小麦BBC1基因cDNA的克隆与分析

从小麦(Triticum aestivum L.)中克隆了一个BBC1基因的cDNA.分析结果表明,该基因编码一亲水多肽,富含丙氨酸、赖氨酸、精氨酸和谷氨酸.该基因的转录受低温调控.在小麦基因组中,BBC1基因以一个小家族的形式存在.     

西瓜APX基因的序列分析及其茉莉酸甲酯诱导表达特性

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)作为植物抗氧化防御系统中的重要一员,在一定程度上决定着植物的抗逆性。茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)作为逆境信号物质可以诱导植物抗逆响应,但是能否诱导APX基因表达、其表达趋势如何到目前为止尚未见报道。我们根据拟南芥APX同源基因At APXIII(AJ006030.1)的序列在西瓜基因组数据库中搜索获得一个高度同源序列:Cla015833,命名为Cl APX1。我们对该基因进行了生物信息学分析并以二倍体西瓜细胞为材料,利用q RT-PCR技术对Cl APX1在茉莉酸甲酯诱导下的表达特性进行了研究。结果表明Cl APX1基因的转录起始位点位于起始密码子上游980 bp处,启动子区域包含典型启动子必须的调控元件,多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件等;该基因编码的蛋白含有286个氨基酸,分子量为31.56 k D,理论等电点为6.67,此蛋白可能定位在细胞质中,属于c APX;该基因在亲缘关系上较为接近同科的黄瓜和甜瓜。在茉莉酸甲酯施加了0.5 h后Cl APX1基因的表达量高于本底水平,一直持续到8 h,变化呈现出先上升后下降的趋势。本研究说明了Cl APX1基因对茉莉酸甲酯模拟的逆境信号做出了响应且表达量提高。本研究为利用茉莉酸甲酯提高植物抗逆性提供了理论支持,为植物的APX基因对茉莉酸信号响应方式和表达调控趋势做了补充,为以后深入研究APX基因奠定基础。     

丹参非特异性脂质转移蛋白基因（SmLTP1）的克隆及其表达分析

对丹参EST序列进行Blast分析,获得一个新的非特异性脂质转移蛋白基因,命名为SmLTP1（GenBank注册号为EF187461）。该基因cDNA全长593bp,包含一个长为357bp的开放读码框,编码118个氨基酸。生物信息学结构分析表明,该蛋白具有植物nsLTP的典型结构,即4对二硫键,4个a-螺旋,1个可结合和容纳脂肪酸分子的类似口袋状的疏水结构。实时荧光定量PCR分析结果表明,SmLTP1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其表达受病原菌和茉莉酸甲酯的诱导,显示SmLTP1基因在植物防御反应中发挥作用。     

2-萘酸加单氧酶基因及NADH:黄素还原酶基因的克隆与分析

伯克霍尔德氏菌(Burkholderiasp.)JT1500对2-萘酸(2-naphthoate)生物降解的关键步骤之一是通过2-萘酸加单氧酶羟化2-萘酸生成1-羟基-2-萘酸(1-hydroxy-2-naphthoate)。在已确定2-萘酸加单氧酶基因及其功能的基础上对含有该基因的一个4.8kb长度的基因簇进行了克隆测序。该序列上含有4个可能的阅读框orfB、orfC、orfD、orfA。序列比对发现,orfA序列与JaponicumUSDA110和RalstoniaeutrophaHF39中的加单氧酶基因同源性较高,orfB序列与BordetllapertussisTohamaI、RalstoniasolanacearumGMI1000和BordetellabronchisepticaRB50等菌中的黄素还原酶基因有一定的同源性。酶活分析发现只含基因orfA的重组大肠杆菌SA细胞提取液有很低的加氧活性,含基因orfB的重组子SB细胞提取液没有加氧活性,但在反应体系中同时加入SA和SB的细胞提取液后,其加氧活性显著增强,包含片段orfB orfA的重组子SB A在黄素(FMN、FAD)存在的情况下也表现出很强的加氧活性;在厌氧条件下,能检测出SB细胞提取液的黄素还原活性。基于以上信息,认为2-萘酸加单氧酶基因簇含有两个重要的组分黄素还原酶基因(nmoB)和加单氧酶基因(nmoA)。2-萘酸加单氧酶Nmo羟化2-萘酸的过程为先由黄素还原酶(NmoB)在NADH存在的条件下将黄素(FMN、FAD)还原为还原型黄素(FMNH2、FADH2),然后加单氧酶(NmoA)利用还原型黄素和O2羟化底物2-萘酸,生成1-羟基-2-萘酸。NmoB是NmoA的偶联蛋白。     

苹果PDHB-1基因家族的鉴定与表达分析

丙酮酸脱氢酶E1组分β亚基-1 (pyruvate dehydrogenase E1 component subunit beta-1,PDHB-1)基因是编码丙酮酸脱氢酶复合物E1酶β亚基的基因，在果实酸度积累过程中具有重要作用。为了探究苹果(Malus domestica L.) PDHB-1家族的进化特征及其在不同酸含量苹果中的表达情况，本研究利用NCBI、Pfam等数据库和Clustal X、MEGA、TBtools等软件进行生物信息学分析，通过结合可滴定酸含量测定与实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR,q RT-PCR)分析，获得该家族基因在‘艾斯达’和‘成纪1号’2个不同酸含量的苹果中的表达情况。PDHB-1家族主要定位于叶绿体、细胞质和线粒体中，α-螺旋和不规则卷曲是该家族二级结构形成的主要因素。组织特异性表达谱显示大部分成员的表达量在果实中高于其他组织。q RT-PCR结果表明，大部分成员其表达量变化趋势与可滴定酸含量变化趋势一致，在果皮中，有14个成员的表达水平在酸含量较高的‘艾斯达’苹果中显著高于酸含量较低的‘成纪1号’，其中M...     

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。     

茉莉酸信号转导突变体ber15的分离和基因克隆表明油菜素内酯的合成影响茉莉酸信号转导

bestatin是一种氨肽酶抑制剂,能够激活茉莉酸信号转导途径而诱导抗性相关基因的表达,从而为用化学遗传学手段解析茉莉酸途径提供了一个有效的工具。ber15是我们鉴定到的一个对bestatin不敏感的拟南芥突变体,随后的研究表明该突变体对外源茉莉酸的敏感性也明显降低,表明相应的野生型基因BER15在茉莉酸信号转导中起重要作用。图位克隆结果表明BER15编码一个细胞色素P450单加氧酶,是植物激素油菜素内酯合成途径中的一个关键酶。对BER15基因功能的深入研究将会为了解油菜素内酯的合成与茉莉酸信号途径间的互作关系提供证据。     

茉莉酸信号转导突变体ber15 的分离和基因克隆表明油菜素内酯的合成影响茉莉酸信号转导

bestatin是一种氨肽酶抑制剂, 能够激活茉莉酸信号转导途径而诱导抗性相关基因的表达, 从而为用化学遗传学手段解析茉莉酸途径提供了一个有效的工具。ber15是我们鉴定到的一个对bestatin不敏感的拟南芥突变体, 随后的研究表明该突变体对外源茉莉酸的敏感性也明显降低, 表明相应的野生型基因BER15在茉莉酸信号转导中起重要作用。图位克隆结果表明BER15编码一个细胞色素P450单加氧酶, 是植物激素油菜素内酯合成途径中的一个关键酶。对BER15基因功能的深入研究将会为了解油菜素内酯的合成与茉莉酸信号途径间的互作关系提供证据。     

GUS基因表达的简易快速鉴定法

GUS基因是目前遗传操作中常用的报道基因。该基因的DNA片断已克隆到许多农杆菌遗传工程菌种中,用于多种植物的外源基因导入研究。由于几乎在所有的高等植物中并没有该基因所编码的葡糖苷酸酶的活性或几乎测不出来,因此,葡糖苷酸酶在高等植物的外源基因导入研究中可以作为一种极其     

紫外照射对葡萄果实莽草酸途径相关基因表达的影响

本文以花后11周的‘赤霞珠’葡萄果实为试材,应用荧光实时定量PCR技术,研究6种剂量的UV-A、UV-B和UV-C照射对莽草酸途径及后分支酸途径关键酶基因表达量的影响。结果表明,这些基因在转录水平上对紫外诱导的响应不同步,且有照射剂量的依赖性。一定剂量的紫外照射可显著地诱导莽草酸途径的大部分基因和后分支酸途径的VvCM-1、VvCM-2和VvAS的表达;高于或低于该剂量,表达量明显降低。不同基因对紫外诱导的响应也存在差异：3种类型紫外线对莽草酸途径入口酶的两个同源基因VvDAHPS-1和VvDAHPS-2的诱导效应均最为显著。随紫外波长减小,这两个基因受诱导表达的量有所下降。VvSK和VvCS的表达只受1.2kJ·m^-2UV-A的诱导,而不受UV-B和UV-C照射的影响,在后分支酸途径中紫外对VvCM-1表达的诱导作用明显大于VvCM-2和VvAS。     

小麦及其相关物种rbcL基因序列的比较研究

用4个抗白粉病小麦品系构建了一个混合cDNA文库,从该文库中分离到一个新的小麦rbcL基因全长cDNA克隆。至此,已经有3个不同的小麦rbcL基因序列被报道,新rbcL基因cDNA与以前的2个序列分别有1个和3个碱基的差异。新的cDNA长1519bp(基因库查询号：AY328025)。同源性比较发现,新的小麦rbcL基因的cDNA序列与以前报告的小麦rbcL基因的cDNA序列(gi：344052)有一个碱基的差异,从而导致所编码的多肽在144位由Tyr变为Cys。进一步比较分析了在相关物种中rbcL基因的cDNA序列,结果显示,rbcL基因的编码区在不同属的物种间高度保守,并从分子水平表明小麦与大麦、新麦草、赖草、披碱草属等的亲源关系比与水稻、玉米等的近。     

小麦EDR1基因的克隆、鉴定和表达

为了研究普通小麦(Triticum aestivum L.)中是否有EDR1途径存在,根据拟南芥EDR1基因及其同源物设计了一对兼并性引物,用来分离小麦的EDR1同源物.以用小麦叶片RNA合成的cDNA为模板进行RT-PCR扩增,获得了代表小麦EDR1基因(命名为TaEDR1)的627 bp长的cDNA片段(GenBank登录号:AY743662).此后,通过RACE技术成功地获得了编码959个氨基酸的全长TaEDR1基因的cDNA序列.TaEDR1的氨基酸序列与大麦EDR1(标记为HvEDR1)有92%的相同.在TaEDR1的羧基末端有一个高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶催化功能域.因为存在一个推测的核定位基序,这个蛋白可能在细胞核中起作用.首次提供了证明普通小麦中存在EDR1同源物的分子生物学证据.用半定量RT-PCR方法研究了接种小麦白粉病菌[Blumeria graminis(DC.)E.O.Speer f.sp.tritici Em.Marchal,Bgt]后叶片中TaEDR1基因的转录谱.结果表明,在接种白粉病菌后TaEDR1基因在叶片中的转录水平提高.组织特异性表达谱分析证明,小麦TaEDR1基因在叶片、茎、穗、根中均有表达.研究提示TaEDR1可能在小麦防卫应答反应中起作用.     

普通小麦中双脱氢抗坏血酸还原酶(TaDHAR)基因的克隆与生化特性分析

利用同源克隆技术从六倍体普通小麦中获得了两个不同的双脱氢抗坏血酸还原酶(TaDHAR)基因的cDNA克隆。器官表达模式分析表明,这两个TaDHAR基因(暂时命名为TaDHAR1和TaDHAR2)在小麦根、茎、叶、幼穗以及开花后10d、20d和30d的种子中均有表达,为组成型表达基因。原生质体表达实验表明,两个基因的产物均可能定位在细胞质中。在细菌中表达并提纯了两个基因的重组蛋白。体外生化测定表明两个重组蛋白均具有将双脱氢抗坏血酸还原成抗坏血酸的能力,其最适pH为7.5,在37oC时的活性比25oC高,但25oC条件下pH6.0和7.0时,两个DHAR蛋白的活性显著不同。本研究的结果为进一步揭示TaDHAR基因在小麦抗坏血酸代谢中的生理作用奠定了基础。     

小麦类核糖核酸酶基因(WRN1)cDNA在自然衰老和黑暗诱导衰老条件下的表达

从普通小麦(Triticum aestivum L.)中分离了一个类核糖核酸酶(WRN1)基因的cDNA.WRN1的转录受自然衰老和黑暗诱导衰老的负调控.在幼嫩组织中WRN1也有表达.由于在两个保守的位置上组氨酸被替换,WRN1很可能已经失去了核糖核酸酶的活性.Southern分析表明,在普通小麦基因组中,WRN1以一个小基因家族的形式存在.     

Characterization of three homoeologous cDNAs encoding chloroplast-targeted aminolevulinic acid dehydratase in common wheat

In the tetrapyrrole biosynthetic pathway of higher plants, 5-aminolevulinic acid (ALA) is metabolized by ALA dehydratase (ALAD). Here, we isolated ALAD1 cDNA from common wheat (Triticum aestivum L.) and its diploid progenitors, and produced transgenic tobacco plants expressing the wheat ALAD1 gene. The ALAD1 genes were highly conserved among wheat relatives, and three homoeologous loci of wheat ALAD1 (TaALAD1) were equally transcribed in common wheat. A transient expression assay of a TaALAD1-GFP (green fluorescent protein) fusion protein suggested that TaALAD1 is localized in chloroplasts. Overexpression of TaALAD1 in transgenic tobacco resulted in a significant increase in ALAD activity in leaves. Moreover, the transgenic tobacco showed vigorous growth and increased survival rate on medium containing ALA at herbicidal concentrations. These results indicate that wheat ALAD1 has catalytic activity in metabolizing ALA in plastids, and that ectopic expression of TaALAD1 in transgenic plants increases their tolerance to ALA application at high concentrations.     

普通小麦中一氧化氮相关因子(TaNOA)编码基因的克隆和分子生物学分析

一氧化氮是动植物体内重要的信号分子。本研究利用同源克隆技术从六倍体普通小麦中获得一个一氧化氮相关因子(TaNOA)编码基因的全长基因组和cDNA克隆。该基因具有13个外显子和12个内含子,与拟南芥以及水稻中同源基因结构相似。根据cDNA推导的氨基酸序列与拟南芥AtNOA1的序列一致性达60%以上,具备P-环GTPaseG4-G5-G1-G2-G3的排列特征和保守的序列。对其中2个内含子的测序分析表明在六倍体小麦中TaNOA至少有3个成员。进一步用中国春小麦缺体-四体材料将这3个TaNOA基因成员分别定位在第六同源群的6A、6B和6D染色体上,本研究中获得的成员定位于6B染色体上,因此将其命名为TaNOA-B1。原生质体表达实验表明,TaNOA-B1可能定位在线粒体中。TaNOA基因在小麦根、叶片中表达较高,在幼穗和小花中有少量表达,茎中几乎检测不到表达。TaNOA的转录本水平还因脱落酸或盐处理而上升,表明它可能参与小麦对非生物胁迫的反应。本研究为进一步克隆六倍体小麦中TaNOA的其他成员及研究该基因在小麦中的功能奠定了基础。     

小麦胁迫相关基因W1的克隆及表达模式分析

应用噬菌体原位杂交技术从干旱胁迫诱导的小麦cDNA文库中克隆到一个胁迫诱导的基因片段别。删全长cDNA为901bp,其中,编码区长498bp,编码166个氨基酸。Southern杂交表明,W1是一个低拷贝基因。RT—PCR结果表明,W1受干旱、低温的诱导,但不受高盐的诱导。氨基酸序列分析发现W1有一个USP保守区（pfam00582）。同源性分析发现W1与一个水稻胁迫诱导蛋白（NM_001061239）的同源性为83％,但该类蛋白的功能尚无报道。肼是小麦第1个被克隆的胁迫相关蛋白基因,该基因的克隆有助于阐明小麦的抗逆机制,并为今后培育抗逆性小麦品种提供候选基因。