苋菜甜菜红素合成相关基因AmMYB1的克隆及表达分析

应用RACE技术,从‘大红’苋菜中克隆到1条MYB基因cDNA全长序列,命名为AmMYB1(登录号为KU557504)。AmMYB1基因开放阅读框为723bp,可编码240个氨基酸。其基因组序列与cDNA比对后显示,AmMYB1基因含有1个内含子。生物信息学分析表明,AmMYB1具有2个连续的MYB结构域,是一个典型的R2R3-MYB;同源分析显示,该基因编码的氨基酸序列与甜菜红素相关BvMYB1的一致性最高,达到54%。亚细胞定位结果显示,AmMYB1蛋白定位于细胞核。实时荧光定量PCR分析表明,AmMYB1基因在‘大红’苋菜叶片红色部位的表达量高于绿色部位;在甜菜红素含量高的叶和茎中表达量明显高于根;在光照条件下表达量高于遮光处理;在红叶品种中的表达量高于绿叶品种。研究结果表明,AmMYB1基因可能是苋菜甜菜红素合成途径中重要的正调控因子。     

苎麻转录因子基因BnMYB3的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术,从苎麻中克隆到1个MYB转录因子基因(BnMYB3)的全长cDNA序列(GenBank登录号为MF741320.1)。生物信息学分析表明,BnMYB3基因cDNA全长为1 216bp,包括900bp编码区序列,编码含有299个氨基酸的蛋白,其分子量约为33.63kD,理论等电点为9.16;该蛋白质含有2个典型的MYB结构域,属于R2R3-MYB。从苎麻基因组中克隆了BnMYB3基因1 681bp启动子序列,该序列包含ABRE、GARE-motif、CGTCA-motif和TGACG-motif等多个逆境相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR分析表明,BnMYB3为组成型表达基因,在茎和叶中的表达量显著高于根;BnMYB3基因能够响应镉胁迫,且表达量随镉胁迫处理时间和处理浓度的增加而显著上升。     

R2R3型MYB转录因子HbMYB88结构和功能分析

R2R3-MYB转录因子参与植物生长发育、激素信号传导和逆境响应等生物过程。为了揭示橡胶树MYB家族成员结构与功能,从橡胶树热研73397（RY73397）叶片中克隆HbMYB88的cDNA全长。该基因长为1 848 bp,含1 440 bp的ORF,编码479个氨基酸。HbMYB88蛋白序列包含2个SANT保守结构域,存在HTH三级结构,与拟南芥AtMYB88、AtMYB124具有高度相似性。AtMYB88、AtMYB124与干旱等逆境相关且未划分亚族。qRT-PCR分析发现HbMYB88在橡胶树茎和花中表达量高,在根、叶片、树皮和胶乳中表达量极低。热研73397组培苗叶片喷施过氧化氢（H₂O₂）和脱落酸（ABA）等处理后,HbMYB88表达量受诱导显著上调表达。表明HbMYB88与橡胶树抗旱等逆境反应有关,为深入研究其结构和功能打下基础。     

地黄RgMYB10基因的克隆与表达分析

MYB转录因子是植物最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育、逆境胁迫和次生代谢产物积累。该研究通过同源比对和功能注释,在地黄(Rehmannia glutinosa)转录组中筛选出MYB的转录本,设计特异性引物对MYB基因的cDNA序列进行PCR扩增,用水杨酸(SA)、Ag⁺、茉莉酸甲酯(MeJA)和腐胺(Put)这4种诱导子处理地黄毛状根,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测候选MYB基因的表达。结果显示:(1)成功克隆到1个地黄MYB基因,命名为RgMYB10;该基因编码247个氨基酸残基,蛋白质相对分子质量28.48 kD,等电点为5.14,属于R2R3-MYB转录因子。(2)qRT-PCR结果显示,RgMYB10在须根中表达量最高,其次为茎,块根中的表达量最低。(3)RgMYB10在MeJA处理后的毛状根中显著上调表达,为特异响应MeJA诱导的基因,推测RgMYB10基因可能是响应MeJA参与地黄毛蕊花糖苷生物合成的关键转录因子。研究表明,地黄MYB10基因可能参与地黄毛蕊花糖苷的生物合成,为进一步研究MYB10基因在地黄毛蕊花糖苷合成中...     

大青杨PubZIP1基因的克隆及亚细胞定位与抗旱表达特性分析

从大青杨中克隆得到PubZIP1基因,通过基因测序结果可知,PubZIP1基因全长1 083 bp,编码360个氨基酸。分析得出PubZIP1蛋白含有BZIP和DOG1两个结构域,其二级结构包括α-螺旋（62.50%）、无规卷曲（29.72%）、延伸链（5.56%）、β-折叠（2.22%）。通过亚细胞定位试验表明PubZIP1基因位于细胞核。通过qRT-PCR分析表明,在模拟干旱的不同7% PEG6000胁迫时间下,分析结果表明胁迫后PubZIP1基因在大青杨根中的表达量呈下降趋势。而在大青杨茎和叶片中的表达量呈上升趋势,尤其是在叶片中明显被诱导表达。预测该基因可能主要在叶片中表达并行使功能。     

苹果叶绿素合成关键酶基因MdHEMA1生物信息学和表达分析

HEMA1编码谷氨酰-tRNA还原酶(Glu TR)的合成,是叶绿素生物合成的关键酶基因。本研究利用RACE技术从苹果叶片中克隆Glu TR的编码基因,将其命名为MdHEMA1。生物信息学分析表明:MdHEMA1基因位于苹果8号染色体上,其CDS长1638 bp,编码545个氨基酸残基,蛋白分子量为59279.4 Da,等电点为8.45。蛋白序列及结构分析显示该蛋白包含保守的谷氨酰-tRNA还原酶的N端结构域、莽草酸/奎尼酸脱氢酶结构域及谷氨酰-tRNA还原酶二聚结构域。进化树分析显示MdHEMA1蛋白与白梨(Pyrus×bretschneideri)Pb HEMA1亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示,MdHEMA1在根、茎、叶、花、果实各组织器官中均有表达,但光合组织(茎、叶、果实)中的表达水平较高;该基因在叶片和果实不同发育期表达存在差异,表达量与叶片和果实内叶绿素含量变化趋势一致;而且干旱胁迫能够诱导该基因表达。启动子分析显示MdHEMA1基因启动子区域含有多种非生物胁迫相关的顺式作用元件。     

黄瓜(Cucumis stavius L.)CSEBF1基因的克隆及其表达特性分析

通过对乙烯利诱导黄瓜茎尖SSH文库的筛选,采用RT-PCR和电子克隆技术,从黄瓜中克隆到一个EIN3-Binding F box protein 1基因,命名为CSEBF1基因(GenBank登录号为KF366911)。结果表明:CSEBF1基因的cDNA全长1 964bp,编码640个氨基酸,含有F-box蛋白保守区域和蛋白质泛素化作用底物识别必需结构—LRRs(leucine-rich repeats),氨基酸序列与拟南芥的同源性为60.47%。实时荧光定量RT-PCR法分析了CSEBF1基因在乙烯利诱导后植株不同部位的表达情况,表明该基因在叶片和根部处理8 h达到最高值,而在茎部16 h达到最高值。同时通过RTPCR方法检测茎、叶部乙烯信号转导相关基因的表达情况发现,CSEIN3基因于处理4 h在茎、叶诱导表达;CSCTR1基因在处理后8 h的茎和16 h的叶片有表达量;CSACS2基因在处理后2 h的叶片被诱导表达,并且表达量随后增加。CSACS1G基因(即F基因)于处理后4 h的叶片增强表达,随后持续较微弱的水平。     

无苞芥NAC转录因子基因OpNAC026的克隆与分析

在新疆耐逆植物无苞芥幼苗cDNA文库的随机克隆测序结果中,发现1条与拟南芥NAC转录因子基因AtNAC026高度相似的5′端EST序列(GenBank登录号为JZ151854),对该克隆进行3′端测序,拼接得到一条全长1 327bp的cDNA序列,该序列包含一个906bp的最大开放阅读框(ORF),推测编码301个氨基酸。根据该ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术对其进行克隆,将该基因命名为OpNAC026(GenBank登录号为KM457621)。理化性质分析表明,OpNAC026蛋白是一个无跨膜区域的亲水蛋白,在N端具有一段保守结构域;蛋白质二级结构预测显示,OpNAC026蛋白包含54个α-螺旋和12个β-转角。系统进化树分析表明,OpNAC026基因与拟南芥AtNAC026和AtNAM进化关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析显示,OpNAC026基因在无苞芥的各组织中都有表达,在叶中表达量最高;高盐胁迫处理24h、干旱12h、ABA 6h、4℃低温8h处理均可明显诱导OpNAC026基因的表达。研究表明,OpNAC026基因可能参与无苞芥抗逆机制的调控。     

矮牵牛PhUGT74E2基因的克隆及对逆境胁迫的响应

糖基化转移酶(UGTs)能够维持植物体内的激素平衡,广泛参与植物的生长发育及逆境胁迫应答。该研究从矮牵牛(Petunia hybrida var. Mitchel diploid)中克隆了UGT74E2的同源基因PhUGT74E2及其启动子序列,并分析了序列特征和蛋白结构特点,同时采用qRT-PCR对该基因在不同组织、不同逆境胁迫下的转录水平进行了检测,以探讨矮牵牛UGT74E2基因的功能,为揭示其调控矮牵牛抗逆性的分子机制奠定基础。结果显示:(1)成功克隆获得矮牵牛UGT74E2基因全长序列,命名为PhUGT74E2。(2)PhUGT74E2基因cDNA全长1 986 bp,包含一个1 347 bp开放阅读框,编码448个氨基酸;其蛋白分子式为C_(2278)H_(3544)N_(586)O_(676)S_(18),分子量为50.53 kDa,等电点为5.18;PhUGT74E2无信号肽和跨膜域,主要定位于叶绿体;同时克隆了PhUGT74E2基因上游2 083 bp启动子序列,该序列中含有脱落酸、赤霉素、光及逆境等响应元件。(3)系统进化树分析显示,PhUGT74E2与其他物种UGT74E2起源相同,而与烟草NtUGT74E2的亲缘关系最近。(4)荧光定量PCR分析表明,PhUGT74E2基因在叶片、茎、根、叶腋和顶端5个组织中均有表达,其中叶腋中的表达量最高,而茎和根中的表达量最低;PEG6000模拟干旱处理及NaCl处理均引起了PhUGT74E2表达水平的显著上调,且随着时间的延长表达水平相应增加,说明PhUGT74E2能够参与矮牵牛对干旱及盐胁迫的响应。     

沙鞭PvDREB基因克隆与表达特异性分析

基于沙鞭的三代转录组数据,该研究利用PCR技术克隆DREB基因,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR分析该基因的表达模式以及在20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理下的表达特征,以探讨干旱胁迫下沙鞭DREB转录因子的功能和作用,为揭示PvDREB基因响应沙鞭的耐旱分子机制奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得一个沙鞭DREB基因,命名为PvDREB;PvDREB基因编码区长度831 bp、编码276个氨基酸,含有典型的AP2转录因子保守结构域;PvDREB蛋白是亲水性蛋白,不具有信号肽结构,存在跨膜结构和可能的糖基化及磷酸化位点。(2)系统进化分析显示,PvDREB基因与毛竹的DREB亲缘关系较近。(3)亚细胞定位预测表明,PvDREB蛋白定位于线粒体和细胞核中。(4)qRT-PCR显示,沙鞭根、茎和叶中PvDREB均可诱导表达但差异较大,且在茎中表达量最高,叶中次之,根中最低,具有明显的组织特异性;20%PEG-6000模拟干旱下,PvDREB基因在叶中的表达量随干旱胁迫时间增加而增加,12 h时达到最高,之后逐渐下降。研究推测,沙鞭PvDREB基因受干旱胁迫诱导表达,且...     

藤茶香树脂醇合成酶基因编码区克隆及表达分析

为研究藤茶(Ampelopsis grossedentata)三萜类化合物的生物合成,采用RT-PCR方法,从藤茶叶片cDNA中扩增得到香树脂醇合成酶(amyrin synthase)基因,命名为AgAS。该基因编码区长2 250bp,编码750个氨基酸,与葡萄的同源蛋白亲缘关系最近。亚细胞定位和Southern blot结果表明,AgAS编码蛋白主要定位于细胞核与细胞膜,在藤茶基因组中存在2个拷贝。实时荧光定量PCR结果显示,AgAS基因在紫芽藤茶的根、茎和叶均有表达,其中叶片中表达最高,茎次之,根中表达量最少,且随着叶片成熟程度的增加,表达量呈先升后降趋势;而在绿芽藤茶中,AgAS基因在叶片中的表达量随着成熟程度的增加呈上升趋势,根与茎中表达量相对较少。     

外源硼元素对喀斯特地貌先锋植物黄褐毛忍冬LfMYB基因表达的影响

为了明确黄褐毛忍冬对矿质元素胁迫的响应机制,该研究采用转录组测序筛选和RACE克隆的方法分离并鉴定了喀斯特地貌地区的先锋植物黄褐毛忍冬MYB转录因子基因LfMYB,进行LfMYB原核表达活性检测和转录活性验证,并测定不同浓度(0、0.25、1.0、2.5 mg/L)硼(B)元素处理下黄褐毛忍冬不同部位B元素含量的变化,...     

互花米草NHX2基因的克隆与功能鉴定

NHX2属于CPA1基因家族,编码Na~+/H~+逆向转运蛋白,控制液泡膜中活性K~+的摄取,同时调节气孔的关闭。该研究以耐盐植物互花米草为材料,采用PCR技术克隆NHX2基因,并将其转入拟南芥进行相关功能鉴定。结果显示:(1)成功克隆获得互花米草NHX2基因CDS序列(1 602 bp),命名为SaNHX2,该基因编码533个氨基酸,SaNHX2蛋白的分子量约为58.65 kD,定位于细胞核和细胞膜,表明SaNHX2基因可能发挥转录调控的功能。(2) qRT-PCR结果显示,在ABA、NaCl和干旱胁迫处理下,互花米草叶和根中SaNHX2基因的表达量均上调。(3)为进一步鉴定其功能,成功构建植物表达载体,将SaNHX2基因转入拟南芥;经RT-PCR检测结果显示,SaNHX2基因在转基因植株中过表达;高盐胁迫处理后,转SaNHX2基因拟南芥的主根长度、叶绿素总量和相关胁迫应答基因表达量均高于转空载拟南芥,表明转SaNHX2基因拟南芥的耐盐能力显著增强。研究表明,SaNHX2基因可能在盐胁迫调节机制中发挥调控作用,可作为改良农作物耐盐的重要候选基因。     

富士苹果MdAPETALA2基因的克隆与表达分析

基于苹果基因组测序序列,从‘长富6号’富士苹果中分离了MdAPETALA2基因序列,通过生物信息学方法分析结构特征,利用实时荧光定量RT-PCR技术研究其在不同器官中的表达特性。结果表明:(1)MdAPETA-LA2基因cDNA序列为1 614bp,该基因最大开放阅读框为1 389bp,编码462个氨基酸,含有2个保守的AP2结构域和核定位信号;其编码区含有8个内含子和9个外显子;启动子区域含有许多光响应元件,如ATCT-motif、G-Box、GA-motif、I-box、Sp1、TCCC-motif等,以及水杨酸响应元件、赤霉素响应元件、防御和逆境响应元件等。(2)MdAPETALA2基因在苹果各种器官中均有表达,但不同组织中表达量存在差异,在种子中的表达量最高,其次是根和花,在叶和茎中的表达量最低;在花药中的表达量最大,其次是花托和子房,在花瓣、花梗和花柱中的表达量相对较少。(3)苹果MdAPETALA2基因属于AP2亚族,可能在种子的发育过程中起着非常重要的作用。     

中国沙棘HrANR基因及黄酮类累积与抗旱的关系

花青素还原酶(anthocyanidin reductase, ANR)是合成黄酮类物质的关键酶之一,为明确其编码基因结构及干旱胁迫下的表达模式和黄酮类物质含量及二者之间的相关性,该文从中国沙棘转录组数据中筛选获得1个ANR基因,命名为HrANR基因。采用生物信息学软件对基因序列及编码蛋白进行分析,并对不同胁迫下各组织中HrANR基因的表达量和叶中黄酮类化合物含量进行相关性分析。结果表明:(1)中国沙棘HrANR基因ORF为1 017 bp,编码338个氨基酸,为稳定的亲水性蛋白,其ANR同源蛋白具有明显的科属特性。(2)干旱胁迫下HrANR基因在中国沙棘根、茎、叶中均有表达,但表达趋势不同,其中在根中的表达呈先升高后降低再升高的趋势,在茎中呈持续下降的趋势,在叶中呈先升高后持续降低的趋势。(3)通过芦丁标准曲线获得不同胁迫程度下中国沙棘叶内黄酮类的含量,表明黄酮类含量呈先持续上升,随后略有下降,复水后上升至最高点的变化趋势,表明干旱胁迫初期叶黄酮类含量与干旱胁迫呈正相关,在严重胁迫下黄酮类含量与胁迫呈负相关。(4)叶和茎的HrANR基因表达量与黄酮类含量呈负相关(P_叶=-0.751,P_茎=-0.934),根中呈正相关(P_根=0.444)。综上表明,中国沙棘HrANR基因的表达及黄酮类含量变化与其抗旱性密切相关,其结果为中国沙棘抗旱机制的阐明提供了依据。     

酿酒葡萄‘赤霞珠’VvbHLH 93基因的克隆及分析北大核心CSCD

bHLH93转录因子参与调节植物的生长发育、应对各种胁迫等多种生理过程,该研究以酿酒葡萄‘赤霞珠’为试验材料,采用RT-PCR方法克隆葡萄VvbHLH 93基因全长,并进行生物信息学分析;用qRT-PCR法分析bHLH93在不同组织和果实不同发育时期的表达量,为进一步探索VvbHLH 93基因的功能及其机制奠定基础。结果表明:(1)成功克隆获得葡萄VvbHLH 93,该基因cDNA全长为1319 bp,开放阅读框长度为939 bp,编码312个氨基酸,相对分子量为35.18 kD,理论等电点为4.68,无信号肽和跨膜域,属于bHLH转录因子家族。(2)葡萄bHLH93蛋白与荷花的亲缘关系较近;VvbHLH93蛋白的C端为酸性结构区,富含丝氨酸、苏氨酸磷酸化位点;VvbHLH 93基因的启动子含有光响应元件和低温、干旱、赤霉素等应答元件。(3)qRT-PCR分析表明,VvbHLH 93在‘赤霞珠’中的表达具有组织特异性,在叶片中基本不表达,在茎中的表达量最高;随着赤霞珠葡萄果实的发育成熟,VvbHLH93相对表达量不断降低,到幼果期(直径>2 mm)后第5周开始相对表达量基本为0,总体呈现降低的变化趋势;与对照相比,在低温胁迫、盐胁迫、高温胁迫及充分灌溉胁迫下VvbHLH 93表达量显著降低。研究推测,VvbHLH 93基因可能是葡萄抗逆胁迫的负转录因子。