玉米大斑病菌钙调磷酸酶B亚基基因的克隆与生物信息学分析

[目的]克隆玉米大斑病菌CnB基因,并进行初步的生物信息学分析.[方法]采用cDNA末端快速扩增(Rapid Amplification of cDNA Ends,RACE)技术,扩增玉米大斑病菌CnB基因全长cDNA序列和DNA序列.运用相关生物信息学软件对该基因序列进行分析和预测其编码蛋白的结构功能.[结果]CnB基因含4个外显子和3个内含子,最大开放阅读框为525 bp(GenBank登录号EF 469732),编码174个氨基酸;预测蛋白含约59.77%的α螺旋,8.62%的β转角,6.32%的延伸串,25.29%的不规则卷曲;含有高度保守的4个"EF-hand"Ca2 结合区域,属于Ca2 结合蛋白家族成员,与小麦叶枯病菌(Phaeosphaeria nodorum)、灰葡萄孢(B.cinerea)、粗糙麦孢霉(Neurospora crassa)等病原真菌中CnB基因有90%以上的氨基酸同源性.[结论]首次在玉米大斑病菌中克隆得到CnB基因,为进一步研究该基因功能奠定基础.     

垫状卷柏海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆及功能分析

海藻糖-6-磷酸合成酶(Trehalose-6-phosphate synthse, TPS)是植物海藻糖合成途径的关键酶, 在旱生卷柏等复苏植物对逆境胁迫应答中起重要作用。文章以我国特有旱生植物垫状卷柏(Selaginella pulvinata)为材料, 采用同源扩增与RACE技术相结合的方法克隆了海藻糖-6-磷酸合成酶基因SpTPS1, cDNA全长3 223 bp, 包括一个2 790 bp的开放阅读框, 推导的氨基酸序列与模式物种的海藻糖-6-磷酸合成酶具有较高的序列相似性, 催化活性中心保守位点基本一致。酵母功能互补实验证明, 用SpTPS1基因开放阅读框转化的海藻糖合成酶基因突变(tps1△)酵母菌株, 可恢复在以葡萄糖作为唯一碳源培养基上的生长, 说明垫状卷柏海藻糖-6-磷酸合成酶基因SpTPS1的编码蛋白具有生物活性, 可应用于植物抗逆性的转基因改良。     

玉米逆境诱导型启动子克隆及其植物表达载体构建

设计特异引物,利用PCR方法从玉米(Zea mays)基因组DNA中克隆低温和盐相应蛋白(low temperature andsalt responsive protein,LS)基因上游1 735 bp,命名为Lsp。利用在线启动子预测工具PlantCARE分析表明,序列中含有TATA-box和CAAT-box等核心元件,还包含各种胁迫响应元件。以植物表达载体pCAMBIA1301为基础,将克隆得到的启动子片段与GUS报告基因融合构建了重组表达载体pCAM-Lsp,并用反复冻融法将其导入农杆菌EHA105,通过农杆菌介导法转化烟草,GUS组织化学染色显示出Lsp驱动GUS基因表达。结果表明,该Lsp启动子片段具备一定的启动活性,为探明玉米逆境胁迫启动子表达调控序列及其调控机制的研究奠定基础。     

水稻种子特异表达OsEm基因5'上游调控区的克隆与序列分析

植物分子农场能以低成本大规模生产重组医药蛋白,种子是重组蛋白最理想的积累场所。为了获得分子医药种子特异表达启动子,以取材方便的地方栽培水稻为材料克隆了种子特异Os Em基因767 bp的5'端调控序列。顺式作用元件分析的结果发现5'端调控序列含有50 bp的核心启动子区域和保守的调控元件TATA box及CAAT box,还含有脱落酸和茉莉酸甲酯等激素响应元件、光反应元件、缺氧特异诱导元件以及种子特异性元件。进一步分析发现本研究克隆的序列内部有15 bp的核苷酸缺失,它与Gen Bank收录的野生型水稻Os Em基因5'端调控序列之间的序列相似性为98.08%。上述结果揭示不同来源的Os Em基因5'端调控序列具有序列多样性,它们能够参与激素、光和逆境胁迫防御等反应,可作为植物分子农场种子特异性启动子。     

谷子PAL基因家族全基因组的鉴定和表达分析

苯丙氨酸解氢酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因家族参与苯丙烷类代谢过程,通过调控植物抗病次生物质的合成在植物抗逆反应中发挥重要作用。为明确谷子PAL基因家族在逆境胁迫下的表达规律,该研究利用生物信息学方法对谷子PAL基因家族进行鉴定和表达分析。结果表明:谷子具有11个PAL基因,在进化树中可分为3个亚家族,SiPAL7独自进化为一支。通过构建蛋白结构域发现PAL基因家族成员均含有保守的PAL结构域。启动子分析显示,PAL基因含有应答激素、逆境胁迫等多种因子的顺式作用元件,说明PAL基因广泛参与不同生物学调控过程。RT-qPCR结果显示,谷子PAL基因家族多为诱导型表达,不同光照条件下PAL基因表达量变化明显,不同基因具有不同响应模式,说明谷子PAL基因家族在参与光调节反应中发挥重要作用。谷子PAL基因高度保守,广泛响应不同非生物胁迫,具有表达特异性。该研究结果为揭示PAL基因家族在调节谷子抗性及胁迫应答过程中的作用提供了参考。     

拟南芥海藻糖酶基因克隆及其在大肠杆菌中高效表达与功能研究

从拟南芥幼苗中提取RNA,通过RT-PCR克隆得到海藻糖酶基因后,将其构建到原核高效表达载体pET30a( )上并在大肠杆菌BL21菌株中进行高效诱导表达,继而对纯化得到的海藻糖酶蛋白进行活性检测和酶学特性研究.实验结果表明,植物源的海藻糖酶基因在异体大肠杆菌中能够高效表达,纯化获得的海藻糖酶蛋白在试管条件下具有较高的海藻糖水解活性,其活性最适温度为45℃.通过GC-MS分离检测,可以明显地看到酶反应过程中底物海藻糖和产物葡萄糖的含量随反应时间变化的消长关系,这充分证明克隆基因在大肠杆菌中的表达产物具有海藻糖酶的功能.     

L-阿拉伯糖对尿酸的调节作用

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。 WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸( JA)、水杨酸( SA)、脱落酸( ABA)和赤霉素( GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。 WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件W￣box( TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

WRKY转录因子在植物抗逆生理中的研究进展

转录因子是一类在生物生命活动过程中起到调控作用的重要因子,参与了各种信号转导和调控过程,可以直接或间接结合在顺式作用元件上,实现调控目标基因转录效率的抑制或增强,从而使植物在应对逆境胁迫下做出反应。WRKY转录因子在大多数植物体内都有分布,是一类进化非常保守的转录因子家族,参与植物生长发育以及响应逆境胁迫的生理过程。众多研究表明,WRKY转录因子在植物中能够应答各种生物胁迫,如细菌、病毒和真菌等;多种非生物胁迫,包括高温、冷害、高光和高盐等;以及在各种植物激素,包括茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)等,在其信号传递途径中都起着重要作用。WRKY转录因子家族蛋白至少含有一段60个氨基酸左右的高度保守序列,被称为WRKY结构域,其中WRKYGQK多肽序列是最为保守的,因此而得名。该转录因子的WRKY结构域能与目标基因启动子中的顺式作用元件Wbox(TTGAC序列)特异结合,从而调节目标基因的表达,其调控基因表达主要受病原菌、虫咬、机械损伤、外界胁迫压力和信号分子的诱导。该文介绍了植物WRKY转录因子在植物应对冷害、干旱、高盐等非生物胁迫与病菌、虫害等生物胁迫反应中的重要调控功能,并总结了WRKY转录因子在调控这些逆境胁迫反应过程中的主要生理机制。     

马铃薯StSRP1的克隆、表达及生物信息学分析

胁迫相关基因的表达导致代谢物的积累和生化与生理途径的改变,对于植物适应不利胁迫条件至关重要。通过研究马铃薯StSRP1的结构和在逆境胁迫中的表达情况,为验证马铃薯StSRP1在抵抗生物胁迫过程中的作用奠定了基础。运用电子克隆法获得StSRP1全长序列,利用生物信息学分析StSRP1的核酸序列、氨基酸序列、蛋白质结构和启动子,基于NCBI数据库,选取20条与StSRP1匹配度高的胁迫相关蛋白序列构建了系统进化树,对不同物种间的SRP蛋白进行比对。经ABA、MJ和病菌的诱导,对StSRP1进行qRT-PCR分析。克隆获得StSRP1全长867 bp,可编码288个氨基酸,无信号肽序列,无跨膜区,有34个可能的磷酸化位点,亲水性蛋白,定位于内质网。StSRP1的表达受ABA、MJ和病菌的调控。StSRP1可能参与马铃薯逆境胁迫应答过程     

球孢白僵菌tps2基因的克隆和生物信息学分析

运用SMART RACE RT-PCR技术与DNA步移技术,首次从球孢白僵菌中克隆出完整的海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶TPS2的基因编码区序列及上游序列。该基因cDNA全长3219 bp,其中开放阅读框（ORF）2619 bp,编码872个氨基酸。成熟蛋白理论分子量为97.8 kD,理论等电点为6.32。编码框结构基因的全长为2821 bp,有两个长度分别为140 bp和62 bp的内含子。分析表明,上游序列中含有TATA-box、CAAT-box和GC-box,并且也存在GATA元件等启动子顺式调控元件。本文结果将为进一步研究海藻糖在虫生真菌中的生理合成以及抗逆调控机制奠定坚实的基础。