甘薯NBS类抗病基因类似物的分离与序列分析

利用已克隆植物抗病基因NBS（Nucleotide binding site）序列中的保守模体（motif）“P-loop”和“GLPL”合成简并引物,以甘薯（Ipomoea batatas）栽培品种青农2号基因组DNA为模板进行PCR扩增,通过T/A克隆、测序和序列分析,共得到15条具有连续ORF的抗病基因类似物（Resistance gene analogues,RGAs）序列,它们之间核苷酸序列间的相似性系数在41.2%-99.4%之间,而相应推测的氨基酸序列间的相似性系数在20.6%-100%之间,同时对分离的RGAs的核苷酸和氨基酸序列进行系统发育树分析,表明甘薯RGAs可分为TIR（Drosophila Toll or human interleukin receptor-like）和nonTIR两类.对甘薯RGAs和5个已克隆植物NBS的氨基酸序列进行结构分析表明,它们包括“P-loop”、“Kinase-2”、“Kinase-3a”、“GLPL”4个抗病基因所共有的保守模体.这些表明甘薯与其它物种的NBS类RGAs可能具有同样的起源和进化机制.     

海岛棉NBS类型抗病基因类似物的起源、多样性及进化

利用已克隆植物的R基因NBS序列中保守模体合成简并引物,以海岛棉品系Pima 90(Gossypium barba—dense)基因组DNA为模板进行PCR扩增,通过T／A克隆、测序和序列比较分析共得到31条RGAs,其中19条具有连续的ORF。利用海岛棉的31条RGAs与GenBank中陆地棉种质系M—249(Gossypium hirsutum)的RGAs进行了比较分析,RGAs可分为两大类：其中第Ⅰ类全部为陆地棉的RGAs;第Ⅱ类分别包括了陆地棉和海岛棉的RGAs。同时对海岛棉RGAs的核苷酸和氨基酸序列进行系统发育树分析,表明海岛棉RGAs可分为TIR(Drosophila Toll or human inter—leukin receptor—1ike)和non—FIR两类,与前人所报道的R基因进化一致。对19条具有连续ORF的RGAs进行了结构分析,结果表明它们包括P—loop、Kin—2、“PLAL”及Meyers等所定义的RNBS—A、B、C3个模体。结果表明,可能海岛棉NBS类型抗病基因类似物和其他物种具有同样的起源和进化机制。     

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。     

Isolation and characterization of resistance and defense gene analogs in cotton (Gossypium barbadense L.)

Plant disease resistance gene (R gene) and defense response gene encode some con-served motifs. In the present work,a PCR strategy was used to clone resistance gene analogs (RGAs) and defense gene analogs (DGAs) from Sea-island cotton variety Hai7124 using oligonucleotide primers based on the nucleotide-binding site (NBS) and serine/threonine kinase (STK) in the R-gene and pathogenesis-related proteins of class 2 (PR2) of defense response gene. 79 NBS sequences,21 STK sequences and 11 DGAs were cloned from disease-resistance cotton. Phylogenic analysis of 79 NBS-RGAs and NBS-RGAs nucleotide sequences of cotton already deposited in GenBank identified one new sub-cluster. The deduced amino acid sequences of NBS-RGAs and STK-RGAs were divided into two distinct groups respectively: Toll/Interleukin-1 receptor (TIR) group and non-TIR group,A group and B group. The expression of RGAs and DGAs having consecutive open reading frame (ORF) was also investigated and it was found that 6 NBS-RGAs and 1 STK-RGA were induced,and 1 DGA was up-regulated by infection of Verticillium dahliae strain VD8. 4 TIR-NBS-RGAs and 4 non-TIR-NBS-RGAs were arbitrarily used as probes for Southern-blotting. There existed 2-10 blotted bands. In addition,since three non-TIR-NBS-RGAs have the same hybridization pattern,we conjecture that these three RGAs form a cluster distribution in the genome.     

陆地棉抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知抗病基因NBS保守区的P-loop和GLPL区设计一对简并引物F1/R1,以7个抗黄萎病陆地棉品种和2个感黄萎病品种的基因组DNA为模板进行PCR扩增.在9个品种中均扩增出500 bp左右的条带.对目的条带进行回收,连接、转化克隆得到350个阳性克隆,进行测序.在8个棉花品种中克隆到74条具有完整开放读码框的棉花RGAs序列.这74条序列共有64种不同的基因型,有10条与其他品种中的RGAs序列相同.用MEGA软件对8个棉花品种的74条RGA序列以及12个已知的抗病基因的NBS区域进行聚类分析,可分为4类;4类RGAs之间的相似性较低,各类之内的RGAs虽然来自不同品种,氨基酸序列的相似度却非常高.推测各大类中相似性较高的序列分别属于同一个基因家族,从位点上说可能处于同一个基因簇.     

小粒野生稻STK类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类(serine-threonine kinase,STK)抗病基因结构中保守结构域,设计引物,以小粒野生稻基因组DNA为模板,扩增获得10条STK类抗病基因同源序列.同源性分析表明其都具有STK保守结构域,与已克隆的STK类抗病基因有不同程度的相似性,为进一步克隆小粒野生稻中的STK类抗病基因提供依据.     

云南悬钩子蔷薇NBS LRR类抗病基因同源克隆与分析

为研究云南野生蔷薇属中的NBS类抗病基因,根据已知抗病基因NBS LRR序列中的保守区域设计简并引物,利用RT PCR技术从云南悬钩子蔷薇中进行体外扩增,获得了对应区域的cDNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共得到4个含有NBS LRR保守结构域的抗病基因同源序列(RGAs),分别命名为AC9、AC39、AC50和AC68。它们与已报道的11个NBS类抗病基因相应区段的氨基酸序列相似性为5.4%~79.2%,其中这4个RGAs片段与Mi、RPS2、Pib和RPM1基因聚为一类。表明这4条RGAs序列可进一步用作悬钩子蔷薇抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。     

云南悬钩子蔷薇NBS-LRR类抗病基因同源克隆与分析

为研究云南野生蔷薇属中的NBS类抗病基因,根据已知抗病基因NBSLRR序列中的保守区域设计简并引物,利用RTPCR技术从云南悬钩子蔷薇中进行体外扩增,获得了对应区域的cDNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共得到4个含有NBSLRR保守结构域的抗病基因同源序列（RGAs）,分别命名为AC9、AC39、AC50和AC68。它们与已报道的11个NBS类抗病基因相应区段的氨基酸序列相似性为5.4%~79.2%,其中这4个RGAs片段与Mi、RPS2、Pib和RPM1基因聚为一类。表明这4条RGAs序列可进一步用作悬钩子蔷薇抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。     

根据R基因保守区分离小麦R基因类似序列

用根据核苷酸结合位点(nucleotide binding site, NBS)和丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶域设计的2对简并性引物,以小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的cDNA为模板进行PCR扩增.扩增产物克隆到pGEM-T载体中,经测序,共获得具有NBS结构域特征的片段克隆9个和具有丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶域特征的片段的克隆1个.将克隆之间核苷酸序列同源性高于90%的克隆归为一类,把9个NBS片段分为6类.这6类抗病基因类似序列(resistance gene analogs, RGA)均具有阅读框,并与已克隆的小麦抗条锈病基因Yr10、大麦抗白粉病基因Mla1和Mla6、拟南芥的抗病基因RPS2以及其他一些抗病基因在NBS保守区内具有高度的同源性.用小麦中国春缺体-四体初步将它们分别定位于小麦第一、第二和第五部分同源群上.进一步用5′-RACE技术获得RGA N5的5′-端,发现其编码产物的N端还具有6个亮氨酸拉链(leucine zipper, LZ),与RPS2的N-端有较高同源性.     

芒果NBS类抗病基因同源序列克隆与分析

根据已知物种NBS抗病类基因（RGAs）保守序列设计引物,从芒果品种“金煌”基因组DNA中分离得到了10条同源序列（pp-1~10,GenBnak登录号为HM446507~16）。DNA序列分析表明,这些RGAs在200~300bp区间存在较大变异,Pi值都在0.4以上。同源性分析表明这些序列的同源性差异范围从11.0%~98.4%,离散值范围为1.6~100.7, 10条RGAs可以分为两大类。蛋白序列分析表明,pp-1~10都具有开放读码框,编码的蛋白含有典型的NBS抗病类基因所拥有的P-loop和Kinase-2a结构域,通过同源进化分析可将其分为TIR-NBS-LRR和CC-NBS-LRR两类,与已知物种同源性分别为22%~60%。     

抗香蕉枯萎病的野生蕉抗病基因类似序列的克隆与表达

野生蕉是香蕉遗传改良的天然基因库。为了分离野生蕉中的抗病基因类似序列,根据核苷酸结合位点（nucleotide binding site,NBS）和丝氨酸,苏氨酸蛋白激酶域设计简并性引物,以经过鉴定的抗香蕉枯萎病4号生理小种的野生蕉（Musaacuminata）叶片cDNA为模板进行PCR扩增。经过对扩增产物进行克隆和测序,获得了6个500bp左右的RGAs片段。其中有2个RGA（WNB1和WNB2）具有NB—ARC保守结构域特征,并且WNB1具有连续的ORF。其余4个RGAs（WST1、WST2、WST3和WST4）均具有丝氨酸,苏氨酸蛋白激酶域特征,且WST3编码的氨基酸序列与水稻抗叶斑病基因Xa21同源性很高。用半定量PCR分析枯萎病菌诱导后野生蕉叶片中RGAs的表达情况,结果表明WNB1和WST3受枯萎病菌诱导后表达量增强,这表明wNB1和WST3的表达可能与香蕉枯萎病抗性相关。     

根据R基因保守区分离小麦R基因类似序列

用根据核苷酸结合位点（nucleotide binding site,NBS)和丝氨酸／苏氨酸蛋白质激酶域设计的2对简并性引物,以小麦－簇毛麦6VS／6AL易位系的cDNA为模板进行PCR扩增,扩增产物克隆到pGEM-T载体中,经测序,共获得具有NBS结构域特征的片段克隆9个和具有丝氨酸／苏氨酸蛋白质激酶域特征的片段的克隆1个。将克隆之间核苷酸序列同源性高于90％的克隆归为一类,把9个NBS片段分为6类。这6类抗病基因类似序列（resistance gene analogs,PGA)均具有阅读框,并与已克隆的小麦抗条锈病基因γr、大麦抗白粉病基因Mla1和Mla6、拟南芥的抗病基因RPS2以及其他一些抗病基因在NBS保守区内具有高度的同源性。用小麦中国春缺体－四体初步将它们分别定位于小麦第一、第二和第五部分同源群上,进一步用5′－RACE技术获得RGA N5的5′端,发现期编码产物的N端还具有6个亮氨酸拉链（leucine zipper,LZ),与RPS2的N－端有较高同源性。     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

已克隆的植物抗病基因序列存在一些相对保守的结构区域.利用根据核苷酸结合位点(NBS)结构域扩增所获得的大豆抗病基因同源片段为混合探针,进行大豆cDNA文库筛选.通过筛库和5'RACE-PCR扩增后,获得一全长基因KR3.KR3的长度为2353 bp,编码636个氨基酸.KR3蛋白在结构上与烟草抗花叶病毒N基因蛋白有较高的同源性,具有Toll/白细胞介素-1受体(TIR)、NBS等抗病基因的分子特征.Southern杂交显示KR3在基因组中为低拷贝;RT-PCR分析表明,该基因的表达受外源水杨酸的诱导.     

甜瓜STK类R基因同源序列的克隆与分析

以植物丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类( serine-threonine kinase,STK)抗病基因产物催化结构域I和Ⅸ的保守氨基酸序列( FGK/V/L/SVYK/RG,DY/IYSF/YGV/I/M)设计简并引物,对甜瓜(Cucumis melo L.)基因组DNA进行PCR扩增,得到大约500 bp的目的条带,通过重组质粒克隆并经PCR检测后得到12条不同的DNA序列,命名为tg1～tg12,其中tg2、tg5、tg9和tg12(Genbank登录号为JN646853 ～JN646856)可以编码完整的氨基酸序列.Blast分析结果显示:4条序列均具有ATP结合部位、底物结合部位和激酶结构域的活化环(A-loop)等,属于典型的蛋白激酶基因家族,可能是STK类R基因的同源序列片段;4条序列与蓖麻(Ricinus communisL.)的STK同源性均较高.氨基酸序列比对结果显示tg2、tg5、tg9和tg12均具有R基因的9个保守结构域,为STK类候选抗病基因类序列.分子系统树显示tg2、tg5、tg9和tg12与已知的R基因(Pto、Lr10和Lectin)在氨基酸水平上的相似性仅为33.5％ ～53.4％,且4个甜瓜同源序列的氨基酸相似性也较低,表明甜瓜RGAs标记可能具有较高的特异性.     

苎麻疫霉激发蛋白基因断裂现象初探

苎麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSaw．）可分泌具有诱抗作用的激发蛋白（α－elicihn）,根据α－elicitin第24～30和56～63位保守区氨基酸推导的寡核苷酸引物序列,对苎麻疫霉基因组DNA进行特异PCR扩增反应,发现其扩增的DNA片段大于预计的片段。回收纯化的特异扩增DNA,并进行克隆和测序分析,结果表明特异扩增的elicihn基因亚克隆DNA为570hp,大于预计的117bp。在特异片段中,存在3个内含子将基因断裂成4个阅读框架,即ORF1、ORF2、ORF3和ORF4,其中ORF1和ORF4含有与引物相同的序列,但与其它序列与已克隆的elicihn基因无同源性。因此,芒麻疫霉基因组中的elicitin基因可能存在断裂现象。     

大豆抗病基因同源序列的克隆与分析

已克隆的植物抗病基因序列存在一些相对保守的结构区域。利用根据核苷酸结合位点(NBS)结构域扩增所获得的大豆抗病基因同源片段为混合探针,进行大豆cDNA文库筛选。通过筛库和5′RAcE-PcR扩增后,获得一全长基因KR3。KR3的长度为2353 bp,编码636个氨基酸。KR3蛋白在结构上与烟草抗花叶病毒N基因蛋白有较高的同源性,具有Toll／白细胞介素-1受体(TIR)、NBS等抗病基因的分了特征。Southern 杂交显KR3在基因组中为低拷贝：RT-PCR分析表明,该基因的表达受外源水杨酸的诱导。     

山羊重组促卵泡素长效类似物基因在毕赤酵母中表达

为了获得长效FSH制剂, 利用重叠PCR技术将山羊FSH的a, b亚单位, 通过hCGb亚单位羧基末端延长肽(CTP)基因序列的连接, 构建成单链长效类似物基因FSHb-CTP-a。将其克隆至表达载体pPIC9K, 重组载体线性化处理后电转化至毕赤酵母GS115中, 经判型和G418筛选后获得高拷贝菌株His+Mut+。经甲醇诱导表达后, 进行SDS-PAGE和Western blot分析表明: 重组FSHb-CTP-a的转化子可以正确有效地表达目的蛋白, 分子量约为29 kD。放射免疫分析法(RIA)测定表达上清, 高拷贝转化子的平均表达量为91.849 mIU/mL, 显著高于低拷贝转化子的平均37.419 mIU/mL的表达量, 为FSH的结构研究和长效FSH制剂的生产奠定了基础。     

山羊重组促卵泡素长效类似物基因在毕赤酵母中表达

为了获得长效FSH制剂, 利用重叠PCR技术将山羊FSH的a, b亚单位, 通过hCGb亚单位羧基末端延长肽(CTP)基因序列的连接, 构建成单链长效类似物基因FSHb-CTP-a。将其克隆至表达载体pPIC9K, 重组载体线性化处理后电转化至毕赤酵母GS115中, 经判型和G418筛选后获得高拷贝菌株His+Mut+。经甲醇诱导表达后, 进行SDS-PAGE和Western blot分析表明: 重组FSHb-CTP-a的转化子可以正确有效地表达目的蛋白, 分子量约为29 kD。放射免疫分析法(RIA)测定表达上清, 高拷贝转化子的平均表达量为91.849 mIU/mL, 显著高于低拷贝转化子的平均37.419 mIU/mL的表达量, 为FSH的结构研究和长效FSH制剂的生产奠定了基础。     

苎麻疫霉激发蛋白基因断裂现象初探*

苎麻疫霉(Phytophthora boehmeriae Saw.)可分泌具有诱抗作用的激发蛋白(a-elicitin),根据a-elicidn第24～30和56～63位保守区氨基酸推导的寡核苷酸引物序列,对苎麻疫霉基因组DNA进行特异PCR扩增反应,发现其扩增的DNA片段大于预计的片段。回收纯化的特异扩增DNA,并进行克隆和测序分析,结果表明特异扩增的elicitin基因亚克隆DNA为570bp,大于预计的117bp。在特异片段中,存在3个内含子将基因断裂成4个阅读框架,即ORF1、ORF2、ORF3和ORF4,其中ORF1和ORF4含有与引物相同的序列,但与其它序列与已克隆的elicitin基因无同源性。因此,苎麻疫霉基因组中的elicitin基因可能存在断裂现象。     

小麦抗赤霉病品种NBS同源序列克隆与分析

根据二穗短柄草NBS-LRR类基因的保守序列设计同源引物,以小麦抗赤霉病品种苏麦3号、宁7840和望水白基因组DNA为模板,通过PCR扩增,得到43条序列,其中4条为非编码序列或结构域不完整;39条与植物抗病基因同源,其中的7条内部存在终止密码子,可能是假基因,经过比对分析,其余32条具有连续的开放阅读框和保守结构域,推导的氨基酸序列均具有Kinase-1a、Kinase-2和Kinase-3a及GLPL区等几个保守区,在GenBank中均能找到与之高度同源的其他物种的核酸序列,并且Kinase-2的最后一个氨基酸均为色氨酸(W),属于non-TIR类NBS基因。32条序列可分为4大类,它们之间核苷酸同源性为64%-98%,编码氨基酸同源性为22%-98%。根据序列分析随机设计5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,7-1、s-3、s-4和w-2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;7-13不表达,再次证明属于假基因。32条序列在之前未被报道过,这些RGA可以作为筛选赤霉病功能性抗病基因的候选序列。