香蕉海藻糖合成酶基因(MaTPS5)生物学及表达特性分析

通过研究香蕉Ma TPS5基因的生物学功能,探讨海藻糖合成酶基因在香蕉植株抗逆反应中的作用。利用随机克隆测序法从香蕉根系转录组中获得海藻糖合成酶基因,命名为Ma TPS5。生物信息学分析表明,Ma TPS5全长c DNA序列3 081 bp,完整开放阅读框2 559 bp,编码852个氨基酸;Ma TPS5蛋白属于不稳定、疏水性蛋白,等电点p I6.52,有两个结构域GT1-TPS和TPP,定位于细胞质中,含2个跨膜区域,不存在信号肽;与已知植物TPS氨基酸序列同源性达到77.31%;进化分析表明,香蕉Ma TPS5氨基酸序列与野蕉TPS氨基酸序列聚为一类,说明二者亲缘关系较近,具有共同的祖先。组织特异性表达研究表明Ma TPS5在球茎、叶、花中表达量较高,在根中表达量最低。q RT-PCR分析表明,Ma TPS5响应激素ACC和盐的处理,表达量在24 h均达到极显著水平。在Foc TR4病原菌处理后,表达量升高,并在3个时段保持一致。结果表明,Ma TPS5可能依赖乙烯信号传导途径诱导自身表达,合成海藻糖,参与香蕉抗逆反应。     

香蕉水通道蛋白SIP2-1基因的克隆和表达分析北大核心CSCD

从香蕉中克隆了一个水通道蛋白(AQP)基因MaSIP2-1。序列分析表明,该基因存在一个完整的开放阅读框(ORF)717 bp,编码239个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明,MaSIP2-1所编码的蛋白与其他植物中AQP编码的蛋白具有较高的一致性。其中与马来西亚野生香蕉、油棕、麻风树、野茶树的AQP编码的氨基酸序列的同源性较高,分别为98%、74%、65%和63%。器官特异性分析表明,Ma SIP2-1在香蕉的根、茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎中表达量较高。通过对其在干旱、高盐、低温、涝害胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应干旱、高盐、涝害3种胁迫。     

香蕉水通道蛋白SIP2-1基因的克隆和表达分析

从香蕉中克隆了一个水通道蛋白(AQP)基因MaSIP2-1。序列分析表明,该基因存在一个完整的开放阅读框(ORF)717 bp,编码239个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明,MaSIP2-1所编码的蛋白与其他植物中AQP编码的蛋白具有较高的一致性。其中与马来西亚野生香蕉、油棕、麻风树、野茶树的AQP编码的氨基酸序列的同源性较高,分别为98%、74%、65%和63%。器官特异性分析表明,Ma SIP2-1在香蕉的根、茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎中表达量较高。通过对其在干旱、高盐、低温、涝害胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应干旱、高盐、涝害3种胁迫。     

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。     

小桐子糖原合成激酶基因JcGSK的克隆与表达分析

以小桐子(Jatropha curcas L.)cDNA为模版,克隆了JcGSK基因的CDS序列。序列分析表明,JcGSK基因包含1 230bp完全阅读框(ORF),编码409个氨基酸。预测其编码蛋白质的相对分子量为46.33kD,理论等电点为8.58。Blast搜索结果及进化分析结果表明,JcGSK蛋白与巴西橡胶树GSK蛋白的氨基酸序列一致性最高(94%)且亲缘关系最近;JcGSK基因编码的蛋白具有一个蛋白激酶特有的结构域。组织表达结果显示,JcGSK基因在小桐子根、茎、叶、花、果皮和种子中都有表达,且在根中表达量最高。小桐子幼苗在NaCl、ABA、PEG、低温和机械损伤处理后JcGSK基因表达量有不同程度的上调,推测其参与小桐子非生物胁迫响应和信号传导过程。JcGSK基因在种子中也有较高表达,在种子发育过程中表达量的变化与种子生长发育趋势基本一致,推测JcGSK基因也参与调控小桐子种子的生长发育。     

西伯利亚蓼钙调蛋白基因的克隆及其在盐胁迫下的表达

已从西伯利亚蓼叶中cDNA文库中获得的钙调蛋白EST序列,采用cDNA末端快速扩增（RACE）技术克隆了具有完整编码区的钙调蛋白基因的cDNA序列（GenBank登录号GQ988382）,命名为PsCaM。该基因全长615bp,编码区为450bp,编码149个氨基酸,5＇非翻译区为63bp,3＇非翻译区为102bp。同源性分析表明,该蛋白与其他植物钙调蛋白高度保守,氨基酸同源性高达98%。用实时荧光定量PCR研究3%NaHCO3胁迫下西伯利亚蓼基因表达的结果显示,自然条件下,该基因在叶中表达量最高,地下茎次之,茎中最低;盐胁迫下CaM在西伯利亚蓼的地下茎、茎和叶中均有表达,表达模式不同。     

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。     

甘菊ClHSP70与ClHSP90基因的克隆及表达分析

该研究以甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)为实验材料,通过RT-PCR方法从甘菊转录组数据中分离出热激蛋白合成相关基因,命名为ClHSP70和ClHSP90。序列分析表明,ClHSP70基因ORF全长为2 559bp,编码852个氨基酸,蛋白功能区预测表明含有典型的HSP70蛋白NBD和SBD保守结构域;ClHSP90基因ORF全长为2 094bp,编码697个氨基酸,含有HATPase结构域和HSP90保守结构域。生物信息学分析表明,甘菊ClHSP70与大豆(Glycine max)和烟草(Nicotiana tomentosiformis)HSP70蛋白有较高的一致性,ClHSP90基因编码的氨基酸序列与紫茎泽兰(Ageratina adenophora)HSP90高度相似;实时荧光定量表达分析表明,在42℃处理不同时间,甘菊叶片中ClHSP70和ClHSP90基因表达均在0.5h时显著增加,1h达到最大值,2h后缓慢下降;不同组织表达分析表明,甘菊在42℃处理1h后,ClHSP70在成熟叶中的表达量显著高于嫩叶和根等其他组织;ClHSP90在成熟茎中的表达量最高。研究说明,ClHSP70和ClHSP90基因具有热激蛋白特征,参与了甘菊热胁迫应答过程,该研究结果为以后深入研究其基因功能奠定了基础。     

刚毛柽柳液泡膜H~+-PPase基因的克隆与胁迫下的表达分析

通过对刚毛柽柳转录组分析,鉴定获得1个液泡膜H~+-PPase基因的cDNA序列,命名为ThVP1。该cDNA序列全长3 022bp,开放阅读框为2 298bp,编码765个氨基酸,编码蛋白相对分子质量80.37kD,理论等电点5.25。ThVP1编码蛋白的疏水性较强,含有13个跨膜区。氨基酸多序列比对结果显示,ThVP1具有典型的液泡膜H~+-PPase家族3个高度保守片段(CS1、CS2和CS3),与大豆VP1氨基酸序列一致性最高,为93%。系统进化分析表明,ThVP1属于I型液泡膜H~+-PPase基因。实时荧光定量RT-PCR分析显示,NaCl和PEG胁迫下,ThVP1在柽柳根和叶中均呈现明显上调表达,表达量最高达到对照的20.9倍,暗示ThVP1可能在刚毛柽柳抗旱耐盐过程中发挥重要作用。     

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。     

香蕉苹果酸脱氢酶基因克隆及其逆境胁迫表达

从香蕉果实抑制差减文库中获得一条香蕉苹果酸脱氢酶基因片段,采用RACE技术获得全长,命名为MaMDH;MaMDH基因全长1 249bp,编码332个氨基酸。生物信息学分析预测其编码蛋白分子量约35 448Da,等电点为6.53。与已知植物苹果酸脱氢酶基因相比,氨基酸同源性均达92%。保守结构域分析发现,MaMDH基因具有NAD结合位点、苹果酸结合位点和二聚体结合位点。系统进化树比对分析表明,MaMDH与玉米和小麦的亲缘关系较近。MaMDH基因在乙烯利处理香蕉苗中上调表达;在盐、Al 3+胁迫和香蕉尖孢镰刀菌4号生理小种处理幼苗中先上调表达,后下调表达;在冷害胁迫幼苗中先下调表达,后上调表达;而在干旱胁迫、伤害胁迫幼苗中表达没有明显变化。研究表明,香蕉中的苹果酸脱氢酶基因具有响应生物胁迫和非生物胁迫能力,可能在香蕉适应衰老、盐、铝、低温胁迫和枯萎病菌侵染等逆境中发挥重要作用。     

Molecular cloning and characterization of a jasmonate biosynthetic pathway gene for allene oxide cyclase from <Emphasis Type="Italic">Jatropha curcas</Emphasis>

Herein, we cloned a full-length cDNA encoding allene oxide cyclase (AOC, EC 5.3.99.6) that is a key enzyme in jasmonates (JAs) biosynthetic pathway from Jatropha curcas L., an important plant species as its seed is the raw material for biodiesels, named as JcAOC (GenBank accession no. FJ874630). The cDNA was 924 bp in length with a complete open reading frame of 750 bp, which encoded a polypeptide of 250 amino acids including a putative signal peptide of 65 amino acid residues and a mature protein of 185 amino acids with a predicted molecular mass of 20.7 kDa and a isoelectric point of 6.24. Phylogenetic analysis indicated that JcAOC belonged to the AOC superfamily. Semi-quantitative RT-PCR analysis revealed that JcAOC mRNA was expressed in roots, stems, leaves, young seeds, endosperms, and flowers, but that the expression level was highest in leaves and lowest in seeds, and mRNA expression of JcAOC could be induced by salt stress (300 mM NaCl) and low temperature (4°C). Furthermore, the full-length coding region of JcAOC excluding signal peptide sequence was inserted into pET-30a and was successfully expressed in Escherichia coli. Overexpression of JcAOC in E. coli conferred its resistance to salt stress and low temperature.     

茶树水通道蛋白基因的克隆与表达分析

从茶树中克隆了6个水通道蛋白(aquaporin,AQP)基因的cDNA全长序列,根据序列相似性和系统进化分析结果,分别命名为CsNIP1;1、CsNIP5;1、CsPIP2;1、CsPIP2;2、CsTIP1;1和CsTIP2;2。氨基酸序列特征分析表明,6个基因的编码氨基酸序列长度在250~301个氨基酸残基,分子量在25.186~30.728kD之间;均为疏水性蛋白,并都含有6个跨膜螺旋;6个基因均含有MIP蛋白家族的特征序列HF/I/VNPA/SI/L/VTI/FA/G和NPA(Asn-Pro-Ala)基序,以及类似沙漏状的跨膜三级结构。荧光定量PCR分析显示:这6个基因在根、茎、叶和花中均表达,且在根中的表达水平最高,表明它们与茶树根系的物质转运密切相关;CsAQPs基因的表达受ABA、高盐、干旱和低温胁迫的调控,表明它们可能参与茶树抗逆响应。     

香蕉中4条乙醇脱氢酶基因的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术从香蕉中克隆了4条乙醇脱氢酶基因——MaADH1(GenBank No.KM253748)、MaADH2(GenBank No.KM253749)、MaADH3(GenBank No.KM253750)、MaADH4(GenBank No.KM253753),且在核苷酸水平上4条基因与2A基因组中的乙醇脱氢酶同源性较高;遗传进化树分析显示,MaADH2、MaADH3和MaADH4属于乙醇脱氢酶第I类,而MaADH1不属于第I类,也不属于第Ⅲ类。半定量RT-PCR分析显示,4条基因在不同器官中的表达量不同;不同激素、不同非生物胁迫以及生物胁迫处理后4条基因的表达显示,MaADH2受ABA、乙烯、茉莉酸、水杨酸、干旱和涝害诱导表达,最大表达量分别为 19.14、 428.19、 68.21、 61.79、53.73和108.43;MaADH3受盐胁迫诱导表达,最大表达量为220.27;MaADH1和MaADH4在不同处理后的表达量变化不明显。研究表明,在香蕉中MaADH2可以作为ABA、乙烯、茉莉酸、水杨酸、干旱和涝害的标记基因,MaADH3可以作为盐害的标记基因。     

水曲柳中MYBL2基因表达特征分析

MYB转录因子家族是植物中最大的转录因子家族之一,参与植物生长、繁殖和代谢的各个时期,能通过多种方式参与植物抗逆生长。该文在水曲柳中克隆FmMYBL2基因,利用生物信息学分析其结构和表达特征,并构建FmMYBL2蛋白的系统进化树。对水曲柳幼苗进行低温胁迫、盐胁迫处理以及激素分子诱导处理(包括ABA、IAA、GA_3、JA、SA)。分别在0、1、3、6、12、24、48 h取样,利用实时荧光定量PCR对上述处理样品中FmMYBL2基因进行定量分析,并分析了FmMYBL2的时空表达特征。结果表明:(1)克隆得到的FmMYBL2基因全长为762 bp,编码253个氨基酸。(2) FmMYBL2蛋白是亲水性蛋白,氨基酸序列比对表明其与棉花同源关系较近。(3)荧光定量分析表明,FmMYBL2基因响应低温胁迫和盐胁迫,同时ABA、IAA、GA_3、JA、SA共同调控该基因表达。(4)在低温处理1 h、盐胁迫48 h时,虽然FmMYBL2基因表达量最高,激素诱导后表达量持续波动,但其能在短时间内迅速响应。(5) FmMYBL2基因在根、芽、花、种子中均有表达,雄花中的表达量最高。该研究结果为深入研究MYBL2基因功能和水曲柳抗逆生长的调控奠定基础。     

芒果SEPALAATA基因的克隆与表达分析

以芒果品种‘吕宋’(Mangifera indica L.Carabao)为试材,利用同源克隆和RACE技术从花序中获得了1个芒果SEPALAATA(SEP)基因cDNA全长,命名为MSEP1(GenBank中登录号为KP702299)。MSEP1基因的cDNA全长为921bp,包含一个长度为726bp开放阅读框,编码241个氨基酸,蛋白质相对分子质量为27.7kD,理论等电点为5.79。序列比对和系统进化树分析表明,MSEP1具有保守的MADS-box及半保守的K区,属于MADS-box家族的SEP亚家族。器官特异性表达分析表明,MSEP1基因在芒果根、茎中表达量较低,在叶片、花芽中表达量较高,而在花序中表达量最高。研究推测,MSEP1基因可能在芒果生殖生长中发挥重要作用。     

丹参环阿屯醇合酶基因克隆及表达分析

以丹参cDNA为模板,克隆了丹参环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的cDNA序列(SmCAS),对其序列进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR方法研究了该基因在丹参不同器官及不同胁迫处理下的表达模式。结果显示:该基因全长2 346bp,包含2 271bp开放阅读框,编码756个氨基酸。预测其编码蛋白分子量为86.16kD,具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和QW结构域。该基因推测的氨基酸序列与人参、田七、积雪草、甘草、拟南芥的相似性分别为83%、84%、83%、81%和80%。SmCAS基因在丹参根、茎、叶、花中均有表达,在花中表达量最高;而且SmCAS基因能够响应ABA、低温和干旱的诱导。     

宁夏枸杞苯丙氨酸解氨酶基因的cDNA克隆及其表达分析

为探讨宁夏枸杞(Lycium barbarum)苯丙氨酸解氨酶基因(LbPAL)的表达特征,采用PCR法克隆了宁夏枸杞LbPAL基因的cDNA,并用实时定量PCR法分析了其表达特征。结果表明:宁夏枸杞的LbPAL基因的全长cDNA为2321 bp,包含2163 bp、编码720个氨基酸的开放阅读框;LbPAL与茄科其他物种的PAL氨基酸序列及三维结构具有较高保守性;与茄科物种的PAL聚类在同一个分支中。LbPAL在叶、花瓣、S1期果实的表达量较高,而在根及S2~S5期果实的表达水平较低。在NaCl胁迫处理下,LbPAL在根和茎中的表达量均有下调的趋势;而在叶片中,LbPAL表达量先急剧增加而后急剧下降并趋于稳定。这为解析宁夏枸杞中类黄酮化合物的生物合成调节及生理功能提供了参考。