海南龙血树无色花色素还原酶基因DcLAR1的克隆和表达分析

无色花色素还原酶(leucoanthocyantin reducase,LAR)是植物类黄酮生物合成途径中的一个关键酶。本研究根据海南龙血树(Dracaena cambodiana)转录组数据,利用RT-PCR技术克隆1个编码无色花色素还原酶基因DcLAR1,结果表明:该基因全长1 355 bp,包含一个1 011bp的开放阅读框,编码336个氨基酸。DcLAR1蛋白具有典型的植物无色花色素还原酶结构特征,包含3个保守的结构域RFLP、ICCN和THD。表达分析结果表明,DcLAR1在根、茎、花、叶和果中具有不同程度的表达;DcLAR1表达受到血竭诱导剂的诱导,与血竭积累正相关,推测该基因可能在海南龙血树类黄酮生物合成过程中具有重要功能。     

海南龙血树WD40转录因子基因DcWD40-1的克隆和表达分析

海南龙血树是国产血竭的主要基源植物,其血竭主要化学成分为类黄酮化合物。为进一步了解DcWD40-1在类黄酮生物合成中的潜在功能和作用机制,该研究根据海南龙血树转录组数据,利用RT-PCR技术在海南龙血树中克隆了一个WD40基因DcWD40-1,该基因全长1 550 bp,包含一个1 353 bp的开放阅读框,编码450个氨基酸,蛋白质分子量50.77 kD,理论等电点5.71。生物信息学分析显示,DcWD40-1属于WD40蛋白家族成员,具有5个保守的WD40结构域,和其他植物WD40蛋白同源性高,保守性强。利用Genome Walking方法分离了1 503 bp的DcWD40-1启动子序列,该区域具有典型真核生物启动子结构特征,并含有多个应答激素和胁迫的响应元件。表达分析显示,血竭诱导剂能够诱导Dc WD40-1的表达,DcWD40-1的变化与血竭形成及类黄酮积累正相关。此外,DcWD40-1也能对茉莉酸甲酯、细胞分裂素、油菜素内酯和UV-B处理做出积极响应。     

丹参bHLH转录因子基因SmMYC2的克隆和表达分析

MYC2是植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子,在植物防御反应、次生代谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用。基于丹参转录组和基因组survey序列,本研究克隆了丹参转录因子MYC2的基因序列,并命名为Sm MYC2(Gen Bank No.KJ945636)。Sm MYC2基因的c DNA序列长度为1910 bp,开放阅读框(ORF)的长度为1809 bp,编码602个氨基酸,无内含子;该基因编码蛋白与烟草、番茄等植物的MYC2蛋白具有较高的同源性;Sm MYC2蛋白无跨膜结构域、信号肽等结构。实时荧光定量PCR检测结果显示,Sm MYC2在丹参的根、茎、叶、花中均有表达,并且在根和茎中的表达量更高;此外,该基因表达受茉莉酸甲酯、光和机械损伤的诱导,但受赤霉素的抑制。本实验结果为进一步探讨Sm MYC2基因在丹参中的生物学功能奠定了基础。     

丹参转录因子SmMYB52的基因克隆、表达分析和亚细胞定位

MYB转录因子家族是植物界最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、响应生物、非生物胁迫方面发挥重要作用.本研究分别从gDNA和cDNA水平上克隆得到丹参R2R3-MYB转录因子亚家族第24亚组的基因SmMYB52的全长序列,该基因序列全长1 041 bp,包含2个内含子序列和879 bp完整的CDS(Gen-Bank登录号:KF059406),编码292个氨基酸.运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析以及生物信息学分析发现,SmMYB52与拟南芥MYB转录因子AtMYB93亲缘关系最近.利用RT-qPCR测定SmMYB52基因在各器官中的表达,结果显示该基因在根、茎、叶和花中均有表达,根中表达量最高,茎中最低.构建融合表达载体分析SmMYB52蛋白的亚细胞定位,结果显示SmMYB52在细胞核和细胞膜中均有分布.本实验为进一步研究SmMYB52在丹参中的生物学作用提供了科学依据.     

丹参转录因子SmMYB52的基因克隆、表达分析和亚细胞定位

MYB转录因子家族是植物界最大的转录因子家族之一,在植物生长发育、响应生物、非生物胁迫方面发挥重要作用.本研究分别从gDNA和cDNA水平上克隆得到丹参R2R3-MYB转录因子亚家族第24亚组的基因SmMYB52的全长序列,该基因序列全长1 041 bp,包含2个内含子序列和879 bp完整的CDS(Gen-Bank登录号:KF059406),编码292个氨基酸.运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析以及生物信息学分析发现,SmMYB52与拟南芥MYB转录因子AtMYB93亲缘关系最近.利用RT-qPCR测定SmMYB52基因在各器官中的表达,结果显示该基因在根、茎、叶和花中均有表达,根中表达量最高,茎中最低.构建融合表达载体分析SmMYB52蛋白的亚细胞定位,结果显示SmMYB52在细胞核和细胞膜中均有分布.本实验为进一步研究SmMYB52在丹参中的生物学作用提供了科学依据.     

丹参转录因子SmMYB7的克隆及表达模式分析

分析丹参转录组数据库(SRX021907),得到一条R2R3-MYB基因,blast比对发现该基因为丹参Sm MYB7(KF059361.1)。分别从g DNA和c DNA水平克隆该基因全长,测序结果表明该基因与公布序列一致,分析发现该基因无内含子序列,包含一个长为954 bp的开放读码框(ORF),编码317个氨基酸残基。多重序列比对和系统进化树分析显示Sm MYB7蛋白与拟南芥At MYB73同属R2R3-MYB第22个亚家族。已有丹参基因信息结合BD walking获得1 974 bp的启动子序列,分析结果表明多种顺式作用元件存在于该基因的启动子区。实时荧光定量PCR分析显示,该基因的表达为组成型,在丹参根、茎、叶、花中都表达;随着花的发育,该基因的表达量逐渐增加;此外,Sm MYB7在盐胁迫、水杨酸、茉莉酸甲酯和脱落酸处理下表达均上调,推测该基因参与调控植物防御和花的发育。     

橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR与RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’胶乳中克隆了1个DELLA蛋白编码基因HbGAI(GenBank登录号为KT696439)。HbGAI全长cDNA序列2 050bp,包含1个长1 842bp的完整开放阅读框。序列分析显示,HbGAI基因编码613个氨基酸,其推导的蛋白含有DELLA和GRAS结构域,分子量为66.476kD,理论等电点为5.19,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白。进化树分析表明,HbGAI蛋白与其他植物中DELLA蛋白具有较高的相似性,与麻疯树JcGAI和蓖麻RcGAI亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,割胶和茉莉酸甲酯处理下调胶乳中HbGAI基因的表达,乙烯利处理4h内显著上调胶乳中HbGAI基因的表达,表明HbGAI基因可能在橡胶树割胶、茉莉酸、乙烯响应中发挥作用。     

丹参咖啡酸-O-甲基转移酶基因(SmCOMT1)的克隆及其分析

依据丹参转录组数据库得到的咖啡酸-O-甲基转移酶基因序列设计特异性引物,采用RT-PCR方法从丹参分离得到一个新的COMT基因,命名为SmCOMT1(GenBank注册号为JF693491）。该基因cDNA全长1 158 bp,包含一个长为1 095 bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。SmCOMT1 gDNA序列长2 275 bp,包含4个外显子和3个内含子。序列分析结果表明,SmCOMT1编码的多肽具有COMT的序列保守元件,与同科植物罗勒COMT编码的多肽高度同源,同源性达到89%。系统进化树分析表明,SmCOMT1与双子叶植物的COMT亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,SmCOMT1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其中茎中的表达量最高,并且其表达受茉莉酸甲酯和病原菌的诱导,显示SmCOMT1基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

西瓜APX基因的序列分析及其茉莉酸甲酯诱导表达特性

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)作为植物抗氧化防御系统中的重要一员,在一定程度上决定着植物的抗逆性。茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)作为逆境信号物质可以诱导植物抗逆响应,但是能否诱导APX基因表达、其表达趋势如何到目前为止尚未见报道。我们根据拟南芥APX同源基因At APXIII(AJ006030.1)的序列在西瓜基因组数据库中搜索获得一个高度同源序列:Cla015833,命名为Cl APX1。我们对该基因进行了生物信息学分析并以二倍体西瓜细胞为材料,利用q RT-PCR技术对Cl APX1在茉莉酸甲酯诱导下的表达特性进行了研究。结果表明Cl APX1基因的转录起始位点位于起始密码子上游980 bp处,启动子区域包含典型启动子必须的调控元件,多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件等;该基因编码的蛋白含有286个氨基酸,分子量为31.56 k D,理论等电点为6.67,此蛋白可能定位在细胞质中,属于c APX;该基因在亲缘关系上较为接近同科的黄瓜和甜瓜。在茉莉酸甲酯施加了0.5 h后Cl APX1基因的表达量高于本底水平,一直持续到8 h,变化呈现出先上升后下降的趋势。本研究说明了Cl APX1基因对茉莉酸甲酯模拟的逆境信号做出了响应且表达量提高。本研究为利用茉莉酸甲酯提高植物抗逆性提供了理论支持,为植物的APX基因对茉莉酸信号响应方式和表达调控趋势做了补充,为以后深入研究APX基因奠定基础。     

OsCOI1,水稻中一个受茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达的F-box家族基因

利用Blast检索、EST分析和RT-PCR,在水稻中分离到一个与拟南芥COI1同源的新基因,命名为OsCOI1.OsCOI1编码595个氨基酸.推测的OsCOI1编码蛋白有一个F-boxmotif和16个富含亮氨酸的重复序列,这与拟南芥COI1相似.OsCOI1在氨基酸水平上和COI1有很高的同源性(74%).经半定量RT-PCR法和RNA印迹分析,表明水稻中OsCOI1表达水平在经茉莉酸甲酯和脱落酸处理后呈明显变化,但不受水杨酸和乙烯的影响,说明OsCOI1可能在茉莉酸信号途径和脱落酸途径中具有特定功能.     

棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

油菜矮秆突变WRKY转录因子cDNA克隆及表达分析

以甘蓝型油菜为材料,利用已建立的抑制性消减文库(SSH),采用RACE技术克隆到1个植物WRKY转录因子相关基因,命名为BnD11,其cDNA全长1034 bp,含有810 bp的完整开放阅读框,编码269个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列与拟南芥WRKY40氨基酸序列相似性为79%,与拟南芥中编码WRKY-DNA结合蛋白40基因的氨基酸序列相似性达78%,与其它多种植物的WRKY转录因子的氨基酸序列也有较高的相似性。半定量RT-PCR对BnD11进行组织特异性表达分析显示:在正常生长条件下,BnD11在野生型和矮秆油菜的各个组织中均有表达,但在矮秆突变的根、茎、茎尖的相对表达量明显高于野生型。研究表明,BnD11功能区段具有很高的保守性,可能参与了油菜的茎秆发育。     

枸杞LbSPL6基因的克隆及表达分析

从实验室前期对枸杞(Lycium barbarum L.)花发育过程转录组测序结果推测,枸杞Squamosa启动子结合蛋白(Squamosa promoter binding protein-like, SPL)转录因子可能在枸杞花发育过程中发挥重要功能。该研究以宁夏特色植物资源枸杞为材料,采用RACE方法克隆LbSPL6基因,通过生物信息学及基因表达分析对该基因进行初步研究。结果表明:(1)成功克隆获得LbSPL6基因,其开放阅读框全长1 524 bp,编码507个氨基酸,分子量为55.34 kD;序列分析表明LbSPL6蛋白中包含3个保守基序,且氨基酸序列与茄科植物同源蛋白的氨基酸序列高度相似。(2)qRT-PCR分析证实,LbSPL6基因在枸杞花器官中表达,并且在花药发育的四分体时期及单核花粉时期表达量较高;亚细胞定位实验证明,LbSPL6蛋白定位于细胞核中。该研究结果为进一步研究枸杞LbSPL6转录因子在花发育过程中的功能和作用机制奠定了基础。     

丹参病程相关蛋白基因（SmPR-10）的生物信息学及表达模式分析

对丹参EST序列进行Blast分析,获得了一条病程相关蛋白10（Pathogenesis-related protein10,PR-10）基因,命名为：SmPR-10（GenBank注册号：HM439764）。分别从cDNA和gDNA水平克隆得到该基因,其序列无内含子,包含一个长为486bp的完整开放读码框,编码161个氨基酸残基。生物信息学分析显示,SmPR-10所编码的蛋白SmPR-10具有Betv1结构域,属于病程相关蛋白10家族,其相对分子量为17·47kD,为稳定的酸蛋白;无信号肽、膜锚定或跨膜结构域,为亲水性蛋白。实时定量PCR结果分析表明,SmPR-10基因主要在丹参茎中表达,其表达受到病原菌和茉莉酸甲酯逆境信号的诱导,显示SmPR-10基因可能在植物防御反应中发挥作用。     

3种龙血树PAL基因克隆及分子鉴定

该研究以3种龙血树(剑叶龙血树、海南龙血树和岩棕)的DNA和总RNA为模板,采用同源克隆法克隆龙血竭3种基源植物的苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase)基因PAL,利用DNAMAN、MEGA7等软件进行生物信息学分析,以探讨龙血竭3种基源植物的分子鉴定方法,为生产实际中对不同来源的龙血竭原料的鉴定提供理论依据。结果表明:(1)在龙血竭3种基源植物中分别获得长度为718 bp的PAL片段,序列分析发现,3种龙血树PAL片段高度一致(99.69%),仅存在5处碱基突变;系统进化分析表明,龙血树PAL片段与百合科植物PAL基因聚为一类。(2)RT-PCR分析发现,PAL基因在3种龙血树的根、茎、叶中均有表达,同种龙血树不同组织的表达量差异较小,且PAL基因在岩棕中的表达量较高,在剑叶龙血树和海南龙血树中表达量较低。(3)利用保守引物进行分子鉴定发现,同种龙血树PAL序列一致,3种龙血树PAL片段存在5处碱基突变,且这些碱基突变为稳定遗传,表明3种龙血树PAL基因高度保守。(4)根据突变位点建立了龙血竭3种基源植物的分子鉴定方法,进一步分子鉴定结果表明,剑叶龙血树的碱基位置为GCGGG,海南龙血树的碱基位置为CTGGC,岩棕的碱基位置为GTTTG。该研究结果为龙血竭原材料溯源和质量控制奠定了理论与技术基础。     

丹参非特异性脂质转移蛋白基因（SmLTP1）的克隆及其表达分析

对丹参EST序列进行Blast分析,获得一个新的非特异性脂质转移蛋白基因,命名为SmLTP1（GenBank注册号为EF187461）。该基因cDNA全长593bp,包含一个长为357bp的开放读码框,编码118个氨基酸。生物信息学结构分析表明,该蛋白具有植物nsLTP的典型结构,即4对二硫键,4个a-螺旋,1个可结合和容纳脂肪酸分子的类似口袋状的疏水结构。实时荧光定量PCR分析结果表明,SmLTP1基因在丹参不同组织器官中差异表达,其表达受病原菌和茉莉酸甲酯的诱导,显示SmLTP1基因在植物防御反应中发挥作用。     

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。     

草莓(Fragaria×ananassa)MYC2-like基因的克隆和非生物胁迫下的表达分析

髓细胞组织增生蛋白2(myelocytomatosis protein 2, MYC2)作为MYC型bHLH转录因子家族成员,是茉莉酸响应途径的关键转录因子,在调控植物抵抗逆境胁迫中具有重要作用。本研究基于NCBI数据库中野草莓(Fragaria vesca)的基因序列,从草莓(Fragaria×ananassa)品种‘红颜’(‘Benihoppe’)中克隆鉴定了1个FaMYC2-like基因,其开放阅读框长度为1 473 bp,编码490个氨基酸残基。保守结构域分析表明,FaMYC2-like蛋白具有bHLH-MYC家族保守结构域。系统发育分析显示,FaMYC2-like蛋白与月季花(Rosa chinensis)等蔷薇科(Rosaceae)植物中的同源基因编码的蛋白质具有较近的亲缘关系。通过启动子顺式作用元件预测,发现其启动子区含有大量的光信号、胁迫响应及激素信号的响应元件。亚细胞定位结果表明,FaMYC2-like蛋白定位于细胞核中。组织特异性RT-qPCR结果显示,FaMYC2-like基因在草莓的根中表达量最高,在茎、叶和花中也有较高表达,在匍匐茎中表达量最低;在果实发育早期...     

荔波连蕊茶GA20氧化酶基因的克隆及表达分析

根据植物GA20ox基因编码区的保守序列设计引物,以山茶属荔波连蕊茶幼嫩茎段为材料,提取总RNA,进行RT-PCR。采用RACE技术扩增获得1 567 bp的GA20氧化酶基因全长cDNA序列,命名为ClGA20ox2(GenBank登录号KF823787)。序列分析表明,ClGA20ox2开放阅读框(ORF)为1 146 bp,编码382个氨基酸,5'非编码区115 bp,3'非编码区303 bp。预测的蛋白质分子量为43.56 kD,等电点为7.02,所推导的蛋白氨基酸序列与夹竹桃和杨树GA20ox蛋白的同源性分别为73%和72%。ClGA20ox2与其它植物GA20ox蛋白比较,构建系统进化树,结果显示山茶GA20ox蛋白与夹竹桃和杨树的GA20ox蛋白的亲缘关系最为密切。实时定量PCR结果显示,该基因在荔波连蕊茶的根、茎、叶和种子中均有表达,其表达模式却不同:ClGA20ox2基因在二年生茎段中的表达丰度最高,在顶端分生组织中表达丰度最低,在嫩叶和根中表达丰度较高,成熟叶片和种子表达丰度较低。     

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。