光果甘草查尔酮异构酶基因的克隆及序列分析

目的:对光果甘草黄酮代谢途径中的关键酶查尔酮异构酶(CHI)进行基因克隆和序列分析。方法:取新鲜光果甘草主根,立即投入液氮,作为提取RNA的植物材料;用植物RNA提取试剂盒提取光果甘草总RNA,用逆转录试剂盒对其逆转录得cDNA;根据文献报道的乌拉尔甘草CHI序列设计特异性引物,扩增光果甘草CHI基因并测序;用生物信息学软件对所得序列进行分析。结果:扩增得到22条光果甘草CHI基因cDNA序列,其编码区全长为690bp,编码229个氨基酸残基。DNAMAN比对表明22条光果甘草cDNA序列间存在16个变异位点,一致性为99.67%,可分为7种单倍型,其中单倍型1为主流单倍型,所占比重为45.5%;氨基酸序列间存在10个变异位点,一致性为99.38%。生物信息学分析表明光果甘草CHI基因编码蛋白为稳定性亲水蛋白,相对分子质量为24 000,等电点为5.56~6.76,不含信号肽,无跨膜区,保守结构域包含一个查尔酮超家族结构域,二级结构以α螺旋和无规卷曲为主。MEGA 5.0同源性分析显示光果甘草7种CHI单倍型间亲缘关系良好且与同属植物乌拉尔甘草的进化关系最近,与蕨类植物香鳞毛蕨的进化关系最远。结论:克隆了光果甘草CHI基因并对其进行了序列分析,为进一步探究CHI基因对甘草苷生物合成的分子调控机制奠定了基础。     

乌拉尔甘草查耳酮异构酶基因多态性分析

目的:对乌拉尔甘草黄酮代谢途径中的关键酶查耳酮异构酶(CHI)进行基因克隆及多态性分析。方法:取5株乌拉尔甘草新鲜根样,提取RNA并逆转录得cDNA,利用特异引物克隆乌拉尔甘草CHI基因,测序并对所得序列进行多态性分析。结果:共获得62条全长为690 bp的乌拉尔甘草CHI基因cDNA序列,编码229个氨基酸残基。多态性分析显示62条CHI基因cDNA序列存在47个变异位点,可分为20种不同单倍型(单倍型1~20),其相似度为99.62%;氨基酸序列存在30个变异位点,可分为16种类型(AA1~AA16),一致性为98.99%。CHI基因编码蛋白为稳定性亲水蛋白,相对分子质量为24 400,等电点为5.3~6.7,二级结构以α螺旋和无规卷曲为主。同源性分析显示,该基因序列与豆科植物大豆的CHI基因亲缘性最近。结论:克隆了乌拉尔甘草CHI基因并对其进行了多态性分析,为进一步探究CHI基因对甘草苷生物合成的分子调控机制奠定基础。     

乌拉尔甘草查尔酮合酶基因的克隆及序列分析

目的:对乌拉尔甘草查尔酮合酶(CHS)进行cDNA序列克隆及分析。方法:根据Gen Bank数据库中已注册胀果甘草CHS的cDNA序列(EU706287)设计引物,采用RT-PCR法从乌拉尔甘草根样中克隆CHS的cDNA序列,利用Editseq 7.10、DNAMAN 6.0及MEGA 5.0进行序列分析。结果:克隆得到34条长度为1175 bp的CHS序列,包含一个完整的开放读框,编码一条由389个氨基酸残基组成的多肽。这34条CHS序列可分为15种单倍型(单倍型1~15),一致性为98.97%,存在61个变异位点;其对应的34条CHS氨基酸序列,可分为9种氨基酸序列类型(AA-1~AA-9),一致性为99.51%,存在13个变异位点。同源性分析显示,乌拉尔甘草中该基因序列与胀果甘草在进化关系上最近,与小立碗藓在进化关系上最远。结论:克隆了乌拉尔甘草CHS基因cDNA序列,并对其进行了序列多态性分析,为进一步研究CHS基因在甘草黄酮代谢途径中的作用提供了理论依据。     

荷包猪SLA-DRB基因cDNA的克隆及分子进化特征分析北大核心CSCD

旨在研究荷包猪SLA-DRB基因的分子特征,设计引物用RT-PCR扩增3头荷包猪DRB基因c DNA,并克隆至p MD18-T Vector,阳性克隆测序并做序列分析,分别进行同源性、分子进化及主要氨基酸变异位点分析。结果表明,成功从3头荷包猪中扩增得到SLA-DRB基因,分别命名为SLA-DRB-HB01-03,经序列测定后,证实c DNA全长为836 bp,其中1-801为ORF区,共编码266个氨基酸。同源性分析显示,SLA-DRB-HB与其他SLA-DRB等位基因的同源性介于90.3%-99.8%之间。分子进化分析表明,荷包猪SLA-DRB-HB独立分支,与其他等位基因相比较,进化更加原始。氨基酸变异位点和多态性分析结果显示,SLA-DRBHB本身存在一定的多态性。     

荷包猪SLA-DRB基因cDNA的克隆及分子进化特征分析

旨在研究荷包猪SLA-DRB基因的分子特征,设计引物用RT-PCR扩增3头荷包猪DRB基因c DNA,并克隆至p MD18-T Vector,阳性克隆测序并做序列分析,分别进行同源性、分子进化及主要氨基酸变异位点分析。结果表明,成功从3头荷包猪中扩增得到SLA-DRB基因,分别命名为SLA-DRB-HB01-03,经序列测定后,证实c DNA全长为836 bp,其中1-801为ORF区,共编码266个氨基酸。同源性分析显示,SLA-DRB-HB与其他SLA-DRB等位基因的同源性介于90.3%-99.8%之间。分子进化分析表明,荷包猪SLA-DRB-HB独立分支,与其他等位基因相比较,进化更加原始。氨基酸变异位点和多态性分析结果显示,SLA-DRBHB本身存在一定的多态性。     

杜仲Dirigent蛋白编码基因的克隆及序列分析

分别以杜仲基因组DNA和cDNA为模板克隆DIRs基因,并分析其序列及其蛋白的遗传特性。以杜仲为研究对象,利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术获得杜仲DIRs序列,并结合生物信息学方法对杜仲DIRs的序列进行深入分析。从杜仲中克隆DIRs基因序列,利用生物信息手段分析DIRs基因与其它物种的同源性、结构域、功能域、蛋白质理化特性、蛋白质序列跨膜区、亚细胞定位、磷酸化位点、糖基化位点以及编码蛋白二级结构等进行分析。克隆的杜仲DIRs片段序列有468bp,不含内含子,编码155个氨基酸。推测的编码蛋白的氨基酸序列与芝麻、五味子同源性最高,分别达71%和70%,具有的5个保守基序,第1～148位之间是个高度保守的结构功能域—Dirigent,为亲水性蛋白,相对分子质量为17kD,理论等电点为4.91,不具有跨膜区;亚细胞定位在细胞质中,不属于分泌蛋白;序列预测具有13个磷酸化位点,未预测到糖基化位点,二级结构主要以无规则卷曲结构组成。以上研究为进一步探讨DIRs基因在木脂素生物合成途径中的功能提供了理论依据。     

西伯利亚蓼几丁质酶基因Class Ⅳ的克隆及生物信息学分析

根据西伯利亚蓼抑制消减文库（SSH）中获得的几丁质酶（CHI）基因的部分序列,采用RACE技术克隆了具完整编码区的cDNA序列,基因全长1017bp,开放阅读框编码270个氨基酸。序列分析表明,该基因的编码蛋白（PsCHI1）以前体形式存在,N端分别有22个氨基酸的信号肽和35个氨基酸的几丁质结合域（CBD）,C端199个氨基酸为催化区（CD）,连接CBD与CD的14个氨基酸为可变交联区,成熟蛋白为不含信号肽部分,呈碱性,带正电荷。PsCHI1与所选其它植物classⅣCHI前体序列具有高度的同源性（53％-69％）,而与classⅠ和classⅡCHI的氨基酸序列同源性较低,推测为植物classⅣCHI。根据日本水稻CHI晶体结构构建了PsCHI1三维分子模型,分析显示PsCHI1可以识别比classⅠ和classⅡCHI短的几丁质片段,并以其它植物CHI的已知结构域和功能为基础,确定PsCHI1具有能够水解真菌细胞壁的结构,推测其可能有抗病原微生物的功能。     

一个新的甘薯查尔酮异构酶基因的克隆和表达分析

查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)是花青素生物合成途径中的一个关键酶。本研究根据转录组数据,利用RT-PCR技术在甘薯中克隆了一个新的CHI基因,命名为Ib CHIL1。Ib CHIL1基因c DNA长857 bp,包含1个621 bp的开放阅读框,编码206个氨基酸。聚类分析表明,Ib CHIL1属于Ⅳ型CHI成员,和其他植物中的类似蛋白具有很高的同源性。表达分析显示,Ib CHIL1主要在紫肉甘薯中表达,与花青素积累正相关,推测该基因在甘薯花青素生物合成过程中具有重要的生物学功能。     

香樟GGPPS基因的克隆及生物信息学分析

本研究目的是克隆香樟牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranyl-geranyl pyrophosphate synthetase,GGPPS)的c DNA序列,并进行生物信息学分析,为香樟萜类物质的生物合成及调控机制研究提供基础。根据香樟叶的转录组测序数据,设计特异性PCR引物,应用反转录RT-PCR方法,克隆获得香樟GGPPS基因,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析。结果显示,GGPPS基因包含全长1 152 bp的开放读码框(ORF),编码383个氨基酸,蛋白分子量为41.41 k D,等电点p I为5.84,是一个定位于叶绿体,不含跨膜结构域,不含信号肽的不稳定疏水蛋白。GGPPS氨基酸序列的主要二级结构为α-螺旋并含有一个类异戊二烯类化合物合酶的特征结构域。通过氨基酸序列的同源性分析发现,香樟的GGPPS氨基酸序列与苹果、陆地棉和紫苜蓿等植物的GGPPS氨基酸序列有较高的同源性。分子进化树分析结果表明,香樟树GGPPS蛋白与无油樟GGPPS蛋白的亲缘关系相对较近。本研究成功克隆、分析并表达了香樟GGPPS,为进一步研究香樟GGPPS基因的功能,萜类合成调控机制等奠定了分子基础。     

青皮苦瓜鲨烯合酶基因ORF序列的克隆和正选择分析

为研究葫芦科植物中三萜皂苷生物合成通路中的关键酶鲨烯合酶的分子进化,克隆青皮苦瓜鲨烯合酶基因的c DNA序列,并进行正选择分析。根据葫芦科植物之间的同源性设计青皮苦瓜鲨烯合酶引物。采用3'RACE和5'RACE快速扩增技术分两步进行巢式PCR扩增鲨烯合酶ORF序列。根据克隆出来的青皮苦瓜编码框序列以及在Gen Bank数据库中完整的陆生植物鲨烯合酶编码框序列信息,用贝叶斯方法和PAML4软件进行鲨烯合酶的正选择分析。青皮苦瓜鲨烯合酶基因c DNA的克隆,命名为Mc SS,其c DNA序列全长为1 548 bp,ORF 1 251 bp,编码417个氨基酸残基。通过正选择运算,检测到33个正选择位点,其正选择位点主要集中在第二跨膜区及其两侧。本研究成功克隆得到青皮苦瓜鲨烯合酶基因全长c DNA序列并对其正选择分析,在三萜合成通路上为鲨烯合酶的定点突变提供重要参考。     

棕色棉DFR基因的克隆与生物信息学分析

花色素苷是影响花色的主要色素,二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因是花色素苷生物合成途径的关键酶基因。通过同源克隆策略,以新彩棉6号(XC-6)纤维的RNA以及DNA为模板克隆得到GhDFR基因的CDS全长编码序列及带有内含子的基因组序列,并进行了生物信息学分析。序列分析结果显示,该基因含有6个外显子,5个内含子结构,其cDNA包含一个1 020 bp的开放阅读框,编码355个氨基酸,其氨基酸序列包含具有高度保守性的NADP(H)的结合位点以及底物特异性结合位点。推定的GhDFR蛋白质分子量为39.65 kD,等电点为5.67。该蛋白氨基酸序列同毛果杨、葡萄、天竺葵等物种DFR蛋白显示出较高同源性,而系统进化分析结果表明其与天竺葵、芍药DFR亲缘关系较近。氨基酸序列分析预测表明,GhDFR基因所编码的蛋白不具备信号肽区段,无明显跨膜区域,不属于分泌蛋白,可能为亲水性蛋白,定位于细胞质的可能性最高,其主要二级结构元件为α-螺旋和无规则卷曲。GhDFR属于NADB-Rossmann superfamily。     

无籽刺梨(Rosa kweichonensis var.sterilis)RksAGL基因克隆及表达分析

以无籽刺梨(Rosa kweichonensis var.sterilis)花芽提取的RNA为模板,采用同源克隆结合RACE技术克隆得到无籽刺梨AGL基因的c DNA全长,命名为Rks AGL。序列分析表明,c DNA全长1 089 bp,开放阅读框长度为747 bp,可编码248个氨基酸。编码蛋白分子质量预测为28.56 k D,等电点为9.40,无信号肽序列。分析表明,Rks AGL基因属于MADS-box基因家族C类基因,其编码的蛋白与其它植物AGAMOUS类蛋白具有较高的同源性。实时定量PCR分析表明,RksAGL基因仅在雄蕊和心皮中表达,在萼片和花瓣中不表达     

黄花蒿rbcL基因电子克隆、生物信息学及适应性进化分析

[目的]运用电子克隆的方法获得黄花蒿中rbc L基因,并对该基因进行生物信息学及适应性进化分析,获得氨基酸正选择位点及其空间结构特征。[方法]以短葶飞蓬rbc L基因为种子序列(探针,Genbank登录号为:KF482865.1),对黄花蒿的EST数据库进行搜索,应用相关的生物软件进行拼接、组装,利用PAML程序检测其rbc L基因的适应性进化。[结果]获得一个rbc L基因的c DNA序列重叠群,该重叠群长为1 832bp,包含一个完整的长为1 461bp的开放阅读框,共编码486个氨基酸,且与菊科的其他植物的rbc L基因具有较高的同源性,适应性进化分析在rbc L蛋白上有两个氨基酸正选择位点(249S和449T)。[结论]电子克隆获得的c DNA序列为完整的黄花蒿rbc L基因全长c DNA,黄花蒿对生境的适应可能与rbc L蛋白大亚基正选择位点空间结构有关。     

蔓地亚红豆杉3′-N-去苯甲酰-2-脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶基因的克隆与序列分析

3′-N-去苯甲酰-2-脱氧紫杉醇苯甲酰转移酶(DBTNBT)是催化紫杉醇生物合成最后一步反应所需要的酶,负责将带有不完全侧链的紫杉醇前体催化形成紫杉醇。利用蔓地亚红豆杉的总DNA和总RNA为模板,采用PCR和RT-PCR技术克隆出DBTNBT基因的DNA序列和cDNA序列,测序结果显示长度分别为1465bp和1362bp,编码438个氨基酸的多肽。同源性比较分析结果表明,其碱基序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的DBTNBT基因的一致性为99%,其氨基酸序列与已经报道的蔓地亚红豆杉的DBTNBT氨基酸序列的一致性为96%。DNA序列和cDNA序列比对发现该基因含有1个内含子。利用SWISS-PROT、DNAMAN等生物信息学工具对其蛋白序列进行了分析,为利用基因工程的方法生产紫杉醇或其前体物质提供了分子基础。     

大豆GmC4H基因的克隆及同源基因的生物信息学分析

本研究分别在大豆品种中豆27和九农20中克隆大豆肉桂酸-4-羟化酶基因(Glyma.20G114200),得到长度为1 797 bp的C4H基因c DNA序列。比对两者c DNA序列发现4个碱基差异位点。通过对二者氨基酸序列进行理化性质及结构与功能分析发现,C4H基因编码蛋白的5~24位氨基酸之间和32~55位氨基酸之间存在跨膜区域;C4H蛋白含有细胞色素P450结构域。大豆C4H基因的四个拷贝分别分布于第2、第10、第14和第20号染色体上,Glyma.20G114200与Glyma.10G275600的蛋白质同源性高,而另外两个同源基因Glyma.02G236500和Glyma.14G205200的蛋白质同源性高。结果表明,可能大豆4个C4H同源基因在进化过程中发生了功能的较大分化。     

思茅松HDR基因全长cDNA克隆与序列分析

1-羟基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(HDR)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中的最后一个酶,在植物萜类生物合成中起主控作用。该研究根据思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)树皮转录组数据分析结果,首先获得了思茅松HDR基因片段,然后根据所获得的基因片段设计特异引物,提取受伤后的思茅松树皮的RNA,并运用RT-PCR和RACE技术从思茅松树皮中克隆得到完整的HDR基因(Pk HDR)。生物信息学分析表明:克隆获得的Pk HDR1基因c DNA全长序列为1 876 bp,含有1个1 464 bp的开放阅读框(ORF),编码487个氨基酸。同源性分析结果表明:思茅松HDR蛋白与赤松(Pinus densiflora)HDR蛋白的相似性高达99%。亚细胞定位及结构域分析结果表明:思茅松Pk HDR氨基酸序列中包含转运肽序列(A1-A61)及植物HDR蛋白多个保守的功能位点(A143,A234,A288,A371)。系统进化分析结果表明:Pk HDR蛋白与赤松HDR蛋白的亲缘关系最为接近。半定量PCR检测结果表明:树皮的创伤促进思茅松HDR基因的表达。该研究成功克隆获得HDR基因,并确定其与松脂代谢密切相关,为阐明思茅松松脂生物合成机制和分子育种提供了参考。     

百脉根花青素合酶基因(LcANS)的克隆及表达分析

花青素合成酶是牧草百脉根中原花青素合成途径的关键酶。在分析百脉根转录组基础上,采用RT-PCR从百脉根中首次克隆到花青素合成酶基因的全长编码c DNA序列,命名为Lc ANS。Lc ANS全长c DNA为1 098 bp,包含一个1 068 bp的开放读码框,编码355个氨基酸。生物信息学分析显示Lc ANS编码蛋白具有植物ANS典型的2OG-FeⅡ_Oxy氧化酶结构域,与豆科的红豆草、苜蓿、大豆等植物中同源ANS具有较高的序列一致性。Lc ANS蛋白定位于细胞质中,没有信号肽和跨膜结构域。实时荧光定量PCR结果表明,Lc ANS基因在百脉根不同组织器官中差异表达,在果荚和花中表达量最高,同时又可以响应ABA和低温的诱导。     

紫丁香查尔酮异构酶基因SoCHI的克隆及表达分析

采用RACE技术从紫丁香(Syringa oblata Lindl.)花中克隆获得查尔酮异构酶基因(CHI)的cDNA全长序列,命名为SoCHI,其编码的蛋白质为SoCHI蛋白。序列分析结果表明:SoCHI基因的开放阅读框(ORF)长度为684bp,编码227个氨基酸残基,并且,该基因全部由外显子构成,无内含子。SoCHI蛋白理论相对分子质量24 988,理论等电点p I 5.53,不稳定系数为47.58,平均亲水指数为-0.096,并包含2个氢键结合位点、2个活性催化位点和7个底物结合位点;在该蛋白质的二级结构中,α-螺旋、延伸链和无规则卷曲分别占该蛋白质氨基酸残基总数的31.7%、20.3%和48.0%。同源性比对结果表明:紫丁香与其他9种植物CHI蛋白的同源性很高(均在76%以上),与同科[木犀科(Oleaceae)]植物桂花(Osmanthus fragrans Lour.)和油橄榄(Olea europaea Linn.)CHI蛋白的同源性更高(达88%)。实时荧光定量PCR扩增结果表明:SoCHI基因的相对表达量在紫丁香的嫩叶中最高,在成熟叶中次之;该基因的相对表达量在紫丁香花发育过程中先上升后下降,并在花蕾期达到最高。研究结果显示:SoCHI基因编码的氨基酸序列相对保守,且其表达与紫丁香花呈色关系密切。     

粗山羊草(Aegilops tauschii)中Pinb基因的克隆和表达分析

puroindoline a(Pina)和puroindoline b(Pinb)是控制小麦籽粒硬度的主效基因。根据已报道的小麦Pinb基因的保守序列,设计合成了一对特异性引物,对粗山羊草Aegilops tauschii(DD)的基因组DNA进行Pinb基因扩增、克隆和序列分析,发现了一个新型Pinb等位基因。该基因长447 bp,编码148个氨基酸残基,具有麦类作物PinB蛋白所特有的WPTKWWK色氨酸结构域和10个半胱氨酸所形成的5个二硫键结构。与软粒小麦cv.Capitole的Pinb-D1a相比较,该基因含有14个氨基酸变异位点,其中包括一个紧邻色氨酸结构域的变异位点(Val66Phe),其核苷酸和氨基酸同源性分别为93.3%和90.5%。RT-PCR和Western Blot证实了Pinb基因在籽粒胚乳中的表达。Southern Blot分析结果表明,粗山羊草中Pinb基因为单拷贝。研究结果表明,粗山羊草中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因,对此基因的进一步研究将加深对小麦籽粒硬度形成分子机制的了解。     

黄花苜蓿SKIP同源基因cDNA的克隆与生物信息学分析

本研究利用RT-PCR方法从野生黄花苜蓿中克隆得到一个编码pre-m RNA剪切因子SKIP同源基因的c DNA片段,命名为Mf SKIP。对克隆片段的序列分析表明,该c DNA片段全长2 256 bp,包含一个1 836 bp的开放阅读框,预测编码一条含611个氨基酸的多肽,分子量约为69.1 k D,理论等电点8.78。对蛋白保守结构域的分析显示Mf SKIP具有SNW/SKIP蛋白特有SKIP的S-N-W-K-N序列,与水稻SKIP(NP_001048184.1)同源性高达85%。生物信息学分析表明,Mf SKIP属于定位在细胞核内的不含跨膜结构域且不含信号肽的亲水性蛋白,二级结构主要由无规则卷曲结构组成。系统发育分析表明,野生黄花苜蓿Mf SKIP蛋白与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)的Mt SKIP、鹰嘴豆(Cicer arietinum)Ca SKIP亲缘关系较近。本研究成功克隆野生黄花苜蓿Mf SKIP基因全长c DNA片段,为研究pre-m RNA剪切因子在黄花苜蓿响应非生物逆境胁迫应答中的作用奠定基础,并为抗逆牧草新品种培育提供候选基因。