白木香3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(AsHMGS)基因的克隆与表达分析

以白木香(Aquilaria sinensis(Lour.)Gilg)茎cDNA为模板,采用反转录PCR及RACE技术分离得到HMGS基因cDNA全长。序列分析表明该基因序列全长1 831 bp,共编码465个氨基酸,推导的蛋白质分子量为51.4 kD,理论等电点6.25,命名为AsHMGS。推导的AsHMGS蛋白质序列具有植物HMGS酶的典型结构,并预测出HMGS酶的活性中心。系统进化树分析表明,AsHMGS蛋白与拟南芥、琴叶拟南芥、芥菜的相应蛋白相似度最高,其次为人参、喜树和野茶树。荧光定量PCR结果显示,茉莉酸甲酯能诱导白木香AsHMGS的表达。     

杜仲1-基-2-甲基-2-（E）-丁烯基-4-二磷酸合酶基因cDNA全长克隆与序列分析

植物萜类生物合成MEP途径中1-羟基-2-甲基-2-（E）-丁烯基-4-二磷酸合酶（HDS）催化ME-2,4cPP生成HMBPP。以杜仲叶片cDNA为模板,采用反转录RCR及RACE技术分离出HDS基因的cDNA全长克隆。测序及序列分析结果表明该基因全长2 786 bp,基因内部含有完整的开放阅读框,共编码743个氨基酸,推导的蛋白质分子量为82.25 kD,理论等电点为5.89,编码序列含有2个保守的结构域PSN和PSI以及3个绝对保守的半胱氨酸位点。系统进化树分析表明EuHDS蛋白与葡萄HDS蛋白的进化距离最为接近（0.049）,其次为番茄（0.052）和橡胶（0.052）。     

油菜BnMKK2基因的克隆及表达分析

通过实验从陇油6号油菜中克隆得到了一种新的MAPK激酶基因BnMKK2基因的cDNA,全长1 344 bp,其中包括5′非翻译区（5′UTR）111 bp,3′非翻译区（3′UTR）165 bp,开放阅读框（ORF）长1 068 bp,编码355个氨基酸,该基因编码的蛋白质分子量为39.3 kDa,理论等电点为6.8。与拟南芥AtMKK2有很高的同源性,因此命名为BnMKK2(GenBank登录号:HQ848661)。该基因实时荧光定量PCR分析表明,BnMKK2基因的表达受低温胁迫诱导。     

茶树肌动蛋白基因（CsActin1）全长cDNA克隆与生物信息学分析

以茶树（Camellia sinensis）萌动芽为材料,根据茶树萌动芽芽抑制消减杂交文库中分离得到的肌动蛋白（actin）基因的5′-片段设计引物,利用3′-RACE技术克隆了其cDNA全长序列,该基因cDNA全长1 470 bp,命名为CsActin1（GenBank登录号HQ235647）。序列分析表明,CsActin1开放阅读框长1 134 bp,编码377个氨基酸,5′非编码区100 bp,3′非编码区236 bp。推测的蛋白质分子量为41.70 kD,等电点约为5.31,具有肌动蛋白家族的特征信号序列（YVGDEAQs.KRG和WIAKaEYDE）和肌动蛋白相关蛋白的特征信号序列（LLTEApLNPkaNR）。CsActin1与GenBank中注册的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在80%以上,氨基酸序列相似性在95%以上。与其它植物肌动蛋白的进化树分析结果表明,茶树肌动蛋白与杨树的两个肌动蛋白间的亲缘关系最为密切。并对推导的蛋白结构进行了分析。     

小苍兰ACC合成酶FhACS1基因的克隆与序列分析

以小苍兰品种“上农金皇后”为研究对象,利用PCR技术和染色体步移技术首次克隆到了ACC合成酶FhACS1基因的全长序列和编码序列。结果表明：FhACS1基因全长为2 576 bp,包含长为433 bp的5′端非编码区序列（5′-UTR）以及长为373 bp的3′端非编码区序列（3′-UTR）;开放读码框（ORF）长度为1 371 bp,推定编码457个氨基酸。分析表明,该基因包含3个内含子和4个外显子。序列分析结果显示,FhACS1推导蛋白具备ACS蛋白的7个保守结构域;在氨基酸水平上,FhACS1与小果芭蕉的同源性最高（85%）;系统进化分析表明,FhACS1与孟宗竹BaACS（BAC56949.1）、水稻OsACS1（AAA33888.1）、小果芭蕉MaACS1（AAQ13435）的亲缘关系最近。在其已知启动子区域,发现有多个对脱落酸、赤霉素、细胞分裂素等激素响应的顺式元件,以及对干旱和低温等逆境胁迫响应的顺式元件。     

慈竹C3H基因克隆及其生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶(C3H)是调控植物木质素生物合成的关键酶,本文以慈竹为材料,利用RT-PCR技术克隆慈竹C3H基因,并对其进行生物信息学分析,为通过基因工程手段降低工业用竹木质素含量奠定基础。结果表明,该cDNA序列全长为1 581 bp,编码区为1 539 bp,编码512个氨基酸,蛋白分子量为58.33KD,等电点为9.09;氨基酸序列和结构分析显示C3H有一个保守区域,即P450结构域。系统进化分析表明,该基因与毛竹和水稻的C3H基因具有很高的同源性。慈竹与毛竹和水稻C3H基因编码蛋白为亲水性蛋白,这三种编码蛋白很可能定位在内质网(膜)上,其编码蛋白的二级结构及三级结构都含有丰富的α-螺旋和无规卷曲,β-转角和延伸链的含量较少,都含有2个相对保守的无序化区域。该基因已在GenBank上注册,基因序列登录号为JF693629,可能与慈竹木质素的生物合成有关。     

AtZW10蛋白亚细胞定位的初步研究

利用不同的工具对AtZW10基因编码的蛋白进行生物信息学分析,结果表明,拟南芥AtZW10在进化上比较保守,在该蛋白的内部存在一个和着丝粒/动粒结合蛋白ZW10相似的保守区域,与果蝇DmZW10蛋白之间存在较高的相似性;AtZW10是一类亲水蛋白,没有明显的跨膜结构域,很可能定位于细胞核和细胞质中。为了进一步确定AtZW10的亚细胞定位,以野生型拟南芥cDNA为模板,通过PCR技术克隆AtZW10基因,构建与黄色荧光蛋白基因（YFP）融合的pA7-AtZW10-YFP表达载体,以及与绿色荧光蛋白基因（GFP）融合的p2300-AtZW10-GFP表达载体。将AtZW10-YFP和AtZW10-GFP分别转化野生型拟南芥叶肉细胞的原生质体和本生烟草的表皮细胞。通过对融合蛋白的分布位置进行分析表明,AtZW10很可能是一种核质定位蛋白,但主要分布在细胞核中。这一结果和生物信息学分析的结论是一致的。本文通过对AtZW10分子特性和亚细胞定位分析,可以为今后研究其功能提供基础。     

番茄泛素蛋白基因LeEBF1和LeEBF2的克隆表达分析

通过RACE和RT-PCR方法从番茄中克隆了LeEBF1（EIN3 binding F-box protein 1）和LeEBF2（EIN3 binding F-box protein 2）的全长cDNA序列,两个基因LeEBF1、LeEBF2全长分别是2 866和2 891 bp,对序列的分析表明,它们的开放阅读框分别是1 911和1 995 bp,编码区编码637和665个氨基酸残基,在氨基端含保守的F-box区域和在羧基端有14个亮氨酸重复单位,通过BLAST软件和DNAMAN分析表明这两个基因的氨基酸序列与拟南芥EBF1和EBF2有58.6％相似,同时又与其他物种的EBF蛋白的F-box区域比较有24.4％到73.2％的相近。Northern杂交指出：LeEBF1与LeEBF2在野生型和Nr的幼叶中的表达量高于成熟叶;当在果实发育期,LeEBF1与LeEBF2在青果期的表达量相比其他时期要弱。初步结果表明,LeEBF1与LeEBF2可能在番茄的生长发育中起着重要的作用。     

京大戟hmgr基因家族3个保守区片段的克隆与分析

采用RT-PCR技术以及两条简并引物,以京大戟嫩叶总RNA反转录的cDNA为模板扩增3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因的保守区片断。序列分析表明,所克隆的cDNA保守区序列长度为458 bp,而且同时得到了三个不同的核苷酸序列,分别命名为hmgr1、hmgr2、hmgr3。与之前得到的京大戟hmgr保守区片段的核苷酸序列的同源性分别为98.03%、96.29%、78.38%,推断的相应氨基酸序列的同源性分别为98.68％、96.71%和85.53%。推断这可能是该基因家族中的三个新的成员。而且同源序列比对发现,由这三个核苷酸序列推断的氨基酸序列与其它植物都有较高的同源性。种系进化树分析表明hmgr3与hmgr1、hmgr2及以前报道的京大戟的hmgr之间有较大的差别。     

丹参ACC氧化酶基因(SmACO1)的克隆与序列分析

依据丹参转录组数据库序列信息,采用RT-PCR和染色体步移技术从丹参中首次克隆得到ACC氧化酶基因,命名为SmACO1(GenBank注册号为JQ026111)。该基因gDNA序列长1 347 bp,由3个外显子和2个内含子组成;cDNA全长1 117 bp,包含945 bp的开放阅读框,编码314个氨基酸残基。生物信息学分析显示SmACO1为无信号肽与跨膜结构域,且定位于细胞质的稳定亲水蛋白,含有Fe²⁺依赖的加氧酶结构域。实时荧光定量PCR结果表明,SmACO1基因在丹参不同组织器官中差异表达,花中表达量最高;其表达受到病原菌和茉莉酸甲酯的诱导,表明SmACO1基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

柽柳金属硫蛋白基因的克隆及序列分析

用木麻黄(Casuarina glauca)的金属硫蛋白基因(metallothionein 1)氨基酸序列对柽柳ESTs序列本地数据库进行tBlastn检索,获得了柽柳金属硫蛋白基因全长cDNA序列,去除polyA后该基因全长366 bp,其中5′非翻译区97 bp,3′非翻译区59 bp,开放读码框(ORF)长210 bp,编码70 个氨基酸组成的多肽,蛋白分子量为6.793 kD,理论等电点为4.99,含10个Cys,集中分布在肽链的N端和C端。BlastP同源性分析表明该基因与花生同源性最高,与小豆同源性最低。该基因的EST序列在GenBank登录(登录号：CV792539)。     

油菜BnHMGB2基因的克隆及表达分析

通过RACE技术从陇油6号油菜中克隆得到了一种新的BnHMGB2基因的cDNA,全长823 bp,其中包括438 bp的开放阅读框,131 bp的5′非翻译区（5′UTR）,253 bp的3′非翻译区（3′UTR）。与拟南芥AtHMGB2的同源性达到了87.4%,因此命名为BnHMGB2(GenBank登录号：JN807314)。该基因编码145个氨基酸的蛋白质,分子量15.9 KDa,等电点为5.63。实时荧光定量PCR结果表明该基因在油菜根、茎、叶、下胚轴均有表达,根中表达量最高。同时,该基因的表达受低温胁迫的诱导,表明该基因在油菜适应低温胁迫的过程中发挥作用。     

西伯利亚蓼rd22基因的克隆与序列分析

以3% NaHCO₃溶液胁迫处理48 h的西伯利亚蓼为试材,利用RACE技术,从其茎部组织克隆了脱水应答蛋白RD22的全长cDNA序列。测序后的结果分析表明,该cDNA序列全长为1 302 bp,5′非翻译区为59 bp,3′非翻译区为25 bp,开放读码框为1 218 bp,编码405个氨基酸。在氨基酸序列的C端含有一个比较保守的BURP结构域,N端含有5个重复序列THV-VGKGGV-V。信号肽检测证明该蛋白为分泌性蛋白,前21个氨基酸区域为信号肽结构。其推演的氨基酸序列与葡萄的同源性最高,达到60%。该基因已在GenBank上注册,基因序列登录号为DQ836050。     

白桦开花位点Flowering Locus T（FT）基因的分离及其表达

FT及其同源基因在促进植物成花和发育阶段转变过程中起重要作用。应用RT-PCR和RACE技术分离了白桦FT基因的cDNA,全长为928 bp,其开放阅读框为525 bp,编码174个氨基酸。预测的蛋白质分子量为19.6 kDa,理论等电点为7.73。该预测蛋白序列含有保守的PEBP蛋白结构域,命名为BplFT,并在GenBank注册,登录号为JQ409561。该基因序列同其它16种植物的相似性为74%～93%,其中与无花果（Ficus carica）的相似度最高为93%,与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的相似度最低为74%,并构建了该基因序列的进化树。通过qRT-PCR的方法检测BplFT基因在白桦不同时期不同组织中的转录表达,在营养器官的表达高于花器官,成熟组织要高于幼嫩的组织,在成熟茎中的表达量最高,推测BplFT基因在成熟的营养器官发育中起重要作用,并可能参与调控次生细胞壁的形成。另外,选择了白桦雄花序突变体进行该基因的转录表达分析,该基因在突变体雌花序、雄花序、幼叶及幼茎中均为上调表达,预示着BplFT基因不仅仅参与营养组织发育,在花器官发育中也具有一定的作用。     

纽荷尔脐橙CCS基因的克隆与分析

利用RT-PCR技术从纽荷尔脐橙果实cDNA中分离出辣椒红／辣椒玉红素合成酶（Capsanthin/Capsorubin synthase,CCS）基因（Ccs）全长。该片断长为1619bp,编码503个氨基酸。BLAST比较其氨基酸同源性发现,该序列所推导的氨基酸与已知的甜橙CCS完全一致,与胡萝卜和辣椒的CCS,以及马铃薯新黄质合成酶（neoxanthin synthase,NSY）有70％的同源性。此外,与番茄和柑橘等的番茄红素环化酶也有50%~70%的同源性。半定量RT-PCR分析表明,Ccs在纽荷尔脐橙果实成熟过程中呈先上升后下降的表达趋势,期间9月份的表达量最高。     

朵丽蝶兰 MADS-box 基因 DtpsMADS1 的克隆与表达特性简

植物MADS-box基因家族编码高度保守的转录因子,参与了包括花器官发育和开花在内的多种发育进程。为阐释兰科植物成花的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用RACE方法从朵丽蝶兰花葶中克隆到1个MADS-box家族基因,该基因cDNA全长960 bp,包含37 bp 5′UTR,一个738 bp的开放阅读框(ORF)和185 bp 3′UTR,共编码245个氨基酸。序列和系统进化树分析表明,该基因与其他植物的MADS-box基因具有很高的同源性,属于AP1/FUL-like亚家族,命名为DtpsMADS1,GeneBank登录号为JQ065097。实时荧光定量PCR检测结果显示：DtpsMADS1具有明显的组织表达特异性;在根和叶中,DtpsMADS1在花前期和花后期表达量较高;苗期和盛花期表达量较低;DtpsMADS1在花葶中的表达趋势与根和叶相似;而在花器官中,DtpsMADS1只有痕量表达。由此推断,DtpsMADS1可能参与开花进程调控,而不参与花器官的形态建成。     

茶树脂氢过氧化物裂解酶基因CsiHPL1的克隆及表达

根据茶树基因CsiHPL1的cDNA序列设计引物,采用RT-PCR方法从茶树品种龙井43′中克隆了CsiHPL1序列,并分析了CsiHPL1在生物和非生物胁迫下的诱导表达情况及亚细胞定位。结果表明,CsiHPL1包含一个1 476 bp的最大开放阅读框,编码491个氨基酸,预测为13-HPL基因。Real-Time PCR分析结果表明,CsiHPL1的表达受到茶尺蠖取食、机械损伤和茉莉酸的诱导;构建了CsiHPL1与绿色荧光蛋白（GFP）基因的重组表达载体,经农杆菌瞬时转化烟草叶片,利用激光共聚焦显微镜在叶绿体中观察到GFP荧光,表明CsiHPL1编码的蛋白质为叶绿体蛋白质。     

薇甘菊乙醇酸氧化酶基因的克隆、序列分析和原核表达

利用SSH和RACE相结合的方法获得了薇甘菊乙醇酸氧化酶基因cDNA全长,并对该序列进行了生物信息学分析。随后将该基因的cDNA编码区克隆到原核表达载体pET-32a(+)中,构建重组表达质粒,转化到大肠杆菌Rosetta-gami(DE3)中进行表达。序列分析表明,薇甘菊乙醇酸氧化酶基因cDNA全长1 363 bp,编码369个氨基酸,命名为MmGO（GenBank登录号EU716626）,推测的MmGO分子量为40.32 kDa,等电点为8.99。系统进化分析表明,MmGO与芸苔的GO序列亲缘关系比较近。将该基因重组到pET-32a(+)中进行原核表达,经0.1 mmol·L^-1 IPTG,25℃诱导4 h,获得了具有较高表达水平的融合蛋白6×His MmGO,Western-blot证实表达的6×His-MmGO能与抗6×His的单抗发生特异性反应,分子量约为60 kDa,与预测的融合蛋白6×His-MmGO分子量相符。为进一步研究融合蛋白6×His-MmGO的活性和功能奠定了基础。     

白花柽柳质膜水孔蛋白基因克隆及序列分析

植物水孔蛋白在植物体内形成水选择性运输通道,在植物种子萌发、细胞伸长、气孔运动、受精等过程中调节水分的快速跨膜运输。有的水孔蛋白还在干旱胁迫应答中起重要作用。本文根据白花柽柳的PEG6000胁迫处理构建的SSH消减文库的水孔蛋白基因表达序列标签(EST),设计基因特异性引物进行5′RACE,克隆出一个1 043 bp的核苷酸序列。应用生物信息学软件进行分析,预测该序列编码287个氨基酸,具有6个跨膜区,有MIP家族信号序列SGXHXNPAVT,高等植物PIP高度保守序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN,这是质膜水孔蛋白基因的典型的结构特征。经NCBI比对,与Arabidopsis thaliana (MIP-C),同源性达到95%,预测该蛋白的相对分子量是30.9KD,理论等电点是8.84。     

甜菜ATP合酶β亚基基因atpB的克隆、序列分析及进化

atpB基因编码ATP合酶β亚基,是光合作用中的重要基因。ATP合酶是生物体内能量代谢的关键酶,参与氧化磷酸化和光合磷酸化反应。利用植物叶绿体基因组在进化过程中高度保守的特点,根据已知植物烟草、水稻和菠菜等的叶绿体基因组全序列,设计并合成了一对引物,以甜菜叶绿体DNA为模板,PCR扩增得到包含atpB 完整基因（GenBank登录号为 DQ067451）在内的一段序列,测序与序列分析表明：该克隆片段全长2 293 bp,其中包括有1 497 bp的编码区序列,推测编码498个氨基酸。同源性比较,该克隆基因与烟草、菠菜、油菜、水稻atpB基因的核苷酸序列同源性分别为90.92%、95.79%、87.71%和86.37%,推测的氨基酸序列同源性分别为94.58%、97.19%、92.17%和91.97%。同时,建立了几种植物的氨基酸序列系统进化树。