杜仲BR受体蛋白基因EuBRI1克隆及生物信息学分析

为解析杜仲BR相关基因功能,本研究通过前期构建的杜仲转录组数据库注释的信息,获得BRI1同源序列。设计特异性引物,以杜仲基因组DNA及c DNA为模板进行PCR扩增克隆得到3 612 bp cDNA序列,命名为EuBRI1。序列分析发现EuBRI1是一个无内含子的完整开放阅读框,编码1 203个氨基酸的蛋白。分析表明,EuBRI1为稳定亲水性蛋白,相对分子质量为131.361 kD;理论等电点p I为6.31;对其二级结构分析显示α-螺旋占31.50%,无规卷曲占55.94%,延伸链占12.55%,EuBRI1含信号肽序列和跨膜结构以及BRI1家族激酶的保守结构域。进化树分析表明,EuBRI1蛋白序列与醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium)BRI1进化上较接近,与橡胶树(Hevea brasiliensis)BRI1相对等较远。研究结果为进一步阐明杜仲BR相关基因的功能奠定基础。     

杜仲橡胶合成相关酶基因HMGR的克隆与表达分析

为解析HMGR基因在杜仲橡胶生物合成中的作用,本研究以杜仲良种华仲6号叶片和果皮为材料,参考杜仲基因组和转录组数据,克隆了杜仲HMGR基因,命名为Eu HMGR,全长1770 bp,编码590个氨基酸。实时荧光定量PCR测定结果显示,EuHMGR基因在果皮中的表达量于5月中旬达到最大值,而在叶片中的最大值出现在7月中旬。通过索氏提取测定相应时期果皮和叶片的含胶量表明,果皮中的含胶量从4月中旬到5月下旬迅速增加,而叶片中的含胶量一直平稳增长。分析不同发育时期果皮和叶片Eu HMGR基因表达量和含胶增长速率相关性发现,果皮Eu HMGR基因在不同发育时期的相对表达量和含胶增长速率呈显著正相关,而二者在叶片中无明显相关性。因此,推测Eu HMGR基因的表达与杜仲果皮中橡胶生物合成相关。     

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。     

小麦病程相关蛋白1基因的克隆及特性分析

利用RT－PCR技术,从被白粉菌诱导的小麦－簇毛麦6VS／6AL易位系中获得病程相关蛋白1（TaPr-1)cDNA克隆,该基因具有编码164氨基酸的开放阅读框,其中包含24个氨基酸构成的信号肽和140个氨基酸组成的成熟肽（MW为15.1kD),经蛋白结构比较分析,发现其与植物中已分离的多种PR1类蛋白具一定的同源性,Northern杂交显示,易位系易被诱导12小时左右,该基因转录物累积最多,其在抗病易位系和感病亲本扬5中表达水平有明显差异,Southern杂交表达在小麦基因组中该基因的拷贝数多于1个,且该基因在扬5和易位系中表现多态性,表明6VS上有可能携带基因。     

大豆再生相关基因GmRUB1的克隆及表达分析

大豆再生过程涉及细胞的分裂和分化、器官的决定和形成。RUB1基因在物质的转移和积累以及泛素化过程等多层次、多途径发挥着重要的调控作用。本研究利用实验室前期转录组测序技术得到差异表达基因GmRUB1,该基因是大豆再生中泛素化过程重要的组成部分,应用PLACE数据库、Interpro、expasy数据库、SOPMA、Phyre、Protscale、MEGA5等工具对该基因的启动子元件、编码氨基酸的功能、亲水性、疏水性、等电点、二级结构、三级结构、同源性比较进行分析。并研究了该基因在大豆品种东农50各器官中的表达分析。结果表明,其前体序列具有很多与再生相关的响应元件,理论等电点为7.67,脂肪系数为79.34,稳定系数为48.06,属于不稳定蛋白,GmRUB1编码的蛋白属于泛素结合蛋白,有一个泛素化过程中的E2连接酶的结构域,二级结构中24.59%为α螺旋结构,39.34%为不规则卷曲,10.93%为β转角,25.14%为延伸链,三级结构共有122个氢键,6个螺旋结构,18个转角结构,亲水性平均系数为-0.389,GmRUB1基因与苜蓿亲缘较近,qRT-PCR结果表明GmRUB1的表达量在果实中较高,说明GmRUB1基因可能参与大豆再生过程。随后对该基因进行了克隆及表达载体构建。上述结果初步分析了GmRUB1基因编码氨基酸的生物信息学及表达情况。并通过对其进行克隆和载体构建,对今后进一步研究该基因的功能,提高大豆再生率,建立稳定的大豆再生体系提供了理论基础。     

棉花抗逆相关基因GhDr1的克隆及生物信息学分析

通过TAIL-PCR的方法从棉花中克隆到未知功能的新基因GhDr1,生物信息学分析结果表明,GhDr1的预测蛋白含有酪氨酸激酶和蛋白酶C磷酸化位点、潜在的锌指类功能模块、MAPK磷酸化位点及MAPK相互作用识别位点;与GhDr1同源基因位于同一基因簇的基因多为参与逆境信号转导的蛋白。推测GhDr1基因可能在逆境信号转导途径的磷酸化级联反应中被调节,参与棉花逆境应答的生理过程。     

鼻咽癌相关基因NAP1的克隆及鉴定

从UniGene库中选取编号为BG231197,来自人鼻咽组织的EST序列.利用Blast检索GenBank的nr数据库和EST数据库,构建EST重叠群.利用人类基因组草图搜索法从成人正常鼻咽组织中PCR扩增获得该基因全长cDNA,命名为NAP1,GenBank登录号为AY190326.NAP1基因cDNA序列全长为573 bp,编码由85个氨基酸组成,相对分子质量为9 700的多肽.用α-³²P-dCTP标记NAP1基因片段,与含15种正常成人组织的多组织RNA印迹膜杂交,结果表明NAP1基因在淋巴结和气管中高表达,转录本大小约为0.6 kb,在其他组织中不表达.NAP1蛋白质与滤泡树突状细胞（follicular dendritic cell, FDC）的一种分泌肽前体（FDC -SP）（AF435080）同源,与其他已知蛋白质无明显同源性.NAP1基因定位在染色体4q13,基因组跨越9 179 bp,含5个外显子和4个内含子.采用差异RT-PCR检测了40例经病理诊断为低分化鳞状上皮癌的鼻咽活检组织及其对侧相应部位的正常鼻咽组织中该基因的表达差异.在40例鼻咽癌中,NAP1基因表达下调的有17例（42.5%）,表达上调的有6例（15%）,无明显表达差异的有17例（42.5%）.原位杂交和免疫组化结果显示该基因在正常鼻咽和鼻咽癌组织间质中的树突状细胞中表达,在其他间质细胞和鼻咽上皮中均不表达.以上结果表明,NAP1为树突状细胞的一种新的多肽,该基因在鼻咽癌组织中表达下调的原因,及其与鼻咽癌发生、发展的关系值得进一步探讨.     

LeWRKY1基因的克隆及分析

采用RT-PCR和RACE技术克隆了番茄LeWRKY1 cDNA（Genbank登录号为FJ654265）全长,用生物信息学的方法对其进行分析,预测其编码的蛋白的定位和功能。同时利用Northern杂交技术分析了JA（jasmonic acid）或SA（salicylic acid）刺激时LeWRKY1在野生型番茄和番茄JA不敏感突变体jail（JASMONATE-INSENSITIVE1）及番茄JA生物合成突变体spr2（prosystemin-mediated responses2）中的表达情况。LeWRKY1 cDNA序列全长1 740 bp,阅读框1 083 bp。生物信息学分析表明LeWRKY1含有1个WRKY结构域和1个C_2H_2型锌指结构。LeWRKY1可能是一种定位于细胞核的DNA结合蛋白,并可能具有转录调控、信号传导功能。表达分析推测LeWRKY1的表达是JA依赖而非SA依赖性的,且LeWRKY1的表达不依赖于生物体内JA的从头合成。     

牡丹不定根形成相关基因PsARRO-1的克隆及表达分析

不定根发生相关加氧酶基因（adventitious rooting related oxygenase,ARRO—1）被认为是木本植物不定根形成的分子标记之一,属不定根发生起始阶段的特异表达基因。本实验以牡丹‘乌龙捧盛’为材料,运用RT-PCR和RACE相结合的方法克隆得到一个ARRO-1的全长cDNA序列,命名为PsARRO-J（GenBank登录号KJ620008）。PsARRO-1cDNA序列的开放阅读框长度为900bp,编码299个氨基酸。氨基酸序列同源性分析结果显示与拟南芥、毛果杨、苹果、梅花等植物有较高的相似性。利用实时荧光定量PCR对该基因在牡丹‘凤丹白’试管苗及实生苗的表达情况分析表明,PsARRO-1在试管苗及实生苗的根、茎、叶、花中均有不同程度的表达,根中的平均表达量大于其他部位,且实生苗中的整体表达量一般高于试管苗中的表达量。试管苗中,PsARRO-1在根中的表达量变化趋势明显,生根诱导初期表达量平稳且微弱,第10天开始上调表达,第15天和第40天分别出现两次峰值;实生苗中,PsARRO-1在根中的表达量在取样初期就开始快速上升,第10天达到峰值,之后迅速回落。这与牡丹不定根的发生过程基本一致,说明PsARRO-1与牡丹不定根的形成密切相关。     

喉癌相关基因LCRG1的克隆和表达分析

喉癌是严重危害人类健康的一类恶性肿瘤。选用在mRNA差异显示研究中获得的在喉癌组织中表达显著下调且代表新基因的EST之一（AF10056）,设计引物进行cDNA文库筛选,得到一全长为3448bp的cDNA序列,其开放读码框编码288个氨基酸,与已知蛋白质无明显同源性,属一新发现的基因,GenBank接受号为AF268387。与GenBank数据库匹配分析,发现该基因包含6个外子,基因组RT－PCR显示有40％（12／30）的喉癌组织表达下调,RT－PCR显示有54．5％（6／11）其他肿瘤细胞系表达缺失。把该基因命名为喉癌相关基因（laryngeal carcinoma related gene1,LCRG1)。这提示LCRG1可能与喉癌的发生发展相关。     

TcLr35小麦中病程相关蛋白1基因的克隆及分析

根据已发表的植物病程相关蛋白1基因设计引物,利用RT-PCR技术,从被小麦叶锈菌诱导的小麦抗叶锈病基因近等基因系材料TcLr35中获得一个病程相关蛋白1基因cDNA片段,长度为489bp,3′端包含21个poly(A),暂命名为PR12。利用5′RACE技术获得了818bp的PR12全长,该基因包含495bp的开放读码框,147bp的5′非翻译区(non translated region,NTR),155bp的3′非翻译区和21bp的多聚腺苷酸尾。编码164个通读的蛋白质氨基酸序列,基因产物具有植物防御体系中病程相关蛋白SCP保守结构域,与GenBank中多个植物病程相关蛋白1基因具有较高的同源性。Southern杂交显示,该基因在小麦基因组中为单拷贝。     

苋菜甜菜红素合成相关基因AmMYB1的克隆及表达分析

应用RACE技术,从‘大红’苋菜中克隆到1条MYB基因cDNA全长序列,命名为AmMYB1(登录号为KU557504)。AmMYB1基因开放阅读框为723bp,可编码240个氨基酸。其基因组序列与cDNA比对后显示,AmMYB1基因含有1个内含子。生物信息学分析表明,AmMYB1具有2个连续的MYB结构域,是一个典型的R2R3-MYB;同源分析显示,该基因编码的氨基酸序列与甜菜红素相关BvMYB1的一致性最高,达到54%。亚细胞定位结果显示,AmMYB1蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,AmMYB1基因在‘大红’苋菜叶片红色部位的表达量高于绿色部位;在甜菜红素含量高的叶和茎中表达量明显高于根;在光照条件下表达量高于遮光处理;在红叶品种中的表达量高于绿叶品种。研究结果表明,AmMYB1基因可能是苋菜甜菜红素合成途径中重要的正调控因子。     

梨黑斑病抗病相关基因PpEMS1的克隆与分析

克隆梨抗病相关基因,并对其在梨黑斑病抗病防御中的作用进行初步分析。基于同源基因克隆方法从黄冠梨中克隆获得一个预测为受体样蛋白激酶EMS1的基因,暂命名为PpEMS1。利用生物信息学、Southern Blot、亚细胞定位和实时荧光定量PCR技术对该基因进行分析。结果表明,该基因CDS全长3 894 bp,编码1 296个氨基酸,开放阅读框3 891 bp。Southern Blot分析表明,在黄冠梨、黄花梨、翠玉梨中,该基因都以单拷贝形式存在,在爱宕梨中以多拷贝形式存在。亚细胞定位结果显示,融合蛋白在细胞膜和细胞核均有表达。荧光定量PCR分析表明,接种黑斑病菌1、2、3、4、5、6、7和8 d后,在黄花梨和爱宕梨中该基因表达均呈现先上升后下降的趋势。推测该基因可能与梨黑斑病抗性相关。     

葡萄病程相关蛋白1基因的克隆和表达分析

以葡萄品种‘左优红’组培苗叶片为材料,利用同源克隆法获得其病程相关蛋白1基因VvPR1的cDNA全长序列。扩增片段大小为486bp,编码161个氨基酸,分子量17.5kDa,等电点PI=8.69,含有6个保守半胱氨酸,4个allergenV5/Tpx-1related保守结构域。VvPR1与多种植物PR1高度同源。实时定量PCR检测结果表明VvPR1在葡萄叶片中相对表达量最高;霜霉病菌、低温、盐和干旱胁迫均可显著诱导其表达;水杨酸、脱落酸、茉莉酸、一氧化氮、过氧化氢和硫化氢等亦可诱导其大量表达,据此推测,VvPR1参与了多种生物胁迫和非生物胁迫过程。     

草鱼免疫相关基因Prkrip1的克隆和表达分析

随着草鱼养殖规模的扩大, 草鱼的病毒性疾病极大地影响着草鱼的产量。开展鱼类病毒免疫反应相关功能基因的研究意义重大。研究首先通过同源克隆的方法从草鱼中克隆到了一段Prkrip1基因的EST序列, 进一步通过RACE、长片段PCR和Genome walking的方法获得了该基因的全长cDNA序列、基因组DNA序列和启动子区序列。氨基酸序列分析显示, Prkrip1含有3个核定位信号和一个双链RNA结合区, 并具有与PKR结合的保守N端区; 荧光报告基因的表达证实我们所克隆到的启动子区是有活性的, 可用于后续该基因的转录调控分析; Real-time PCR分析发现, Prkrip1 基因在草鱼的肝和血中表达量最高, GCRV感染后在大部分免疫组织中均上调表达, 说明该基因确实与病毒感染相关。研究结果为Prkrip1基因在硬骨鱼类的功能研究提供了线索, 也为鱼类天然免疫反应中调控PKR信号通路的系统研究提供了理论依据。       

水稻胁迫相关基因OsPM1启动子的克隆与分析

依据NCBI数据库OsPM1的序列信息,采用PCR技术扩增获取OsPM1的2 100bp的启动子序列。利用PLACE预测启动子的顺式作用元件分析表明,启动子内含有大量与胁迫相关的顺式作用元件,主要有ABA响应相关元件、脱水响应元件、低温响应元件、热激响应元件和转录因子结合元件。构建OsPM1的启动子和GUS基因融合表达载体,转入拟南芥。组织化学染色分析结果显示,非生物胁迫处理前,幼苗中GUS基因表达水平很低;干旱、低温、高盐等胁迫处理后,GUS基因表达量显著升高。研究表明,OsPM1的启动子能够显著提高在干旱、高盐和低温处理后下游基因的表达水平。     

菠萝果实发育相关RFD1基因的克隆及表达

Blast菠萝果实不同发育时期的cDNA文库测序结果,并用信息生物学软件和相关网站进行拼接和分析,设计特异引物RT-PCR．得到一个2750bp、编码761个氨基酸的全长基因序列,命名NRFD1。预测该蛋白是一个亲水性、且具有多个磷酸化位点的分泌性蛋白,可能位于叶绿体中。半定量PCR分析发现RFD1基因表达量在果实发育期不断增加,70d达到最高：而在70d果实的不同部位并没有显著差异性,仅果实外部略有增高。     

小麦胁迫相关基因W1的克隆及表达模式分析

应用噬菌体原位杂交技术从干旱胁迫诱导的小麦cDNA文库中克隆到一个胁迫诱导的基因片段别。删全长cDNA为901bp,其中,编码区长498bp,编码166个氨基酸。Southern杂交表明,W1是一个低拷贝基因。RT—PCR结果表明,W1受干旱、低温的诱导,但不受高盐的诱导。氨基酸序列分析发现W1有一个USP保守区（pfam00582）。同源性分析发现W1与一个水稻胁迫诱导蛋白（NM_001061239）的同源性为83％,但该类蛋白的功能尚无报道。肼是小麦第1个被克隆的胁迫相关蛋白基因,该基因的克隆有助于阐明小麦的抗逆机制,并为今后培育抗逆性小麦品种提供候选基因。     

草菇冷诱导相关基因的克隆及序列分析

利用差异显示技术分离获得草菇低温特异DNA片段,经与正常草菇和低温诱导草菇cDNA分别southern杂交验证后,得到低温特异性片段。采用PCR标记技术对获得的低温特异性片段进行DIG标记,以此为探针,对低温处理的草菇cDNA文库进行筛选,获得4个阳性克隆,分别进行测序。序列同源性比较分析发现,Cor3基因与s-腺苷-L-高半胱氨酸水解酶有很高的同源性,Cor4基因与40S核糖体蛋白S9有很高的同源性,这两个基因可能与草菇的低温自溶现象有关。Cor1基因与脉孢菌的保守假设蛋白(conservedhypotheticalprotein)有同源性,Cor2基因与辅酶A连接酶有同源性。半定量RT-PCR验证发现Cor1和Cor2基因在正常情况下没有表达,低温处理后有表达,Cor3和Cor4基因在正常情况下有表达,低温处理后表达量增加。     

牦牛HORMAD1基因的克隆及生物信息学分析

利用分子克隆技术获得了牦牛HORMAD1基因编码区序列,并采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的基本理化性质、疏水性、信号肽、二级结构等方面进行了预测和分析.结果表明,牦牛HORMAD1基因包含一个长度为1 182 bp的开放阅读框,编码393个氨基酸;其编码蛋白属于亲水性蛋白,无明显的信号肽,含有很多个磷酸化位点.二级结构主要以无规则卷曲和α螺旋为主.HORMAD1基因编码产物氨基酸邻接系统树表明,牦牛HORMAD1与黄牛、马和猪等物种的HORMAD1氨基酸遗传距离较近,具有高度相似性.