刚毛柽柳液泡膜H~+-PPase基因的克隆与胁迫下的表达分析

通过对刚毛柽柳转录组分析,鉴定获得1个液泡膜H~+-PPase基因的cDNA序列,命名为ThVP1。该cDNA序列全长3 022bp,开放阅读框为2 298bp,编码765个氨基酸,编码蛋白相对分子质量80.37kD,理论等电点5.25。ThVP1编码蛋白的疏水性较强,含有13个跨膜区。氨基酸多序列比对结果显示,ThVP1具有典型的液泡膜H~+-PPase家族3个高度保守片段(CS1、CS2和CS3),与大豆VP1氨基酸序列一致性最高,为93%。系统进化分析表明,ThVP1属于I型液泡膜H~+-PPase基因。实时荧光定量RT-PCR分析显示,NaCl和PEG胁迫下,ThVP1在柽柳根和叶中均呈现明显上调表达,表达量最高达到对照的20.9倍,暗示ThVP1可能在刚毛柽柳抗旱耐盐过程中发挥重要作用。     

菜用大豆液泡膜内在蛋白(TIPs)基因鉴定及表达分析

TIPs(tonoplast intrinsic proteins)是一类定位于液泡膜或液泡形成体上的水通道蛋白,在植物响应逆境胁迫中发挥重要作用。本研究利用大豆基因组数据库,在全基因组水平鉴定到23个GmTIPs基因。染色体定位分析发现GmTIPs基因分布在大豆17条染色体上。蛋白多序列比对分析发现所有GmTIPs含有典型的6个保守的跨膜螺旋(TM1 to TM6)和2个保守的氨基酸元件NPA盒(Asp-Pro-Ala box)。蛋白特性分析发现GmTIPs的氨基酸数目在237~255之间,分子量在24.08~27.11k D之间,等电点在5.08~10.01之间。进化关系分析显示,大豆GmTIPs可划分为5个分支(TIP1,TIP2,TIP3,TIP4和TIP5),与拟南芥分类一致,且每个分支均含有这两个物种中的TIPs成员,暗示同一分支TIPs基因成员可能具有相似的基因功能。进一步利用q RT-PCR技术分析了5个GmTIPs候选基因对逆境胁迫(干旱和高盐)及激素信号(脱落酸ABA、乙烯前体ACC)的响应情况。结果显示,这些环境胁迫及外源激素均可以诱导GmTIPs基因在根和叶这两种组织中的上调或下调表达。其中,干旱和高盐两种胁迫诱导GmTIP2;6在根中上调表达最为明显。然而,干旱胁迫分别诱导GmTIP2;1、GmTIP2;2和GmTIP4;1在叶中显著上调表达。激素ACC处理诱导GmTIP2;2在根中明显上调表达。以上结果为进一步探讨GmTIPs基因的抗逆功能、分子机制及其在菜用大豆分子育种中的应用提供重要依据。     

长叶红砂液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因的克隆及表达特性

为研究长叶红砂(Reaumuria trigyna)离子转运分子机制,利用RT-PCR和RACE技术,克隆到其液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(NHX1)的全长cDNA片段,命名为RtNHX1(NCBI序列号为KR919802)。结果表明:RtNHX1的cDNA片段全长2 622bp,开放阅读框1 662bp,5′非编码区509bp,3′非编码区451bp,编码553个氨基酸,推测分子量为60.91kD。该蛋白含有12个跨膜结构域,为疏水蛋白,与其他植物液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白NHX1的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR对其在NaCl胁迫下的表达检测显示,不同时间和不同浓度NaCl胁迫下,RtNHX1表达量变化均呈先升高后降低趋势,在100mmol/L NaCl胁迫6h和200mmol/L NaCl胁迫后达到最高,表达量分别超过或约是对照的3倍,一定程度反应出RtNHX1参与长叶红砂的盐胁迫应答,是该植物离子转运体系的重要元件。     

截形苜蓿液泡膜H^＋ -PPase基因克隆与序列分析

采用EST电子克隆技术,以拟南芥AVP1基因cDNA序列为信息探针,在GenBank中对豆科模式植物截形苜蓿(Medicago truncatula)的同源EST序列进行查询比较和拼接,获得了1个完整的cDNA序列跨叠群(contig),并通过RT-PCR成功获得了该cDNA序列,将其命名为MtVP1.该序列包含1个2 298 bp的最大读码框,编码765个氨基酸.MtVP1编码的氨基酸序列与来自绿豆、拟南芥等高等植物的Ⅰ类液泡膜H+-PPase的氨基酸序列的一致性高达84%～93%,疏水性分析和结构预测表明MtVP1编码蛋白是一个典型的膜蛋白,含有13个跨膜区,含有3个在液泡膜H+-PPase中高度保守的区域(CS1、CS2和CS3).从结构分析结果推测MtVP1与AVP1在功能上具有相似性.     

氮磷饥饿诱导的水稻糖转运体基因的cDNA克隆和鉴定

运用快速扣除杂交 (RaSH)方法构建了水稻氮饥饿诱导的cDNA文库。从该文库获得了一个cDNA克隆OsNSI1 (Oryzasativanitrogenstarva tion inducible 1 )。该全长cDNA编码 5 77个氨基酸 ,蛋白分子量为 6 1 .2kD。推测得出的氨基酸序列与其他物种的糖转运体有很高的同源性。水合性分析表明OsNSI1包含有 1 2个跨膜区域和一个中心亲水环。这些数据提示OsNSI1是一个糖转运体蛋白。Southern印迹分析表明OsNSI1是一个单拷贝基因。Northern印迹分析表明OsNSI1主要在叶及根中表达 ,氮、磷饥饿能强烈诱导其表达增强     

灰绿藜液泡膜焦磷酸酶基因的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法,获得盐生植物灰绿藜的液泡膜焦磷酸酶基因(VP1)全长cDNA,命名为CgVP1。生物信息学预测分析表明,CgVP1基因包含一个2 292bp的开放阅读框,编码763个氨基酸。CgVP1不仅具有与植物液泡膜焦磷酸酶共有的氨基酸序列DVGADLVGKVE,而且CgVP1与其它植物的VP1相似性达86%。跨膜结构域预测显示,CgVP1氨基酸序列含有12个跨膜螺旋区,可能定位于细胞膜系统上。RT-PCR检测表明,200mmol/L NaCl条件下萌发生长的灰绿藜,再进行800mmol/L NaCl胁迫处理24h后,CgVP1基因表达显著增强。不同浓度KCl、CaCl2、MgCl2分别处理24h,KCl和MgCl2浓度增高,CgVP1基因表达下降,CaCl2则不影响CgVP1基因表达。研究结果表明,灰绿藜CgVP1基因表达对不同种类盐胁迫响应不同,NaCl胁迫可以上调CgVP1基因表达。该研究结果有助于阐明盐胁迫对盐生植物灰绿藜CgVP1基因表达的调控作用。     

鳜两种生长抑素受体cDNA全长克隆与组织表达

利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了鳜(Siniperca chuatsi)脑中2种生长抑素受体(somatostatin receptor,SSTR2和SSTR3)cDNA全长序列。结果显示,鳜SSTR2 cDNA全长1 820 bp,含开放阅读框1 146 bp,编码382个氨基酸;SSTR3 cDNA全长1 874 bp,含开放阅读框1 458 bp,编码486个氨基酸。SSTR均由5个结构区域组成:N端、7个转膜区(TMD)、3个细胞外袢(ECLs)、4个细胞内袢(ICLs)和C末端。NJ系统进化树分析显示,鳜SSTR2和SSTR3分别形成相对独立的分支,两者间的氨基酸序列相似度为51.2%,表明它们是由不同基因编码而成。利用实时荧光定量RT-PCR技术检测了鳜SSTR2和SSTR3 mRNA的组织表达特征,它们均在多种组织中广泛表达,SSTR2 mRNA在肝中表达量最高,SSTR3 mRNA在胃中表达量最高。SSTR2、SSTR3表达差异反映它们可能参与不同生理调控作用。     

青蒿鲨烯合酶基因的克隆、结构分析与大肠杆菌表达

用RT-PCR方法从青蒿(Artemisia annua L.)中克隆了一个1 539 bp全长鲨烯合酶cDNA.青蒿鲨烯合酶氨基酸序列与拟南芥、烟草、人类、酵母鲨烯合酶的一致性分别为70%、77%、44%和39%.青蒿鲨烯合酶基因组DNA结构很复杂,包括14个外显子和13个内含子.全长的或C末端截短的鲨烯合酶cDNA被克隆进原核表达载体pET30a并在大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)中诱导表达.但在含有全长的鲨烯合酶cDNA的大肠杆菌中并没有观察到预期大小的鲨烯合酶表达,而C末端截短疏水区30个氨基酸的鲨烯合酶可在大肠杆菌中过量表达.     

少根根霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因的克隆和表达

根据真菌Δ6 脂肪酸脱氢酶保守的氨基酸序列设计简并引物进行RT PCR ,获得一个 5 93bp的cDNA片段 ,再根据获得的部分序列设计基因特异性引物 ,通过cDNA末端扩增技术 (RACE)获得该cDNA的 3′和 5′序列 ,从而得到全长为 14 82bp的cDNA序列。序列分析结果表明 ,该序列具有一个长度为 1377bp、编码 4 5 8个氨基酸的开放阅读框 ,所编码蛋白质的大小为 5 2kD。与报道的Δ6 脂肪酸脱氢酶一样 ,推测的氨基酸序列具有膜整合脂肪酸脱氢酶特异性的 3个组氨酸保守区和疏水结构 ,在其氨基酸序列的N 末端具有类似于细胞色素b5的血红素结合区。该序列为一个新的编码Δ6 脂肪酸脱氢酶的基因 ,为了验证其功能 ,把开放阅读框序列RAD6亚克隆到表达载体 pYES2 0 ,构建重组表达载体pYRAD6 ,并转化到酿酒酵母的缺陷型菌株INVScl进行表达。通过气相色谱(GC)和气相色谱 /质谱 (GC MS)分析表明 ,该序列在酿酒酵母中获得表达。所编码的酶具有Δ6 脂肪酸脱氢酶活性 ,能将外源性的底物亚油酸转化为γ 亚麻酸 ,γ 亚麻酸的含量占酵母总脂肪酸的 3 85 %。     

百脉根液泡膜H+-PPase基因的cDNA克隆与分析

采用EST电子克隆和RACE技术从豆科模式植物百脉根中克隆到一个液泡膜H -PPase基因的cDNA,命名为LcVP1。该cDNA长为2962bp,含2304bp的完整开放阅读框,编码767个氨基酸,其推测的氨基酸序列与绿豆、拟南芥等I类液泡膜H -PPase的氨基酸序列同源性在80%以上,且有很高的功能区段保守性。该cDNA序列已提交GenBank,登录号为EF440187。半定量RT-PCR表明,LcVP1在根、茎、叶中的表达不同,叶中表达最多,茎中最少。     

红树植物秋茄中受盐胁迫抑制的cyclophilin基因的鉴定与表达分析

利用代表性差异分析方法获得秋茄中两个编码亲环素(cyclophilin)蛋白的cDNA片段(称为SRGKC2和SRGKC3),该片段大小分别为282bp和160bp;序列分析表明：SRGKC2和SRGKC3是同一基因区域的不同长度片段,SRGKC3是SRGKC2片段的一部分。SRGKC2在84个氨基酸范围内与大戟属cyclophilin蛋白的氨基酸序列的一致性达到90％,SRGKC3在47个氨基酸范围内与蚕豆cyclophilin蛋白的一致性达到93％。Northern分析表明：盐分抑制SRGKC2片段的表达。依赖SRGKC2片段的序列资料,利用cDNA快速末端扩增(RACE)技术获取秋茄中cyclophilin基因的全长cDNA片段(命名为KCCYP1)(GenBank登录号：AY150052)。该cDNA全长约为0．9kb,含有一个516个核苷酸的完整开放阅读框,编码172个氨基酸,等电点为8．57,分子量18．2KDa。42—49位氨基酸残基为推测的ATP／GTP结合位点A基序(P—loop),48—54位氨基酸残基是插入的7个氨基酸残基。文中还对SRGKC2在不同种中的表达状况进行了分析。     

红树植物秋茄中受盐胁迫抑制的cyclophilin基因的鉴定与表达分析

利用代表性差异分析方法获得秋茄中两个编码亲环素(cyclophilin)蛋白的cDNA片段(称为SRGKC2和SRGKC3),该片段大小分别为282 bp和160 bp;序列分析表明:SRGKC2和SRGKC3是同一基因区域的不同长度片段,SRGKC3是SRGKC2片段的一部分。SRGKC2在84个氨基酸范围内与大戟属cyclophilin蛋白的氨基酸序列的一致性达到90%,SRGKC3在47个氨基酸范围内与蚕豆cyclophilin蛋白的一致性达到93%。Northem分析表明:盐分抑制SRGKC2片段的表达。依赖SRGKC2片段的序列资料,利用cDNA快速末端扩增(RACE)技术获取秋茄中cyclophilin基因的全长cDNA片段(命名为KCCYPl)(GenBank登录号:AY150052)。该cDNA全长约为0.9kb,含有一个516个核苷酸的完整开放阅读框,编码172个氨基酸,等电点为8.57,分子量18.2 KDa。42-49位氨基酸残基为推测的ATP/GTP结合位点A基序(P-loop),48-54位氨基酸残基是插入的7个氨基酸残基。文中还对SRGKC2在不同种中的表达状况进行了分析。     

Isolation and characterization of a serine/threonine protein kinase SOS2 gene from Brassica napus

A full-length cDNA of a new serine/threonine (Ser/Thr) protein kinase gene, designated as BnSOS2 (GenBank Acc. No.AY310413), was cloned from Brassica napus by rapid amplification of cDNA ends (RACE). The full-length cDNA of BnSOS2 was 1779 bp and contained a 1539-bp open reading frame encoding a protein of 512 amino acids. Homology analysis shows that BnSOS2 strongly resembles other Ser/Thr protein kinase genes, and that its putative protein belongs to a typical Ser/Thr kinase family. Northern blot analysis reveals that BnSOS2 is salt-inducible. Our results indicate that BnSOS2 is a new member of the plant SOS2 gene family, which may play an important role in salt tolerance of plants.     

极端耐盐植物盐穗木编码未知多肽基因HcUKPP的克隆与表达

采用RACE技术从新疆极端耐盐植物盐穗木中克隆获得1个耐盐相关的转录子,命名为HcUKPP (unknown polypeptide, UKPP),其cDNA全长为569 bp,含有1个243 bp 的完整可阅读框,预测其编码1条含80个氨基酸的多肽,分子质量为8 671.6,等电点pI为7.71实时定量PCR结果显示,该基因在600 mmol/L NaCl胁迫下呈现表达上调趋势．结果提示,HcUKPP可能是耐盐相关基因. 目前该基因在NCBI 核苷酸及蛋白数据库中未发现其相似序列,文献中也未见报道．     

胡杨Na+/H+反向运输载体(PeNHX2)基因的克隆与序列分析

植物液泡膜上Na /H 反向运输载体(Na /H antiporterNHX)已被证明在盐胁迫中发挥关键作用,该研究旨在从胡杨中克隆获得耐盐相关的的完整cDNA序列,为进一步比较胡杨的耐盐基因的差异,探讨胡杨的耐盐分子机理奠定了基础,并为通过转基因手段提高木本植物的耐盐能力提供侯选基因。根据已发表NHX的同源基因序列,采用特异性引物扩增核心片段,并结合5’与3’RACE技术,成功地从胡杨(populus euphratica)克隆获得PeNHX2,其cDNA全长1638bp。测序和序列分析结果表明该基因与已发表毛白杨(Populus tomentosa)PtNHX基因在核酸水平及蛋白质水平上同源性均达到最高,依次为90.6%和88.25%。利用DNAMAN软件进一步分析得知,该基因与新疆盐生植物中所克隆获得的的犁苞滨藜(Atriplex dimorphostegia)AdNHX1、灰绿藜(Chenopodium glaucum)CgNHX1、盐爪爪(Kalidium foliatum)KfNHX同源性也较高,核酸水平上依次为75.1%、74.8%、74.3%,蛋白质水平依次为78.3%、79.0%、78.3%。PeNHX2与NCBI已注册的部分PeNHX1序列,在核酸或蛋白质水平同源性(72.34%和73.72%)均较低,分析它们可能同属于胡杨NHX基因家族,相关生物学功能有待于进一步研究。     

红树植物秋茄对PCBs污染沉积物的修复

通过盆栽试验,研究了红树植物秋茄(Kandelia candel)对污染沉积物中系列浓度的PCB47(2,2′,4,4′-tetrachlorobiphenyl)和PCB155( 2,2′,4,4′,6,6′, -hexachlorophenyl)的修复作用与累积机理.结果表明:(1)经过180d处理,栽种了秋茄的沉积物中PCB47的残留浓度为53.99～528.37μg·kg-1,PCB155的残留浓度为68.25～682.90μg·kg-1,分别比对照1(加二氯化汞)低10.40%～15.46% 和6.10%～11.94%;比对照2(无二氯化汞)低7.70%～12.85% 和5.28%～8.27%;(2)秋茄对沉积物中PCB47和PCB155均具有较强的吸收积累作用,并随沉积物中PCB47和PCB155含量的增加而增大,不同种类PCBs在秋茄体内不同部位的积累趋势相同,不论是PCB47还是PCB155的累积量均是根> 叶> 茎.秋茄叶片中多氯联苯来自根部传输和空气吸收两部分,较低浓度的处理中,主要来自空气吸收,较高浓度的处理中,主要来自根部传输;(3)秋茄根对PCBs的生物富集系数(BCFs) 随着沉积物中PCB47和PCB155含量的增加而减小.不同种类PCBs 以及植物不同部位间BCFs 差异较大, PCB47的生物富集系数大于PCB155, 秋茄不同部位对PCBs生物富集系数大小不同,无论是PCB47还是PCB155,生物富集系数均是根＞叶＞茎.总体看来,秋茄能积累与去除污染沉积物中的PCB47和PCB155,表明用红树植物秋茄修复PCBs污染沉积物是一种有效、可行的方法.     

不结球白菜细胞质雄性不育相关基因的克隆及表达

从不结球白菜CMS新种质中分离得到的一个cDNA-AFLP差异片段,采用RT-PCR和RACE技术成功克隆了一个α-微管基因的cDNA全长序列,命名为TUBA2(DDBJ登录号为AB445012)。序列分析结果表明,该基因全长1 709 bp,最大开放阅读框为1 353 bp,编码450个氨基酸序列,与已公布的α-微管基因有较高的同源性。系统进化树分析发现,该基因在不同植物间具有高度保守性。Southern杂交表明TUBA2属于不结球白菜多基因家族的一个单一克隆基因。实时定量RT-PCR检测表明,该基因在不育系中的表达量显著低于保持系,同时在不同组织和细胞减数分裂不同时期该基因的表达量也存在明显差异。     

Cloning and Expression Analysis of Salt Responsive Gene from Kandelia candel

Identification of gene expression patterns in mangroves grown under salinity will help to reveal the molecular mechanisms of salt tolerance. Here, 10 cDNAs of genes were isolated from Kandelia candel and identified by representational difference analysis of cDNA (cDNA RDA) under different NaCl concentrations. Of five genes expressed preferentially under salt condition, two were unknown, three were two kinds of low molecular mass heat-shock proteins (sHSPs) and ADP-ribosylation factor, respectively. The expressions of other five genes were repressed under NaCl stress, two encoded cyclophilins, three were tonoplast intrinsic protein, early light-induced protein and 60S ribosomal protein, respectively.     

Antiporter Gene from Hordum brevisubulatum (Trin.) Link and Its Overexpression in Transgenic Tobaccos

A vacuolar Na /H antiporter cDNA gene was successfully isolated from Hordeum brevisubulatum (Trin.) Link using the rapid amplification of cDNA ends (RACE) method. The gene was named HbNHX1 and was found to consist of 1 916 bp encoding a predicted polypeptide of 540 amino acids with a conserved amiloride-binding domain. Phylogenetic tree analysis of the Na /H antiporters showed that the HbNHX1gene shares 55.3%-74.8% similarity with the vacuolar-type Na /H antiporters. Transgenic tobaccos that contain the HbNHX1 gene, integrated by forward insertion into the tobacco genome, were obtained via Agrobacterium tumerfaciens and characterized for the determination of the concentration of Na and K ions, as well as proline, in the presence of 300 mmol/L NaCl. The T1 transgenic plants showed more tolerance to salt and drought than did wild-type plants. Our data suggest that overexpression of the HbNHX1 gene could improve the tolerance of transgenic tobaccos to salt and drought through the function of the vacuolar Na /H antiporter.