小麦尿卟啉原Ⅲ合成酶基因克隆及序列分析

根据水稻已公布的尿卟啉原Ⅲ合成酶(UROS)基因和小麦EST的保守序列,设计特异性引物对小麦尿卟啉原Ⅲ合成酶基因的部分片段进行克隆,得到了364 bp的cDNA(命名为UROS1)。以UROS1作为种子进行电子克隆,得到一段长为1210 bp的cDNA序列,并设计特异性引物克隆到1个1077 bp cDNA序列。对该片段分析结果表明,克隆得到的小麦UROS基因包含了信号肽区和全长的成熟肽区。小麦UROS基因与水稻UROS基因的同源性为86%左右,其推导氨基酸序列与水稻和拟南芥蛋白序列同源性分别约91%和79%。动物、植物以及微生物间核酸序列的保守性较低,氨基酸序列保守性也不高,但都存在UROS保守结构域(Hem D)。进化分析显示,该酶在不同物种间的进化速度差异较大。     

西瓜八氢番茄红素合成酶基因片段的克隆和序列分析

以西瓜品种ZXG00152为材料,提取瓜瓤总RNA,进行反转录,依据植物八氢番茄红素合成酶(PSY)的氨基酸保守序列设计引物,以cDNA第一链为模板,扩增得到长约750 bp的cDNA片段。将该片段克隆到pMD19-T载体,测序结果表明该基因片段长748 bp,编码249个氨基酸,Blast搜索结果表明,由该片段推导出的氨基酸序列与其它植物的八氢番茄红素合成酶有较高的同源性,其中与甜瓜的一致性达到97.8%。该片段已在GenBank中登录(登录号:DQ494214)。     

花生白藜芦醇合酶基因的克隆与生物信息学分析

利用Protparam、iPSORT prediction、ProtScale、SOPMA、Swiss-Modeling和Scan Prosite等生物信息学工具分别对其理化性质、信号肽、疏水性、亲水性、二级结构和三级结构进行分析。以花生粤油45总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆花生白藜芦醇合酶基因的DNA和cDNA序列,并利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其基因和蛋白质序列进行了分析。测序结果显示,该基因的DNA和cDNA序列长度分别为1 498 bp和1 251 bp,cDNA序列具有完整的开放性阅读框,编码389个氨基酸的多肽。该白藜芦醇合酶氨基酸368-378位点上存在芪合酶家族的特征位点GVLFGFGPGLT。同源性分析表明,其碱基序列与已报道的花生白藜芦醇合酶基因的一致性为99%,其氨基酸序列与已报道的花生白藜芦醇合酶氨基酸序列的一致性为100%。     

北美鹅掌楸LtuFPPS1基因克隆与组织表达分析

法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPPS)是植物萜类物质合成前体法尼基焦磷酸(farnesyl pyrophosphate,FPP)的关键合成酶。为探究北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera)萜类合成途径的分子机制,该文利用北美鹅掌楸转录组数据,通过设计特异性引物,采用RACE技术克隆得到LtuFPPS1基因的全长序列并进行生物信息学分析。结果表明:(1) LtuFPPS1基因全长1 460 bp,开放阅读框(ORF)长1 056 bp,编码351个氨基酸,蛋白质分子量为40 589.45 D,等电点为5.19,不稳定系数为43.50,归类为不稳定蛋白; LtuFPPS1基因所编码的蛋白不含信号肽,定位于线粒体,是一种不稳定亲水性蛋白,具有类异戊二烯类化合物合酶的特征结构域,α-螺旋为其氨基酸序列的主要二级结构。(2)进化树和同源序列分析表明,北美鹅掌楸LtuFPPS1蛋白与乐昌含笑(Michelia chapensis)的FPPS蛋白的亲缘关系更近。(3)组织表达分析结果发现,LtuFPPS1基因在北美鹅掌楸雌蕊中的表达量最高,其高低顺序为雌蕊花芽茎雄蕊萼片叶片花瓣根,据此推测萜类代谢物在花器官中的合成相对较多。综上所述,LtuFPPS1基因为萜类合成酶基因,可为从分子生物学层面探究北美鹅掌楸萜类物质的合成提供一定的理论帮助。     

非核糖体肽合成酶基因腺苷酰化结构域序列克隆及分析

微生物许多非核糖体肽类次生代谢产物主要是由非核糖体肽合成酶(NRPS)催化合成。参考Gontang发布的非核糖体肽合成酶(NRPS)通用引物设计扩增NRPS腺苷酰化结构域基因序列的特异引物,从海洋链霉菌L1的基因组DNA中扩增获得一个715 bp的NRPS基因序列。测序结果及比对分析表明该片段属于NRPS腺苷酰化结构域部分序列。对其拟翻译的氨基酸序列组成成分、理化性质进行分析,显示其包含AFD class I超基因家族核心结合区,为NRPS腺苷酰化结构域(A结构域)所在区域。对氨基酸序列的二级结构预测和三级结构模拟,发现与数据库中肠菌素合酶F组分的结构相似。为后续研究A结构域的特异性及完整NRPS基因簇克隆提供了参考。     

葡萄果实(E)-β-丁香烯合酶基因的克隆及其表达分析

利用生物信息学方法,通过电子克隆获得葡萄(Vitis vinifera Linn.) (E)-β-丁香烯合酶基因的cDNA序列;以从葡萄品种‘德引84-1’(‘Deyin 84-1’)果肉中提取的mRNA为cDNA模板,利用特异PCR技术克隆得到1个全长1 880 bp的基因,被命名为Vv-ECar(GenBank登录号JF808010),该基因序列包括开放阅读框1 674 bp、3’非翻译编码区209 bp和poly+ (A) 28 bp,可编码557个氨基酸.比对结果显示:葡萄Vv-ECar基因的核苷酸序列与葡萄VvGwECar2基因的同源性达93％,二者编码的氨基酸序列同源性达90.8％,均含有植物萜类合酶家族共有的保守域DDXXD;葡萄Vv-ECar与茶[Camellia sinensis (Linn.)0.Kuntze]和杨(Populus balsamifera subsp.trichocarpa×P.deltoids)的萜类合酶相关基因同源性均在73％以上;分子进化树的分析结果也显示葡萄Vv-ECar基因编码的氨基酸序列与其他植物的同源序列具有高度保守性.半定量RT-PCR和荧光定量PCR分析结果显示:在葡萄果实发育的不同阶段均有Vv-ECar基因的表达,但其相对表达量随果实的发育呈先低后高的趋势,其中在幼果期相对表达量最高.     

金针菇Fv-Afe1基因的功能初探

从金针菇菌株L11基因组数据筛选出一个腺苷酸合成酶超家族基因Fv-Afe1。结合转录组数据分析基因结构,利用生物信息学软件对基因及其氨基酸序列生理生化指标进行预测,与NCBI已公布的其他物种的氨基酸序列进行系统发育分析,运用qRT-PCR技术和转录组表达谱数据对Fv-Afe1在金针菇各发育时期进行表达分析。结果显示,Fv-Afe1全长为967 bp,具有4个外显子和3个内含子,该基因氨基酸三级结构具有两个结构域,属于胞内酶,无跨膜结构,为真菌腺苷酸合成酶超家族成员;该基因在伸长期菌柄高表达,成熟期菌柄次之。     

决明查尔酮合成酶基因的克隆及序列分析

以决明(Cassia tora)为实验材料,利用RT-PCR和RACE技术,从决明嫩叶中克隆出查尔酮合成酶(Chal-one synthase,CHS)基因,其cDNA全长为1 459 bp,编码一个由390个氨基酸残基组成的多肽.氨基酸序列分析表明,决明CHS基因的氨基酸序列中含有44.61%的中性疏水氨基酸,29.74%的中性亲水氨基酸,12.56%的酸性氨基酸和13.O8%的碱性氨基酸.决明CHS基因的氨基酸序列中具有CHS家族酶系的氨基酸保守残基,包括结合底物CoA的结合残基及催化聚酮合成的催化残基,表明其可能参与聚酮化合物的合成.决明与其它植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为豆科决明属的翼叶决明(Cassia alata)的同源性较近,并且CHS家族可以分为CHS亚家族与非CHS亚家族.将得到的序列提交GenBank,登录号为EU430077.     

茶树CsGGDPS7基因的克隆和表达分析

从茶树基因组鉴定得到牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因CsGGDPS7,以铁观音茶树为材料克隆获得全长cDNA(GenBank登录号MH891780)。CsGGDPS7序列全长1 185bp,包含1 098bp开放阅读框(ORF),编码365个氨基酸。预测结果显示在N端包含叶绿体转运肽,亚细胞定位于叶绿体中。氨基酸序列分析结果显示,具有类异戊二烯合成酶家族的5个保守域和2个特征功能域(DDXXXXD和DDXXD)。进化树结果表明与油橄榄(Olea europaea)OeGGDPS7亲缘关系最近。荧光定量检测显示,CsGGDPS7在叶片中的表达量显著高于其他组织,但花发育阶段CsGGDPS7表达量差异不显著。在乌龙茶做青过程中,CsGGDPS7在晒青阶段就快速上调表达并在三摇达到峰值。CsGGDPS1和CsGGDPS2表达也受做青调控,但CsGGDPS4不受做青调控。研究推测,CsGGDPS7可能与乌龙茶萜类香气物质合成密切相关。     

大麦Dhn6基因的克隆、蛋白质结构预测与干旱胁迫表达模式

脱水素(Dehydrins,DHNs)是高等植物胚胎发育晚期产生的一类特异多肽,其表达累积程度与植物的发育阶段、低温、ABA和脱水信号调节等因素密切相关。为了解脱水素的结构与干旱胁迫表达累积反应,文章从六棱大麦分离到序列全长为1 767 bp的Dhn6基因,序列分析结果表明,该基因含一个92 bp内含子,90~1 759 bp为一个开放阅读框,与裸大麦Dhn6基因(GenBank登录号:AF043091)的同源性最高,达93.18%,编码523个氨基酸残基的多肽,预测蛋白质的分子量为49.68 kDa,理论等电点为8.04。结构分析发现,蛋白质具有3个螺旋区,无规则卷曲构成二级结构的主要组分,亲水氨基酸比例超过83%;三维结构预测发现,多肽链自身反向平行排列成松散的亲水索链,K-片段参与兼性?-螺旋结构域的形成,意味着该脱水素具有束缚自由水、稳定细胞膜相结构的功能。实时定量RT-PCR检测结果表明,Dhn6基因的相对表达水平在干旱处理8 h快速累积,推测DHN6在大麦对干旱胁迫的早期响应中发挥重要功能。     

基于皱皮软海绵宏基因组的PKS基因筛选的研究

提取皱皮软海绵及其共附生微生物的宏基因组总DNA,使用聚酮合酶(PKS)基因的酮酰合酶(KS)域引物PCR扩增PKS基因片段获得一条671bp的片段,以pUCm-T vector为载体将该基因片段克隆到大肠杆菌中,从阳性克隆中分离出PKS基因片段,测序推导出氨基酸序列。通过BLAST比对发现此氨基酸序列与红细菌目的Rhodobacterales bacterium PKS基因KS域的氨基酸序列有96%的同源性。通过基于氨基酸序列的系统发育分析,推测此筛选得到的PKS基因属于trans-AT型。本文首次证实了皱皮软海绵中存在细菌来源的PKS基因。     

芒果炭疽病菌小柱孢酮脱水酶基因SCD1的克隆与敲除载体构建

芒果炭疽病(Colletotrichum gloeosporioides)是为害芒果的重要病害之一,为了明确小柱孢酮脱水酶基因SCD1与芒果炭疽病菌致病力之间的相互关系,本研究以芒果炭疽病菌DNA为模板,利用同源克隆技术扩增SCD1,分析其序列特征、推测了其蛋白的保守结构域,并借助In-Fusion~ HD Cloning Kit技术进行敲除载体构建。结果表明,该基因DNA和cDNA全长分别为796 bp、564 bp,编码区有两个内含子(大小为52 bp,180 bp),推测编码187个氨基酸,其分子量约为21.52 kD,等电点PI为5.90,与NCBI网站中已公布的基因进行Blastp比对,发现该序列与香蕉炭疽菌(C.musae)、无花果炭疽菌(C.caricae)(登录号:GQ266389.1,GQ266386.1)的小柱孢酮脱水酶基因相似性分别为98%和97%。该基因的敲除载体pSCDGH-1已构建成功,为下一步获得SCD1基因敲除突变体,研究该基因功能打下了材料基础。     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

西伯利亚蓼谷氨酰胺合成酶基因的克隆及碱性盐胁迫下的表达

根据西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum Laxm.)地下茎抑制消减文库(SSH)中获得的谷氨酰胺合成酶基因(Glutamin synthetase,GS)EST序列,应用RACE技术克隆了具有Poly A的全长cDNA序列,以下简称为PsGS基因。该序列全长1 273 bp,其5'非翻译区178 bp,3'非翻译区24 bp,开放阅读框编码356个氨基酸残基;根据与其他植物谷氨酰胺合成酶的氨基酸序列的比对以及系统进化分析的结果,确定此基因为谷氨酰胺合成酶基因家族成员;经过SignalP3.0预测该蛋白没有信号肽,无切割位点,为非分泌蛋白。经过ProtParam计算该蛋白的理论等电点为5.55,分子量为39.2 kD,不稳定系数为43.82%,为非稳定蛋白。实时定量PCR分析表明,PsGS在西伯利亚蓼叶、茎、地下茎中均有表达。在3%NaHCO3诱导下,该基因在叶和茎中表达升高,在地下茎中表达受到抑制,推测该基因在抵御碱性盐迫时具有重要作用。     

藏山羊KLF8基因克隆及组织表达分析

本试验旨在获得藏山羊KLF8基因序列,并分析其生物学特征,同时阐明该基因在不同组织中的表达情况。利用RT-PCR技术克隆藏山羊KLF8基因序列,利用实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,qPCR)检测其在藏山羊各个组织中的表达丰度。结果表明,获得藏山羊KLF8基因序列1 069 bp,其中包含CDS区1 008 bp,5'UTR序列28 bp和3'UTR序列33 bp,共编码335个氨基酸,为不稳定亲水碱性蛋白。KLF8基因在藏山羊的肺脏组织中表达水平最高,极显著高于其他组织(p<0.01)。本研究为进一步阐明KLF8基因在藏山羊中的生物学功能提供了依据。     

芥蓝八氢番茄红素合成酶基因BaPSY1的克隆及原核表达

本研究根据NCBI公布的白菜、甘蓝等近源物种的同源基因序列设计特异性引物,采用反转录PCR法从‘明丰香菇’芥蓝中克隆到八氢番茄红素合成酶基因BaPSY1,测序结果表明该序列长为1 251 bp,编码氨基酸416个,理论分子量为46.53 k D,等电点为8.83。序列比对发现,芥蓝BaPSY1氨基酸序列与油菜、甘蓝、白菜等十字花科植物相似性较高,达到89%以上,与番茄、甜橙等其他园艺植物的相似性也均超过70%;同源进化树分析表明芥蓝BaPSY1与油菜PSY位于同一分支,亲缘关系最近。此外,芥蓝BaPSY1基因序列中稀有密码子数量较多,所占比例达到11.53%,通过构建原核表达载体pEASY-Blunt E1-BaPSY1,将其转入含稀有密码子的感受态细胞Transetta(DE3)中诱导,最终成功获得了BaPSY1特异性表达蛋白,并且主要以包涵体形式存在。研究结果为揭示芥蓝BaPSY1基因功能提供依据。     

猪戊型肝炎病毒swCH-GS189株ORF2基因的克隆及序列分析

为进行猪戊型肝炎病毒(HEV)ORF2基因特征研究,参照GenBank中已发表的戊型肝炎病毒(HEV)核酸序列,设计了一对扩增HEV ORF2基因的引物,利用RT-PCR等方法克隆出了一株猪戊型肝炎病毒甘肃分离株GS189的ORF2基因cDNA片段.序列测定结果表明,swCH-GS189株的ORF2基因长2 025 bp,编码674个氨基酸,与GenBank中公布的其它毒株间的核苷酸序列同源性为79.1%～91.8%,推导的氨基酸序列同源性为89.5%～98.8%.系统发育进化树结果表明,该分离株为基因IV型.     

紫杉醇合成相关候选基因A02725的克隆及转基因菌株的构建

真菌紫杉醇合成相关基因的功能研究是揭示真菌紫杉醇合成机制的关键。为了揭示产紫杉醇内生真菌枝状枝孢霉MD2的候选基因A02725对宿主紫杉烷类合成的作用,本研究克隆了候选基因A02725的DNA全长序列(1 524 bp);生物信息学预测结果表明该基因编码蛋白为亲水蛋白,含508个氨基酸,无信号肽和跨膜结构,与牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS)具有79%的一致性;进一步构建该基因的超表达载体并转化枝状枝孢霉MD2,通过抗性筛选以及Southern blot检测,共获得27株转基因菌株,其中5株转基因菌株的外源基因是以单拷贝方式整合。该结果为深入分析超表达候选基因A02725对宿主紫杉烷类合成的影响奠定了基础。