紫娟茶叶片中花青素合成酶基因的克隆及表达分析

本研究通过RT-PCR从紫娟茶(Camellia sinensis var.assamica)叶片中克隆花青素合成酶(anthocya-nin synthase,ANS)基因,进行生物信息学分析,以实时荧光定量PCR研究ANS基因在紫娟茶顶芽及芽下第一、第二、第三叶中的表达情况.克隆得到了ANS基因的两个cDNA,即ANSa、ANSb,获得GenBank登录号分别为MN266484、MN266485,二者的功能结构域均属于2-酮戊二酸和Fe(Ⅱ)-依赖的氧化酶家族.通过荧光定量PCR发现两个ANS基因在不同幼嫩程度的叶片中表达量存在差异,ANSa在顶芽中表达量最高,ANSb则在芽下第一叶中表达量最高.本研究明确了ANS在紫娟茶同一时期不同幼嫩程度叶片中的表达情况,为进一步研究紫娟茶花青素的合成与积累奠定了基础.     

芜菁花青素合成酶基因的克隆、序列分析及表达

目的：克隆津田芜菁和赤丸芜菁花青素合成酶（ANS）基因并研究其表达特性。方法：用UV-A处理津田芜菁和赤丸芜菁块根24h后提取总RNA,通过RT-PCR方法克隆BrANS1和BrANS2基因并进行序列分析,通过Northern杂交检测BrANS1和BrANS2基因的表达。结果：BrANS1和BrANS2的开放读码框为1077bp,编码358个氨基酸残基;BRANS1和BRANS2与甘蓝ANS的同源性达97％,第211-307肽段具有20G-Fe（Ⅱ）加氧酶家族基因的结构域;BrANS1和BRANS2基因具有高度同源性,核苷酸序列在5个位置上存在差异,推导的氨基酸序列完全相同;uv-A可以诱导BrANS1和BrANS2表达,基因的表达量与处理时间相关。结论：克隆了津田芜菁和赤丸芜菁的BRANS1和BrANS2基因,这将为筛选依光型和非依光型花青素生物合成催化酶基因奠定研究基础。     

心里美萝卜花青素合成酶基因RsANS克隆及花青素生物合成相关基因表达分析

花青素合成酶(ANS,anthocyanidin synthase)是植物花青素合成的关键酶,催化无色花色素转变成有色花色素。本研究从心里美萝卜HX12Q-49中克隆获得了花青素合成酶基因Rs ANS(Gen Bank登录号:KR262954)。该基因全长1137 bp,包含2个外显子和1个内含子;开放阅读框1071 bp,编码356个氨基酸。同源性分析显示Rs ANS蛋白与大白菜、甘蓝和芥菜ANS蛋白同源性较高。qRT-PCR表明Rs ANS在心里美萝卜5个不同发育时期均有表达,且在破肚期表达量最高。通过对花青素合成途径其他8个结构基因和3个调控基因表达进行分析,结果显示心里美萝卜中b HLH转录因子在不同发育时期的表达模式与Rs ANS、CHI、DFR和UFGT基本一致,即在破肚期的表达量最高;WD40转录因子的表达与CHS类似,其表达量在芽期、破肚期、膨大前期和膨大盛期逐渐上升,随后在成熟期下降。     

黄秋葵查尔酮合成酶基因AeCHS的克隆与表达分析

采用同源序列克隆和RT-PCR技术,首次克隆得到黄秋葵查尔酮合成酶基因(CHS)cDNA全长序列。序列分析表明,该序列全长1175 bp,包括一个1170 bp的完整ORF,编码389个氨基酸,命名为AeCHS。生物信息学分析表明,本研究所获得的AeCHS氨基酸序列与同科植物黄蜀葵和陆地棉的同源性较高,分别达99.23%和97.44%,AeCHS推断的氨基酸序列含有CHS蛋白的标签序列GFGPG以及4个保守活性位点Cys164、Phe215、His303、Asn336。实时荧光定量PCR分析黄秋葵果实、花、叶片不同发育时期AeCHS基因的表达量,结果表明AeCHS基因在上述植物材料中表现出不同的表达模式:花>果实>叶片,具体到不同植物组织,AeCHS基因在生长6 d的果实、盛开的花朵以及植株顶端第4片叶子中的表达量较高。     

红花脂质转运蛋白基因的克隆及表达分析北大核心CSCD

克隆红花脂质转运蛋白基因(Lipid transfer protein,LTP),并进行生物信息学及表达分析,旨为研究LTP在红花抵抗逆境胁迫中的作用提供依据。通过RT-PCR方法从红花种子中克隆LTP基因序列,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,构建LTP与相关物种LTP的系统进化树,利用Real-time PCR方法分析在红花不同号组织中LTP基因的表达量。结果显示,LTP基因ORF全长294 bp,编码97个氨基酸,相对分子量为7.46 kD,等电点为8.91。红花LTP蛋白包含一个长为29个氨基酸残基的信号肽序列;该蛋白含有一个丝氨酸磷酸化位点;三级结构预测表明该蛋白是由3个α-螺旋和一个β-转角简单的缠绕在无规则卷曲上的简单结构。分子进化表明,红花LTP基因与十字花科的甘蓝型油菜进化关系最近。通过荧光定量PCR对红花LTP基因的组织表达特异性进行分析,结果表明Ct LTP在不同组织的表达水平具有显著差异,在种子和花中呈现高表达,而在其他组织中低表达。     

异色瓢虫海藻糖合成酶基因的克隆及低温诱导表达分析

海藻糖是昆虫的血糖, 在昆虫体内主要通过海藻糖合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）催化合成。本研究通过同源克隆和cDNA末端快速扩增（rapid-amplification of cDNA ends, RACE） 技术, 从异色瓢虫Harmonia axyridis中克隆得到了TPS基因的cDNA全长序列, 命名为HaTPS（GenBank登录号： FJ501960）, 全长2 949 bp, 包含3′非翻译区为505 bp, 5′非翻译区为26 bp, 开放阅读框长2 418 bp, 共编码805个氨基酸。软件分析显示该基因编码蛋白的分子量为90.58 kD, 等电点为7.01, 包含两个糖基化位点, 无信号肽和跨膜结构。同源比对分析发现, 昆虫中TPS基因高度保守, 包含两个保守的结构域。同时, 采用实时荧光定量PCR技术对异色瓢虫HaTPS在不同发育阶段、 低温诱导条件下的表达量进行了研究。结果表明： HaTPS在预蛹期的表达量最高; 在短时低温诱导条件下, HaTPS的表达量随着温度的降低而显著升高, 在降温和升温处理条件下, HaTPS的表达量呈现先升高后下降的表达趋势。结果表明, TPS基因在昆虫抗逆中起到了重要的调节作用。昆虫经过低温诱导, 其TPS基因的调控能力得到提升。     

大肠杆菌邻氨基苯甲酸合成酶编码基因trpED的克隆与表达

目的:通过基因重组的方法获得在体外具有邻氨基苯甲酸合成酶活性的基因trpED,为进一步解除反馈抑制的基因改造寻找靶标。方法:分别构建重组质粒pBV220-trpE和pBV220-trpD;由于trpE和trpD存在翻译偶联现象,将其自大肠杆菌基因组中经PCR扩增得到,构建新的表达质粒pBV220-trpED。结果:SDS-PAGE显示,包含质粒pBV220-trpED的重组菌在相对分子质量约53000(trpE基因表达)和56000(trpD基因表达)处的蛋白表达量明显增多,且邻氨基苯甲酸合成酶活性是对照的3倍。结论:翻译偶联的存在直接影响蛋白活性的发挥;重组质粒pBV220-trpED的获得为进一步的基因改造,以提高色氨酸产量奠定了研究基础。     

红花檵木LcFLS1基因的克隆及其表达与转化研究

该研究以红花檵木(Loropetalum chinense var.rubrum)为材料,根据转录组测序结果和PCR方法克隆到1个黄酮醇合成酶(FLS)同源基因,命名为LcFLS1。生物信息学分析显示,LcFLS1的开放阅读框为996bp,编码331个氨基酸。氨基酸序列分析显示,LcFLS1具有典型的2-酮戊二酸和铁依赖性双加氧酶结构域;蛋白结构预测表明,球形蛋白结构的核心区域存在10个与2-酮戊二酸配体互作的位点。进化树分析结果表明,LcFLS1与茶树(Camellia sinensis)等木本植物的亲缘关系较近,而与拟南芥(Arabidopsis thaliana)等草本植物的亲缘关系较远。荧光定量PCR检测显示,LcFLS1在红花檵木的花中相对表达量最高,而在茎中最少。成功构建了LcFLS1基因的过表达载体pLcFLS1-SUPER1300,经农杆菌侵染花序法将pLcFLS1-SUPER1300质粒转入拟南芥中获得转基因植株,PCR鉴定表明获得了转LcFLS1基因拟南芥阳性植株。该研究结果为红花檵木黄酮醇的生物合成机制研究,以及药用价值的开发利用奠定了基础。     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

酿酒酵母海藻糖合成酶基因的克隆和在大肠村菌中的表达

用PCR方法克隆了1．5kb的酿酒母Sacchromyces cerevisiae海藻糖合成酶基因TPSI,将该片段连接到pUC19载体,通过转化分别引入海藻糖合成酶基因缺失和缺陷的大肠杆菌Escherichia coli FF4169 和FF4050,对转化株的质粒DNA酶切分析表明均含有1．5kb PCR克隆片段,生长曲线实验证明,带有克隆片段的转化株在含0．5mol/L NaCl的高渗透压基础培养基中生长良好;用高效液相色谱（HPLC）结合蒸发散射（ELSD）技术测定细胞内海藻糖实验证明转化株能够合成海藻糖。     

Anthocyanidin synthase in non-anthocyanin-producing Caryophyllales species

Red colors in flowers are mainly produced by two types of pigments: anthocyanins and betacyanins. Although anthocyanins are widely distributed in higher plants, betacyanins have replaced anthocyanins in the Caryophyllales. There has been no report so far to find anthocyanins and betacyanins existing together within the same plant. This curious phenomenon has been examined from genetic and evolutionary perspectives, however nothing is known at the molecular level about the mutual exclusion of anthocyanins and betacyanins in higher plants. Here, we show that spinach (Spinacia oleracea) and pokeweed (Phytolacca americana), which are both members of the Caryophyllales, have functional anthocyanidin synthases (ANSs). The ability of ANSs of the Caryophyllales to oxidize trans-leucocyanidin to cyanidin is comparable to that of ANSs in anthocyanin-producing plants. Expression profiles reveal that, in spinach, dihydroflavonol 4-reductase (DFR) and ANS are not expressed in most tissues and organs, except seeds, in which ANS may contribute to proanthocyanidin synthesis. One possible explanation for the lack of anthocyanins in the Caryophyllales is the suppression or limited expression of the DFR and ANS.     

野生马铃薯ANS同源基因的克隆与表达分析

采用PCR和RT-PCR方法从野生马铃薯（Solanum cardiphyllum）分离得到了一个花色素合成酶（anthocyanidin synthase）同源基因ScANS的cDNA（GenBank登录号HQ701726）和DNA序列（GenBank登录号HQ701727）。序列分析表明,ScA册基因全长为1583bp,由一个内含子和两个外显子组成,开放阅读框长度为1365bp,编码一个由454个氨基酸残基组成的蛋白。该蛋白分子量为51．10kDa,理论等电点为5．24。ScANS含有典型的20G—FeII-Oxy保守功能域,属于2-OOD酶家族,其氨基酸序列与茄子的同源蛋白序列一致性最高,达82．86％。组织表达分析表明,SScANS在马铃薯植株的茎、叶和顶芽中有较高水平的转录表达,在根中有微量表达,在匍匐茎和块茎中检测不到。     

盾叶薯蓣环阿屯醇合酶基因克隆与表达

利用巢式PCR和RACE技术从盾叶薯蓣中克隆了阿屯醇合酶的cDNA(定名为DZCAS).结果表明,该cDNA的开放读码框为2 280 bp,编码759个氨基酸的多肽,分子量为86 924 Da,等电点为6.39.氨基酸序列比对表明盾叶薯蓣阿屯醇合酶与其他植物阿屯醇合酶的相似性超过70%,含有环阿屯醇合酶共有的保守序列.利用氧化鲨烯环化酶基因缺陷型酵母表达DZCAS,并用高效液相色谱和液质联用仪检测酵母细胞中环阿屯醇合成情况,证明DZCAS编码环阿屯醇合酶.RT-PCR分析表明,DZCAS在盾叶薯蓣幼叶中表达量最高,其次是在地下幼嫩块茎中,而地上幼茎表达量最低.     

中国红豆杉紫杉烯合酶cDNA的分离、表达和鉴定

紫杉烯合酶是一种二萜环化酶,催化牛儿基牛儿基焦磷酸形成紫杉醇生物合成过程中的中间体紫杉烯.利用PCR扩增同源探针筛选cDNA文库,克隆了一个编码中国红豆杉(Taxus chinensis (Pilg.) Rehd.)紫杉烯合酶3′端的2 151 bp的cDNA片段,也通过PCR扩增得到了该基因5′端的611 bp的cDNA片段,将这两个cDNA片段拼接在一起,得到长2 712 bp的cDNA片段,具有一个2 586个碱基的开放阅读框架(ORF),编码包括质体转移肽在内的共862个氨基酸残基;该酶与太平洋红豆杉紫杉烯合酶有97%的同源性(identity),与其他植物萜类环化酶也有较高的同源性.利用融合表达载体pET-32a在大肠杆菌BL21trxB中表达,所表达的融合蛋白以包含体形式存在.包含体经过变性、复性和再折叠,利用His残基亲和凝胶柱层析得到融合的紫杉烯合酶.用毛细管气相色谱-质谱联用对酶促反应产物进行分析,结果表明,融合的紫杉烯合酶能催化产生4(5),11(12)-紫杉烯.     

中国红豆杉紫杉烯合酶cDNA的分离、表达和鉴定

紫杉烯合酶是一种二萜环化酶 ,催化牛儿基牛儿基焦磷酸形成紫杉醇生物合成过程中的中间体紫杉烯。利用PCR扩增同源探针筛选cDNA文库 ,克隆了一个编码中国红豆杉 (Taxuschinensis (Pilg .)Rehd .)紫杉烯合酶 3′端的 2 15 1bp的cDNA片段 ,也通过PCR扩增得到了该基因 5′端的 6 11bp的cDNA片段 ,将这两个cDNA片段拼接在一起 ,得到长 2 712bp的cDNA片段 ,具有一个 2 5 86个碱基的开放阅读框架 (ORF) ,编码包括质体转移肽在内的共 86 2个氨基酸残基 ;该酶与太平洋红豆杉紫杉烯合酶有 97%的同源性 (identity) ,与其他植物萜类环化酶也有较高的同源性。利用融合表达载体pET_32a在大肠杆菌BL2 1trxB中表达 ,所表达的融合蛋白以包含体形式存在。包含体经过变性、复性和再折叠 ,利用His残基亲和凝胶柱层析得到融合的紫杉烯合酶。用毛细管气相色谱 质谱联用对酶促反应产物进行分析 ,结果表明 ,融合的紫杉烯合酶能催化产生 4(5 ) ,11(12 )_紫杉烯     

海藻糖合酶基因的克隆及其植物表达载体的构建

以担子菌灰树花的菌丝体中提取总ＲＮＡ,并纯化出ｍＲＮＡ,ｍＲＮＡ经反转录合成ｃＤＮＡ第一链,以ｃＤＮＡ第一链为模板经ＰＣＲ扩增海藻糖合酶（Ｔｓａｓｅ）基因,获得一长约２．２ｋｂ的片段,把该片段连接一ｐＧＥＭ－Ｔ－ｅａｓｙ ｖｅｃｔｏｒ上进行测序,其全长共２１９９ｂｐ。随后将此片段以正向插入植物表达载体ｐＢＩ１２１的ＨｉｎｄⅢ＋Ｘｂａｌ位点构建ｐＵＢ,再把海藻糖合酶基因以正向插入载体ｐＵＢ的ＢａｍＨ     

大豆油体与EGF融合基因的克隆及其在红花种子中的表达

目的：旨在建立一种在红花油体中表达EGF的转基因植物的方法。方法：通过PCR技术把大豆油体基因（DDoil）与EGF构建成融合基因,克隆至植物表达载体pCAMBIA1390R中,构建成植物表达载体p1390Do-EGF,然后转化进农杆菌 LBA4404 中用于侵染红花外植体,通过甘露糖筛选培养基培养可获得红花转化苗。通过PCR、实时荧光相对定量RT-PCR、SDS-PAGE和Western blot分析目的基因的表达情况,通过MTT法检测EGF的促细胞增殖活性。结果：PCR结果显示,红花叶片中能检测到EGF基因;实时荧光相对定量RT-PCR结果显示,在红花种子中EGF能成功实现转录;SDS-PAGE和Western blot检测证明,在转基因红花种子中能有效表达出EGF,并具有其原有的免疫原性,MTT法实验结果表明EGF具有促进balb/c 3T3细胞增殖的生物活性。结论：大豆油体和EGF融合基因已经成功转化进红花细胞的基因组中,并实现了EGF外源蛋白在红花种子油体中的表达,为EGF蛋白的产业化生产探讨了一种新的生产途径。