香蕉凝集素基因启动子的分离、序列分析及鉴定

香蕉是世界上最重要的水果之一,由于香蕉果实是利用转基因方法生产重组药用蛋白或有价值的化合物的理想器官,构建能在香蕉果实中高水平表达异源蛋白质的表达载体是非常有意义的。而一个高效表达的载体,启动子则是其最重要元件之一,因此,果实特异性表达启动子的获得是香蕉作为生物反应器的前提。香蕉凝集素是一种在香蕉果实中大量存在的蛋白质,其基因被证明在果肉组织中大量表达。利用染色体步移法克隆到香蕉凝集素基因5′端上游的一段长702bp的序列,经序列测定及软件分析表明,该序列具有典型的启动子结构。此序列置换植物表达载体pBI121的CaMV35S启动子,构建植物表达载体,命名为pBIL2,该启动子下游为gus基因。利用基因枪法转化香蕉的根、叶和果实薄片,对gus基因的瞬时表达进行测定,结果表明所获得的凝集素基因启动子,只在香蕉果肉中瞬时表达,该启动子的表达具有果实特异性,并且表达量较高。     

香蕉凝集素BanLec基因转化毕赤酵母及转化子的鉴定

以pMD-BanLec质粒为模板扩增BanLec基因片段,该片段经EcoR I/XbaI双酶切后定向克隆到同样经EcoRI/XbaI双酶切的pPICZα表达载体上。将连接产物转化感受态DH5α,用低盐Zeocin抗性LB固体培养基筛选阳性克隆菌落。将重组质粒电转化毕赤酵母菌GS115后,通过PCR鉴定目的基因整合入酵母菌的基因组中,将有助于进一步研究BanLec蛋白的表达,为探讨香蕉凝集素的活性及生化功能等奠定基础。     

香蕉果胶裂解酶基因的克隆

根据已经报告的香蕉果胶裂解酶基因序列,设计了特异引物,通过RT-PCR获得果胶裂解酶的cDNA,并克隆测序,与已报告的序列进行了比较,二者核苷酸序列的同源性达99.24%;推测的氨基酸序列也具有很高的同源性,达97.7%.通过RT-PCR的方法对香蕉不同组织和不同成熟度果实的果胶裂解酶基因的表达进行了研究.结果表明该基因只在果实中表达,具有组织特异性,而且只在果实的特定发育阶段表达.     

香蕉MaBTB基因的表达分析及亚细胞定位

利用荧光定量PCR分析在不同处理下的香蕉采后果实中MaBTB基因的表达,在正常成熟的果实中,MaBTB基因的表达与乙烯的释放量呈正相关;相反,在1-MCP处理的香蕉果实中,该基因的表达相对变化不明显;用乙烯处理的香蕉果实,其表达量在第3天达到高峰,比正常成熟的早11 d。这些结果表明MaBTB基因在香蕉采后果实中是受乙烯诱导表达的。最后,亚细胞定位分析表明MaBTB基因定位在细胞核上。     

香蕉果实特异性ACC合酶基因启动子区的克隆及其功能初探

根据本实验室所获得的香蕉果实特异性ACC合酶cDNA序列,以改进的接头连接PCR方法通过两次步行从香蕉基因组中分别扩增并克隆了其基因5′旁侧区近端1.2kb和远端1.6kb的片段。通过拼接,构建出含有2505bp启动子区和转录起始位点下游86bp的共2591bp的基因5′旁侧区片段;其启发性动子区中34至28为推测的TATA盒序列,158至146为推测的CCAAT盒,与其它植物基因启动子结构相类似。将2.5kb启动子片段与β-葡糖苷酸酶(GUS)基因编码序列融合,用基因枪法将构建的嵌合基因转入香蕉叶、根和果实的细胞后,只在果实细胞中观察到报告基因的瞬时表达,从功能上证明了此25kb的启动子片段具有指导报告基因在香蕉果实中特异性表达的作用。同时构建5个含不同5′端缺失启动子与GUS融合基因的表达载体。瞬时表达结果表明可能负责果实特异性表达的调控区存在于转录起始位点至-1111的启动子区中,而在-1111至-608区间可能存在一个正控制区。     

香蕉谷氨酸脱羧酶基因克隆与表达

根据抑制缩减杂交文库获得的香蕉谷氨酸脱羧酶基因片段,利用RACE技术,首次从香蕉果实中克隆了谷氨酸脱羧酶基因的cDNA全长.结果表明,该cDNA的ORF全长1 500 bp,编码499个氨基酸.Blast分析表明,该基因所推导的氨基酸序列与水稻、柑橘、白杨、番茄等具有较高的一致性,分别为82%、81% 、79% 、78%,推测其编码的蛋白质分子量为56.25 kD,等电点5.21,具有与钙调蛋白结合的C端延伸区域和磷酸吡哆醛结合位点.组织特异性和果实采后正常成熟不同阶段表达结果显示,该基因在香蕉根、茎、叶、花、果实中均有表达,果实中的表达量较高,正常成熟表达量的增加可能受内源乙烯诱导并促进乙烯生物合成,推测其可能在不同的生理过程中起作用,并且与果实成熟及乙烯生物合成密切相关.     

香蕉Maasr1基因表达产物的亚细胞定位

利用SSH分离香蕉果实采后差异表达基因,获得香蕉的ASR基因,并将其命名为Maasr1。对该基因与香蕉采后成熟衰老进行相关性研究,发现其在果实采后早期表达上调。通过对Maasr1基因进行生物信息学分析表明,Maasr1基因编码的蛋白可能作为转录因子定位于细胞核或细胞质中。为进一步深入研究该基因功能,构建了香蕉Maasr1基因与绿色荧光蛋白基因融合的植物表达载体pCAMBIA1304-Maasr1。利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达,荧光显微镜检测结果表明,Maasr1基因表达产物定位在细胞核中,符合转录因子特性。     

香蕉MaCAM基因克隆及表达分析

从香蕉根的cDNA文库中获得了一段香蕉钙调蛋白基因的片段,采用RACE技术获得其全长,命名为MaCAM。该基因全长845bp,编码149个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,其等电点为4.12,有2个保守的EFh功能结构域。与已知植物的钙调蛋白基因相比,一致性达90%以上。其中与粳稻、油棕、胡萝卜、甘蔗的CAM编码的氨基酸序列的一致性分别为99.33%、96.71%、98.00%、98.66%。系统进化树比对分析显示,香蕉与甘蔗的亲缘关系最为密切。器官特异性分析表明,MaCAM在香蕉的根、球茎、叶片、花和果实中均有所表达,在根中表达量最高,花中次之,而在叶片中的表达量最低。     

香蕉果实软化相关β-半乳糖苷酶基因的克隆及其表达分析

β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）通过分解细胞壁半纤维素切除半乳糖键而参与果实软化。为了阐明香蕉（Musasp．）果实成熟过程中的软化与细胞壁代谢酶β-半乳糖苷酶基因表达之间的关系,采用RT-PCR方法,从成熟香蕉果实果肉中分离了编码β-半乳糖苷酶基因的部分cDNA（MA-Gal）,序列分析表明,MA-Gal包含927bp,编码309个氨基酸,包含5个β-半乳糖苷酶结构域（典型真核生物中β-半乳糖苷酶包含7个结构域）,推导的MA-Gal蛋白质中有β-半乳糖苷酶蛋白的催化活性部位GGPIILSQIENEY（F）;系统进化树分析结果表明MA-Gal属于第一类β-半乳糖苷酶基因（该类主要在果实中表达）;β-半乳糖苷酶活性和硬度的变化表明其与香蕉果实硬度变化密切相关;Northern分析显示,跃变前期的果肉中,MA-Gal基因的表达量很低,后随着果实的软化表达量不断增加,并在呼吸跃变后达到最高。所有结果表明,MA-Gal参与香蕉果实成熟过程中的软化。     

香蕉胁迫相关蛋白基因的克隆及其表达分析

通过随机克隆测序的方法从香蕉根系cDNA文库中获得胁迫相关蛋白基因,命名为MaSAP1(GenBank登录号为AGH14257.1)。扩增获得的cDNA序列与质粒OZ092的目的片段序列一致,表明MaSAP1是香蕉SAP基因编码框全长cDNA,包含一个510bp的最大开放阅读框,编码一个长169个氨基酸的蛋白质。蛋白质序列同源比对发现其含有完整的A20和AN1基序结构。系统进化树比对分析表明,MaSAP1与水稻和獐茅的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,MaSAP1基因在香蕉根和果实中的表达量较高,在茎中的表达量最低。实时荧光定量PCR分析表明MaSAP1响应激素的处理,同时也响应干旱、低温、高盐和枯萎病菌的侵染等胁迫。可见,MaSAP1基因在植物生长发育和植物响应逆境中具有重要作用。     

Activity and expression of polygalacturonase vary at different fruit ripening stages of sweet pepper cultivars

Activity and expression of polygalacturonase (PG), a hydrolytic enzyme involved in ultrastructural changes in the pericarp of sweet pepper (Capsicum annaum), were investigated at different ripening stages of the pepper cultivars Mandi and Talanduo. Molecular cloning of CaPG was carried out by constructing a cDNA library from three stages of fruit ripening. Morphological determination, PG assay, RT-PCR, and ultrastructural studies were used to quantify changes in CaPG gene expression in the pericarp from green, color change and fully ripened stages. We found that CaPG gene expression, PG activity and striking changes in the structure of the cell wall occurred with the transition of ripening stages. CaPG gene expression was high (obvious PCR products) in mature and ripened stages of both cultivars; however, the CaPG gene was not expressed in preclimacteric fruits or vegetative tissues. We conclude that developmental regulation of CaPG gene expression is instrumental for sweet pepper fruit ripening; its expression during development leads to dissolution of middle lamella and eventually disruption of the fully ripened cell wall.     

香蕉果实XET cDNA的克隆及其在成熟软化的果实果皮和果肉中的表达分析

木葡聚糖内糖基转移酶(Xyloglucan endotransglycosylase,XET)通过分解细胞壁半纤维素多糖的主要成分--木葡聚糖而参与果实软化.为了阐明香蕉(Musa acuminata.Colla cv.GrandNain)果实成熟过程中的软化与细胞壁代谢酶XET基因表达模式的关系,采用RT-PCR和RACE-PCR方法,首次从成熟香蕉果实果肉中分离了编码XT基因的全长cDNA(MA-XET1,全长1 095 bp).序列分析表明,MA-XET1的5'端和3'端的非翻译区分别为66 bp和1 89bp,该片段含有一个完整的开放读码框,编码280个氨基酸,推导的MA-XET1蛋白质中存在XET蛋白的催化活性部位DEIDFEFL.Southern杂交表明,MA-XET1在香蕉基因组中由多拷贝基因编码.Northern分析显示,跃变前期的果肉中,不能检测MA-XET1基因的表达,跃变期的果实果肉中MA-XET1表达增加,跃变后期该基因表达略有减弱;在跃变前期的果实果皮中,MA-XET1的积累较低,跃变期的果实果皮中积累大幅增加,而后迅速下降.Propylene(丙烯,乙烯的类似物)处理降低香蕉果实果皮和果肉的硬度,而且propylene促进MA-XET1在果皮和果肉中的积累.这些结果表明,MA-XET1参与香蕉果实成熟过程中的果皮和果肉软化,并且,MA-XET1的表达在转录水平上受乙烯调控.