拟南芥春化相关基因VRN2的克隆及其植物表达载体的构建

本文利用特异性引物,从拟南芥RNA中提取春化相关基因VRN2 cDNA序列,GenBank登录号AY063047。该基因序列大小为1 354 bp,编码区为1 323 bp,编码氨基酸441个。将克隆片段插入中间载体pBPFΩ7,经PstI酶切回收带有P35S启动子和nos终止子片段,连接pBI121载体,构建VRN2基因的植物表达载体。     

油茶CoSAD基因载体的构建、鉴定及功能分析

为揭示油茶( Camellia oleifera Abel)硬脂酰-ACP脱饱和酶( SAD)基因(即CoSAD基因)的功能,构建了该基因的原核表达载体pET28b-CoSAD、植物表达载体pBI121-CoSAD和RNA干扰载体pBI121-CoSAD RNAi,并采用PCR扩增及双酶切方法对3类载体进行鉴定;在此基础上,对原核表达载体中的CoSAD基因进行诱导表达分析,并对pBI121-CoSAD转化的拟南芥〔Arabidopsis thaliana ( Linn.) Heynh.〕sad突变体植株和pBI121-CoSAD RNAi转化的拟南芥野生型植株进行转基因鉴定和主要脂肪酸成分含量分析。 PCR扩增和双酶切结果显示：从 pET28b-CoSAD、pBI121-CoSAD和pBI121-CoSAD RNAi 载体的阳性克隆中均可获得目的条带,表明这3类载体均构建成功;用1 mmol·L-1 IPTG分别诱导0.5、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 h,CoSAD基因均能够在pET28b-CoSAD转化的大肠杆菌BL21感受态细胞中正常表达,能够获得与预测结果相符的相对分子质量约47000的特异目的蛋白条带,且蛋白活性随诱导时间的延长而升高。从pBI121-CoSAD转化的拟南芥突变体植株和pBI121-CoSAD RNAi转化的拟南芥野生型植株中也均可扩增出目的条带。 GC-MS分析结果显示：与拟南芥野生型植株相比,其突变体植株的硬脂酸和棕榈酸含量较高、油酸和棕榈油酸含量较低;但突变体植株经pBI121-CoSAD转化后,硬脂酸和棕榈酸含量降低而油酸和棕榈油酸含量提高;野生型植株经过pBI121-CoSAD RNAi转化后,硬脂酸和棕榈酸含量提高、油酸和棕榈油酸含量降低,表明pBI121-CoSAD转化能够促进拟南芥sad突变体植株体内饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸转化,而pBI121-CoSAD RNAi转化对拟南芥SAD基因的表达有明显的抑制作用,这2种重组质粒均可影响拟南芥植株的脂肪酸含量。研究结果表明：油茶CoSAD基因具有调控饱和脂肪酸(硬脂酸和棕榈酸)向不饱和脂肪酸(油酸和棕榈油酸)转化的功能,对茶油的脂肪酸组成具有关键的调控作用。     

人干扰素α-2b基因植物表达载体的构建及转化

目的:通过构建人干扰素α-2b(hIFNα-2b)基因的植物表达载体,为后期将其导入胡萝卜愈伤组织中作准备。方法:采用PCR技术从人基因组DNA扩增hIFNα-2b编码基因及全长基因,将其克隆于pMD19-T载体中,双酶切hIFNα-2b基因及植物表达载体pBI121,回收目的片段,T4DNA连接酶连接得到植物表达载体pBI121-hIFN。采用三亲交配法将后者导入根瘤农杆菌。结果:经PCR检测,双酶切及DNA序列测定表明hIFNα-2b编码基因及全长基因已分别插入植物表达载体pBI121中,重组表达载体pBI121-IFN已成功转化根瘤农杆菌LBA 4404。结论:成功构建了植物表达载体pBI121-hIFN并转入根瘤农杆菌。     

甘蓝型油菜BnaLPAT2基因克隆与生物信息学分析及载体构建

为进一步研究甘蓝型油菜BnaLPAT2基因,通过TAIR网站查找拟南芥AtLPAT2 (AT3G57650),在Brassica Database数据库检索到4条甘蓝型油菜LPAT2序列,据此设计引物,通过RT-PCR合成c DNA,得到4条CDS序列,其大小依次为1 173 bp、1 167 bp、1 173 bp、1 155 bp,分别命名为BnaLPAT2-1～BnaLPAT2-4。4个BnaLPAT2蛋白通过生物信息学预测分析显示:BnaLPAT2编码的氨基酸在384～390之间,理论分子量介于43 226.59～43 730.17 Da之间。甘蓝型油菜LPAT2蛋白的二级结构和跨膜区大致相同,均由LPLAT superfamily、PlsC superfamily、Acyltransf_C superfamily结构域组成,且具有较近的亲缘关系。从基因结构发现:4个BnaLPAT2均含有相同的外显子和内含子数,分别位于C08、A09、A07和A04染色体上。分析表明,克隆获得的4个甘蓝型油菜BnaLPAT2为该基因家族成员。为进一步研究甘蓝型油菜LPAT2基因的功能,我们通过双酶切技术,构建pBI121-LPAT2-napin载体,并转化根癌农杆菌GV3101。     

盾叶薯蓣环阿屯醇合酶全长基因的克隆与分析

环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)是薯蓣皂甙元生物合成途径中的第一个关键酶.以基因组DNA为模板,利用染色体步行和长距离PCR方法首次克隆了盾叶薯蓣CAS全长基因.序列分析比较结果表明,盾叶薯蓣CAS全长基因为7 192 bp,由18个外显子和17个内含子组成.外显子总长为2 280 bp,编码759个氨基酸,最长的外显子为198 bp,最短的为47 bp;内含子总长4 912 bp,最长的内含子为1 551 bp,最短的为68 bp.Southern blot杂交分析表明,CAS基因在盾叶薯蓣基因组中为单拷贝.     

水稻OsUVR8基因电子克隆及生物信息学分析

[目的]获得水稻Os UVR8基因的编码区序列,并进行生物信息学分析。[方法]以拟南芥UVR8蛋白的氨基酸序列作为查询探针,用电子克隆的方法获得Os UVR8基因的编码区序列;用生物信息学软件对Os UVR8蛋白进行预测和分析。[结果]Os UVR8基因有13个外显子,编码区序列长1 764 bp,编码587个氨基酸。Os UVR8蛋白分子量为62132.7 Da,理论等电点为5.87,含有41个芳香族氨基酸,比较稳定,为亲水性蛋白。无规则卷曲是主要的二级结构,其次是延伸链。位于细胞内叶绿体、线粒体之外的区域。具有9个RCC1重复。有35个磷酸化位点,19个O-β-葡萄糖糖基化位点,6个Yin-Yang位点。三级结构与拟南芥UVR8蛋白三级结构相似。[结论]获得了水稻Os UVR8基因的编码区序列并进行了生物信息学分析。     

拟南芥甲基结合蛋白基因AtMBP11启动子在种子形成和萌发中的功能鉴定

为研究拟南芥甲基结合蛋白基因AtMBP11在种子形成和萌发过程中的调控模式,克隆拟南芥AtMBP11启动子,将其替换植物表达载体pBI121的35S启动子序列,转入拟南芥基因组中.转基因拟南芥后代卡那霉素抗性发生分离,选取具有3∶1分离比的后代自交,产生纯合的具有单拷贝插入的后代.转基因后代GUS染色结果表明,新克隆的MBP启动子控制基因在种子、花药和花粉中高效表达.通过对AtMBP11核心启动子缺失分析表明,G-box元件是主要功能元件.     

不结球白菜BcHSP70-1基因的克隆与进化及其表达分析

利用已报导的拟南芥和甘蓝型油菜同源基因序列设计克隆引物,从不结球白菜中克隆了BcHSP70-1基因。在BcHSP70-1基因测序后,对该基因编码蛋白质的理化性质、亚细胞定位和跨膜结构域等生物信息学分析结果表明,BcHSP70-1编码的蛋白质是亲水蛋白,定位在细胞质中,该基因ORF全长1 950bp,编码649个氨基酸,有1个内含子和2个外显子,内含子为324bp;对BcHSP70-1直系同源基因外显子和内含子比对分析显示,内含子的差异更显著。实时定量PCR表达分析表明,BcHSP70-1的表达量在不同耐热性的栽培种中有较大差异,在不耐热的不结球白菜品种(NHCC002)中未见该基因组成性表达;与38℃高温胁迫相比,4℃低温胁迫下诱导的BcHSP70-1表达量更高。     

一个大鼠心肌缺血-再灌诱导表达上调的新基因Mip1的克隆和特性分析

采用生物信息学方法和5′cDNA末端快速扩增法(RACE)技术相结合,克隆了一个大鼠心肌缺血-再灌诱导表达上调的新基因Mip1,并经RT-PCR测序及多组织膜RNA印迹证实.生物信息学分析显示,MIP-1定位于大鼠染色体1q12区,含5个外显子和4个内含子,开放阅读框(ORF)为1 827 bp,编码608个氨基酸,其编码蛋白N端含KRAB结构域,C端含14个连续的C2H2型锌指蛋白结构域,氨基酸第277位至293位为双向的核定位信号,多组织膜RNA印迹显示该基因在脑组织表达最高,其次是心脏,在其他组织表达较低或无表达.进一步深入研究该基因的功能具有重要生物学意义.     

小鼠睾丸凋亡基因MSRG-11的人类同源基因SPATA17的克隆

利用生物信息学方法结合实验手段克隆了一个在睾丸组织中特异高表达的小鼠生精细胞凋亡相关基因Spata17的人类同源基因SPATA17（GenBank登录号为AY963797）。应用生物信息学分析显示该基因定位在染色体1q41,包含11个外显子,内含子和外显子交界区均符合gt—ag规则;该基因开放阅读框为1083bp编码一个由361个氨基酸组成的、分子量为43．49kD、等电点为9．71、含有三个保守IQ功能域的蛋白;对SPATA17编码蛋白质进行生物信息学分析,无跨膜区,无信号肽序列,推测为一非分泌性蛋白。多组织和Northern blot结果显示该基因只在睾丸组织中特异高表达,转录本大小为2．0kb。总之,研究表明SPATA17在睾丸组织生精细胞凋亡起重要作用。     

中国红豆杉羟化酶基因TcCYP725A22的亚细胞定位及过表达作用分析

抗癌药物紫杉醇生物合成途径中羟化酶的发现是当今研究的热点和难点。文中利用前期分析得到的1个新的中国红豆杉羟化酶基因TcCYP725A22(GenBank登录号:MF448646.1),构建了亚细胞定位载体pCAMIBA1303-TcCYP725A22-EGFP,瞬时侵染洋葱表皮细胞,激光共聚焦显微镜观察结果发现该基因编码蛋白定位在细胞膜。进一步构建了植物表达载体pBI121-TcCYP725A22,经根癌农杆菌AgrobacteriumtumefaciensLBA4404介导转化到中国红豆杉细胞中过表达后,利用荧光定量PCR (qRT-PCR)和液质联用(LC-MS)分析TcCYP725A22过表达对紫杉醇生物合成的影响。结果显示,瞬时转化pBI121-TcCYP725A22的红豆杉细胞中TcCYP725A22基因的转录水平明显高于pBI121空载体对照组。随着TcCYP725A22基因过表达,几个已知的紫杉醇合成关键酶基因的表达量也都有不同程度的上调,且细胞中各紫杉烷的含量普遍提高。这些结果说明羟化酶基因TcCYP725A22极有可能参与紫杉醇的生物合成路径。     

马铃薯StPSKRs基因的克隆及其亚细胞定位分析

该研究采用同源克隆与PCR扩增方法,从马铃薯品种‘Desiree’中克隆植物磺肽素受体基因StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析及亚细胞定位分析,为深入研究StPSKR1和StPSKR2基因在马铃薯生长发育和生物胁迫中的作用提供理论依据。结果发现:(1)通过同源克隆与PCR扩增获得StPSKR1和StPSKR2的全长cDNA片段,并将其克隆到pGWB5-GFP载体;测序结果显示这2个基因编码的蛋白质与数据库给定的蛋白质序列保持一致,表明成功克隆到StPSKR1和StPSKR2基因。(2)StPSKR1位于马铃薯1号染色体上,cDNA全长3 042 bp,编码1 013个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为112.16 kD,理论等电点6.27;StPSKR2位于7号染色体,cDNA全长3 135 bp,编码1 044个氨基酸,相对分子量为114.99 kD,理论等电点6.19。(3)生物信息学分析显示,StPSKR1和StPSKR2都属于跨膜蛋白。(4)亚细胞定位结果显示,StPSKR1和StPSKR2均定位于细胞膜上。     

用于植物基因研究的mCherry表达载体构建及定位表达

荧光蛋白在生物学研究中具有广泛的应用和重要的作用,其中红色荧光蛋白mCherry因其颜色和良好的特性,对于植物基因研究具有重要的使用价值,本研究将mCherry基因构建到pBI121植物表达载体系统中,构建了pBI121MCS-mCherry载体。利用基因枪转化法转入洋葱表皮进行表达验证,显微镜观察结果显示整个洋葱细胞具有红色荧光,证明该载体能够在植物细胞中表达红色荧光蛋白。利用双酶切连接法将转录因子BpMYB4基因构建到该载体上,得到融合表达载体pBI121MCS-mCherry-BpMYB4,在洋葱表皮中表达,结果显示细胞核具有红色荧光,证明该载体能够准确表达融合蛋白,进行亚细胞定位。同时融合基因时不再需要中间载体,构建简便,引入的KpnⅠ酶切位点,增加了可选择性。因此该载体可用于植物基因表达定位及转基因植株筛选研究中,为今后的白桦基因组学研究提供了材料。     

甜瓜PIN基因家族的鉴定及高温胁迫表达分析

生长素输出载体蛋白PIN(PIN-formed)是调控植物生长素极性运输的重要载体，在植物生长发育过程中发挥重要作用，但PIN蛋白在甜瓜基因组中的成员、性质、染色体分布、系统进化、启动子，以及家族成员在高温胁迫中的表达特性尚不明确。本研究利用生物信息学方法在甜瓜（Cucumis melo）全基因组数据库中筛选鉴定到18个CmPIN成员，编码氨基酸数量在51-642之间，分子量介于5.19-70.30 kD之间，不稳定指数在24.33-48.87之间；主要定位于细胞质膜上，除CmPIN6和CmPIN8无跨膜结构外，其他16个PIN蛋白均具有2-11个跨膜结构域；分布在9条染色体上，均含有1-9个Motif,CmPIN家族成员基因含有1-10个外显子，二级结构主要为α-螺旋和无规则卷曲结构。构建了CmPIN家族成员与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）、番茄（Solanum lycopersicum）、玉米（Zea mays）的PIN蛋白进化树，将18个Cm PINs聚类为7个亚族，其中亚族Ⅵ中数量最多。启动子顺式作用元件分析显示，甜瓜CmP...     

影响农杆菌转化效率的植物因子H2A1基因的克隆、序列分析及其植物表达载体的构建

拟南芥组蛋白H2A1是影响农杆菌T-DNA整合到宿主基因组的关键因素之一。与其它H2A组蛋白一样,它含有1个保守的H2A结构域。本研究利用PCP技术从拟南芥中成功扩增到H2A1基因组序列的全长。产物纯化后克隆到pBI121(Kmr),从而构建了H2A1的植物表达载体pBI121-H2A1。PCR和DNA测序证实载体构建成功。最后用电击法将该重组质粒导入根癌农杆菌LBA4404菌株中形成工程菌。此表达载体的构建为进一步研究H2A1的功能和提高外源基因在植物中稳定表达水平奠定了基础。     

柠条锦鸡儿香豆酸-3-羟化酶基因克隆及其功能初步研究

香豆酸-3-羟化酶(Coumarate 3-Hydroxylase,C3H)是木质素生物合成途径中的关键酶之一.以柠条锦鸡儿为材料,利用RACE技术克隆了C3H基因.对柠条锦鸡儿C3H基因的gDNA和cDNA全长分析显示该基因具有3个外显子,2个内含子,编码框长度为1530bp,编码509个氨基酸.预测该基因编码蛋白的等电点位7.67,分子量约57.61 kDa.氨基酸序列分析显示具有一个保守的P450结构域.系统进化分析表明该蛋白与大豆C3H具有最高的同源性,将该基因命名为CkC3H,GeneBank登录号为HQ829858.构建了35S启动子驱动的CkC3H基因植物表达载体,互补拟南芥C3H(CYP98A3)基因突变体ref8,转基因植物表型得以部分恢复.这些结果说明柠条锦鸡儿CkC3H与拟南芥C3H至少具有部分相同的功能.     

云南红豆杉紫杉烯合成酶基因克隆、序列分析与植物表达载体的构建

利用分段RT—PCR法成功地从云南红豆杉叶片总RNA中分离出两条长约1．4kb和1．5kb的cDNA片段,克隆到pUCm—T载体中,序列拼接分析表明,该cDNA片段与Wildung MR等发表的紫杉二烯合成酶基因编码区2586bp有41个核苷酸不同,同源性为98．42％,具有编码862个氨基酸蛋白质的能力．为了检测所克隆的基因编码产物是否具有活性,并进一步制备抗体以便于将来转基因植物的检测,构建了一个酵母表达载体GAPA-T14;为了转化植物构建了两个具有不同启动子的植物表达载体,pBI121-T14(含35S启动子)和pBIH-T14(在pBI121的基础上以胶乳特异启动子取代35S启动子)．     

橡胶树白粉菌(HO-73)启动子WY172不同长度片段的克隆及表达活性分析

旨在克隆橡胶树白粉菌启动子WY172及其上游2K序列上4个不同长度缺失片段,以分析启动子各片段的表达活性。基于实验室前期研究基础,以WY172上游2K序列作为研究对象进行渐变缺失突变,得到4个不同长度的可能具有启动子活性的片段,结合WY172,选用pBI121载体作为骨架,分别替换GUS基因前的CaMV35S启动子,并分别构建重组表达载体,通过ATMT法转化农杆菌;利用GUS染色法和酶活性检测,分析WY172启动子及不同长度片段的酶活性。分别构建了pBI121-WY172、pBI121-WY172Q、pBI121-WY172Q1、pBI121-WY172Q2、pBI121-WY172Q3共5个重组的植物表达载体,所有植物表达载体烟草瞬时表达GUS染色均有蓝色出现,且蓝色程度均强于阳性对照CaMV35S启动子,其中pBI121-WY172Q3的GUS染色相对最深;GUS酶活性测定结果显示所有缺失突变片段都具有调控基因表达的启动子活性,且启动活性均强于CaMV35S启动子,WY172Q3调控GUS基因表达的活性最高。因此我们判断WY172及其上游2K序列上4个不同长度缺失片段均具有启动子活性,其中以WY172Q3启动子片段的表达活性最强。     

紫苏DGAT1基因克隆及四尾栅藻表达载体构建

利用RNAiso Plus试剂盒提取紫苏总RNA,以其为模板采用RT-PCR方法扩增出紫苏DGAT1基因的cDNA编码区序列并构建克隆载体pMD-DGAT1,再将克隆载体pMD-DGAT1和pBI121空载体进行Xba I和BamH I双酶切,连接目的片段构建表达载体pBI121-DGAT1。结果显示,克隆得到目的片段长度为1 657 bp,与GenBank中紫苏DGAT1基因序列的最大同源性为97%,所构建表达载体pBI121-DGAT1双酶切得到的两条片段长度与连接前一致。结果表明,成功转化四尾栅藻并得到表达,转化后四尾栅藻的油脂含量较转化前提高近1倍。     

选择标记可去除的植物高效表达载体的构建

在常用的植物组成型表达载体pBI121的选择标记基因NPTII两侧插入同向的lox位点并用多克隆位点(MCS)取代了GUS基因序列,构建了NPTII基因可被去除的和可插入目的基因的通用植物表达载体pBI121-lox-MCS。替换pBI121-lox-MCS中驱动目的基因表达的35S启动子,可构建成一系列具有其他表达特性的植物表达载体,如本文描述的韧皮部特异表达载体pBdENP-lox-MCS。为方便地筛选去除选择标记基因的转基因植物,还构建了绿色荧光蛋白(GFP)表达框与NPTII表达框连锁的pBI121-gfp-lox-MCS载体。上述植物表达载体可广泛应用于培育选择标记可去除的转基因植物。