‘凤丹’牡丹PoFD基因克隆及表达分析

Flowering Locus D(FD)基因属于bZIP转录因子家族,与FT基因相互作用,在促进植物开花等方面发挥重要作用。本研究以‘凤丹’牡丹为材料,基于‘凤丹’三代全长转录组测序结果,采用RT-qPCR技术克隆PoFD基因,并进行生物信息学和表达模式分析。结果表明,克隆到的PoFD基因含有一个2 712 bp完整的ORF框,编码903个氨基酸。PoFD蛋白分子式为C₈₂₆₁H₁₃₇₂₂N₂₇₁₂O₃₄₆₈S₅₅₂,理论等电点(pI)为4.88,为亲水蛋白,无跨膜结构,二级结构中无规则卷曲和α-螺旋所占比例较高,β-转角仅占少部分。荧光定量分析发现,PoFD基因在叶片中表达量最高,推测PoFD基因可能主要作用于叶片调控牡丹花期。牡丹不同花发育时期,PoFD基因在半开期的表达量较高,推测PoFD基因在‘凤丹’开花的中期发挥功能。不同浓度油菜素内酯(brassinosteroids,BR)激素喷施处理下,‘凤丹’牡丹花期具有不同程度的延迟,并且PoFD基因的表达均有所下降,表明...     

牡丹DGAT基因的克隆及表达分析

利用RT-PCR和RACE技术,从牡丹种子中克隆得到1个二酰甘油酰基转移酶基因(DGAT),命名为PaDGAT1(GenBank登录号为MG214258)。PaDGAT1基因cDNA全长为2 028bp,包含1 554bp开放阅读框,编码517个氨基酸。PaDGAT1蛋白属于疏水性碱性蛋白,分子量为58.86kD,理论等电点为8.62,二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链是该蛋白的主要结构元件。氨基酸序列对比分析表明,PaDGAT1基因编码的蛋白属于DGAT1亚家族,与油橄榄(Olea europaea)的DGAT1蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量分析结果表明,PaDGAT1基因在花芽中表达水平较高,在叶、茎和未发育子房中表达水平较低;在种子发育过程中,PaDGAT1基因表达水平呈现出升高-降低-升高的趋势,其中在发育28d时表达水平最高,随后其表达水平逐渐减低,在种子发育70d时又升高,至发育末期的85d时表达水平升高至较高水平;在种子收获后,常温存放7d时,PaDGAT1基因表达水平最高,随后其表达水平逐渐下降。结果推测,DGAT基因在牡丹种子的油脂合成中起重要的调控作用。     

‘三红蜜柚’CmCAD基因的克隆与表达分析

为了探究CmCAD基因在‘三红蜜柚’果实发育过程中的作用与表达规律,该研究以‘三红蜜柚’果实为材料,利用反转录PCR技术克隆获得3个‘三红蜜柚’CmCAD基因,分别命名为CmCAD1、CmCAD3和CmCAD4。对这3个基因所编码的蛋白进行了生物信息学分析,研究了它们在不同品种蜜柚及‘三红蜜柚’果实生长发育阶段的表达模式。结果表明:克隆得到的3个CmCAD基因cDNA长度分别为1 032 bp、1 080 bp和1 071 bp,编码344、360和357个氨基酸;生物信息分析发现3个CmCAD基因编码的蛋白含有相同的保守结构域,均有跨膜螺旋结构与磷酸化位点;系统进化树分析表明,CmCAD1、CmCAD3和CmCAD4分别与甜橙CsCAD1、拟南芥AtCAD9和甜橙CsCAD4的亲缘关系最近。实时定量PCR分析结果显示,3个CmCAD基因在不同品种蜜柚果实生长过程中表达水平存在差异,且3个CmCAD基因在‘三红蜜柚’果实发育过程中的表达规律也有所不同。研究推测,CmCAD4具有一定的潜在功能,可能参与调控‘三红蜜柚’果实中木质素的合成,但基因的具体功能与调控机理还需进一步探索。     

牡丹PoSAD基因克隆与表达分析

以凤丹牡丹(Paeonia ostii)叶片为试验材料,采用RACE和RT-PCR方法,克隆得到凤丹牡丹硬脂酰-ACP去饱和酶基因SAD的cDNA全长,命名为PoSAD(GenBank登录号为KY038819)。序列分析表明,该基因cDNA序列全长1 559bp,其中开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,3′端非编码区长172bp,5′端非编码区长123bp。多序列比对结果表明,凤丹牡丹PoSAD氨基酸序列含有2个保守结构域。系统发育分析结果显示,凤丹牡丹与蓖麻处于同一分支,其亲缘关系最近。TMHMM和TargetP亚细胞定位分析得知,PoSAD蛋白无跨膜区域,可能定位于叶绿体中发挥功能。组织特异性结果分析表明,PoSAD基因在凤丹牡丹的根、茎、叶、花瓣、雌蕊、雄蕊、种子中均有表达,且在花瓣中表达量最高,雌蕊中次之,在根中的表达量最低;不同时期种子中,60d表达量最高,80d次之,10d中表达量最低。     

‘津田’芜菁Transparent Testa Glabra 1（BrTTG1）基因的克隆及表达分析

TTG1（Transparent Testa Glabra 1）蛋白是一种WD40类蛋白,参与植物的生长和发育。采用RT-PCR方法从芜菁品种‘津田＇中克隆了BrTTG1 cDNA序列（GenBank登录号HM208590）。该基因cDNA开放阅读框长度为1 014 bp,编码一个由337个氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白分子量为37.28 kDa,理论等电点为4.66。与其他植物中的TTG1蛋白进行同源性比对结果显示,BrTTG1与甘蓝型油菜的TTG1同源性最高。BrTTG1蛋白在31～337位氨基酸处含有WD40超家族的保守结构域。荧光定量PCR检测BrTTG1在‘津田＇芜菁不同组织中的表达结果表明,该基因在有花青素合成的红色‘津田＇芜菁根皮中表达量最高。     

油用牡丹‘凤丹’不同种植年限根际真菌群落多样性变化研究

连作障碍严重危害牡丹的生长发育,根际微生物环境可直接反映由连作障碍带来的变化,探究连作状态下不同种植年限‘凤丹’牡丹根际微生物环境的演替规律及菌体群落多样性的变化,对‘凤丹’牡丹产业可持续发展具有重要意义。本研究选用Illumina高通量测序技术,对洛阳地区2年、4年、5年、10年、32年生‘凤丹’牡丹根际真菌群落进行测序分析,研究真菌18S rDNA V5可变区的丰富度和多样性指数。测序后从5组不同种植年限根际土中共得到1 069 322条Clean reads,序列过滤拼接后可得534 659条Tags;5组土壤样品共含有3 419个OTUs,涵盖了5门、17纲、18目、175科、299属、376种菌群;科水平上‘凤丹’牡丹根际优势菌群为Incertae sedis (24.90%)、Sordariomycetes (15.25%)、Sordariaceae (12.11%)、Filobasidiales (7.48%)以及Rhizophlyctidaceae (6.21%);属水平上‘凤丹’牡丹根际优势菌群为Tetracladium (20.81%)、Incertae sedis(13.98%)、Sordaria (12.12%)和Filobasidiaceae (7.48%);Alpha多样性分析和Beta多样性分析均表明,不同种植年限‘凤丹’牡丹根际土菌群群落多样性为10年生5年生32年生4年生2年生。本研究发现连作状态下不同种植年限对‘凤丹’牡丹根际真菌群落多样性有显著影响,菌群群落多样性呈先升高后降低的趋势;不同种植年限中均具有特异性强的优势菌群;Gracilipodida、Acanthocystidae和Freshwater Opisthokonta三类真菌群落随种植年限的增加而出现,这些特异性菌群证明连作障碍对根际土壤真菌群落的影响。以上结果将为解析‘凤丹’牡丹连作障碍机制提供理论基础。     

牡丹不定根形成相关基因PsARRO-1的克隆及表达分析

不定根发生相关加氧酶基因（adventitious rooting related oxygenase,ARRO—1）被认为是木本植物不定根形成的分子标记之一,属不定根发生起始阶段的特异表达基因。本实验以牡丹‘乌龙捧盛’为材料,运用RT-PCR和RACE相结合的方法克隆得到一个ARRO-1的全长cDNA序列,命名为PsARRO-J（GenBank登录号KJ620008）。PsARRO-1cDNA序列的开放阅读框长度为900bp,编码299个氨基酸。氨基酸序列同源性分析结果显示与拟南芥、毛果杨、苹果、梅花等植物有较高的相似性。利用实时荧光定量PCR对该基因在牡丹‘凤丹白’试管苗及实生苗的表达情况分析表明,PsARRO-1在试管苗及实生苗的根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,根中的平均表达量大于其他部位,且实生苗中的整体表达量一般高于试管苗中的表达量。试管苗中,PsARRO-1在根中的表达量变化趋势明显,生根诱导初期表达量平稳且微弱,第10天开始上调表达,第15天和第40天分别出现两次峰值;实生苗中,PsARRO-1在根中的表达量在取样初期就开始快速上升,第10天达到峰值,之后迅速回落。这与牡丹不定根的发生过程基本一致,说明PsARRO-1与牡丹不定根的形成密切相关。     

牡丹开花相关基因PsAP1的克隆与表达

APETALA1基因对花器官的形成具有重要作用,并且能够调节花期.以牡丹品种赵粉(Paeoniasuffru-ticosaL.cv.Zhaofen)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了1个牡丹APETALA1基因cDNA全长,命名为PsAP1,GenBank登录号为HM143943.其cDNA全长1103 bp,包含130 bp的5′非编码区、244 bp的3′非编码区和1个长度为729 bp编码242个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsAP1与葡萄的亲缘关系最近,相似性达80%以上,属于MADS家族AP1/SQUA亚家族.相对荧光定量PCR分析表明,PsAP1在花瓣中的表达量最高,在雄蕊中表达量最低.     

‘全红’杨PdHY5转录因子基因的克隆及功能分析

HY5(ELONGATED HYPOCOTYL 5)转录因子在花青素的生物合成方面具有重要的作用。该研究以‘全红’杨叶片为材料,克隆了PdHY5基因,对其进行生物信息学分析;并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,对其进行功能分析。结果显示：(1)PdHY5基因开放阅读框(ORF)长度为510 bp,共编码169个氨基酸。多序列比对和系统进化分析表明,‘全红’杨PdHY5蛋白具有bZIP家族蛋白的保守结构域,与毛果杨PtHY5蛋白亲缘关系最近。(2)成功构建过表达载体pNP1302 35S PdHY5,经潮霉素筛选获得了4个转基因烟草株系(S1~S4)。(3)qRT PCR结果表明,PdHY5基因在4个过表达株系中的表达量显著高于野生型(WT),且S4株系的表达量最高, S1最低;同时过表达株系的花青素生物合成途径关键基因CHS、F3H及FLS的表达水平较WT均显著上调。(4)叶片花色素苷的相对含量在转基因烟草株系S2、S3、S4中较WT显著上调,分别增加了128.23%、97.36%和134.20%。研究表明,过表达PdHY5基因调控了烟草本身花青素生物合成途径中结构基因的表达,从而促进了花青素的积累。     

山茶CjMYB1基因的克隆及表达分析

该研究通过序列比对分析,以野生红山茶和不同花色品种山茶为材料,采用PCR方法克隆CjMYB1基因,并通过生物信息学和表达分析对其进行初步研究,为深入研究山茶CjMYB1基因在花色形成和花发育过程的调控机理奠定理论基础。结果表明：(1)成功克隆获得山茶CjMYB1基因(GenBank登录号为OL347930),其开放阅读框长为879 bp,编码292个氨基酸,相对分子质量为33.17 kD;CjMYB1基因属于R2R3-MYB转录因子,且与拟南芥MYB基因家族的第7亚组处于同一分支。(2)荧光定量PCR分析发现,山茶CjMYB1基因在野生红山茶花芽中表达量最高,在萼片、花瓣、雄蕊和心皮中都有较高的表达量,推测其在山茶花器官发育中发挥着重要作用;在红色山茶品种中表达量较高,而在粉色、淡黄色、白色山茶品种中表达量较低,说明CjMYB1基因可能在红色山茶品种的花色苷合成途径中起到了关键作用。(3)亚细胞定位实验表明,CjMYB1蛋白定位在细胞核。     

紫玉兰‘红元宝'Ml3GT1基因的克隆及表达分析

UDP-类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(3GT)是花青素生物合成途径的重要催化酶之一。为研究其在紫玉兰花青素苷合成途径中的作用,该文以紫玉兰品种‘红元宝''(Magnolia liliflora ‘Hongyuanbao'')为材料,根据转录组测序获得的3GT序列设计引物,利用RT-PCR技术克隆花青素苷生物合成途径中的结构基因Ml3GT1,并对其进行生物信息学和表达模式分析。结果表明:(1)Ml3GT1基因的cDNA序列长度为1 863 bp,其中最长开放阅读框(ORF)为1 374 bp,编码一条457 aa的肽链,相对分子质量为49.37 kDa,理论等电点(pI)为6.04。(2)氨基酸序列比对显示其具备典型的植物次生产物糖基转移酶信号序列(PSPG box)。(3)系统发育分析结果表明,Ml3GT1蛋白与小苍兰、矮牵牛、番薯等物种的3GT蛋白聚在一支。(4)qRT-PCR结果显示Ml3GT1基因的表达具有时空特异性,在花中的表达量最高,在嫩叶和老叶中有少量表达,而在根和茎中几乎不表达; 随着花的发育,Ml3GT1基因的表达量呈现先降低后升高的趋势,并在盛花期达到最高。上述结果表明,Ml3GT1可能参与类黄酮3-O的糖基化修饰,本研究结果将为木兰属植物花色育种研究奠定基础。     

东方百合LoABI1基因的克隆及表达分析

该研究以东方百合‘索邦’为材料,采用RT-PCR扩增方法克隆ABI1基因,对其进行了生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR检测其组织表达特性和低温处理过程及定植后的表达特征,以明确ABI1基因的功能特性,为解析百合ABA信号转导途径及其调控低温解除休眠过程的机理奠定基础。结果表明：(1)成功克隆得到东方百合LoABI1基因,其编码序列长度为1 341 bp,共编码446个氨基酸;LoABI1氨基酸序列中含有1个蛋白磷酸酶2C(PP2C)保守结构域。(2)系统进化分析显示,LoABI1蛋白与水稻PP2C家族成员OsPP2C06的同源进化关系最近,且与拟南芥AtABI1聚为一支,同属于PP2C基因家族中的A亚群。(3)亚细胞定位发现,LoABI1蛋白定位于烟草表皮细胞的细胞核和细胞质。(4)qRT-PCR荧光定量分析显示,LoABI1基因在百合茎生根、嫩茎、叶片及各花部组织中均有表达,且在幼嫩组织中表达量较高;LoAB1I基因在冷藏期间的表达量呈先升高后降低的趋势,并于冷藏期第5周达到峰值,但在定植期间持续下降且保持较低水平。(5)经4℃低温处理60 d的百合鳞茎在定植后14～28 d能...     

牡丹PsCS基因的克隆及序列分析

以牡丹品种‘赵粉’(Paeonia suffruticosa L.cv.‘Zhao Fen’)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从雄蕊中获得了一个牡丹柠檬酸合成醇(citrate synthase,CS)基因cDNA全长,命名为PsCS,GenBank登录号为HQ449568.其cDNA全长1 564 bp,包含75 bp的5’非编码区、73 bp的3 '非编码区和一个长度为1 416 bp编码471个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsCS与葡萄的亲缘关系最近,相似性达89.4％以上.     

金鱼草AmHMGS基因的克隆及表达特征分析

植物萜烯类化合物合成主要通过MVA和MEP途径,这些萜烯类化合物在植物生长、发育过程发挥着重要作用,萜烯类化合物在植物花香挥发成分中占有大比率.3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶基因(HMGS)是MVA途径中的关键酶基因,该酶作用主要是催化底物乙酰辅酶A和乙酰乙酰辅酶A生成3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA),是合成萜烯类化合物的前体限速酶.本研究以'马里兰'金鱼草(Antirrhinum majus'Maryland')为材料,克隆AmHMGS,基因全长1 383 bp,编码460个氨基酸,时空和组织特异性RT-qPCR表达分析表明,AmHMGS基因在花中表达量显著高于根茎叶;初开期的表达量最高;在盛花期的不同花器官中,AmHMGS基因在雄蕊和上瓣中表达量最高,与其它花器官中的表达量差异显著.用茉莉酸抑制剂不同浓度的菲尼酮处理盛开期金鱼草花瓣,RT-qPCR分析HMGS基因表达量结果表明,菲尼酮处理后能抑制该基因的表达.本研究的结果为明确AmHMGS基因在金鱼草中的表达模式,为今后研究该基因的功能及其在金鱼草花香释放中的信号作用奠定基础.     

‘云香’水仙NtNAC2基因的克隆及功能分析

该研究选用多花水仙新品种‘云香’为材料,采用RT PCR技术克隆得到NtNAC2,其开放阅读框为936 bp,编码311个氨基酸。生物信息学分析显示,NtNAC2在N端含有NAM保守结构域,与单子叶植物芦笋、番红花和石斛等具有较近的进化关系。实时荧光定量检测显示,花瓣和副冠中NtNAC2基因的表达量随花器官发育逐渐上升,衰败期达到峰值;在ABA、MeJA、SA、H₂O₂、50 ℃、NaCl和PEG胁迫处理下,水仙根和叶中NtNAC2基因的表达量上调,且表现出时空表达特异性。为进一步鉴定其功能,构建植物表达载体转化烟草,获得10株转基因烟草,经半定量RT PCR检测NtNAC2在转基因植株中过表达。高盐和干旱胁迫处理后转基因植株根长为野生型的2~3倍,叶片失水率低于30%,存活率高于60%。研究表明,‘云香’水仙NtNAC2的过量表达提高了转基因烟草的抗旱性和耐盐性,可作为水仙抗逆分子育种的重要候选基因。     

呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L. cv. Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RT PCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11。MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列。(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆CcMYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近。(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值。(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核。研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用。     

阜豆GmABC基因的克隆及表达分析

利用RACE技术从大豆品种‘阜豆11号’中克隆到1个ABC转运蛋白基因,该基因cDNA全长为4 693bp,其中开放读码框4 341bp,编码1 447个氨基酸,分子量162.5kD,具有高度保守的ATP结合位点,命名为GmABC。蛋白序列比对结果显示,该基因编码蛋白属于PDR(pleiotropic drug resistance)多向耐药性蛋白家族成员。系统进化树分析显示,GmABC与苜蓿PDR亲缘关系最近,相似性达84%。基因表达分析显示,GmABC受镉诱导表达,当Cd2+浓度达到100mg.L-1时,其表达量最高。研究表明,GmABC可能对阜豆镉胁迫抗性发挥重要作用。     

茶树CsNCED2基因的克隆和表达分析

该研究以铁观音茶树品种叶片为材料,通过RT-PCR技术,克隆了茶树脱落酸(ABA)合成途径关键限速酶——9-顺式环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因的全长cDNA序列。该基因cDNA全长1 931bp,包含1 821bp完整开放阅读框,共编码606个氨基酸残基。NCBI同源分析结果表明,与葡萄VvNCED2相似性最高(78%),命名为CsNCED2(NCBI登录号:MF765770)。氨基酸序列分析显示,其具有NCED家族的FLNO2258保守结构域,以及MIAHPKxDP和HDFAITE保守结构域序列;在保守区存在4个Fe2+活性组氨酸结合位点,N-端含有叶绿体转运肽。实时荧光定量PCR分析表明,CsNCED2基因在铁观音叶、茎和花中表达量较高;白茶萎凋和乌龙茶做青均可以诱导CsNCED2基因显著上调表达;除干旱胁迫抑制CsNCED2表达外,ABA和低温胁迫均能够诱导CsNCED2基因显著上调表达。表明CsNCED2基因在茶树ABA合成代谢以及胁迫响应中发挥重要作用。     

油菜BnMKK4全长基因的克隆及表达分析

从‘陇油6号’油菜中克隆得到了一个新的BnMKK4基因的cDNA,全长1317bp,其中包括993bp的开放阅读框,159bp的5’非翻译区（5^1UTR）,165bp的3。非翻译区（3’UTR）。与拟南芥AtMKK4有很高的同源性,因此命名为BnMKK4（GenBank登录号JF268686）。该基因编码330个氨基酸的蛋白质,分子量36．5kDa,等电点为9．01。实时荧光定量PCR结果显示该基因表达受低温胁迫和盐胁迫的诱导,表明该基因在油菜适应低温胁迫和盐胁迫的过程中发挥作用。     

‘云香’水仙ACC合成酶基因NtACS1的克隆及遗传转化

为探究多花水仙ACS基因的序列特征及功能,以‘云香’水仙盛花期花瓣为试验材料,根据‘云香’水仙花朵转录组数据信息,通过RT-PCR方法克隆出1个ACS基因,命名为NtACS1(GenBank KX082936);NtACS1开放阅读框(ORF)长度为552bp,编码183个氨基酸。编码蛋白质分子量约为20.6KDa,理论等电点为6.30,不稳定系数为65.49,属于不稳定的疏水性蛋白。通过qRT-PCR对‘云香’水仙不同时期花瓣和副冠中的NtACS1基因进行了表达分析,得到与‘云香’水仙花朵转录组数据中相同的结果:NtACS1基因在‘云香’水仙花瓣和副冠中的表达都是随着花衰老过程呈现逐渐下降的趋势,且NtACS1基因在花瓣和副冠中的表达峰值都在花苞期,表明NtACS1基因编码的蛋白是在乙烯生物合成途径的系统1发挥催化作用的ACC合成酶。成功构建了NtACS1基因的正义植物表达载体,并通过农杆菌介导法获得8株转基因烟草,PCR和RT-PCR检测显示其中有6株为阳性植株,初步证实NtACS1基因已导入烟草基因组中且在烟草中已表达。该研究结果为进一步分析NtACS1基因的功能和后续转化水仙延长其花期研究奠定了基础。