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。     

牙鲆emx1基因的克隆及表达

为阐述空通气孔同源框1(empty spiracles homeobox 1,emx1)基因在牙鲆发育中的作用,通过PCR技术克隆牙鲆emx1基因,运用Bio Edit、MEGA等软件分析其序列结构特征,并采用荧光定量PCR技术分析其在牙鲆早期发育和组织分布中的表达情况。结果成功获得一长度为1 127 bp的牙鲆emx1 c DNA序列,其中包括708 bp的开放阅读框,编码235个氨基酸。同源性比对发现,牙鲆emx1基因的氨基酸序列与雀鲷和花鳉同源性最高,为95%,与其它物种如斑马鱼、墨西哥脂鲤、原鸡、热带爪蟾、小鼠和人的同源性分别为87%、84%、83%、80%、72%和72%。系统进化树分析显示,牙鲆Emx1蛋白与鱼类Emx1紧密聚为一支。荧光定量PCR显示,emx1基因在牙鲆卵巢中的表达量丰富,精巢中次之,而在其他各组织的表达量则较低。emx1在从原肠胚到孵化后10 d的牙鲆早期发育中也发现了相对较高的表达,且在胚孔封闭和心跳期有最高的表达。结果表明emx1基因很可能在牙鲆早期发育和生殖系统中发挥重要作用。     

朵丽蝶兰MADS-box基因DtpsMADS1的克隆与表达特性

植物MADS-box基因家族编码高度保守的转录因子,参与了包括花器官发育和开花在内的多种发育进程。为阐释兰科植物成花的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用RACE方法从朵丽蝶兰花葶中克隆到1个MADS-box家族基因,该基因cDNA全长960 bp,包含37 bp 5'UTR,一个738 bp的开放阅读框(ORF)和185 bp 3'UTR,共编码245个氨基酸。序列和系统进化树分析表明,该基因与其他植物的MADS-box基因具有很高的同源性,属于AP1/FUL-like亚家族,命名为DtpsMADS1,GeneBank登录号为JQ065097。实时荧光定量PCR检测结果显示:DtpsMADS1具有明显的组织表达特异性;在根和叶中,DtpsMADS1在花前期和花后期表达量较高;苗期和盛花期表达量较低;DtpsMADS1在花葶中的表达趋势与根和叶相似;而在花器官中,DtpsMADS1只有痕量表达。由此推断,DtpsMADS1可能参与开花进程调控,而不参与花器官的形态建成。     

葡萄风信子MaFLS基因克隆与表达分析

该研究利用PCR技术从葡萄风信子‘亚美尼亚’中克隆了1个黄酮醇合成酶(FLS)基因,命名为MaFLS。MaFLS的cDNA全长为1 076bp,开放阅读框为999bp,编码332个氨基酸,推测的蛋白质分子量38.51kD,理论等电点为5.09。同源比对和系统进化分析表明,MaFLS基因编码的氨基酸具有黄酮醇合成酶典型的2-ODD超家族保守结构域,与拟南芥和高粱FLS一致性分别为60%和83%。半定量PCR和荧光实时定量PCR表达分析表明,MaFLS在花器官中高表达,在根、茎、叶中微量表达,在完全未着色的花蕾期开始表达并于花完全开放未着色时期到达峰值,之后随花发育表达量逐渐降低。原核表达检测到1条大约38kD的外源蛋白,与预测的蛋白分子量相符。该研究结果为进一步探讨葡萄风信子MaFLS基因对黄酮类物质合成的调控作用奠定了基础。     

紫花苜蓿赤霉素受体基因的克隆及表达分析

赤霉素受体(GID)是赤霉素信号转导途径的重要成员,直接影响着赤霉素对植物体效应的发挥。该研究利用同源克隆的方法,首次从紫花苜蓿中克隆得到1个赤霉素受体基因,命名为MsGID1b。序列分析发现,MsGID1b基因开放阅读框长度为1 053bp,编码350个氨基酸,推测其蛋白质分子量为39.839kD,是一个无信号肽和跨膜结构的亲水性蛋白。序列比对结果表明,MsGID1b基因与蒺藜苜蓿MtGID1b基因的核苷酸序列相似性为98%,氨基酸序列相似性为99%,且具有HSL家族典型的HGG和GXSXG保守结构域及GA、DELLA蛋白结合位点。荧光定量PCR分析表明,MsGID1b基因在紫花苜蓿各组织中的表达丰度依次为:根盛花初花茎叶荚果;经GA3、ABA、NaCl、PEG和黑暗诱导后该基因表达上调,尤其是在GA3诱导下,MsGID1b基因的表达量一直维持在较高水平,表明MsGID1b基因可能参与紫花苜蓿的抗逆调控。     

棉花MADS框基因GhMADS3的克隆及其组成型表达对烟草花器官决定的影响

MADS框基因在植物花器官发育中发挥着关键性作用。为研究棉花花器官发育的机理,以徐州142花蕾为材料,利用EST数据库资料,通过EST序列整合,克隆出了一个MADS域蛋白的编码区段,GenBank登录号为AY083173。该片段(GhMADS3)包含一个732 bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(244氨基酸)与可可,黄瓜,烟草,矮牵牛,金鱼草等的AG亚家族基因的序列相似性高。进化树重建分析将GhMADS3基因归入MADS框基因AG亚家族C功能分支的euAG分支。RT-PCR分析显示,该基因在雄蕊和心皮中表达,在根、茎、叶等营养器官,萼片,花瓣,花器官变异体chv1(所有花器官均变为苞叶状器官)的花蕾中不表达。将GhMADS3与35S启动子融合构建成嵌合基因转化烟草,转基因烟草植株花朵出现萼片(轮1)向心皮,花瓣(轮2)向雄蕊的转变,花器官表现明显的白化倾向。同时,在轮1观察到丝状结构的出现,该结构在此前类似的研究中尚无报道。这些结果说明,实验中克隆了一个有生物学功能的棉花的AG亚家族MADS框基因,该基因可能在棉花花器官发育中有重要的功能。     

蒙古冰草Lhcb1基因克隆及干旱胁迫下的表达分析

利用同源序列从蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)克隆得到1个光合作用叶绿体结合a/b基因,命名为MwLhcb1。MwLhcb1基因cDNA全长1 138bp,包含801bp开放阅读框,编码267个氨基酸,蛋白分子量为28.21kD,等电点4.92。该蛋白二级结构中具有Lhcb基因家族的保守结构域。MwLhcb1蛋白氨基酸序列与其他物种同类蛋白相似性均在87%以上,其中与小麦同类蛋白相似性程度最高达99%。实时荧光定量PCR结果显示,MwLhcb1基因主要在茎叶中表达,在根中表达量极少,干旱胁迫影响MwLhcb1基因表达。该研究结果为进一步研究MwLHcb1在蒙古冰草光合作用与抗旱性中的功能奠定了基础,并从基因遗传进化角度证实了蒙古冰草是小麦野生近缘种的观点,从而提出蒙古冰草是小麦抗性改良的理想基因供体。     

野生大豆花发育相关基因GsLFY的功能研究

LEAFY/FLORICAULA (LFY/FLO)是植物特有的转录因子家族,在控制花器官的诱导与发育中起着重要的作用,但是与野生大豆花发育相关的LFY/FLO同源基因的研究尚未见报道。本研究从野生大豆中克隆获得1个LFY同源基因,命名为GsLFY,该基因CDS全长1224 bp,包含完整的开放阅读框,编码407个氨基酸。利用实时荧光定量PCR技术对GsLFY在不同组织中的表达情况进行了分析,结果显示GsLFY在根、花以及种子中表达,在茎、叶、茎尖中不表达; 在花发育的四轮不同器官中(萼片、花瓣、心皮和雄蕊)进行实时荧光定量PCR,结果显示GsLFY在花萼和雄蕊中表达,在花瓣和心皮中不表达。酵母单杂交实验结果显示,GsLFY具有转录激活活性。拟南芥原生质体瞬时表达结果表明,GsLFY定位于细胞核中。转GsLFY基因烟草植株开花期比对照提前约29 天,这为通过分子育种的方法获得花期改变的大豆新品种提供了基因资源和理论基础。     

枸杞脂肪酰基还原酶基因的克隆及表达分析

脂肪酰基还原酶基因广泛参与植物的脂类代谢过程,影响植物雄配子体花药发育以及表皮蜡酯合成等。本研究利用RACE方法从宁夏枸杞(宁杞1号)花药中克隆脂肪酰基还原酶LbMS2-2基因,开放阅读框全长1800bp,编码599个氨基酸,等电点为9.00。生物信息学分析表明,LbMS2-2蛋白定位于叶绿体中,该蛋白序列与茄科植物甜辣椒、烟草和马铃薯中的脂肪酰基还原酶表现出较高的序列相似性;实时荧光定量PCR显示,LbMS2-2基因在枸杞花器官中表达,且在枸杞花药发育的四分体时期、单核花粉时期和双核花粉时期表达量较高。原位杂交结果证实该基因只在花药绒毡层和小孢子中表达。亚细胞定位结果进一步验证LbMS2-2基因的叶绿体定位。以上结果表明,枸杞脂肪酰基还原酶基因是枸杞花器官发育过程中的重要基因。     

十字花科多肽激素类基因RALF的同源基因克隆及进化分析

多肽激素类基因是对植物生长发育起重要作用的一类基因,RALF是其中的重要一员,而十字花科在中国蔬菜作物中是重要的一大类群。为了摸清十字花科多种蔬菜作物的RALF同源基因信息,该文根据前期研究从油菜中扩增到的多肽激素类基因RALFbn的序列设计引物,从提取的十字花科芸薹属、萝卜属、蔊菜属、山芥属的7份重要蔬菜作物的基因组DNA中分别克隆到了RALF的同源序列。结果表明:7种蔬菜作物的RALF同源基因编码区均在300 bp左右,且无内含子,编码的蛋白质由79个氨基酸组成,说明RALF在十字花科4个属内的保守性较强;对RALF同源基因在十字花科4个属中的表达分析表明,该类基因在根、茎、叶、花序轴等营养器官中不表达或弱表达,但主要在生殖器官中表达,其中在总花蕾和开放花中的表达量普遍高于嫩角果中的表达量,表明该类基因在十字花科中的生理活跃期是花发育时期。同时,构建了十字花科4个属中RALF同源基因的系统树,芸薹属的油菜、甘蓝和芥蓝形成一个分支,而茎瘤芥和分蘖芥形成另外一个分支,且与萝卜属、山芥属、蔊菜属的材料聚在一支,该基因的进化途径在一定程度上也反映出这几种作物的遗传背景关系。该研究结果丰富了RALF家族信息,增添了十字花科植物的分子进化数据。     

虹鳟Fc受体FcγR的α和γ亚基基因的克隆及表达分析

Fc受体(FcR)是一种表达在免疫细胞表面的受体分子, 由多亚基构成, 通过与免疫球蛋白(Ig)的Fc段结合引起包括炎症因子释放和吞噬作用等体液和细胞免疫反应。研究采用RACE技术首次克隆得到了虹鳟FcγR的α亚基基因(FcγRα)和γ亚基基因(FcRγ)的cDNA序列, 采用生物信息学软件对FcγRα和FcRγ的序列进行了特征分析, 实时荧光定量PCR检测了其在不同组织和细胞亚群中以及在Poly (I鲶C)和LPS刺激后头肾中的表达。结果显示:FcγRα的cDNA全长1677 bp, 开放阅读框为954 bp, 编码317个氨基酸; FcγRα由信号肽和2个Ig样结构域构成, 但没有跨膜区和胞内区。FcRγ亚基存在2种形式, 分别命名为FcRγ1和FcRγ2(包含FcRγ2a和FcRγ2b两个剪接异构体), 它们均由信号肽、跨膜区和胞内的免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM)构成。氨基酸序列相似性分析表明虹鳟FcγRα与斑点叉尾鮰FcRI相同率最高(30%), 虹鳟FcRγ1和FcRγ2a/2b与哺乳动物FcRγ相同率最高可达40%。组织表达显示FcγRα、FcRγ1和FcRγ2a/2b在头肾、脾脏和血液中表达较高; 细胞亚群表达显示FcγRα、FcRγ1和FcRγ2a/2b在髓样细胞群中表达最高; LPS和Poly (I鲶C)刺激后,FcγRα、FcRγ1和FcRγ2a/2b在头肾中的表达显著上调, 这表明FcγR在机体抗细菌和抗病毒免疫中可能发挥重要作用。     

三叶木通花粉前纤维蛋白基因的克隆与表达

以三叶木通花蕾为材料,采用RT-PCR、3-′RACE方法克隆了三叶木通花粉前纤维蛋白基因,命名为Atf-Pro(GenBank登录号GQ478584)。结果表明:AtfPro的cDNA全长735 bp、阅读框393 bp、编码131个氨基酸,有1个342 bp的3′端非翻译区。预测分子量约为14.081 kD,等电点4.74。氨基酸和核苷酸序列的同源性分析发现,AtfPro基因属于植物花粉profilin基因家族的新成员。RT-PCR定性分析表明,AtfPro基因在三叶木通花蕾、花药、雌花花瓣和柱头组织中均有表达,但在幼叶、茎尖、根尖组织中低水平表达或不表达,生殖器官中的表达时期从花序分化发育开始到开花散粉结束。     

茶树花粉特异蛋白基因CsPSP1的分离及序列分析

利用cDNA-AFLP技术比较了茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze cv.Wulong]花蕾发育早期和晚期的基因表达,结果表明存在明显差异。以E12和M20为引物对在晚期发育花蕾中筛选出一条281 bp特异表达的差异条带TDF53(transcipt-derived-fragment,TDF)。RT-PCR分析表明该片段只在晚期发育花蕾中特异表达。用RACE方法延伸其末端序列,克隆并测序获得全长cDNA序列(GenBank登录号:DQ887753)。该基因全长2079 bp,开放阅读框1701 bp,编码567个氨基酸,其分子量为63 kDa。序列和结构的同源性分析表明:该基因编码的氨基酸序列与烟草、油菜的花粉特异蛋白等同源性较高,由此推定,该基因为编码茶树花粉特异蛋白的基因,并将分离到的花粉特异蛋白基因命名为CsPSP1。     

枣ZjMADS1-box基因克隆与表达分析

以‘金丝4号’枣花蕾和叶片为材料,通过抑制消减杂交文库(SSH文库)的构建、RACE技术和半定量RT-PCR等方法,克隆了枣花发育基因并研究了其时空表达模式,为枣花发育机理研究奠定基础。结果表明:(1)从枣花SSH文库中鉴定出476bp的花发育B类PISTILLATA(PI)基因的EST序列,命名为ZjMADS1-box;通过RACE技术获得了枣ZjMADS1-box基因的全长cDNA序列。(2)枣ZjMADS1-box基因表现出PI基因的序列结构特征。其全长cDNA长度为957bp,编码220个氨基酸残基;在氨基酸序列水平上,该基因与巨桉EgM2(Eu-calyptus grandis M2)和白千层MqPI(Melaleuca quinquenervia PI)的相似性最高为72.6%,与辣椒CaPI(Capsi-cum annuum PI)的相似性最低为61.8%;系统进化树分析显示,枣ZjMADS1-box与MqPI和EgM2基因聚在一起;枣ZjMADS1-box基因编码蛋白的等电点为9.75,分子量为25 587.5Da,属亲水性的非分泌性蛋白。(3)Zj-MADS1-box基因在花器官中特异表达,在嫩茎、成熟叶、腋芽等营养器官中不表达;在4月30日和5月8日花蕾中的表达量略高于5月4日、5月12日、5月16日的表达量,但差异不显著。     

辣椒雄性不育系葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因的克隆及表达分析

为了深入研究辣椒雄性不育与能量代谢之间的关系,该研究以辣椒近缘物种番茄的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因(G6PDH)同源序列为基础,采用电子克隆的方法克隆出辣椒CaG6PDH基因。利用荧光定量PCR技术,对辣椒雄性不育系9704A与其保持系9704B花蕾发育的不同阶段,以及保持系9704B不同组织(茎、叶、花、果皮、胎座、种子)中CaG6PDH基因进行表达分析。结果表明:两系中获得的CaG6PDH基因的编码序列一致,全长1 533bp,编码510个氨基酸残基;辣椒CaG6PDH基因在保持系不同组织中表达量存在差异,胎座中表达量最高,茎中表达量最低;辣椒CaG6PDH基因的表达量在花蕾发育的不同阶段雄性不育系均高于保持系,此种差异在小孢子发育的单核期与成熟期尤为明显,这种差异可能使雄性不育系能量代谢供应出现异常,从而影响小孢子的正常发育而导致雄性败育。     

花同源异型基因FBP2调节叶片中过氧化物酶的表达

对碧冬茄和烟草的野生型以及FBP2转化植株(transformant)叶片中过氧化物酶 (POD)的特性做了分析 ,结果表明FBP2在花中的表达可以调节叶片特异POD的表达 ,并影响其活性。此外 ,FBP2在花中的表达还影响叶片内源植物生长物质的水平以及多酚氧化酶 (PPO)和过氧化氢酶 (CAT)的活性。结果表明 :花同源异型基因不仅调控花器官的发育 ,而且参与营养器官代谢的调节 ,使之适应于生殖器官的生长发育     

芒果MSOC1基因的克隆与表达分析

MADS-box转录因子在多种植物的发育过程、特别是花器官的发育过程中发挥着重要的作用。为研究MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,利用RT-PCR和RACE技术分离到1个芒果的SOC1基因,命名为MSOC1(GenBank登录号为KP404094)。MSOC1编码区为733bp,编码223个氨基酸,蛋白质相对分子质量为25.6kD,理论等电点为8.96。序列比对和系统进化树分析表明,MSOC1具有保守的MADS-box及半保守的K区,属于MADS-box家族SOC1/TM3亚家族。组织特异性表达分析表明,MSOC1基因在芒果各个组织部位均有表达,但在茎、叶和花芽中表达量高,而在根和花中表达量低。     

冠突散囊菌转录因子stf1基因的克隆及其表达分析

利用RACE技术获得了冠突散囊菌stf1基因的全长DNA序列。该序列全长3 029bp,开放阅读框长度为2 664bp,从114–2 908bp,在253bp处含有一个131bp的内含子,预测编码887个氨基酸。同源分析结果表明该基因与Snd1/p100转录因子同源。应用相对定量SYBR Green I荧光定量PCR技术对stf1基因在不同发育时期的表达量的差异进行了检测。结果表明,这个基因在子囊孢子时期的表达量最高,在分生孢子时期的表达量最低,相比子囊孢子时期下降了1倍。为深入研究冠突散囊菌的产孢调控机制奠定了一定的基础。     

翘嘴鳜性腺型芳香化酶基因CYP19a的克隆及表达研究

采用同源克隆与SMART RACE技术首次分离和克隆了翘嘴鳜性腺型芳香化酶基因CYP19a的c DNA全长,并通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,q PCR)技术分析了其在翘嘴鳜成体不同组织及性腺不同发育时期的表达特点。序列分析结果显示,CYP19a基因全长1 873 bp(Gen Bank登录号为KX911988),其中开放阅读框长1 581 bp,编码526个氨基酸。通过多序列比对,发现该基因编码的蛋白质具有P450arom A特定的功能保守序列,包括I-螺旋区、Ozol肽区、亚铁血红素结合区域以及芳香化酶特异性结合区域;同时,CYP19a基因序列的同源性分析结果显示,其在脊椎动物中较为保守。此外,q PCR检测结果显示,CYP19a基因在翘嘴鳜成体组织中的表达存在显著差异(P0.05),主要在性腺中表达,其次在脑和肝脏有少量表达;而且CYP19a基因在繁殖期性腺中的表达量显著低于非繁殖期性腺中的表达量(P0.05)。以上研究表明,CYP19a基因在鱼类性腺形成及发育过程中具有重要作用。     

草莓FaTT10基因的克隆与表达分析

以‘红颜’草莓为研究材料,本研究采用RT-PCR技术克隆得到FaTT10基因并对其进行生物信息学分析,采用q-PCR技术分析其时空特异性表达模式。结果表明,其开放阅读框为1 704 bp,编码567个氨基酸,蛋白质分子量为62.36 kD,理论等电点为6.69。亚细胞定位预测显示,此基因定位于细胞质膜。同源性及进化树构建结果表明,草莓FaTT10与其他植物漆酶类序列同源性较高。实时荧光定量PCR分析表明,FaTT10在草莓果实不同发育时期及组织器官间均存在表达特异性:在叶、花、匍匐茎、根、茎和果实中都有表达,在小绿果实中表达量最高,在叶中表达量最低;在果实各发育阶段,FaTT10在小绿期表达量最高,随着发育时期推进,表达量逐渐降低。