棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

桃中两个MADS box基因的克隆与表达分析

为研究李属(Prunus sp．)果树生殖调控的相关基因,对国际公共数据库中的李属植物的EST(expressed sequence tags)序列进行了电子拼接,获得了8个MADS box基因的cDNA序列,并利用PCR技术从桃中克隆出其中的两个cDNA,分别命名为PpMDS4和PpMADS6,在GenBank中的登录号为AY705972和AY705973。PpMADS4基因长850bp,包含一个732bp的开放阅读框,编码243个氨基酸。PpMADS6基因长1190bp,包含1个768bp的开放阅读框,编码256个氨基酸。PpMADS4和PpMADS6在序列上分别与拟南芥中的AGAMOUS基因和矮牵牛中的PFG基因高度同源。RT-PCR分析表明,PpMADS4基因在桃的花瓣、心皮、果实及果仁中表达,应属于控制花器官发育的C类MADS box基因。PpMADS6基因在桃的叶、萼片、花瓣、心皮及果实中表达,应属于调控植物由营养生长向生殖生长过渡的A类MADSbox基因。     

矮牵牛花同源异型基因fbp2的克隆及其对烟草花形态的影响

以矮牵牛（Ｐｅｔｕｎｉａ　ｈｙｂｒｉｄａ　Ｌ．）栽培品种为材料,取开放前的花蕾分离ｍＲＮＡ,反转录合成ｃＤＮＡ,以ｃＤＮＡ为模板,通过ＰＣＲ扩增,对获得的目的片段进行序列分析。结果表明,分离的目的片段含有６８６个核苷酸（含有起始密码和终止密码）。核苷酸序列与文献报道相比,同源率为９９．６％,只有３个碱基发生改变,５’端的ＭＡＤＳ盒区域完全相同。将得到的矮牵牛花同源异型基因ｆｂｐ２的ｃＤＮＡ（ｙｆｂｐ２）与ＣａＭＶ３５５启动子和ＮＯＳ３’终止子融合,构建了表达载体ｐＢＢＰ２。表达载体通过农杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ）ＬＢＡ４４０４（ｐＡＬ４４０４）介导转化烟草（ＮｉｃｏｔｉａｎａｔａｂａｃｕｍＬ．）叶片,在含有１００ｍｇ／Ｌ卡那霉素的抗性培养基上再生成株。对抗性株进行总ＤＮＡＳｏｕｔｈｅｒｎ杂交和总ＲＮＡ的点杂交,证明目的基因已导入烟草细胞中,整合到烟草基因组上,并且在烟草细胞中转录。同源异型基因ｆｂｐ２导入烟草后导致烟草花型改变,在雄蕊上产生了花瓣。     

调控花发育的同源异型基因

对形态发生突变体进行遗传学和分子生物学分析,是揭示发育的分子调控机制的最有效的途径。最近,世界上若干开创性的研究小组正致力于用这种分子遗传学手段研究植物花发育的调控机制,并取得了令人瞩目的进展。     

黄金树花器官特征决定的CaspAG基因克隆和表达分析

以黄金树的花芽为材料,采用同源基因克隆技术,获得黄金树花器官特征决定的AG同源基因,将其命名为CaspAG,其开放阅读框(ORF)为738 bp,编码245个氨基酸。分子系统发生和蛋白序列比对分析表明:CaspAG是拟南芥的AG同源蛋白,被归为eu AG进化分支,其MADS区有57个氨基酸,I区有32个氨基酸,K区有83个氨基酸,C区有55个氨基酸,其中C末端的转录激活区含有两个保守的基序:AGI和AGII基序。半定量RT-PCR分析表明,在花发育过程中,CaspAG基因仅在雄蕊和雌蕊中表达,而在茎、叶片、萼片和花瓣中几乎不表达。实时荧光定量PCR分析结果表明,CaspAG基因在雌雄蕊原基分化期至雌雄蕊成熟期均有表达,在雌雄蕊发育成熟期表达量达到最高;且在雄蕊的表达高峰的时间明显早于雌蕊,这与雌、雄蕊形态成熟的时间基本吻合。     

被子植物的花器官发育和功能基因活性模式的建立

文章介绍了被子植物花器官特征属性决定的分子机制研究进展。     

棉花微管结合蛋白基因GhCLASP1的克隆与表达分析

CLASP蛋白(CLASPs)是一种能够特异地与微管结合,参与调节微管结构与功能的微管结合蛋白(MAPs),在植物细胞形成、细胞伸长等方面起着关键作用。该研究利用电子克隆结合RT-PCR技术从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)中克隆获得1个CLASP基因,命名为GhCLASP1(NCBI登录号为KP742966)。序列分析显示,GhCLASP1属于CLASP基因家族,开放阅读框长度为4 188bp,编码含1 395个氨基酸残基的蛋白;GhCLASP1蛋白含有1个HEAT重复结构域和2个CLASP-N端结构域。进化分析表明,GhCLASP1与可可树(Theobroma cacao)CLASP蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,GhCLASP1在棉花的根、茎、叶、花及纤维发育的不同时期均有表达,且GhCLASP1基因表达量最大值出现在纤维发育次生壁加厚期(开花后27d),推测GhCLASP1基因可能对棉花纤维次生壁的形成起着重要的作用。利用本氏烟草(Nicotiana benthamiana)叶片瞬时表达系统对GhCLASP1基因编码的蛋白进行亚细胞定位结果显示,GhCLASP1蛋白定位在细胞膜上。上述结果为进一步研究CLASP基因在棉花中的功能奠定了基础。     

外源突变基因AGM3过表达对烟草开花的抑制和花器官发育的影响

为了解AGM3基因在异源植物中对开花及花器官发育的影响,采用农杆菌介导法将dominant negative mutation(DNM)结构基因35S-AGM3-E9导入烟草(Nicotiana tabacum),经PCR和Southern检测获得了一批阳性转化植株.荧光定量分析结果显示,AGM3在各个转基因株系中均有...     

Rch10启动子引导iaaL基因在转基因烟草中的表达导致花器官发育的变异

来源于丁香假单孢杆菌 ( Pseudomonas syringae subsp.savastanoi)的吲哚乙酰胺赖氨酸酯合成酶基因 ( iaa L )与来自水稻 ( Oryza sativa)的在花器官中具有高水平表达的启动子 ( Rch1 0 )融合后导入烟草( N icotiana tabacum)。在转基因烟草中研究了这种嵌合基因的表达特性 ,并测定了各个器官内源生长素的水平。结果表明 :Rch1 0启动子能引导 iaa L基因在转基因植株的幼嫩花序、花器官及幼嫩果实中表达 ,并导致了各器官内源生长素水平不同程度的降低。转基因植株当代的花序或花器官的发育出现了明显的表型变异 :开花后顶端优势减弱、花序正常发育受阻、果实发育不良等。这些 Rch1 0 - iaa L的转基因植株可为进一步研究 IAA在生殖器官发育中的一些生理作用提供有价值的材料     

花烟草NaNHX1基因的克隆及其在非生物胁迫下的表达模式

植物NHX家族基因,在植物的生长发育以及生物与非生物胁迫的应答反应中发挥着十分重要的作用。为了探究花烟草Na+/H+逆向转运蛋白的生理功能,为花烟草耐盐分子机制的研究提供参考。采用同源克隆的方法进行基因克隆,对花烟草进行非生物胁迫,并运用qPCR的方法进行基因表达模式分析。结果表明,从花烟草(Nicotiana alata)中克隆了一个属于Na+/H+逆向转运蛋白家族的基因NaNHX1。该基因的开放阅读框全长为1 599 bp,编码了532个氨基酸残基。生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白分子量为58.4 kD,等电点为5.66;具有Na+/H+逆向转运蛋白家族典型的保守结构域NhaP2;该蛋白属于疏水性蛋白,包含10个跨膜区。NaNHX1基因主要定位于细胞质膜,并含有多个磷酸化位点。同源性分析的结果显示,NaNHX1基因与美花烟草(Nicotiana sylvestris)、茸毛烟草(Nicotiana tomentosiformis)以及番茄(Solanum lycoperisicum)NHX基因的亲缘关系最近,而与拟南芥的NHX基因同源性最低。NaNHX1基因的表达具有组织表达特异性,花中表达量最高,茎中次之,根和叶中表达量较低。在高盐、干旱、低温、ABA、低钾及H2O2等非生物胁迫下,NaNHX1的表达呈现3种不同的表达模式。其中,对高盐及低钾胁迫的响应强烈。本研究的结果表明,NaNHX1基因属于Na+/H+逆向转运蛋白家族,可能参与了花烟草高盐和低钾胁迫,以及其它非生物胁迫响应在内的众多生理过程。     

板栗MADS-box蛋白基因(CmMADS3)的克隆和表达分析

根据MADS-box基因保守区结构,设计简并引物,从板栗（Castanea mollissima）中分离出花特异表达基因的cDNA片段。并通过5’RACE方法获得了全长cDNA,命名为CmMADS3。该片段全长1016bp,包含一个729bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（243个氨基酸）与拟南芥的SEPl、SEP2和SEP33类MADS-box蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将CmMADS3基因归入MADS-box基因家族的AGL2组。RT-PCR分析显示,该基因在板栗的花和幼果中表达丰度高,在茎中有微弱的表达,在叶中不表达,研究结果表明CmMADS3基因是板栗花器官发育中具有E功能的功能基因。     

陆地棉超氧化物歧化酶基因的克隆与烟草转化

以陆地棉‘中棉所36’和烟草‘NC89’为材料,采用RT-PCR方法,从陆地棉中克隆到了Cu/Zn-SOD的cD-NA编码区,经植物表达载体pBI-SOD,导入根癌农杆菌LBA4404,对烟草叶片进行遗传转化,经卡那霉素筛选,获得正确的Cu/Zn-SOD的cDNA编码区,构建了转基因载体,并成功地获得2株转基因烟草;经PCR、Southern blotting和SOD酶活性等检测,证明Cu/Zn-SOD基因已经整合到烟草的基因组并表达。本试验结果为转基因棉花的进一步研究奠定了基础。     

无核荔枝花发育相关MADS-box基因的克隆及结构分析

目的：克隆与尢核荔枝花发百相关的MADS-box基因。方法：根据多种植物的MADS-box保守区及其C-端序列设计一对简并性引物,利用RT-PCR及3′-RACE的方法分离目的基因。结果：经同源分析,昕克隆到的基因的c-DNA序列包含有完整的MADS-box保守区与半保守的K区,是典型的MADS-box家族基因,命名为LMADSI。结论：成功地克隆到一个与无核荔枝花发育相关的MADS-box基因,以便进一步研究其对无核荔枝花发育的凋控作用。     

樱胚珠发育调控基因PrseSTK在单瓣与重瓣花中的表达比较

用同源克隆方法,从日本晚樱（Prunus lannesiana）花芽中克隆出了PrseSTK基因的cDNA全长,GenBank登录号为GU332504。其包括1个共669 bp的完整开放阅读框,编码222个氨基酸和1个终止密码子。同源序列比对和分子系统进化分析表明,PrseSTK是拟南芥的STK同源基因,其编码蛋白的C末端拥有2个高度保守模体：AG motif Ⅰ和Ⅱ,属D类MADS-box转录因子。其在花器官中表达的组织特异性分析表明,在单瓣‘大岛樱’中,PrseSTK主要在雄蕊和雌蕊中表达;但在重瓣品种‘普贤像’中,其在萼片、雄蕊和叶化雌蕊中均有表达。其在2个品种4轮花器官中的表达呈现明显的差异,并与拟南芥STK基因表达的组织特异性也有一定的差别;其在花萼中的异位表达可能与重瓣品种萼筒异位子房的发育调控相关。     

风信子HoMADS2基因的克隆及表达分析

利用同源克隆策略,从风信子中分离出一个MADS box基因,命名为HoMADS2。序列比较分析表明,HoMADS2与B类MADS box蛋白具有较高的同源性。分子进化树分析显示,HoMADS2与PI家族类聚在一起。同时,在HoMADS2的Kbox和C末端区域均具有PI家族的特征序列。以上序列分析结果表明,HOMADS2可能是尸,的一个同源基因。RNA分子杂交结果显示,HoMADS2在四轮花器官中均表达,其表达模式不同于双子叶植物中尸,同源基因。利用风信子离体花器官再生系统研究表明,HoMADS2在再生花芽中的表达不同于HoMADS1和HAG1,该基因在再生花芽发育过程中组成型表达,不受外源细胞分裂素和生长素的影响。     

棉花GhAQP1基因克隆及其在胚珠发育中的特异表达

从棉花cDNA文库中筛选分离了1个编码PIP1类水孔蛋白的CDNA序列,编码287个氨基酸,命名为GhAQP1。该基因全长2096bp,编码区内含有2个内含子,分别位于编码第五和第六跨膜螺旋的碱基序列内。Northern杂交结果显示,GhAQP1基因主要在胚珠中表达,在开花后9d的胚珠中表达量最高,表明其表达不仅具有组织特异性,而且是受胚珠发育调节的。     

棉花LIM结构域基因(GhLIM1)的克隆和表达分析

LIM结构域蛋白是一个重要的发育调控因子,参与基因转录,细胞骨架建成和信号传导等许多发育调控过程,胞质骨架是形成和稳定细胞形态以及传递物质,能量和信息的重要成分。为研究棉花纤维细胞发育过程中胞质骨架的形成和作用机理,通过棉花纤维EST序列整合,从陆地棉徐州142胚珠（含纤维）中扩增并克隆出棉花LIM结构域基因的编码区段。该棉花LIM结构域基因（GhL1M1)长848bp,包含一个570bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（189个氨基酸）与拟南芥,烟草和向日葵的LIM结构域蛋白有极高的同源性,而且两个LIM结构域完整,RT-PCR和Northerm杂交分析表明,该基因（GhL1M1）在陆地棉的根,茎尖,上胚轴,叶片,花蕾,花药,胚珠和不同发育时期的陆地棉纤维（4DPA、12DPA、18DPA）以及海岛棉纤维（18DPA）和中棉纤维（12DPA）中均有表达,但GhL1M1基因在茎尖,纤维和有纤维的胚珠中表达量更高,因此GhL1M1基因应与棉花纤维发育有密切关系。