.38,氨基酸序列与可可、葡萄、黄瓜、鹰嘴豆、番茄、拟南芥CMT家族成员的同源性分别为77％、74％、72%、67%、64%和52%。定量PCR分析表明HbCMT在巴西橡胶树的根、树皮、叶、胶乳中均有表达,其中在胶乳中表达量最低,此外HbCMT在橡胶树自根幼态无性系的胶乳中表达比老态无性系胶乳中的表达低。     

巴西橡胶树 HbNAC1基因启动子的克隆及序列分析

NAC转录因子是植物特有的一类转录调控因子,在植物的生长发育、激素调节和境胁迫应答中具有重要的功能。为研究NAC转录因子在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)抗逆胁迫中的功能,本项目组根据巴西橡胶树NAC转录因子-HbNAC1基因序列,通过Genome Walking方法从巴西橡胶基因组DNA中获得了长度为1861bp的HbNAC1基因的5’调控区片段,序列分析表明该段序列含有一个典型的真核生物核心启动子区域,转录起始位点T位于起始密码子上游52bp处。该启动子序列除了含有TATA-box、CAAT-box等基本顺式作用元件外,还具有茉莉酸响应元件以及大量光顺式作用元件和逆境胁迫诱导相关的顺式调控元件,这表明HbNAC1基因在橡胶树逆境胁迫应答过程具有重要功能,其启动子可能是一个光诱导型和组织特异性启动子。     

巴西橡胶树HbCMT1的克隆与表达分析

通过PCR和RACE技术克隆获得了巴西橡胶树染色质甲基化酶(CMT,chromomethylase)基因(Hb CMT1)。Hb CMT1全长2697 bp,含有2556 bp的阅读框,编码851个氨基酸。推测Hb CMT1分子量为95.67 k D,等电点为5.38,氨基酸序列与可可、烟草、葡萄、黄瓜、鹰嘴豆和拟南芥等CMT家族成员的同源性分别为66%、51%、50%、56%、53%和50%。定量PCR分析表明Hb CMT1在巴西橡胶树的根、树皮、叶、胶乳中均有表达,其中在叶中表达量最高,在胶乳中表达量最低。此外Hb CMT1在橡胶树自根幼态无性系胶乳中的表达量比老态无性系胶乳中的低。     

巴西橡胶树水通道蛋白基因cDNA的克隆及序列分析

采用简并性RT-PCR和RACE技术,从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆了2个aquaporin基因的全长cDNA,分别命名为HbPIP1和HbPIP2(GenBank登录号分别为GQ479823和GQ479824).测序和生物信息学分析表明,HbPIP1和HbPIP2分别编码287和278个氨基酸,均具有6个跨膜区,包含MIP家族信号序列SGX-HXNPAVT/SFG、高等植物PIP高度保守序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN.核酸和氨基酸序列的同源性分析表明,HbPIP1和HbPIP2均属于水通道蛋白基因家族的新成员.     

巴西橡胶树HbHEV3基因的克隆和表达分析

根据EST序列信息,通过RT-PCR获得了一个编码橡胶素前体的基因,命名为HbHEV3。HbHEV3编码区cDNA长度为630bp,编码209个氨基酸。预测的HbHEV3蛋白包含1个信号肽,1个具有几丁质结合特性的Hevein结构域和1个Barwinn结构域,HbHEV3与橡胶树及其他植物中类似蛋白具有很高的同源性。分离获得了HbHEV3起始密码子上游1 050bp的启动子序列,该序列含有众多应答激素和胁迫信号元件。实时荧光定量PCR分析结果表明,HbHEV3在所检测的组织中均有表达,其中在胶乳中的表达量最高,乙烯诱导能显著上调胶乳中HbHEV3的表达。研究表明,HbHEV3可能参与了橡胶树乙烯介导的防御反应,并在橡胶凝集过程中具有重要功能。     

丝瓜LcWRKY21转录因子基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR和Race技术从普通丝瓜果肉中分离到1条长达1 809 bp的cDNA,并对其进行序列分析。结果表明,该序列包含1个1 044 bp的开放读码框(open reading frame,ORF);预测编码347个氨基酸,理论分子量为38.61 kDa,等电点为9.46;编码蛋白质与甜瓜(Cucumis melo)和黄瓜(Cucumis sativus)同源蛋白的相似性达到84%以上,具有高度的保守性,基因命名为LcWRKY21。Wolf Psort预测其亚细胞定位于细胞核(nucleus)内。Motif Scan分析显示,LcWRKY21蛋白质的氨基酸序列274~340位、279~339位和325~337位分别为WRKY保守结构域、DNA结合结构域及锌指结构域序列。同源性分析表明,丝瓜LcWRKY21的锌指结构为C2H2型,属于第II类WRKY蛋白质家族。荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction,q PCR)分析显示,LcWRKY21具有组织表达特异性,在普通丝瓜品种福丝2号果实中表达量最高,其次为根和茎,在叶片和花中的表达量较低。LcWRKY21基因在6个丝瓜品种中的表达水平具有品种差异性,在易褐变普通丝瓜品种福丝2号中的表达量最高,其次为普通丝瓜福丝3号和福丝4号,在有棱丝瓜福丝5号、福丝6号和不易褐变的普通丝瓜品种福丝1号中的表达量较低。分析发现,LcWRKY21在福丝2号不同成熟时期中的表达量呈先上调后下调的趋势,在授粉后35 d的表达丰度达到最高。此外,LcWRKY21在普通丝瓜品种福丝2号的表达水平呈先上调后下调的趋势,鲜切后3 h时表达量达到最高,随后出现下调。初步推测,转录因子LcWRKY21基因在丝瓜果肉褐变过程中起着一定的调控作用。     

铁皮石斛DoWRKY6转录因子基因的克隆与分析

目的:植物生长发育由多种转录因子调控,探索WRKY转录因子调控铁皮石斛组织生长发育机理。方法:根据铁皮石斛原球茎转录组数据中的WRKY6序列设计引物,并利用RACE技术克隆该基因;用生信分析软件预测其蛋白结构,并进行系统发育分析;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术研究该基因在铁皮石斛幼苗根、茎、叶等组织中的表达。结果:通过RACE技术得到1个1,238bp的Ⅱ类WRKY转录因子基因,命名为DoWRKY6,其ORF长1,017 bp,编码339个氨基酸残基,与梅[PrmuWRKY27(XM_008236601.1)]及大豆[GlmaWRKY27(XM_003555347.3)]有较近的亲缘关系,且DoWRKY6在茎中的相对表达量最大。结论:我们预测在铁皮石斛的生长发育过程中DoWRKY6基因对根、叶、茎的调控作用依次增强,表明DoWRKY6与已发表的铁皮石斛WRKY基因在组织的差异性表达上有较大差别,这对丰富WRKY家族对铁皮石斛的生长发育调控机制提供更多依据。     

梭梭NAC转录因子家族基因的克隆和转录激活分析

以梭梭NAC转录组测序结果设计特异引物,成功克隆5个梭梭NAC转录因子。通过与其它物种NAC蛋白进行多重比对,表明克隆的5条序列具有NAC转录因子所共有的5个典型亚结构域。通过构建p GBKT7融合表达载体,将其转入AH109酵母菌中进行转录激活功能分析。结果显示含有Ha NAC10、Ha NAC17、Ha NAC18、Ha NAC21转录因子的重组酵母菌可以在SD-Trp-His-Ade缺陷培养基平板上生长,X-gal检测显蓝色。这表明Ha NAC10、Ha NAC17、Ha NAC18、Ha NAC21可以激活下游报告基因表达,说明其具有转录激活活性;Ha NAC16不具备转录激活活性。为进一步分析梭梭NAC转录因子功能和调控机制提供帮助。     

巴西橡胶树HbCOI1基因5'调控序列的克隆及分析

利用GenomeWalker方法获得了巴西橡胶树HbCOI1的5'调控序列.通过分析表明,在该序列中除了含有真核生物典型的核心启动子区域(879～928 bp,TATA box存在于886 bp)外,一些与真核生物顺式调控元件相似的序列也存在其中,如在63、85和604 bp等处具有CAAT序列;在212、385和427 bp处有5'UTR Py-richstretch元件;在96 bp处有1个与茉莉酸应答相关的元件TGACG;在43 bp处存在1个与水杨酸应答相关的TCA-element;在145 bp处存在1个与抗性和胁迫应答相关的TC丰富重复序列.此外,在626、745、834和864 bp处分别有ACGTT-box、GATA-box、ARR1AT和I-box等顺式作用元件.     

巴西橡胶树HbNAC1基因的克隆和表达分析

根据EST序列信息,利用RACE技术从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆了1个NAC类转录因子基因HbNAC1,其cDNA全长为1419 bp,含有完整的开放阅读框,编码309个氨基酸。推导的氨基酸序列含有1个NAM结构域,具有典型的NAC类蛋白的结构特征,与毛果杨(Populus trichocarpa)、蓖麻(Ricinus communis)、水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsisthaliana)中的相应氨基酸序列的同源性分别达79%、80%、57%和60%。聚类分析表明,HbNAC1属于NAC家族Ⅱ亚族。半定量RT-PCR分析表明,该基因在胶乳中的表达较丰富,经乙烯利刺激后其在胶乳中的表达量明显增加。     

巴西橡胶树HbCOI1基因5′调控序列的克隆及分析

利用GenomeWalker方法获得了巴西橡胶树HbCOI1的5′调控序列。通过分析表明,在该序列中除了含有真核生物典型的核心启动子区域(879~928 bp,TATA box存在于886 bp)外,一些与真核生物顺式调控元件相似的序列也存在其中,如在63、85和604 bp等处具有CAAT序列;在212、385和427 bp处有5′UTR Py-richstretch元件;在96 bp处有1个与茉莉酸应答相关的元件TGACG;在43 bp处存在1个与水杨酸应答相关的TCA-element;在145 bp处存在1个与抗性和胁迫应答相关的TC丰富重复序列。此外,在626、745、834和864 bp处分别有ACGTT-box、GATA-box、ARR1AT和I-box等顺式作用元件。