毛白杨纤维素合酶基因PtCesA_4的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

组合利用生物信息学和RT-PCR方法,首次从毛白杨未成熟木质部cDNA中分离出PtCesA4cDNA全长,并进行测序和序列分析,结果表明克隆的毛白杨PtCesA4 cDNA片段总长为3 757 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为3 129 bp,可编码长度为1 042个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥AtCesA4、水稻OsCesA,和火炬松PtCesA2的蛋白质氨基酸序列同源性分别为80.3%,78.9%和75.6%.组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtCesA4基因在杨树根、茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式却不同:PtCesA4在成熟叶片、未成熟木质部和成熟木质部中表达丰度最高,在根部和顶端分生组织表达丰度中等,在树皮和韧皮部有少量表达,在形成层中表达丰度最低.在此基础上,组合利用MEGA3.1和DnaSP4.50.4软件对毛白杨40株基因型个体的PtCesA4序列进行比对和分析,检测到153个单核苷酸多态性(sinsh nueleotide polymorphism,SNP)位点,SNP频率为1/35 bp,多样性指数π/0.005 02.其中51个是常见SNPs,102个为罕见SNPs.在这些SNPs中,有118个属于转换,35个属于颠换.在外显子区域,共检测到69个SNP位点,其中59个为同义突变,10个为错义突变.对PtCesA4基因内SNPs进行的连锁不平衡分析结果显示,随着核苷酸序列长度的增加,SNPs的连锁不平衡在基因内部迅速衰退,因此,在毛白杨中,基于PtCesA4基因的连锁不平衡作图是可行的,而基于整个杨树基因组的连锁不平衡作图是不可行的.也是不必要的.研究结果为毛白杨PtCesA4基因的连锁不平衡作图及其基因辅助毛白杨木材纤维性状的分子育种提供了理论依据.     

毛白杨干细胞决定基因Wuschel的克隆及其单核苷酸多态性分析

Wuschel(Wus)转录因子基因在维持干细胞群数量上具有关键性的调控作用.以模式植物拟南芥Wus为信息探针,在杨树基因组中共检测到2个Wus候选基因,并设计了基因特异的引物,从毛白杨形成层cDNA中分离得到长度分别为922 bp和956 bp的2个cDNA,其分别含有编码258个和264个氨基酸残基的完整开放阅读框.所推导的蛋白质氨基酸序列在结构功能域区域分别与拟南芥Wus蛋白的同源性为76.O%和74.9%,故将其命名为PtWus1和PtWus2.在此基础上,组合利用MEGA3.1和DnaSP4.0软件对毛白杨36株基因型个体的PtWus1和PtWus2序列进行比对和分析,分别检测到58个和51个单核苷酸多态性(SNP)位点,多样性分别为1/27 bp和1/30 bp.对于PtWus1,共检测到24个常见SNPs和34个罕见SNPs,其中43个属于转换,15个属于颠换;在外显子区域,共检测到21个SNP位点,其中16个为同义突变,4个为错义突变,1个为无义突变.而对于PtWus2,基因内部含有28个常见SNPs和23个罕见SNP,其中36个属于转换,15个属于颠换;在编码区域检测到的26个SNPs中,同义突变和错义突变均为13个.对PtWus,和PtWus2基因内SNPs进行的连锁不平衡分析结果显示,随着核苷酸序列长度的增加,SNPs的连锁不平衡在基因内部迅速衰退,因此,在毛白杨中,基于候选基因的连锁不平衡作图是可行的,而基于整个杨树基因组的连锁不平衡作图是不可行的,也是不必要的.本研究为毛白杨Wus蛋白转录因子基因的连锁不平衡作图及其基因辅助毛白杨木材纤维性状的分子育种提供了理论依据.     

毛白杨蔗糖合酶基因PtSUS1的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次从毛白杨成熟木质部cDNA文库中分离出PtSUS1 cDNA全长,并进行了测序和序列分析。结果表明:克隆的毛白杨PtSUS1 cDNA片段总长为2703bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为2415bp,可编码长度为805个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥AtSUS1、水稻OsSUS1的蛋白质氨基酸序列同源性分别为83.4%,75.7%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtSUS1在成熟木质部表达丰度最高,在成熟叶片、根部和正在发育的木质部表达丰度中等,在韧皮部和形成层有少量表达,在嫩叶与顶端分生组织中表达丰度最低。在此基础上,组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对毛白杨40株基因型个体的PtSUS1序列进行比对和分析,共检测到235个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/25bp,多样性指数π为0.00924。在外显子区域,共检测到66个SNP位点,其中55个为同义突变,10个为错义突变,1个为无义突变。在编码区内,非同义突变与同义突变的比率<1,这一结果显示在毛白杨物种演化过程中,纯化选择是PtSUS1基因内同义SNP位...     

日本落叶松纤维素合酶基因片段的克隆及单核苷酸多态性分析

[目的]纤维素合酶(cellulose synthase,CesA)在植物纤维素合成途径中发挥主要调节作用,是控制木材纤维品质和产量的重要基因.从日本落叶松中分离克隆与纤维素合成相关的LkCesA基因,并对其进行核苷酸多样性以及连锁不平衡分析,为在日本落叶松中开展基于LkCesA基因的连锁不平衡作图及其辅助日本落叶松木材纤维性状的分子育种提供理论依据.[方法]依据日本落叶松转录组数据库检测到的纤维素合酶(CesA)基因ESTs序列设计引物,从日本落叶松中分离获得LkCesA基因片段.在此基础上,利用DnaSP5.0软件对日本落叶松40株基因型个体的LkCesA序列进行核苷酸多样性和连锁不平衡分析.[结果]从日本落叶松中成功克隆了CesA基因片段:该片段长1 209 bp,包含部分开放阅读框,长度为1 053 bp,可编码350个氨基酸,所推导的蛋白质氨基酸序列与火炬松Pt-CesA2的蛋白质氨基酸序列同源性为95.4％.在日本落叶松40株基因型个体的LkCesA序列中共检测到83个SNP位点,SNP发生频率为1/21 bp,多样性指数πT为0.006 05.在这些SNPs中,69个属于转换,14个属于颠换,其中19个为常见SNPs,64个为罕见SNPs.在外显子区域,共检测到54个SNP位点,其中34个为错义突变,20个为同义突变.进一步的连锁不平衡分析显示,随着核苷酸序列长度的增加,SNP连锁不平衡程度逐渐减弱.[结论]克隆到的LkCesA为植物CesA基因家族中的一员.LkCesA基因的连锁不平衡在基因内部就已衰退,说明选择该基因作为候选基因,在日本落叶松中开展连锁不平衡作图用于指导日本落叶松的定向培育及木材品质改良是可行的.此外,在LkCesA基因中检测到多个常见SNP位点,为进一步开展该基因的连锁不平衡作图提供了材料.     

杨树Na+/H+反向运输蛋白基因(PtNHX1、PtNHX6)的克隆和检测

Na /H 反向运输蛋白基因(NHX)是在细菌、植物和动物体内普遍存在的一类膜蛋白基因家族.迄今已在模式植物拟南芥中分离出AtNHX1、AtNHX2、AtNHX3、 AtNHX4、 AtNHX5和 AtNHX6共6个成员,并发现部分成员对盐胁迫有不同程度的响应.以AtNHX1和AtNHX6的cDNA核苷酸序列为信息探针, 基于可利用的杨树EST数据库和毛果杨全基因组测序结果,通过电子杂交辅助的克隆技术,从毛白杨形成层cDNA中分离得到长度分别为1 635 bp和1 709 bp的2个cDNA,其分别含有编码544个和526个氨基酸残基的完整开放阅读框. 由它们所推导的蛋白质序列与拟南芥、水稻、小麦和玉米的NHX1和NHX6基因的蛋白质序列高度同源, 同源性分别为79%、76%、69%和74%以及82%、82%、27%和26%, 故将其命名为PtNHX1和PtNHX6(GenBank 注册号分别为AY660749和AY832912).Southern 杂交分析表明, PtNHX1和PtNHX6均为低拷贝基因(或有一些高度同源的基因),在杨树基因组中以1 ～ 4个拷贝形式存在.组织特异性RT-PCR结果显示, PtNHX1和PtNHX6基因在杨树根、茎和叶片中均有表达,但其表达模式稍有不同:PtNHX1在根部、形成层、未成熟木质部、成熟叶和嫩叶中均高度表达,在韧皮部和成熟木质部中有少量表达,而PtNHX6在根部、成熟叶和嫩叶中表达丰度较高,在韧皮部、形成层、未成熟木质部表达丰度较低,在成熟木质部中表达丰度极低.NaCl诱导的杨树叶片差异表达RT-PCR检测结果初步表明,PtNHX1和PtNHX6基因均受盐诱导表达,当溶液中NaCl浓度在100～400 mmol·L-1内,随着盐浓度的提高,PtNHX1和PtNHX6基因的表达丰度逐渐增强,但超过400 mmol·L-1后,其表达丰度均有所降低,这与所测定的叶片ABA含量匹配.     

光皮桦BlSPL1转录因子基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

Squamosa promoter binding protein like genes(SPLs)对植物开花具有重要的调控作用.基于转录组序列并利用RACE技术从光皮桦中分离获得BlSPL1基因,其cDNA序列全长1 825 bp,包含开放阅读框长1 170 bp,编码389个氨基酸,与桃PpSPL1(EMJ10405)的同源性最高(67％),属于陆地植物SPLs基因家族的group VⅧ分支.表达分析显示BlSPL1在光皮桦芽、雌花、雄花、幼苗中均有表达,在雄花和幼苗中表达量较低,但在芽发育成雌花过程中明显上调,推测其可能对早期的雌花形成起调控作用.同时,从57个不同的光皮桦无性系中克隆BlSPL1的基因组序列,进行单核苷酸多态性(SNP)分析,共检测到98个SNP位点,SNP频率为1/26 bp,多样性指数π为0.007 12.在外显子区域,共检测到28个SNP位点,其中11个为同义突变,17个为错义突变.进一步的连锁不平衡分析显示,随着序列长度的增加,不同光皮桦群体BlSPL1内的SNPs连锁不平衡在基因内部迅速衰退.     

杨树热激转录因子HsfAld的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次由小叶杨受热激胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一热激转录因子HsfAldcDNA克隆,测序结果表明克隆的PsHsfAld cDNA片段总长为2 036 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为1 449 bp,可编码长度为482个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在HSF DBD结构功能域与拟南芥AtHsfAld和水稻OsHsfAl蛋白的相似性分别为86.3%和87.4%.组织特异性Realtime-PCR结果显示,Ps HsfAld主要在杨树叶片和根部组织中高丰度表达.非生物胁迫、激素及糖诱导表达表明,PsHsfAld不仅受高温、干旱与盐诱导表达,还受到激素中GA3与ABA,及葡萄糖与蔗糖信号的上调表达.组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.7软件对小叶杨36株基因型个体的PsHsfAld序列进行比对和分析,共检测到207个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/16 bp,多样性指数π为0.007 72.在编码区域,共检测到69个SNP位点,其中37个为同义突变,31个为错义突变,1个为无义突变;非同义突变与同义突变的比率0.132＜1,推测在小叶杨物种演化过程中,纯化选择是该基因内同义SNP位点主要的进化驱动力.     

毛白杨PtDREB2A基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用基因特异的PCR引物由毛白杨受干旱胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一PtDREB2A cDNA克隆,并进行测序和序列分析,结果表明:PtDREB2A cDNA片段总长为946 bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为864 bp,可编码长度为287个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在AP2/ERF结构功能域与拟南芥AtDREB2A和水稻OsDREB2A蛋白的同源性分别为80.3%和83.3%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PtDREB2A在杨树根、茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式不同:PtDREB2A在叶片表达丰度最高,在树干皮层及根部组织表达丰度中等,而在顶端分生组织及主干韧皮部、形成层与木质部表达丰度最低。非生物胁迫及激素诱导差异表达显示,PtDREB2A不仅受高温、低温、干旱与盐诱导表达,还受到激素IAA,NAA及GA3的上调表达,但与ABA的诱导无关。组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对毛白杨45株基因型个体的PtDREB2A序列进行比对和分析,共检测到49个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/18 bp,多样性指数π为0.0...     

杨树热激转录因子HsfA1d的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次由小叶杨受热激胁迫后构建的cDNA文库中扩增获得一热激转录因子HsfA1d cDNA克隆,测序结果表明克隆的PsHsfA1d cDNA片段总长为2036bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为1449bp,可编码长度为482个氨基酸残基的蛋白质,所推导的蛋白质氨基酸序列在HSF DBD结构功能域与拟南芥AtHsfA1d和水稻OsHsfA1蛋白的相似性分别为86.3%和87.4%。组织特异性Realtime-PCR结果显示,PsHsfA1d主要在杨树叶片和根部组织中高丰度表达。非生物胁迫、激素及糖诱导表达表明,PsHsfA1d不仅受高温、干旱与盐诱导表达,还受到激素中GA_3与ABA,及葡萄糖与蔗糖信号的上调表达。组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.7软件对小叶杨36株基因型个体的PsHsfA1d序列进行比对和分析,共检测到207个单核苷酸多态性(SNP)位点,SNP频率为1/16bp,多样性指数π为0.00772。在编码区域,共检测到69个SNP位点,其中37个为同义突变,31个为错义突变,1个为无义突变;非同义突变与同义突变的比率0.132<1,推测在小叶杨物种演化过程...     

杉木NAC转录因子基因ClNAC1的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

【目的】克隆与杉木次生壁形成相关的Cl NAC1基因,在组织表达特异性分析基础上开展该基因的单核苷酸多态性(SNP)及其连锁不平衡(LD)分析,以期为深入解析该基因功能和开展LD作图提供重要依据。【方法】基于杉木根、茎、叶等混合样本转录组测序获得的相关数据,分离杉木Cl NAC1的c DNA序列,进行同源比对和进化树构建分析。利用实时荧光定量PCR技术(q PCR)检测Cl NAC1的表达模式。通过MEGA 6.0和Dna SP 5.0分析Cl NAC1在40个杉木无性系的SNP变异,以及LD衰减程度。【结果】分离到Cl NAC1基因c DNA序列1 286 bp,开放阅读框(ORF)长度为1 092 bp,编码蛋白质在N端含有1个由128个氨基酸残基组成的NAC结构域。相应基因组序列长2 546 bp,有3个外显子和3个内含子,且第1个内含子位于5'非翻译区(UTR)。系统进化树分析表明,Cl NAC1蛋白位于B分支,与拟南芥的NST1/2/3、毛果杨的Ptr WND2A/B等聚在一起,属于次生生长相关的NAC转录因子类别。Cl NAC1在雄球花中的表达量最大,在当年生成熟叶中最小;该基因在当年生半木质化茎中的表达量是未木质化茎的2.8倍,且在去年生茎木质部中的表达量比皮层大3倍左右。利用来自6个地理种源的40个无性系发现Cl NAC1内存在104个常见SNP位点,平均发生频率为1/24 bp,多样性水平达到0.012 53。编码区域有32个SNP位点,其中25个属于同义突变,7个属于错义突变。SNP多样性指数πtot、πsil、πs、πn在6个群体间的差异不显著,且不同群体的非同义突变多样性πn皆小于同义突变多样性πs。LD分析显示,当r20.1时,在6个群体中LD衰退序列长度在1 025~2 460 bp间变化,在基因内部LD水平已衰退至不显著。【结论】杉木Cl NAC1基因可能参与次生壁的发育。Cl NAC1在不同无性系间存在丰富的SNP变异,且在进化中主要受纯化选择作用。不同杉木群体中Cl NAC1基因SNP位点间的LD皆在较短序列长度内迅速消失,表明基于候选基因的LD作图策略在杉木关联作图研究中是可行的。     

Isolation and sequence analysis of a Dof protein gene （PtDof1） in Populus

Both cDNA and DNA clones of PtDof1(GenBank Accession No. FJ402844 and FJ402845) were isolated from plants grown in tissue culture of Populus tomentosa. The DNA sequence is 1597 bp including two exons and one intron. The cDNA is 969 bp in length with a 765 bp open reading frame which is capable of encoding 255 amino acids. The deduced amino acids sequence of the PtDof1 protein shares 65%,56% and 55% identity with Vitis vinifera(CAO48618) ,Nicotiana tabacum(CAA08755) and Glycine max(ABI16022) Dof protein by b...     

冬枣果实中1个ETR2类乙烯受体基因的克隆及其表达

冬枣(Ziziphus jujuba‘Dongzao’)是我国的特色鲜食果品之一,果实富含维生素C和环磷酸腺苷等成分,具有较高的营养和药用价值。冬枣采后贮藏过程中极易失水、皱缩、酒软或霉烂等,致使其供应期甚短。乙烯的生理作用是由位于细胞内质网上乙烯受     

Molecular cloning and expression analysis of a gene encoding a putative beta-ketoacyl-acyl carrier protein (ACP) synthase III (KAS III) from Jatropha curcas

A cDNA clone encoding a putative beta-ketoacyl-acyl carrier protein (ACP) synthase III (KAS III) was isolated from Jatropha curcas L., a woody oil plant. The cDNA clone (named JcKAS III) contained a 1203-bp open reading frame coding for 400 amino acids with a predicted molecular mass of about 42 kDa. The deduced amino acid sequence of the cDNA clone shares about 80% identity to KAS III from other plants, and contains a conserved Cys(176) in the active site and the amino acid motif G(355)NTSAAS(361) which is responsible for binding regulatory acyl-ACPs. Southern blotting analysis indicated that JcKAS III is a single copy gene in the J. curcas genome. Quantitative real-time PCR analysis showed that JcKAS III was expressed in all tissues examined with highest expression in roots, and that expression of JcKAS III increased as seeds developed.     

杉木木材形成过程扩展蛋白基因的克隆与表达分析

扩展蛋白是一类细胞壁结合蛋白,在一定的pH值下无需任何激活蛋白就可诱导细胞壁的伸展。以杉木木材形成的特异表达基因文库中获得的扩展蛋白ESTs序列为基础,通过RLM-RACE技术成功克隆到3条全长扩展蛋白基因。其中ClEXPA1 cDNA全长1033 bp,包括247个氨基酸的开放阅读框(ORF)区;ClEXPA2cDNA全长1374bp,包括268个氨基酸的开放阅读框;ClEXLA1cDNA全长1023bp,包括272个氨基酸的开放阅读框。进化树重建结果表明:ClEXPA1和ClEXPA2属于α-expansin(EXPA);ClEXLA1属于γ-expansin(EXLA)。实时定量PCR显示:ClEXPA1和ClEXPA2具有较为相同的表达模式,在形成层区域表达最高,在针叶及茎尖中度表达,成熟木质部表达较低,而根和花粉中几乎不表达;ClEXLA1在形成层及针叶中均有较高的表达,在木质部及茎尖中度表达,花粉中表达较低,而根中几乎检测不到。该组扩展蛋白的成功克隆,将为系统研究扩展蛋白在木材形成过程中的表达、功能及调控机制提供基因资源。     

玫瑰β-1,3-葡聚糖合成酶基因(RrCalS)克隆与生物信息学分析

为了探明胼胝质对玫瑰授粉亲和性的影响,本研究以‘唐红’玫瑰花柱为试材,采用RT-PCR和RACE方法获得了玫瑰β-1,3-葡聚糖合成酶基因的cDNA全长,命名为RrCalS。该基因全长5742 bp,开放阅读框5295 bp,编码1764个氨基酸。推导编码蛋白的分子量为204.7kD, PI值为9.00,在164-265位具有pfam14288结构域,在869-1642位具有pfam02364保守结构域,属于葡聚糖合成酶超家族;该蛋白属于疏水性、非分泌型蛋白,具有16个跨膜结构域,含有32个Ser磷酸化位点、21个Thr磷酸化位点、12个Tyr磷酸化位点;该蛋白的α-螺旋占49.49%,无规则卷曲占22.68%,β-转角占7.94%;该蛋白与Fragaria vesca等8种植物的Cals氨基酸序列同源性达73%以上,且它们的系统进化关系与传统分类结果一致。本研究为进一步深入研究玫瑰授粉不亲和机理,提高玫瑰育种理论和技术水平奠定了基础。