刺五加皂苷合成关键酶基因表达的半定量RT-PCR分析

根据已克隆的刺五加鲨烯合酶(squalene synthase,SS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)和β-香树酯醇合成酶(β-amyrin synthase,bAS)基因序列信息设计引物,通过半定量RT-PCR分析了SS、SE和bAS基因在刺五加不同生长发育时期和不同器官中表达量的变化.结果表明,SS、SE和bAS基因在各生长发育时期和各器官中均有表达,但表达量差异显著(P<0.05),三者均在盛花期表达量最高,之后降低,进入果实成熟期后SS和bAS的表达量迅速回升,SE无显著变化.SS和bAS在叶片和根中的表达量较高,SE表达量的最大值出现在叶片和幼茎中.刺五加SS、SE和bAS基因的表达间存在显著的正相关关系(P<0.05).研究结果为进一步分析关键酶基因对刺五加三萜皂苷生物合成的影响奠定了基础.     

干旱胁迫下茶树基因表达的AFLP分析

利用cDNA-AFLP技术分析了茶树在干旱胁迫诱导下的基因表达差异,通过256对引物组合共获得27个差异表达片段（TDF）,通过BLAST比对分析,按其功能分为转录因子、基础代谢相关蛋白、抗逆蛋白、信号转导蛋白,此外还有一些假设蛋白、未知蛋白和没有比对的基因片段。同时利用RT-PCR对片段GH2和GH15进行验证,表明GH2和GH15片段均受到干旱胁迫诱导表达。这些研究结果显示茶树在干旱胁迫下的逆境反应非常复杂,涉及多种代谢过程中的众多基因。     

非生物胁迫下水稻OsMATE基因表达分析

从水稻(Oryza sativa L.)叶片中克隆到与高粱(Sorghum bicolor) SbMATE最相似的同源基因OsMATE,利用半定量RT-PCR分析了OsMATE在水稻不同组织、不同非生物胁迫以及抗铝和铝敏感水稻品种中的表达。结果表明,OsMATE在水稻根和叶中表达非常低,叶鞘中几乎没有表达;铝、镉、砷、盐、铁、PEG6000、百草枯和ABA等非生物胁迫都可以诱导水稻根OsMATE的大量表达,而在水稻叶中,只有砷、盐和PEG6000可以少量诱导OsMATE的表达;并且铝毒胁迫下抗铝品种根中OsMATE的表达明显高于铝敏感品种。这说明非生物胁迫下OsMATE在水稻抗逆中可能发挥重要作用。     

家蝇幼虫抗菌活性物质相关基因表达情况

研究了家蝇幼虫体内抗菌活性物质相关基因诱导后的表达情况。选择30％H2O2诱导家蝇幼虫90min,应用半定量RT—PCR的方法,以组成型表达的β-actin基因作为内参照,对抗菌活性物质基因cecropin,defensin,dipteri．cin,attacin和溶菌酶基因lysozyme在诱导后的表达情况进行了初步探索。Cecropin、defensin和attacin基因在家蝇幼虫体内都是诱导表达型基因,分别在诱导后2h和6h达到活性高峰。而diptericin和lysozyme两个基因表达量一直较高,在诱导后6h表达量达到最大水平,随后开始下降,到诱导后36h时还能检测到基因有较高水平的表达。     

生物传感器检测纤维素酶活性及基因表达的研究进展

纤维素酶是一类具有多组分的复杂酶系。纤维素酶及其水解木质纤维原料的作用机制、木质纤维原料酶水解动力学等领域的研究仍需要更深层次的分析探讨,从而完善对纤维素酶的研究与认识。随着生物化学、分子生物学技术以及基因工程等多门交叉学科的快速发展,如何进一步阐明纤维素酶的结构与功能,明确纤维素酶的基因表达与调控的关系,并由此拓展更多更好的研究方法、手段, 在纤维素酶的研究方面将具有重要意义。通过协同催化作用方式和氨基酸序列的相似性介绍纤维素酶酶系的组成,概述纤维素酶各酶组分的传统检测方法,并侧重阐述各种传感器应用于检测纤维素酶活性及基因表达的进展。     

佛手低温胁迫相关基因的差异表达

佛手(Citrus medica L.var.sarcodactylis Swingle)是药用及观赏价值都很高的经济植物,但它对低温反应敏感,容易发生冻害现象.因此,了解其冷敏感机制对提高抗寒性起着重要的作用.以佛手为试材,-4℃低温处理24 h后,采用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)和半定量RT-PCR技术,分析和鉴定与冷敏感相关的差异表达基因.DDRT结果获得差异片段121个,经生物信息学分析,差异表达序列中有33条为功能已知序列,88条为未知序列(其中5条具有开放性阅读框);半定量结果获得34个阳性基因片段,其中上调基因片段29个,下调基因片段5个.除了3个基因功能未知外,其余基因主要涉及植物防御/应激反应,细胞壁的修饰,信号转导,代谢,氨基酸转运,氧化损伤,转录和蛋白质的合成,其中与植物防御/应激反应和光合作用有关的基因可能是造成佛手寒敏感的主要原因.     

木薯淀粉合成相关酶基因的克隆及表达分析

根据核苷酸同源性设计简并引物,克隆了一段大小为665 bp的木薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶小亚基基因(sAGP)片段,并根据已知序列设计特异引物,克隆分离得到GBSS基因和SBE基因的cDNA片段.半定量RT-PCR分析结果表明,在木薯不同生长时期,3种淀粉合成相关酶基因的时空表达规律不同,GBSS基因表达有时期特异性和组织特异性,只在块根形成期和块根成熟期表达,在组织部位茎中表达最多,并且在这3种基因中表达水平相对较低.而sAGP基因在这3种基因中表达水平最高,在木薯决根成熟期竟达超量表达水平,并且在华南124和辐选0l中有品种差异,差异明显,在辐选01中的表达要优于华南124的表达.SBE基因表达较平稳,在各个时期表达水平都处于中间水平,在4个时期中,块根成熟期时的表达水平相对较高,块根形成期和苗期其次,收获期最低,也具有品种间差异,在辐选01中的表达要优于华南124的表达.     

糖苷水解酶7家族蛋白在纤维素降解中作用的研究进展

糖苷水解酶7家族（glycoside hydrolase family, GH7）是一类来源于真菌的水解酶,作用于纤维素结晶区或不定形区的β-1,4 键,可用于高效降解纤维素转化为可发酵的糖。GH7的成员具有高度保守序列以及相似三维结构,其催化结构域是由多个loop区围绕反向平行的β 折叠形成的β 三明治结构。目前已有17个GH7成员的结晶结构得到解析,明确了酶的结构与催化功能之间的关联,对GH7的来源及分类、蛋白序列、结构特征与催化纤维素降解功能关系的研究进展进行阐述。     

As(Ⅲ)胁迫对小麦发芽过程中木聚糖酶活性及基因表达动态变化的影响

采用室内水培方法,研究了不同浓度As（Ⅲ）胁迫对小麦发芽过程中籽粒、幼根、幼叶3个部位在培养180h内木聚糖酶活性的动态变化。并以小麦稳定表达的肌动蛋白基因作为对照,利用半定量RT-PCR技术,对小麦木聚糖酶基因的表达进行了研究。结果表明,小麦发芽过程中3个部位木聚糖酶活性平均值大小顺序为籽粒〉幼芽〉幼根。随着As（Ⅲ）浓度升高,籽粒中木聚糖酶活性呈现低促高抑的趋势,幼根和幼叶中木聚糖酶活性呈上升趋势。4个浓度As（Ⅲ）处理后木聚糖酶基因表达强度依次为25mg／L〉5mg／L〉0mg／L〉0．1mg／L。     

实时定量RT-PCR技术及在植物基因表达分析中的应用

近年来实时定量RT-PCR（real-time quantitative RT-PCR,qPCR）由于其具有敏感性,广阔的动力学范围,可靠性的特点,成为基因表达研究的标准方法。介绍了实时定量RT-PCR的原理和实验过程中的潜在问题,并且讨论了实时定量RT-PCR在植物基因表达研究中的应用。     

茶树CsCIGR基因克隆及表达特性分析

该研究以茶树基因组数据库为基础,采用RT-PCR技术,从茶树‘龙井43’中克隆得到基因CsCIGR。序列分析显示,CsCIGR基因开放阅读框长度为1 677 bp,编码588个氨基酸。进化分析表明,CsCIGR属于GRAS家族的PAT1亚家族。多序列比对显示,茶树CsCIGR蛋白与其他植物的GRAS蛋白氨基酸序列具有很高的相似性。氨基酸理化性质分析显示,CsCIGR转录因子属于亲水性蛋白。亚细胞定位预测显示,CsCIGR可能位于细胞核中。启动子预测分析发现,CsCIGR启动子区域包含胁迫响应元件(STRE)、干旱应答元件(MYC)、厌氧诱导元件(ARE)等多种与逆境响应相关的顺式作用元件。荧光定量PCR分析结果显示,CsCIGR基因在低温(4℃)、高温(38℃)、干旱(200 g·L~(-1) PEG)、高盐(200 mmol·L~(-1) NaCl)胁迫下均能诱导表达,且对高盐,低温和高温胁迫响应更为明显,推测CsCIGR基因在茶树响应逆境胁迫中发挥重要作用。该研究为茶树抗性育种筛选基因提供了重要理论依据。     

茶树硝酸还原酶基因克隆及表达分析

利用茶树全器官转录组文库中硝酸还原酶(NR)的EST,通过RACE技术扩增出NR基因的cDNA,并利用实时荧光定量PCR检测了NR基因在不同茶树品种中的表达。结果表明:NR基因cDNA全长2 927bp,开放阅读框2 652bp,编码一个有884个氨基酸蛋白质,GenBank登录号为JX987133。经BlastX比对,与GenBank中登录的烟草NR相似性达到74%。茶树NR蛋白属于亲水性蛋白,可能为胞质蛋白。25个茶树品种叶片中NR表达水平差异明显,最高值是最低值的22.75倍。因NR是植物氮代谢过程中的关键限速酶,推测25个茶树品种间氮吸收利用能力存在差异。     

茶树GRF基因家族的全基因组鉴定及表达分析

生长调控因子(growth regulating factor,GRF)是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育过程中起重要调控作用。该研究利用生物信息学的方法,从茶树基因组中鉴定获得11个CsGRF转录因子家族成员,且均具有完整的特征结构域QLQ和WRC。CsGRF家族成员含有3~6个外显子,基于系统进化关系将CsGRF家族分为6组,且与葡萄及猕猴桃GRF家族的亲缘关系更为接近。不同组织转录组数据分析结果表明,该家族在生长活跃的茶树嫩梢部位高表达。上游启动子区域分析发现大量与植物发育、激素及胁迫响应密切相关的顺式作用元件。荧光定量检测发现,分别有10个和2个CsGRF成员在低温和干旱胁迫处理后呈现显著上调表达,其中CsGRF8和CsGRF11对2种非生物胁迫均有响应;并发现受ABA、MeJA和GA激素处理诱导分别有9个、3个和6个CsGRF基因的表达水平差异显著。研究表明,CsGRF基因家族在茶树生长发育过程及应激反应中起作用,推测CsGRF基因可能通过各种激素信号转导途径参与胁迫响应过程。     

茶树CsCBF1基因克隆和转录活性分析

采用RACE技术克隆了一个受冷诱导的茶树CBF基因全长cDNA,命名为CsCBF1(GenBank登录号为EU563238)。CsCBF1cDNA全长序列为1 211bp,开放阅读框编码259个氨基酸。氨基酸序列分析表明,CsCBF1具有CBF家族典型的保守结构域,与其他植物的CBF具有较高的相似性;与拟南芥、辣椒和橡胶树编码的CBF相似性分别为56%、63%和56%。亚细胞定位结果表明,CsCBF1位于细胞核内。分别将10个CsCBF1缺失突变体与GAL4DNA结合域融合的结果显示,CsCBF1的羧基末端酸性结构域(第137位氨基酸至259位氨基酸)在酵母中具有转录激活活性。实时定量RT-PCR分析表明,CsCBF1基因受低温的快速诱导表达。     

茶树谷丙转氨酶基因的克隆及其表达分析

该研究基于茶树的转录组数据,采用RT PCR方法从茶树‘黄金芽’cDNA中克隆获得茶树谷丙转氨酶基因（CsAlaAT）,利用荧光定量PCR方法,对CsAlaAT在茶树材料‘迎霜’和‘黄金芽’不同组织、温度胁迫与激素处理的表达进行分析。结果显示：CsAlaAT基因开放阅读框长度为1 662 bp,编码553个氨基酸,含有天冬氨酸转氨酶家族（Aspartate aminotransferase family）典型的AAT like保守结构域。多序列比对显示,该序列与多个相关物种的序列一致性达78.83%,与磷酸吡哆醛（PLP）结合的10个氨基酸残基以及第358位赖氨酸催化位点在物种间高度保守。茶树CsAlaAT蛋白属亲水性蛋白,相对分子质量为60 877.5 D,等电点为6.11,碱性、酸性、脂肪族和芳香族氨基酸比例分别为12%、11%、22%和8%,无序化特征不明显,与大麦HvAlaAT具有相似的三维结构。实时定量PCR分析表明,CsAlaAT在茶树‘迎霜’和‘黄金芽’中的表达均具有组织特异性,且均在根部的表达量最高;CsAlaAT响应高温（38 ℃）和低温（4 ℃）胁迫的表达上调;外源施用脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）能够抑制茶树中CsAlaAT基因的表达。     

茶树CsLEA5基因的克隆及表达分析

该研究以茶树‘龙井长叶’为材料,克隆获得了茶树胚胎发育晚期丰富蛋白基因CsLEA5的cDNA序列,该序列全长515 bp,包含一个375 bp的开放阅读框,编码124个氨基酸,预测蛋白分子量为13.5 kD,理论等电点为5.92。蛋白序列分析结果显示,CsLEA5为高亲水性和稳定性蛋白,且含有一个典型的LEA_3保守结构域,属于LEA蛋白中LEA_3亚家族成员。CsLEA5基因启动子区域包含多种与逆境响应相关的顺式作用元件,如乙烯响应元件（ERE）、胁迫响应元件（STRE）、创伤响应元件（WUN motif）及MYB、MYC转录因子识别位点等。qRT PCR分析显示,CsLEA5基因表达具有明显的组织特异性,在叶片中的表达量最高,其次是嫩茎,而在其他组织器官中的表达量较低,且CsLEA5基因表达受低温和干旱胁迫的诱导。研究表明,CsLEA5基因可能在茶树响应低温和干旱胁迫过程中发挥重要作用。该研究对了解茶树抗逆分子机制,筛选抗性候选基因资源提供了重要理论依据。     

茶树CsGIF1基因的克隆及其对非生物胁迫的响应分析

GRF-INTERACTING FACTOR(GIF)基因是植物叶发育相关的一类重要调控因子,调节植物叶器官的发育。该研究采用RT-PCR方法从茶树‘龙井43’的叶片cDNA中克隆得到CsGIF1基因,并利用荧光定量PCR分析了高温(38℃)、低温(4℃)、干旱(200g·L-1 PEG)、盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)下CsGIF1基因的表达水平,以明确CsGIF1基因对非生物胁迫的应答特性,为茶树CsGIF1基因的逆境调控以及功能研究奠定基础。结果表明:(1)CsGIF1基因长666bp,编码221个氨基酸,具有高度保守的SNH结构域;CsGIF1蛋白为亲水性蛋白,理论相对分子质量为23 380,理论等电点为6.30;酸性氨基酸、碱性氨基酸、芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸所占比例分别为7%、9%、5%和13%;蛋白质二级结构显示,茶树CsGIF1蛋白由38.01%的α-螺旋、10.41%的β-折叠、12.22%的延伸主链和39.37%的随机卷曲组成。(2)qRT-PCR分析显示,茶树CsGIF1基因对于4种非生物胁迫均有响应,但不同处理响应不同。其中在胁迫2h时,高温和低温胁迫下,CsGIF1基因相对表达量显著增加,分别为对照的3.54和5.69倍,且高低温胁迫下,CsGIF1基因响应明显大于干旱和盐胁迫。在高温、低温、干旱、盐等不同胁迫处理下,茶树‘龙井43’中CsGIF1基因的表达水平与对照相比均差异明显。     

茶树种子发育过程的转录组分析

该研究以‘铁观音’茶树品种的种子为试验材料,采用转录组测序技术分析种子发育的3个时期(幼果期、膨大期、成熟期)的表达差异,探究茶树种子油脂代谢的分子机制。结果表明:(1)经转录组测序、组装后共获得30 940 581个clean reads,经数据合并拼接最终得到36 951条非冗余Unigene序列,其中28 476个Unigene可得到功能注释;在转录本中能够被注释到GO分类的Unigene有11 201条(30.3%),KEGG分析发现共有17 172个基因参与了127个代谢通路。(2)经KEGG通路筛选出14条与脂肪酸代谢相关的通路,且随着茶籽的发育,大部分脂肪酸调控途径相关基因呈下调趋势,其中上调基因数最多的有α-亚麻酸代谢途径和脂肪酸降解途径(有17个基因表达量上调),下调基因数最多的是甘油磷脂代谢途径(有58个基因表达量下调);在茶籽发育幼果期α-亚麻酸代谢途径中表达量上调的基因数超过表达量下调的基因数。(3)研究发现茶籽脂肪酸合成相关的基因涉及14个脂类调控途径,共409条差异基因;随着茶树种子发育到成熟期,上调的差异表达基因数量在减少,下调的差异表达基因数量增加,其中α-亚麻酸途径中的基因PLA2G16、DAD1、pldA、FabF、FabI表达量上调显著,随后表达量下调。(4)qRT-PCR检测结果表明,7个茶树FAD和1个ACP差异表达基因的水平与转录组测序结果基本一致;随着茶籽的发育,基因CsFAD7和Δ6-CsFAD从幼果期、果实膨大期至果实成熟期都为差异下调表达,CsFAD2、CsFAD6和Δ7-CsFAD为差异上调表达,CsFAD8、Δ8-CsFAD和CsACP在幼果期至果实膨大期差异上调表达,在果实膨大期至果实成熟期差异下调表达。     

茶树CsGME1基因的克隆与逆境胁迫响应分析

该研究基于茶树转录组和基因组信息,以茶树‘龙井43’为实验材料,从其cDNA中克隆获得茶树CsGME1基因,并对其蛋白序列特征、基因表达模式及其在不同非生物胁迫下的表达水平进行实时荧光定量分析。结果显示:(1)茶树CsGME1开放阅读框长度为1131 bp,编码376个氨基酸;该序列与多个相关物种的GME氨基酸序列一致性为94.25%,均含有NAD结合域。(2)进化树分析表明,茶树CsGME1基因与番茄SlGME1亲缘关系较近,与水稻OsGME2亲缘关系最远。(3)CsGME1蛋白属于亲水性蛋白,理论相对分子量为42046.84 Da,理论等电点为5.73,具有4个无序化区域,无序化程度较低;CsGME1蛋白二级结构由39.25%α-螺旋,13.26%延伸主链,5.84%β-转角和41.38%随机卷曲组成;三级结构分析结果显示,CsGME1包含螺旋和随机卷曲,与二级结构吻合。(4)荧光定量分析结果显示,在高温(38℃)、低温(4℃)、干旱(20%PEG)和高盐(200 mmol·L-1 NaCl)4种非生物胁迫处理下,茶树CsGME1基因均有响应,且表达存在差异,推测CsGME1参与了茶树的逆境胁迫响应过程。     

茶树CsBAP1基因的克隆与非生物胁迫和激素响应分析

该研究基于茶树转录组数据,从茶树‘龙井43’cDNA中克隆获得茶树CsBAP1基因,对其蛋白质序列特征和基因表达模式以及CsBAP1在茶树不同组织、不同激素处理及不同逆境胁迫下的表达水平进行荧光定量检测。结果显示：（1）克隆得到的茶树CsBAP1基因开放阅读框长度为543 bp,编码180个氨基酸;CsBAP1蛋白为亲水性蛋白,理论相对分子质量为19 398 Da,理论等电点为9.30,含有保守的Ca²⁺依赖性的C2结构域;茶树CsBAP1蛋白二级结构由8.89％的α 螺旋、7.78％的β 转角、35.56％的β 折叠和47.78％的随机卷曲组成;三级结构分析结果显示,CsBAP1包括螺旋和折叠结构,与二级结构吻合。（2）荧光定量分析结果显示, CsBAP1基因在茶树的花、花蕾、幼叶、老叶和成熟叶中均有表达,且在老叶中的表达量最高;外源施用ABA、IAA、MeJA、GA³以及SA均能够抑制茶树CsBAP1基因的表达;在高温（38 ℃）、低温（4 ℃）、干旱（200 g·L^-1 PEG）、高盐（200 mmol·L^-1 NaCl）胁迫下,CsBAP1的表达量均有所上调,且不同时间段的表达存在显著差异。该研究为进一步研究茶树CsBAP1基因的功能奠定了基础。