毛白杨(Populus tomentosa)中2个谷甾醇糖基转移酶基因的克隆与表达分析

谷甾醇糖基转移酶(sitosterol glycosyltransferase,SGT)是能与膜结合催化植物谷甾醇糖基化的一种糖基转移酶。谷甾醇–葡萄糖苷(sitosterol-glucoside,SG)能在纤维素合酶(cellulose synthase,Ces A)的作用下,作为纤维素合成的引物,以UDP-葡萄糖(UDP-Glucose)为底物合成葡聚糖链。为了研究毛白杨(Populus tomentosa)PtSGT基因的功能,根据毛果杨(Populus trichocarpa)的同源基因Ptr SGT1和Ptr SGT3设计了PCR引物,以毛白杨组培苗叶片c DNA为模板克隆了毛白杨PtSGT1和PtSGT3 CDS序列,长度分别为1 851 bp、1 911 bp,分别编码616个氨基酸、636个氨基酸。结构分析表明,毛果杨(P.trichocarpa)同源基因Ptr SGT1和Ptr SGT3均含有14个外显子和13个内含子,结构与长度差异明显,分别定位于14号和2号染色体上。氨基酸序列同源性分析和进化分析表明,毛白杨(P.tomentosa)的PtSGT1和PtSGT3均与毛果杨和胡杨(Populus euphratica)相应蛋白具有较高的同源性。Real-time PCR分析显示,PtSGT基因家族的所有基因在根、茎、叶中均有表达,总体上呈组成型表达模式;PtSGT3在各组织中表达量显著高于其他成员,在茎中表达量最高,推测PtSGT3基因在谷甾醇–葡萄糖苷合成中有着重要作用。该实验研究结果为进一步解析毛白杨纤维素合成中这2个基因的功能奠定了基础。     

野生稻NBS类抗病基因同源序列的分离与序列分析

为了挖掘野生稻中的抗病资源,根据已克隆的植物抗病基因核苷酸结合位点序列中的保守结构域设计3对简并引物,从疣粒、药用、高秆、宽叶和斑点野生稻基因组DNA中分离出13条NBS类抗病基因类似物,其中11条具有连续的ORF,具有NBS类R基因的保守基元P-loop、kinas-2、kinas-3a和GLPL。在NCBI上进行同源性搜索发现,其中12条RGAs的核苷酸序列与水稻已知的NBS类R基因具有66%～94%的同源性,与其他植物已知R基因具有67%～84%的同源性;其对应的氨基酸序列与水稻已知的NBS类R基因具有43%～93%的同源性,与其他植物已知R基因具有37%～79%的同源性。另外1条的核苷酸序列与水稻假定的NBS类R基因具有76%的同源性,其氨基酸序列与水稻假定的NBS类R基因具有74%的同源性。根据序列分析结果设计6对不同基因特异性引物,并利用RT-PCR技术进行表达分析,结果表明,RN1BD5、RN1BD10、RN1GG2和RN1YY6均能表达,说明这些片段可能是功能性抗病基因的部分序列;而RN1KY9和RN1GG5没有表达,可能是假基因。     

白桦MYB家族基因序列及表达分析

MYB转录因子家族是植物重要的转录因子家族之一,其成员在植物的生长、发育、细胞壁形成及胁迫反应等多方面发挥重要作用。从白桦(Betula platyphylla Suk.)中鉴定了17条MYB家族基因,与拟南芥家族基因进行系统进化分析结果表明,17个白桦MYB基因分属不同亚家族的不同亚类,其中10条属于1R/4R型亚家族,其余7条属于2R型亚家族。BplMYB13与已知的次生细胞壁合成相关基因At MYB46聚为一组,BplMYB15和BplMYB26分别与胁迫响应和非生物胁迫应答相关MYB聚为一组,BplMYB23与硫代葡萄糖苷合成相关MYB聚为一组,BplMYB9、21和22与苯丙烷生物合成相关MYB聚为一组。利用Real time RT-PCR分析白桦MYB家族基因在白桦形成层和木质部组织一个生长季不同发育时期及人工弯曲处理6 h的表达模式。结果显示17个MYB基因在5月中旬至7月中旬白桦形成层活动旺盛,木质部迅速形成期表达量较高,其中Bp MYB13在全生长季形成层和新生木质部中都有较高的表达水平,推测该基因与次生细胞壁的形成相关;在白桦茎干人工弯曲处理6 h时,与直立木和对应木相比,14条基因在应拉木中上调表达;与直立木相比,7条基因在对应木中上调表达。说明这些基因对人工弯曲处理和重力刺激具有应答反应,可能在白桦木质部发育和响应外力刺激等过程的生理变化中起重要作用。     

白桦锌指蛋白基因的分离及表达分析

植物锌指蛋白是成员众多的转录因子家族,在植物的生长发育和对非生物胁迫响应等过程中具有重要作用。根据Cys和His残基的数目和位置将锌指转录因子分为C_2H_2、C_8、C6、C_3HC_4、C_2HC、C_2HC5、C_4、CCCH和C_4HC_3九种类型。本实验利用其他物种中已报导的植物逆境胁迫相关的锌指蛋白转录因子基因序列作为信息探针,在白桦基因组数据库中筛选出10个基因,分别是4个C_2H_2型、5个C_3HC_4-RING型和一个CCCH型。通过q RT-PCR技术对筛选的基因在根中的表达模式进行了分析,结果显示Bp ZFP_2、Bp ZFP_3、Bp ZFP_4、Bp ZFP5和Bp ZFP_8的表达受盐和干旱胁迫的显著诱导,表明这些基因参与了逆境胁迫的应答。     

甘蔗乙烯合成酶基因家族三个成员的克隆与序列分析

ACC（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid）合成酶是高等植物乙烯生物合成途径中的限速酶.根据已克隆的植物ACS（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase）基因同源序列,设计简并引物,以甘蔗叶片总DNA为模板,通过PCR扩增,得到3条特异性强的扩增片段：Sc-ACS1为1 041 bp、Sc-ACS2为1 345 bp和Sc-ACS3为1 707 bp.将序列在GenBank核酸数据库进行同源性搜索,结果表明,3个片段均为ACS基因,推导编码的蛋白质序列分别包含326、242和310个氨基酸.其中,Sc-A CS1和Sc-ACS3同源性最高,核苷酸序列和蛋白质氨基酸序列分别有98%和96%同源,与禾本科植物玉米Zm ACS6、水稻OS-ACS2、毛竹等ACS基因家族也有很高的同源性,核苷酸序列同源性为88%-98%,蛋白质氨基酸序列同源性为73%-81%.甘蔗Sc-ACS2与水稻OS-ACS5在核苷酸和氨基酸序列上分别有91%和79%同源性,但与甘蔗Sc-ACS1和Sc-ACS3基因成员之间,氨基酸同源性分别只有45%和49%.系统进化分析表明,Sc-ACS1和Sc-ACS3基因与玉米Zm ACS6基因亲缘关系最近,而Sc-ACS2基因与水稻OS-ACS5基因亲缘关系最近.Southern杂交表明三基因在基因组中确实存在而且是多拷贝基因.三个片段已在GenBank数据库中注册,注册号分别为AY620985、AY620986和AY788919.     

蜕皮激素和有效霉素对粘虫几丁质合成酶B基因表达的影响

【目的】克隆粘虫Mythimnaseparata几丁质合成酶B基因的全长cDNA序列,研究该基因的时空表达特性,分析蜕皮激素(20-hydroxy ecdysone, 20 E)和有效霉素(Validamycin)对该基因表达水平的影响。【方法】本试验通过高通量测序法获得粘虫几丁质合成酶B基因的cDNA全长序列,利用RT-qPCR技术分析粘虫几丁质合成酶B基因在不同发育阶段和不同组织的特异性表达及蜕皮激素和有效霉素对其表达的影响。【结果】基因cDNA全长4 617 bp,包含一个完整开放阅读框,编码1个1 538个氨基酸组成的多肽,分子量为175.629 ku,理论等电点为5.96,包含17个跨膜螺旋,4个几丁质合成酶的标签序列CATMWHET,DGD,EDR和QRRRW及1个催化结构域。该基因命名为MsCHSB,GenBank登录号为KY348776。氨基酸序列比对表明,该基因与其他昆虫的几丁质合成酶B基因同源性高于52%,其中与蓓带夜蛾Mamestra configurata和棉铃虫Helicoverpa armigera的几丁质合成酶B基因同源性最高,分别为92%和83%。RT-qPCR技术表明粘虫在不同发育阶段和组织中均有mRNA的特异性表达,其中3龄第1天和中肠中MsCHSB基因相对表达量最高。注射10μg/μL浓度的蜕皮激素6 h和12 h后,表现为对该基因的诱导效应,与对照组差异显著;有效霉素处理后该基因相对表达量均被显著抑制,其中注射20μg/μL浓度的有效霉素48h后,抑制作用最为明显。【结论】本试验得到了一条新的粘虫几丁质合成酶B基因cDNA序列全长。蜕皮激素对MsCHSB基因的表达有一定的诱导作用,有效霉素对MsCHSB基因的表达有一定的抑制作用,该结果为进一步研究昆虫几丁质合成酶B打下了基础。     

白桦Trihelix家族全基因组鉴定及抗病表达模式分析北大核心CSCD

Trihelix家族是植物中特有的一类转录因子家族,在植物生长发育、抗逆反应中具有重要的调控作用。该研究基于白桦基因组数据库,对白桦Trihelix家族基因的表达特性以及抗病功能等进行分析,为Trihelix家族成员在白桦抗病过程中的功能研究奠定基础。结果显示:(1)共筛选到白桦8个Trihelix家族成员(BpTrihelix1~BpTrihelix8),分布在6条染色体上;氨基酸分子量在35 633.96~81 871.27 Da之间,等电点在5.32~8.67之间,均为疏水性氨基酸。(2)组织特异性表达分析表明,8个家族成员在白桦根、茎、叶中均有不同程度的表达,且BpTrihelix3在根、茎、叶中的表达量均最高。(3)病原菌侵染试验结果发现,链格孢霉菌(Alternaria alternata)感染白桦植株叶片48 h和立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)感染白桦幼苗根部24 h时,BpTrihelix3、BpTrihelix4和BpTrihelix7均显著上调,其余家族基因表达量无明显变化,说明该家族基因成员中的BpTrihelix3、BpTrihelix4和BpTrihelix7响应了病原菌的感染,推测三者在白桦抗病过程中可能发挥重要作用。     

毛白杨纤维素合成酶基因（PtoCesA1）克隆及正义植物表达载体的构建

以毛白杨形成层为材料克隆了毛白杨纤维素合成酶基因（PtoCesA1）,序列分析表明该基因序列为3215bp, 与欧洲颤杨的PtCesA1基因同源性为97% 具有开放的阅读框,编码区在52~2985碱基之间,编码区为2925bp。通过同义突变引入BamHI酶切位点,将全长基因克隆到植物表达载体pBI121中,经酶切和PCR鉴定确认载体构建正确,为下一步ptoCesA1转基因功能研究打下了基础。     

棉花品系Y18在草甘膦胁迫下的epsps基因表达分析研究

5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶（5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate synthase,EPSPS）是植物或微生物体内合成芳香族氨基酸所必需的一个关键酶,但其受广谱性除草剂草甘膦的强烈抑制。通过对草甘膦胁迫下的棉花品系Y18进行研究发现：棉花品系Y18具有两个不同的5-烯醇丙酮酰-莽草酸-3-磷酸合成酶基因epsps1和epsps2,并且两个基因的编码区与其他植物的epsps基因具有较高的同源性,在草甘膦胁迫作用下,棉花的epsps1基因中表达较为稳定,epsps2基因表达量却提高了1．85～2．3倍,初步认为epsps基因的表达量提高是生物在受到胁迫作用时的一种应激反应。     

植物纤维素合成酶基因和纤维素的生物合成

纤维素地球上最丰富的生物大分子和最重要的可再生资源,1996年克隆了第一个植物纤维素合成酶基因,植物纤维素的生物合成需要多个纤维素合成酶与其他相关酶如Korrigan纤维素酶,蔗糖合成酶等来共同完成。本文介绍了植物纤维素合成酶基因和纤维素的生物合成途径及其相关基因如蔗糖合成酶基因、KORRIG-AN基因等研究进展。     

高杆野生稻PR2同源序列的分离与序列分析

根据已知植物病程相关蛋白基因β-1,3-葡聚糖酶基因（PR2）的保守结构域设计2对简并引物,从高杆野生稻基因组DNA中分离出3条防卫基因类似物（defense—genes analogues,DGAs）,其中2条具有通读的ORF,另一条提前出现终止密码子。对这3条序列在NCBI上进行同源性搜索发现,在核苷酸水平这3条序列均与水稻的β-1,3-葡聚糖酶基因具有90％～93％的同源性,与已知大麦、小麦、高梁、黑麦、燕麦、玉米等其它植物的β-1,3-葡聚糖酶基因具有69％-81％的同源性。在氨基酸水平与水稻、大麦、小麦、黑麦的β-1,3-葡聚糖酶具有60％～93％的同源性。对具有通读ORF的2条序列RD1-GG6和RD1-GG12进行表达分析,发现经水杨酸（SA）诱导后表达量明显提高。     

西伯利亚蓼半胱氨酸合成酶基因的克隆与表达

摘要: 半胱氨酸合成酶是植物半胱氨酸合成反应的关键限速酶。文中应用RACE技术从西伯利亚蓼中成功克隆了半胱氨酸合成酶基因(GenBank登录号: EU597481), 命名为PcCSase1, 该基因全长cDNA为1 260 bp, 编码382个氨基酸。经生物信息学分析, 初步确定PcCSase1的N端前16个氨基酸为信号肽, 并引导PcCSase1蛋白定位于胞质, 为胞质型半胱氨酸合成酶。同源序列分析表明, 此蛋白与其他植物半胱氨酸合成酶成熟蛋白序列高度保守, 氨基酸相似性达到90%左右。荧光定量RT-PCR分析表明, PcCSase1在西伯利亚蓼的叶、茎和地下茎中均有表达, 叶中表达最高, 茎和地下茎次之, 在3% NaHCO3胁迫过程中, 该基因在叶、茎和地下茎中均在第2 d表达量最高。将PcCSase1转入酿酒酵母INVSc1, 结果显示培养基中半胱氨酸和菌体中谷胱甘肽含量均有显著增加, 在10% NaHCO3和5 mol/L NaCl胁迫下, 转基因INVSc1-pYES2-PcCSase1菌株的存活率明显高于对照INVSc1-pYES2, 证明PcCSase1基因具有耐高盐的作用。     

不同人群肠道携带耐万古霉素肠球菌的研究

调查住院病人、门诊病人和正常人粪便中耐万古霉素肠球菌的携带率及其耐药表型、基因型和同源性, 为临床预防和治疗选药提供依据。根据CLSI指南做药敏试验, 用PCR法检测万古霉素耐药基因, 用重复基因外回文序列-聚合酶链反应(REP-PCR)进行同源性分析。从住院病人肠道中分离出31株(20.67 %)耐万古霉素肠球菌, 其中22株VRE为VanA基因型, 9株VIE为VanC1基因型。22株VRE同源性分析, A型有19株, 其中A1型4株, A2型6株, A3型4株, A4型3株, A5型2株。B型、C型、D型各1株。9株VIE中有3对菌株分别有100%同源性。门诊病人分离出4株VIE(4%), 为VanC1型, 其中两株有100%同源性。正常人中分离出11株(27.5%)VIE, 8株为VanC1型, 3株为VanC2型; 11株VIE同源性分析, 以A型为主, A1型有1株, A2型有2株, A3型有1株, A4型有1株, D1、D2、D3型各有1株, B、C、E型各有1株。2株住院病人VIE与2株门诊病人VIE有100%同源性, 另外2株住院病人VIE与1株门诊病人VIE有100%同源性。他们与正常人分离的VIE同源性低。22株VRE对万古霉素的MIC值>512 μg/mL, 16株VIE对万古霉素的MIC值为16 μg/mL。8株VIE对万古霉素MIC值为8 μg/mL。可见住院病人肠道中VRE携带率高, 是医院感染的危险因素, 46株耐万古霉素肠球菌的耐药表型与耐药基因型一致; 耐万古霉素肠球菌对多种抗菌药物耐药; 部分菌株有较高的同源性。     

烟草中一条新的S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆及表达分析

利用差异显示技术从烟草中分离到一个受乙烯利诱导表达的cDNA片段,结合RACE扩增技术获得该基因的全长序列。该全长cDNA共含1350个碱基,编码区有1170 bp,通过GenBank同源性比较发现它与一条已知的烟草S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS1,EC2．5．1．6)的基因编码区存在90％的同源性,编码的氨基酸顺序96％同源,而在cDNA的5’及3’非编码区同源性很低,且有一些短片段的缺失。设计合适的引物分别对这两个SAMS基因进行RT-PCR分析表明,SAMS1基因受高温诱导表达增强,但不受甲基紫晶诱导的氧化胁迫及盐胁迫影响,而新分离到的这个基因(SAMS2)的表达同时受高温、甲基紫晶及高盐3种胁迫的诱导。     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物,从抗锈病小麦品种西农88基因组DNA扩增出3条与植物抗病基因同源的序列,分别为WRGA1、WRGA2和WRGA14。这三条同源片段均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守性结构域Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(HD)．它们与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为46．0%-9．9%,三个片段间在氨基酸水平上的同源性为80．7%-56．8%。Northern杂交表明WRGA1在小麦中受水杨酸正调控,属诱导型表达。     

大蒜半胱氨酸合成酶的mRNA表达及生物信息学分析

半胱氨酸合成酶的产物半胱氨酸是植物中含硫氨基酸的重要来源,大蒜中含硫氨基酸丰富,研究大蒜半胱氨酸合成酶的性质及生物学功能以明确其在大蒜硫代谢中的作用。利用生物信息学技术分析从NCBI数据库中获得的3个大蒜的半胱氨酸合成酶基因(AsGCS2、AsGCS3和AsGCS4)的开放阅读框,预测其蛋白序列、分子量大小、蛋白质特性、亚细胞定位、系统进化等特征;通过荧光定量PCR分析了3个半胱氨酸合成酶的组织表达特性。结果显示,AsGCS2、AsGCS3和AsGCS4的开放态读码框长度分别为1 152 bp、1 296 bp和1 236 bp;其编码蛋白的理论相对分子量分别为40.6 k D、34.1 k D和36.1 k D。AsGCS2被亚细胞定位于叶绿体中,而AsGCS3和As GCS4均被定位于细胞质中。氨基酸比对结果表明,AsGCS2与AsGCS3相似度为70%,与AsGCS4相似度为59%;而AsGCS3与As GCS4相似度为68%。进化分析图表明,AsGCS2属于Bsas2亚家族,AsGCS3属于Bsas1亚家族,AsGCS4属于Bsas6亚家族。荧光定量PCR结果表明,大蒜不同CSase的组织特异性是不同的,AsGCS2在叶中表达量最高,ASGCS3在根中表达量最高,而ASGCS4在叶和根中都有较高的表达量。3个半胱氨酸合成酶基因分别属于不同的Bsas亚家族,它们的组织表达特性也不相同,它们在大蒜不同组织中的半胱氨酸合成途径中起作用。     

白桦CESA7基因启动子的克隆与表达分析

克隆得到了一个白桦纤维素合成酶基因（CESA7）GenBanK登录号（EU591531）启动子序列,通过序列分析发现该启动子含有多个不同功能的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、叶片形态发育元件等,推测该启动子在白桦生长发育过程中具有关键作用。将BpCESA7启动子克隆至带有GUS报告基因的植物表达载体,命名为proBpCESA7-121-GUS,并利用农杆菌介导方法侵染白桦和拟南芥,然后通过GUS组织化学染色观察BpCESA7基因启动子的组织表达特性。结果在白桦的根、茎、叶和拟南芥的根,叶,萼片、雌蕊中检测到了GUS活性,说明BpCESA7基因启动子具有启动子活性,并且在白桦的根和叶中染色最深,表明BpCESA7基因在白桦根和叶中表达量较高,并且其存在组织表达特异性。     

长梗木霉纤维素酶基因的克隆及序列分析

从富含纤维素环境筛选获得一株纤维素降解菌株FU05,通过形态学特征及ITS序列分析确定其为长梗木霉(Trichoderma longibrachiatum)。PCR扩增获得该菌株的bgl2、cbh2和eg1。序列分析表明,这3种纤维素酶基因与GenBank上其他木霉同种纤维素酶基因具有较高同源性:bgl2基因与里氏木霉bgl2基因(AB003110)同源性达91%;cbh2基因与康宁木霉cbh2基因(DQ504304)同源性达99%;eg1基因与长梗木霉eg1基因(X60652)同源性达95%。3种纤维素酶基因编码的相应氨基酸序列与其他木霉纤维素酶的氨基酸序列相似性也非常高。对上述纤维素酶基因编码的相应蛋白进行PROSITE motif search,对其N端糖基化位点、纤维素结合区、糖基水解酶家族特征结构区等进行了定位。