蝴蝶兰PhRCAβ基因的克隆及表达特性分析

为研究蝴蝶兰Rubisco活化酶(RCA)基因对低温胁迫的响应机制,以蝴蝶兰"满天红"为材料,分析了蝴蝶兰Rubisco活化酶基因PhRCAβ的全长序列(Gen Bank登录号为KU954548)及其表达特性。结果表明,PhRCAβ基因全长1 695 bp,编码440个氨基酸;其编码的蛋白具有RCA的特异位点,含叶绿体转运肽,定位于叶绿体中,其成熟蛋白的分子量为42.52 k D,等电点为蛋白5.54,属于RCA小亚基基因;该基因在绿色组织中转录表达;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制Ph RCAβ基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,PhRCAβ基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃低温条件下,Ph RCAβ基因的表达水平随着低温处理时间的延长逐渐降低,并一直维持在较低水平。由此推测,PhRCAβ直接参与了蝴蝶兰叶片光合作用的调控。     

蝴蝶兰PhNAC1基因序列分析及对低温胁迫的响应

为探讨NAC转录因子在蝴蝶兰低温胁迫响应中的分子调控机理,该研究以蝴蝶兰的叶片为材料,运用RT-PCR及RACE技术克隆得到一条蝴蝶兰的NAC转录因子基因完整的cDNA序列,命名为PhNAC1(GenBank登录号MF797909),并分析了其在两种低温条件下的表达模式。结果表明:PhNAC1基因cDNA序列全长1 442 bp,ORF全长942 bp,编码313个氨基酸。预测其蛋白分子量为35.22 kDa,等电点为6.95,属于稳定亲水性蛋白。二级结构预测表明,无规则卷曲和延伸链为该蛋白的主要结构元件,与三级结构预测结果基本相符。PhNAC1编码的氨基酸序列与其他已登录的兰科植物NAC蛋白进行同源序列比对,表明与小兰屿蝴蝶兰(XP_0205763790)亲缘关系较近,序列一致性达97%,其次为铁皮石斛(XP_020695081),一致性为84%。实时荧光定量PCR分析表明,PhNAC1基因在营养器官和生殖器官中均有表达,在蕊柱中的表达量最高。在11℃/6℃低温条件下,PhNAC1基因的转录表达水平在前5天随着处理时间逐渐升高,到第7天开始下降;在4℃低温条件下,PhNAC1基因的表达水平在处理0.5 h时表达量有所下降,1 h后表达量上升至对照水平,之后无明显变化,在处理24至48 h又逐渐升高,推测PhNAC1基因参与蝴蝶兰低温胁迫响应。     

蝴蝶兰几丁质酶基因的克隆及表达特性分析

利用RT-PCR及RACE技术,克隆到蝴蝶兰1个几丁质酶基因PhCHT(GenBank登录号为KT992851),该基因cDNA全长1 210bp,包含37bp的5′-UTR、933bp开放阅读框和240bp 3′-UTR,编码310个氨基酸;该蛋白为糖苷水解酶第19家族成员,兼具有溶菌酶活性;生物信息学分析显示,该蛋白具N-端信号肽和跨膜结构,为胞外分泌蛋白;该蛋白与海枣、谷子、油棕和拟南芥的几丁质酶类似蛋白相近,并且在系统进化树上与甘蔗和陆地棉的Ⅶ类几丁质酶同属一个分支。PhCHT基因的表达分析表明,PhCHT在蝴蝶兰营养器官和生殖器官中均有表达,根中表达量最高;13℃/8℃低温处理3、6、9和15d时该基因的表达被抑制,4℃低温处理1、2和4h表达量升高。研究表明,PhCHT基因能够响应短期的冷胁迫。研究结果为进一步研究蝴蝶兰几丁质酶的系统进化及抗性育种奠定了基础。     

珙桐中一个与低温相关基因的克隆及其表达研究

低温诱导膜蛋白是由低温诱导表达蛋白基因编码的一类疏水性蛋白,在植物抵御寒冷环境时起着一定的保护作用。从珙桐cDNA文库中获得一个未知基因（DiRCI）,该基因长539bp,其中包括174bp的开放阅读框,92bp的5′末端非编码区和273bp的3′末端非编码区,编码57个氨基酸残基蛋白,在氨基酸水平上同源性较高的是车前草的低温诱导膜蛋白（登入号：ACA66247.1）,其相似性为89.5%。半定量RT-PCR分析发现,25℃以上,该基因在珙桐各器官中基本上均未表达,但经8℃低温处理时,在成熟叶片、叶柄和成熟未萌发的种子中均有表达,但是在根中基本没有表达,进一步研究发现该基因在24h～48h内表达量增多并达到最高值,48h后其表达量逐渐减弱直至消失,说明该基因确实与低温诱导相关,从而初步推测该基因为低温诱导膜蛋白基因。该基因的克隆丰富和保存了珙桐基因资源,并为进一步研究冷胁迫的分子机制奠定了基础。     

羊草水孔蛋白基因LcPIP的克隆与表达分析

本研究基于羊草水孔蛋白EST序列,应用RACE克隆技术从盐胁迫的羊草中克隆了cDNA全长为1204bp的水孔蛋白基因,其GenBank登录号为KJ459872。经生物信息学分析,该基因开放阅读框为879bp,其编码的蛋白含有292个氨基酸,蛋白质分子量为30.93kDa,理论等电点(pI)为7.00,与已知的小麦、大麦和玉米等单子叶植物来源的同类基因同源性较高,相似性为80%~98%,与小麦TaPIP1的遗传关系最近,与PIP1家族聚为一类。荧光定量PCR分析显示,在200mmol·L-1的Na2CO3胁迫不同时间后,羊草根中LcPIP基因的表达量在6h时受到抑制,12~24h之间表达量明显上升,但胁迫持续48h后,LcPIP表达量降至极低水平。羊草叶片的LcPIP基因表达量逐渐上升,48h达到最高峰,72h表达量下降。     

珙桐中一个与低温相关基因的克隆及其表达研究(英文)

低温诱导膜蛋白是由低温诱导表达蛋白基因编码的一类疏水性蛋白,在植物抵御寒冷环境时起着一定的保护作用。从珙桐cDNA文库中获得一个未知基因(DiRCI),该基因长539bp,其中包括174bp的开放阅读框,92bp的5′末端非编码区和273bp的3′末端非编码区,编码57个氨基酸残基蛋白,在氨基酸水平上同源性较高的是车前草的低温诱导膜蛋白(登入号:ACA66247.1),其相似性为89.5%。半定量RT-PCR分析发现,25℃以上,该基因在珙桐各器官中基本上均未表达,但经8℃低温处理时,在成熟叶片、叶柄和成熟未萌发的种子中均有表达,但是在根中基本没有表达,进一步研究发现该基因在24h～48h内表达量增多并达到最高值,48h后其表达量逐渐减弱直至消失,说明该基因确实与低温诱导相关,从而初步推测该基因为低温诱导膜蛋白基因。该基因的克隆丰富和保存了珙桐基因资源,并为进一步研究冷胁迫的分子机制奠定了基础。     

水曲柳BZR1基因克隆及其表达模式分析

研究水曲柳BZR1基因应答非生物胁迫及激素信号的表达模式,对探究BR在水曲柳生长发育及响应环境胁迫方面的作用有重要意义。本研究以水曲柳为材料,PCR克隆得到目的基因,通过生物信息学软件分析分子结构特征,利用荧光定量PCR探究FmBZR1在低温、盐胁迫及ABA、IAA、GA3诱导下的表达模式。生物信息学分析表明,FmBZR1基因全长984 bp,编码327个氨基酸,FmBZR1蛋白为亲水性蛋白,与樟子松BZR1蛋白的同源性较高。在非生物胁迫与激素诱导下,结果表明,与对照组相比,FmBZR1基因表达量有显著差异。低温处理6 h、盐处理24 h后表达量最高,分别为对照组的1.98、10.13倍。ABA、IAA、GA3处理3 h后基因表达量最低,分别为对照组的0.52、0.41、0.50倍;GA3处理24h后基因表达量最高,为对照组的6.23倍。FmBZR1基因在水曲柳生长发育及各种胁迫应答的过程起到了十分关键的作用。     

青蒿素合成cDNA和新EST的克隆及其低温诱导表达的定量分析

为了开展基于青蒿发育特异及环境诱导转录物组学的新基因分离与鉴定,本研究采集经低温处理的盛花期青蒿（Artemisia annuzl）叶片提取总RNA,并进行全长cDNA表达序列标签（expressed sequence tags,EST）克隆,经测序和同源性检索后提交GenBank．在已注册的75个序列中,共有4个全长cDNA与青蒿已知基因高度同源,其余71个EST在青蒿基因中无测序记录,但其中有34个序列与其他植物基因同源,包括24个已知蛋白编码序列和10个未知蛋白编码序列,另外37个序列在任何植物基因中均无测序记录,为首次克隆的植物新基因．为了研究青蒿基因对极端环境胁迫的响应模式,采用半定量PCR（semi．quantitative PCR,SQ－PCR）对冷处理前后青蒿试管苗中青蒿素合成基因ADS,CYP71AVl和CPR的表达水平进行了测定．结果显示,ADS和CYP71AV1基因受冷胁迫强烈诱导,但CPR基因未受明显影响．同时还发现这种冷胁迫诱导作用可被Ca^2＋通道抑制剂氯化镧（LaCl3）或Ca^2＋螯合剂EGTA所阻遏,表明Ca^2＋ -CaM信号转导通路可能参与冷胁迫诱导ADS和CYP71AV1基因的表达．对冷胁迫青蒿试管苗的实时荧光定量PCR（real—time fluorescent quantitative PCR,RFQ—PCR）测定结果表明,CaM基因的表达水平上调2．5倍,从而印证了上述CaM介导信号转导与冷胁迫诱导基因表达之间相关的推论．利用RFQ－PCR对7个新分离青蒿EST进行了功能注释,结果显示,D／LTSRP,UBE,AR／DAP和POD1基因的冷胁迫诱导表达水平分别上调约8．0,5．0,2．3和1．5倍,而CHI和RGP基因的表达无明显上调或下调．本研究首次在转录水平上对青蒿素合成基因及青蒿新EST的冷胁迫诱导表达模式进行了初步探讨,有助于深入了解青蒿素合成与累积的内在规律及其协同调节机制,为促进青蒿的遗传性状改良及代谢工程指导的育种工作打下基础．     

萝卜低温胁迫转录因子的克隆及遗传转化

采用RT-PCR和电子克隆技术从抗寒植物萝卜(Raphanus sativusL.)中分离了一个低温胁迫转录因子的cDNA全长序列,命名为RsICE1(GenBank登录号为HQ891287).序列分析显示,该基因全长1 375 bp,编码区为1266 bp,编码421个氨基酸.序列比对表明,该蛋白C端含有一个典型的bHLH结构域,与其他植物的ICE1蛋白具有较高的同源性.进化树分析表明,RsICE1编码的蛋白与油菜的ICE1编码蛋白亲缘关系最近,处在同一进化分枝.半定量RT-PCR分析表明,RsICE1是冷诱导条件下差异表达的基因.构建该基因的植物表达载体,利用农杆菌介导法转化粳稻品种龙粳24,经PCR和RT-PCR分子检测,证明RsICE1基因已经整合到水稻基因组中,并正常表达.与对照相比,低温处理后转基因株系存活率和脯氨酸含量明显增加,相对电导率积累速率明显下降,提高了抗低温胁迫能力.     

盐桦BhNHX的克隆及其与CaM在胁迫下的协同表达

以盐桦组培苗为材料,通过RACE技术克隆了液泡膜Na /H 反向运输体基因BhNHX,采用DNAman软件和BLASTN对cDNA序列进行分析并与其他植物的NHX基因进行同源性比较,最后对BhNHX和钙调蛋白基因(CaM)在各种胁迫条件下的协同表达进行半定量的RT-PCR分析.结果显示:(1)获得了BhNHX的全长cDNA序列,包含1 623 bp的开放阅读框架,编码一个540个氨基酸的多肽,有11个推测跨膜区,与已报道的液泡膜Na /H 反向运输载体蛋白跨膜区数目一致;(2)BhNHX的核酸序列与其他植物NHX具有较高同源性,与葡萄NHX序列一致性达到76%;(3)BhNHX和钙调蛋白基因CaM可同时被盐、低温、干旱所诱导;但ABA只能较明显诱导BhNHX的表达,而对CaM的诱导表达不明显.研究表明,在盐桦受到盐、低温及干旱胁迫时BhNHX和CaM可能协同表达,而在ABA诱导时两者可能具有不同的表达调控模式.     

冷胁迫下王百合GPAT基因保守区克隆及表达分析

以王百合为试验材料,通过同源克隆和巢式PCR方法从4℃低温诱导的王百合试管苗中分离得到了王百合GPAT基因的保守区序列,采用DNAman软件和BLASTN对该序列进行分析并分别从蛋白和基因角度分析了GPAT基因在4℃冷诱导情况下的表达情况.结果显示:(1)该保守区长744 bp,推测其编码247个氨基酸,氨基酸序列存在1个高度保守的区域(WIAPSGGRDRP),经过Blast比对分析发现,该保守区序列为LPLAT基因超级家族酶类的催化活性区,此家族多为催化酰基辅酶A(acylCoAs)或者酰基载体蛋白(acylACPs)中的酰基与受体蛋白结合的酰基转移酶类.(2)冷诱导促进GPAT基因的表达,随冷诱导时间延长,基因表达量不断增大,诱导4 h有大量表达,16 h表达量达到最高,16 h之后表达量随着冷诱导时间的延长逐渐下降,72 h时的表达量与0 h处理时基本一致.研究表明,GPAT在百合抵抗冷胁迫的过程中具有重要的作用.     

Cloning and characterization of a PI-like MADS-box gene in Phalaenopsis orchid

The highly evolved flowers of orchids have colorful sepals and fused columns that offer an opportunity to discover new genes involved in floral development in monocotyledon species. In this investigation, we cloned and characterized the homologous PISTALLATA-like (PI-like) gene PhPI15 (Phalaenopsis PI STILLATA # 15), from the Phalaenopsis hybrid cultivar. The protein sequence encoded by PhPI15 contains a typical PI-motif. Its sequence also formed a subclade with other monocot PI-type genes in phylogenetic analysis. Southern analysis showed that PhPI15 was present in the Phalaenopsis orchid genome as a single copy. Furthermore, it was expressed in all the whorls of the Phalaenopsis flower, while no expression was detected in vegetative organs. The flowers of transgenic tobacco plants ectopically expressing PhPI15 showed male-sterile phenotypes. Thus, as a Class-B MADS-box gene, PhPI15 specifies floral organ identity in orchids.     

草菇冷诱导基因Cor1在低温下表达变化的研究

将草菇菌株V23和耐低温诱变草菇菌株VH3的菌丝在4℃下处理不同时间,分别提取RNA,反转录获得cDNA作为模板,构建含Cor1基因和GPD内标基因片段的质粒作为标准品,采用荧光定量PCR技术研究Cor1基因在低温下的表达变化。结果表明草菇V23菌株的Cor1基因未经低温处理的表达量最大,低温处理后表达量持续下降,在6h达到最低值,8h开始该基因的表达量上升;而VH3菌株Cor1基因低温处理后表达量明显增加,2h达到最大值,4h下降,但6h开始上升,10h又下降。通过推测Cor1基因表达与草菇耐低温特性有相关性,为今后利用草菇自身的抗寒机制进行遗传改造提供理论依据。     

蝴蝶兰PhalPI基因的克隆及在花器官突变体中的表达分析

为深入研究兰科植物花器官发育的调控机理,从蝴蝶兰花瓣中克隆了一个B类MADS-box转录因子PhalPI（GenBank登录号为KY020416）。序列分析表明,该基因的cDNA全长为944 bp,含完整的开放阅读框,可编码210个氨基酸,属于BGLO/PI蛋白家族,与蝴蝶兰属的PhPI10和PeMADS6基因关系最近;表达模式分析表明,PhalPI基因在生殖器官中表达,在营养器官中不表达,在授粉后的子房中,该基因的表达水平降低。在5种花器官突变体中,PhalPI基因在萼片唇瓣化突变体的萼片和蕊柱中表达水平明显升高;在雄蕊花瓣化突变体的萼片和侧瓣中表达水平降低,在其唇瓣和蕊柱中显著升高;在侧瓣合柱化突变体的蕊柱中,PhalPI基因的表达也发生了显著升高;PhalPI基因表达的改变与花器官形态的突变相关;而在侧瓣唇瓣化和侧瓣花药化突变体中,PhalPI基因的表达水平没有变化。推测该基因在决定蝴蝶兰侧瓣和唇瓣的发育中起重要的调控作用。     

灰飞虱热激蛋白Hsp90基因的克隆、序列分析与表达模式

【目的】灰飞虱Laodelphax striatellus (Fallén)是水稻上的重要害虫,它严重影响了水稻的产量和品质,特别由其传播的水稻条纹叶枯病毒对水稻的危害甚至更为严重。灰飞虱分布广,对环境有很强的适应性。本研究旨在探讨灰飞虱对温度胁迫适应的分子机制进行了初步的探讨。【方法】本研究采用RT-PCR与RACE技术克隆了热激蛋白Hsp90基因的全长,利用各种生物信息方法分析了该热激蛋白的特征,实时荧光定量PCR技术用于研究Hsp90基因在不同生长发育阶段和不同温度条件下表达变化规律。【结果】我们获得一条Hsp90 基因的cDNA全长序列,命名为LsHsp90（GenBank登录号为KF660250）。 LsHsp90全长为2 740 bp,编码729个氨基酸,等电点为5.0,分子量为83.7 kDa。氨基酸序列中含有 Hsp90蛋白家族的5个签名序列及胞质特征序列 MEEVD。结构预测表明LsHsp90具有Hsp90蛋白家族典型的结构特征。系统进化关系分析表明它与多种昆虫的Hsp90序列有较高的同源性。不同发育阶段的灰飞虱体内LsHsp90表达水平处于动态的变化过程中,并在4龄若虫期达到最大值,最低表达量在其雌成虫阶段。不同性别的灰飞虱成虫体内LsHsp90表达量有显著差异（P =0.008）。高温和低温胁迫都可以诱导灰飞虱体内LsHsp90的表达,最大的表达量分别在 40℃和-9℃。在40℃下处理不同时间后发现,LsHsp90的表达水平在处理后0.5 h时最高,但随着时间的延长,LsHsp90的表达水平逐渐降低。而在-4℃下,LsHsp90的表达水平在处理后1 h时达到最大值。【结论】灰飞虱体内的LsHsp90可以响应温度的诱导,它可能在灰飞虱温度胁迫适应过程中起到重要的作用。     

花花柴KcbHLH71基因的克隆及表达分析

高温胁迫可引起植物体内生长素类激素含量和活性变化,也可影响其生理生化过程进而产生胁迫蛋白以提高自身抵抗或适应逆境的能力。根据高温胁迫下花花柴转录组测序分析结果,发现生长激素合成相关基因bHLH显著上调,通过PCR克隆获得该基因碱基序列,命名为KcbHLH71,并利用定量PCR对高温胁迫下该基因的表达模式进行分析。结果显示,花花柴KcbHLH71基因完整ORF为1 038 bp,编码345个氨基酸,分子量大小为38.8 kD,pI为6.8;编码蛋白含有b HLH蛋白家族的特征基序列和保守结构域,有信号肽,无跨膜结构,定位于细胞核。系统发育结果显示花花柴KcbHLH71与菊科的向日葵、莴苣bHLH71蛋白的相似性分别为88%和83%,即认为它们同源性最高,亲缘关系最近。表达分析结果显示,高温胁迫下,花花柴KcbHLH71基因2 h的表达量受到最大抑制,之后逐渐上升,当12 h时达到高峰,12～24 h再次出现下降,但仍高于对照水平。以上研究结果表明,高温可以显著诱导KcbHLH71基因的表达,推测该基因可能参与花花柴响应高温胁迫的正调控。     

罗氏沼虾急性低温应激响应的转录组分析

为探究罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)急性低温应激响应的基因表达模式,研究以罗氏沼虾成虾为研究对象,分别设置实验组(16℃)和对照组(24℃),实验组从24℃急性降温(2℃/1h)至16℃后的0、1h、3h、6h、12h、24h和回温至24℃后共7个时间点采集肝胰腺组织进行转录组测序分析。差异表达基因(DEGs)筛选结果显示,胁迫3h与回温后的DEGs数量(5062个)几乎是1h与回温后的1.5倍(3516个),随着胁迫时间的延长,各时间点与回温后的DEGs数量逐渐降低。KEGG富集发现, DEGs显著富集在溶酶体、淀粉和蔗糖代谢、抗原加工与呈递等途径中。此外,罗氏沼虾在急性低温应激下,黏着斑、ECM-受体互作、细胞色素P450对异生物质的代谢、谷胱甘肽代谢、氧化磷酸化、p53信号通路等相关基因也发生了显著变化。WGCNA分析发现各组间的共有DEGs聚类在与细胞功能及免疫相关模块和与能量物质代谢相关模块上。另外,花生四烯酸代谢信号通路中的Cytochrome P450 2L1-like基因、谷胱甘肽代谢信号通路中的NADP-specific isocitr...