苎麻小分子G蛋白Racl基因的克隆及表达分析

植物Rac是植物中特有的小分子G蛋白,我们从苎麻转录组中获得一个小分子G蛋白基因eDNA,．5部分序列,设计引物后采用RT-PCR结合RACE技术克隆了该基因的cDNA。序列分析表明,所克隆的RaclcDNA全长为l043bp,包括594bp开放阅读框、214bp的3’端非编码区和235bp的5’端非编码区,能编码一个197氨基酸的推导蛋白。该蛋白包含G蛋白典型的效应因子结合位点、GTP／GDP结合位点和碱性氨基酸区,c末端具有保守的异戊烯基化位,CSIL。采用半定量RT-PCR分析了该基因在5个苎麻品种及不同组织器官中的表达情况,结果表明Racl基因在苎麻根、茎、叶中均有表达,其中在叶中的表达量最高。纤维木质素含量不同的品种中,Racl基因的表达量存在明显差异。木质素含量高的品种具有较高的Racl基因表达,表明该基因可能在苎麻木质素合成过程中发挥作用。     

棉花PTS2受体基因(GhPex7)的克隆及表达分析

利用cDNA—AFLP差异片段F010,通过RACE延伸、EST、检索等方法获得了一个棉花过氧化物酶体定位信号2受体蛋白基因(peroxisomal targetingsignal type 2 receptor,GhPex7p)的编码序列。该cDNA包含一个954bp的开放阅读框,编码317个氨基酸,推测其等电点为5．603。同源性分析表明：推测GhPex7与拟南芥、酵母、果蝇、小鼠和人的Pex7p基因存在序列相似性,其中与拟南芥的同源性最高,为83％,并具有3段WD-40蛋白家族的保守域,与拟南芥AtPex7的编码蛋白同类。Southern杂交结果表明该基因在陆地棉基因组中存在两个拷贝。Northern blotting和RT-PCR分析表明该基因在棉花根、茎、叶、花、胚珠和纤维中均表达,但茎、叶组织中的表达水平明显高于胚珠和纤维。     

巴西橡胶树顺式异戊烯基转移酶基因cDNA克隆及其序列特征分析

以巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳的RNA为Tester;叶片RNA为Driver,利用抑制消减杂交法(suppressive subtractive hybridization,SSH)构建了一个胶乳特异表达基因差减文库.通过反式Northern点杂交(reverse Northern dot blots)筛选到一个与顺式异戊烯基转移酶基因(橡胶生物合成的关键酶基因)高度同源的阳性克隆R363.采用RACE方法获得该克隆的全长cDNA(GenBank登陆号:AY461414).序列分析表明,该基因长1156 bp,含有873 bp的阅读框,编码290个氨基酸,分子量约为32.9 kD,等电点为7.2,含有N-端跨膜螺旋区.同源性分析表明R363编码的蛋白质具有异戊烯基转移酶家族的特征,含有cis-异戊烯基链转移酶的5个高度保守区,推测R363可能是一种新的顺式-异戊烯基转移酶基因.Northern blot分析显示,R363在胶乳中高度表达,在叶中不表达.乙烯处理前后表达强度一致,表明该基因表达不为乙烯所诱导.     

金花茶查尔酮合成酶基因全长克隆与序列分析

利用RT-PCR和RACE方法,从我国珍稀植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中获得了查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因的cDNA全长,命名为Cn-CHS,GenBank登录号HQ269804.碱基序列分析表明,Cn-CHS全长1 454bp,包含77 bp的5'非翻译区、207 bp的3'非翻译区和一个长为1 170 bp编码389个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白具有CHS家族保守存在的所有功能活性位点和特征性多肽序列.氨基酸序列比对分析表明,CnCHS与蔷薇科、杜鹃花科、茄科等植物的CHS相似性都在92%以上;与山茶科山茶属物种山茶(C.japonica)CHS完全一致;与茶(C.sinensis)CHS相似性达99%,有5个氨基酸位点存在差异,其中包括一个功能性位点.     

苦荞谷胱甘肽转移酶(FtGST)基因的克隆与序列分析

采用RACE技术,从苦荞(Fagopyrum tatarium)中克隆得到一个谷胱甘肽转移酶(Glutathione S-transferase protein,FtGST)基因。序列分析表明,FtGST基因全长DNA序列和cDNA序列编码区分别为746 bp和666 bp,DNA序列含有一个长度为80 bp(342-421 bp)的内含子;开放阅读框(ORF)长666 bp,编码221个氨基酸。生物信息学分析表明,FtGST基因推导的蛋白质含有Tau家族典型的底物结合口袋、谷胱甘肽结合位点(G-site)和疏水性底物结合位点(H-site)氨基酸残基,表明FtGST为Tau家族蛋白。     

红树植物秋茄中受盐胁迫抑制的cyclophilin基因的鉴定与表达分析

利用代表性差异分析方法获得秋茄中两个编码亲环素(cyclophilin)蛋白的cDNA片段(称为SRGKC2和SRGKC3),该片段大小分别为282bp和160bp;序列分析表明：SRGKC2和SRGKC3是同一基因区域的不同长度片段,SRGKC3是SRGKC2片段的一部分。SRGKC2在84个氨基酸范围内与大戟属cyclophilin蛋白的氨基酸序列的一致性达到90％,SRGKC3在47个氨基酸范围内与蚕豆cyclophilin蛋白的一致性达到93％。Northern分析表明：盐分抑制SRGKC2片段的表达。依赖SRGKC2片段的序列资料,利用cDNA快速末端扩增(RACE)技术获取秋茄中cyclophilin基因的全长cDNA片段(命名为KCCYP1)(GenBank登录号：AY150052)。该cDNA全长约为0．9kb,含有一个516个核苷酸的完整开放阅读框,编码172个氨基酸,等电点为8．57,分子量18．2KDa。42—49位氨基酸残基为推测的ATP／GTP结合位点A基序(P—loop),48—54位氨基酸残基是插入的7个氨基酸残基。文中还对SRGKC2在不同种中的表达状况进行了分析。     

毛尖紫萼藓抗旱相关基因Gp-LEA的克隆与表达分析

以毛尖紫萼藓干旱cDNA文库中获得的一段与LEA基因同源性较高的EST序列为基础,采用RACE技术分离该基因cDNA全长序列,命名为Gp-LEA。Gp-LEA基因的cDNA全长814bp,开放阅读框456bp,编码含151个氨基酸蛋白质。生物信息学分析结果显示,Gp-LEA蛋白为稳定蛋白,分子质量为16.612kD,理论等电点（pI）为5.06,含有LEA₂功能结构域,不属于跨膜蛋白且不存在信号肽。系统发生分析表明,Gp-LEA基因编码蛋白与花旗松LEA蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示,Gp-LEA基因在复水和快速干旱模式下均能表达。推测Gp-LEA基因在毛尖紫萼藓的复水和干旱过程中起着重要作用。     

棉花腺苷酸核糖基化作用因子1(arf1)的结构特征、替换剪接和遗传表达分析

用已建立的新型染色体步移技术同尾酶反向PCR和快速分离目的基因cDNA 5′未知序列方法从陆地棉品种Y18中分离到腺苷酸核糖基化作用因子1(arf1)的全长cDNA、DNA和启动子序列。结果表明,该基因全长4360bp,具有6个内含子和7个外显子,在第一个内含子处存在替换剪接现象,使该基因在棉花中分别形成1026、1103和1544bp的3种mRNA。该基因编码181个氨基酸,转录起始位点上游具有转录起始子、TATA盒、CAAT盒、GC盒、多个正向重复序列和反向重复序列,在转录起始位点下游具有富含AT序列和回文结构等启动子特征序列。Southern杂交结果表明：该基因在棉花基因组中有两个拷贝。Northern杂交结果表明：该基因在棉花的蕾、花、纤维和铃壳等生殖器官中呈优势表达。     

雅致枝霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆及在酿酒酵母中的表达

根据真菌Δ6-脂肪酸脱氢酶基因保守的组氨酸Ⅱ区和Ⅲ区附近保守序列设计兼并引物进行RT-PCR,得到雅致枝霉(Thamnidium elegans)As3.2806Δ6-脂肪酸脱氢酶基因459bp部分cDNA序列,然后通过快速扩增cDNA末端技术(RACE)向两端延伸得到1504bp的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因全长cDNA序列。序列分析表明有一个1377bp、编码459个氨基酸的开放阅读框TED6。推测的氨基酸序列与已知其他真菌的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的氨基酸序列比对,具有3个组氨酸保守区、2个疏水区及N末端细胞色素b5融合区。将此编码区序列亚克隆到酿酒酵母缺陷型菌株INVSc1的表达载体pYES2.0中,构建表达载体pYTED6,并在酿酒酵母INVSc1中异源表达。通过气相色谱(GC)和气相色谱/质谱(GC-MS)分析表明,该序列在酿酒酵母中获得表达,产生γ-亚麻酸(GLA)的含量占酵母总脂肪酸的7.5%。证明此序列编码的蛋白能将外加的亚油酸转化为γ-亚麻酸,是一个新的有功能的Δ6-脂肪酸脱氢酶基因(GenBank,AY941161)。     

早熟油菜成花相关基因LFY的克隆与分析

以甘蓝型油菜晚熟品种RG-8的早熟突变体RG-8M为材料,通过同源克隆法得到1个LEAFY(LFY)同源基因,命名为BnLFY。该基因cDNA全长为1 310bp,包含1个长为1 248bp的开放阅读框,编码415个氨基酸。序列分析表明,推测的氨基酸序列含双子叶植物LFY类蛋白特有的N端脯氨酸富集区、中央酸性区、亮氨酸拉链结构以及富含赖氨酸与精氨酸的碱性区;且与几种十字花科植物LFY类蛋白的氨基酸序列一致性均在84%以上。转录表达分析表明,BnLFY基因在油菜中为组成型表达。     

Characterization of GhRac1 GTPase expressed in developing cotton (Gossypium hirsutum L.) fibers

Cytoskeleton assembly plays an important role in determining cotton fiber cell length and morphology and is developmentally regulated. As in other plant cells, it is not clear how cytoskeletal assembly in fibers is regulated. Recently, several Rac/Rop GTPases in Arabidopsis were shown to regulate isotropic and polar cell growth of root hairs and pollen tubes by controlling assembly of the cytoskeleton. GhRac1, isolated from cottonseeds, is a member of the Rac/Rop GTPase family and is abundantly expressed in rapidly growing cotton tissues. GhRac1 shows the greatest sequence similarity to the group IV subfamily of Arabidopsis Rac/Rop genes. Overexpression of GhRac1 in E. coli led to the production of a functional GTPase as shown by in vitro enzyme activity assay. In contrast to other Rac/Rop GTPases found in cotton fiber, GhRac1 is highly expressed during the elongation stage of fiber development with expression decreasing dramatically when the rate of fiber elongation declines. The association of highest GhRac1 expression during stages of maximal cotton fiber elongation suggests that GhRac1 GTPase may be a potential regulator of fiber elongation by controlling cytoskeletal assembly.     

一个陆地棉bZIP蛋白cDNA的克隆及表达分析

利用PCR筛选方法从陆地棉纤维cDNA文库中筛选到一个全长cDNA序列,命名为GhbZIP。其编码产物长度为645个氨基酸残基,序列中含有两个未知功能的保守区域DUF630和DUF632,而DUF632区中有一个类似碱性亮氨酸拉链基元;此外氨基酸序列中还存在一个富脯氨酸区和一个富苯丙氨酸区,因此该蛋白具有植物碱性亮氨酸拉链蛋白的结构特征。亲水性分析表明,GhbZIP为一个典型的膜蛋白。GhbZIP基因主要是在开花3d之后在胚珠和纤维细胞中表达,这表明该基因可能与棉纤维伸长过程中的基因表达调控有关。     

Cloning and expression of two sterol C-24 methyltransferase genes from upland cotton （Gossypium hirsuturm L.）

Brassinosteroids (BRs) are an important class of plant steroidal hormones that are essential in a wide variety of physiological processes. Two kinds of intermediates, sitosterol and campesterol, play a crucial role in cell elongation, cellulose biosynthesis, and accumulation. To illuminate the effects of sitosterol and campesterol on the development of cotton (Gossypium hirsuturm L.) fibers through screening cotton fiber EST database and contigging the candidate ESTs, two key genes GhSMT2-1 and GhSMT2-2 controlling the sitosterol biosynthesis were cloned from developing fibers of upland cotton cv. Xuzhou 142. The full length of GhSMT2-1 was 1, 151bp, including an 8bp 5'-untranslated region (UTR), a 1, 086bp open reading frame (ORF), and a 57bp 3'-UTR. GhSMT2-1 gene encoded a polypeptide of 361 amino acid residues with a predicted molecular mass of 40kDa. The full length of GhSMT2-2 was 1, 166bp, including an 18bp 5'-UTR, a 1, 086bp ORF, and a 62bp 3'-UTR. GhSMT2-2 gene encoded a polypeptide of 361 amino acid residues with a predicted molecular mass of 40kDa. The two deduced amino acid sequences had high homology with the SMT2 from Arabidopsis thaliana and Nicotiana tabacum. Furthermore, the typical conserved structures characterized by the sterol C-24 methyltransferase, such as region I (LDVGCGVGGPIVIRAI), region Ⅱ (IEATCHAP), and region Ⅲ (YEWGWGQSFHF), were present in both deduced proteins. Southern blotting analysis indicated that GhSMT2-1 or GhSMT2-2 was a single copy in upland cotton genome. Quantitative real-time RT-PCR analysis revealed that the highest expression levels of both genes were detected in 10 DPA (day post anthesis) fibers, while the lowest levels were observed in cotyledon and leaves. The expression level of GhSMT2-1 was 10 times higher than that of GhSMT2-2 in all the organs and tissues detected. These results indicate that the homologue of sterol C-24 methyltransferase gene was cloned from upland cotton and both GhSMT2 genes play a crucial role in fiber elongation. The role of GhSMT2-1 may be more important than that of GhSMT2-2.     

棉花GhDHAR2基因克隆、功能序列分析及原核表达

通过RT-PCR方法从棉花纤维组织中克隆得到脱氢抗坏血酸还原酶基因GhDHAR2的cDNA,该基因开放阅读框为639 bp,编码212个氨基酸的蛋白质。同源性序列对比分析显示,GhDHAR2蛋白具有较高的保守性,具有典型的功能结构域,包括GST-N家族和GST-C-DHAR家族的功能结构域;进化树分析显示GhDHAR2和拟南芥AtDHAR2在进化关系上较近。将GhDHAR2基因连接到原核表达载体pET-28a中,将重组载体pET28a-GhDHAR2转入到表达菌株BL21(DE3)中,通过IPTG诱导表达出重组GhDHAR2蛋白,SDS-PAGE凝胶电泳分析显示重组蛋白大小约为28 kD,诱导表达的重组蛋白具有较高的DHAR活性。首次克隆了棉花GhDHAR2基因,通过结构域分析其可能的作用,并成功进行蛋白体外表达及酶活性分析。