魔芋GDP甘露糖焦磷酸化酶基因及其启动子的克隆与分析

以花魔芋和白魔芋为材料,通过魔芋5个转录组高通量测序数据库,与拟南芥进行tBlastn比对、拼接,得到魔芋中的GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因GMP的推定全长,设计基因特异性引物,克隆得到魔芋GMP基因的部分cDNA序列,长度为1 233 bp,其中基因编码区长度为1 086 bp,编码的氨基酸为361个.在此基础上运用FNPI-PCR技术得到了魔芋GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因GMP上游启动子2 116 bp,经生物信息学分析,该序列具有典型的TATA-box、 CAAT-box及与胁迫相关的元件和光应答元件.     

苹果GMP、GME和GGP基因的克隆与表达分析

【目的】克隆苹果GDP-甘露糖焦磷酸化酶(GDP-mannose pyrophosphorylase,GMP)、GDP-甘露糖-3′,5′-表异构酶(GDP-mannose-3′,5′-epimerase,GME)和GDP-1-半乳糖磷酸酶(GDP-L-galactose-1-phosphate phosphorylase,GGP)的基因序列并分析其表达特性,探讨GMP、GME和GGP基因在抗坏血酸(Ascorbic acid,AsA)合成过程中的作用。【方法】以‘嘎啦’苹果幼果为材料,分别运用RT-PCR和PCR法克隆GMP、GME和GGP基因的cDNA和gDNA全长序列,对其序列及编码产物进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR,分析以上基因在苹果不同组织(幼叶、成熟叶、衰老叶、花、幼果、成熟果和根)中的表达情况。【结果】RT-PCR法克隆及序列分析显示,GMP基因的cDNA全长为1 280bp,编码361个氨基酸,gDNA序列中含有3个内含子;GME基因的cDNA全长为1 323bp,编码376个氨基酸,gDNA序列中含有5个内含子;GGP基因的cDNA全长为1 677bp,编码446个氨基酸,gDNA序列中含有6个内含子。基因表达的实时荧光定量PCR分析表明,GMP、GME和GGP在苹果不同组织中均有表达,在叶片中的表达量高于其他组织,且表达量随着叶片的生长逐渐升高;在花、幼果和成熟果中,GMP、GME和GGP的表达量差异不明显。【结论】克隆获得了苹果的GMP、GME和GGP基因,其在苹果不同组织的生长过程中有不同的表达特性,但GME的表达水平远远低于GMP和GGP,这在一定程度上表明,在苹果AsA的生物合成过程中,GMP、GGP较GME有更重要的作用。     

番茄水通道蛋白基因SlAQP的克隆与序列分析

【目的】通过分析克隆得到的番茄水通道蛋白SlAQP基因的cDNA全长序列特征、编码蛋白的细胞定位及其在番茄材料Mirco Tom中经干旱胁迫后的表达模式,为进一步研究番茄在逆境下的抗逆机制及加快番茄抗逆育种积累资料。【方法】采用RACE 技术克隆番茄水通道蛋白基因的cDNA全长,结合生物信息学软件分析该基因的编码蛋白特性;利用基因枪转化法将SlAQP基因与GFP融合的瞬时表达载体（SlAQP::GFP）转入洋葱表皮细胞,对该基因进行亚细胞定位;利用Real time-PCR 分析该基因在番茄品种Mirco Tom中经干旱胁迫下的表达机制。【结果】SlAQP基因（GenBank登录号：HQ433337）cDNA全长为1 107 bp,编码区含852 bp,共编码283个氨基酸。生物信息学软件分析表明,SlAQP基因含有6 个跨膜区,2 个NPA 单元,其氨基酸残基与MIP 家族蛋白保守区序列完全一致,且该基因氨基酸序列与其它物种PIP 类质膜型水通道蛋白氨基酸序列具有很高的同源性。11个物种间的聚类分析表明,SlAQP基因编码的蛋白与马铃薯质膜型水通道蛋白遗传距离最近。细胞定位结果确认SlAQP基因编码蛋白在细胞质膜上发挥生物学作用。Southern杂交结果显示,SlAQP基因在番茄基因组DNA中呈单拷贝。Real time-PCR 分析结果证实,干旱胁迫下该基因表达量总体呈下降趋势。【结论】对番茄水通道蛋白SlAQP基因在干旱胁迫后的表达模式分析,预示该基因表达受逆境条件的影响,为今后进一步探讨其在干旱胁迫中发挥的作用提供了重要信息。     

一个亚洲棉MYB家族新基因的克隆及特征分析

【目的】克隆亚洲棉MYB家族的一个新基因（GaMYB2）,研究其表达模式,分析其预期编码蛋白。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆亚洲棉MYB2的cDNA序列全长;应用生物信息学软件分析该基因及预期编码蛋白的特征;采用实时荧光定量PCR技术对该基因的组织特异性和PEG6000模拟干旱胁迫处理下的表达模式进行分析。【结果】从亚洲棉(Gossypium arboreum L.)中克隆了MYB家族的一个新基因MYB2,该基因全长1 117 bp,ORF全长840 bp,编码279个氨基酸,含有MYB保守域,氨基酸的BALSTP分析表明GaMYB2氨基酸序列与已报道的水稻（BAA23338.1）、小麦(AAT37168.1)等的序列有40.50%到68.20%的相似性。亚细胞定位表明该基因在细胞核中表达,实时荧光定量PCR结果表明该基因在根和花中的表达量较高,并且响应17%的PEG6000模拟干旱胁迫处理,上调表达。【结论】GaMYB2是亚洲棉MYB家族的一个新基因,并认为该基因可能在棉花调控干旱胁迫的生理适应过程中发挥重要作用。     

扩展莫尼茨绦虫β微管蛋白基因的克隆及序列分析

[目的]从扩展莫尼茨绦虫中克隆β微管蛋白基因,进行序列测定和生物信息学分析,为进一步研究该基因的功能奠定基础.[方法]构建扩展莫尼茨绦虫成虫cDNA文库,随机挑取重组阳性克隆进行测序,对部分序列进行引物步移法测序,获得其全长cDNA序列;采用生物信息学等技术对该cDNA序列进行开放阅读框(ORF)的寻找、编码氨基酸的推导、核苷酸和氨基酸同源性比较以及蛋白二级结构的初步预测.[结果]获得了1个扩展莫尼茨绦虫新基因——β微管蛋白基因,全长1571 bp,编码444个氨基酸,与日本血吸虫的β微管蛋白氨基酸序列具有78.6;的同源性.编码蛋白的理论分子量为49.6 ku,等电点为4.96;1 -4位氨基酸MREI为β微管蛋白转录后调控信号,140～146位GGGTGAG存在一个微管蛋白标志信号片段,在99～106位和391～410位存在两个典型的β微管蛋白保守区;亚细胞定位分析其为细胞的骨架蛋白.[结论]获得了扩展莫尼茨绦虫β微管蛋白基因的全长cDNA序列,为该基因功能的实验性鉴定工作奠定基础.     

白及PMM基因cDNA序列克隆及甘露糖合成 相关基因的表达特性分析

[目的]克隆白及磷酸甘露糖变位酶(PMM)基因(BsPMM)cDNA序列,并检测甘露糖合成相关基因的表达特性,为研究甘露糖合成相关基因的调控功能及白及多糖合成机制提供理论依据.[方法]采用RT-PCR克隆BsPMM基因cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测BsPMM和GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因(BsGMP)在不同品种(桂及1号和桂及2号)、生育期(苗期、生长旺期和成熟期)和组织(叶片、茎、假鳞茎和根)中的表达特性,同时测定不同生育期假鳞茎的多糖和甘露糖含量.[结果]克隆获得的BsPMM基因cDNA全长1062 bp,包含一个759 bp的开放阅读框(ORF),编码252个氨基酸,该基因编码的蛋白BsPMM定位于细胞质,含一个从细胞内部到外部的跨膜螺旋区;不稳定系数为41.67,为不稳定蛋白;总平均疏水指数为-0.304,为亲水性蛋白,含植物PMM蛋白特有的4个保守结构域,属于HAD超家族成员.BsPMM蛋白与单子叶植物尤其是兰科植物铁皮石斛和蝴蝶兰PMM蛋白的亲缘关系较近,与罂粟、葡萄和芦笋等双子叶植物PMM的亲缘关系较远.BsPMM和BsGMP基因在不同品种、组织和生育期均有表达,且二者在假鳞茎中表达量显著高于其他组织(P<0.05),区别在于桂及1号在生长旺期的表达量最高,而桂及2号在苗期的表达量最高.桂及1号和桂及2号假鳞茎中甘露糖含量和多糖含量均随生育期推移呈逐渐升高的变化趋势.[结论]BsPMM和BsGMP基因表达具有时空、组织和品种特异性,可能是调控多糖合成代谢途径中的关键基因,参与白及甘露糖和多糖的合成.     

烟草转录因子NtMYB42基因的克隆与分析

【目的】克隆烟草木质素生物合成途径调控基因NtMYB42,为烟草品质改良提供参考依据。【方法】利用同源克隆法从栽培烟草K326克隆出NtMYB42基因全长序列和cDNA序列,研究分析NtMYB42基因的结构、编码蛋白理化性质、亚细胞定位和同源性等。【结果】NtMYB42基因组和cDNA全长分别为2 312bp和1 130bp,包含2个外显子和1个内含子,编码281个氨基酸,分子量为31.79kD,等电点pI为5.18,预测有3个糖基化位点和18个磷酸化位点;NtMYB42与SlMYB42等植物MYB42蛋白同源性水平较高,与SlMYB42一致性达82.6%。【结论】从K326中克隆出NtMYB42基因全长序列和cDNA序列,NtMYB42是番茄SlMYB42、矮牵牛PnODO1和拟南芥AtMYB42的同源基因,是烟草木质素合成途径调控的重要候选基因。     

中药青天葵黄酮醇合成酶基因的克隆与生物信息学分析

【目的】克隆中药青天葵黄酮化合物生物合成途径的关键调控酶—黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)基因并分析其序列特征及编码蛋白的功能。【方法】在前期青天葵转录组测序获得的FLS基因序列片段的基础上,通过cDNA末端快速扩增技术(RACE-PCR)克隆FLS基因的cDNA全长及其编码区;利用生物信息学方法对其编码蛋白进行同源性比对和功能分析。【结果】青天葵FLS基因cDNA全长1268 bp,其中包含993 bp的开放阅读框,编码331个氨基酸。编码蛋白的氨基酸序列预测显示,青天葵FLS蛋白为酸性、亲水性蛋白,分子量约为37.3 kDa;不含有信号肽、转运肽和跨膜结构域,可能定位于细胞质中;具有黄酮醇合成酶保守功能域,与铁皮石斛等同科植物FLS蛋白的同源性可达82%。【结论】成功克隆了青天葵黄酮醇合成酶基因,为后续的基因功能鉴定和生物合成调控,进而提高青天葵黄酮类药效成分积累奠定了基础。     

绵羊YAP1基因全长cDNA克隆及生物信息学分析

【目的】克隆绵羊YAP1基因cDNA并分析其序列及其蛋白的遗传特性及其在不同组织中不同程度的表达情况。【方法】以湖羊为研究对象,利用RT-PCR和RACE技术获得绵羊YAP1序列,并结合生物信息学方法对绵羊YAP1的序列进行深入分析。【结果】从湖羊背最长肌中克隆YAP1基因的全长cDNA序列;利用生物信息学技术,对绵羊YAP1基因与其它物种的同源性,蛋白质序列的跨膜区,亚细胞定位,亲水性,潜在信号肽剪切位点,糖基化位点,磷酸化位点,编码产物进行功能预测分析,及其编码蛋白的二级结构,三级结构等进行分析。【结论】克隆获得绵羊YAP1基因序列全长为1 712 bp,包括1 212 bp的编码区序列,编码403个氨基酸。同源性分析发现,绵羊YAP1核苷酸序列与推测氨基酸序列与灰仓鼠的同源性最高,分别达到78.77%和92.51%,而与人、黑猩猩的一致性差异较小。氨基酸序列分析发现该基因编码蛋白为水溶性蛋白,相对分子量为44079.0Da,理论等电点为4.91,无信号肽序列和跨膜区;亚细胞定位主要在细胞核,不属于分泌蛋白;预测含有33个磷酸化位点,7个糖基化位点,具有两个WW结构域,二级结构以无规则卷曲为主,三级结构显示,YAP1结构域区构成弯曲状螺旋结构。预测YAP1蛋白主要在调节功能过程中有着关键作用。以上研究为进一步探讨YAP1基因在肌肉生长过程中的功能研究奠定了遗传信息基础。     

蕙兰CfMADS1基因的克隆及其时空表达特性

【目的】对蕙兰CfMADS1基因cDNA全长进行克隆和时空表达特性研究,为研究成花相关基因的功能提供参考。【方法】以蕙兰萼片cDNA为模板,利用反转录RT-PCR和RACE的方法,克隆获得CfMADS1全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。以蕙兰各时期的器官组织为材料,利用荧光定量PCR进行该基因的时空表达分析。【结果】成功克隆了CfMADS1基因(GenBank登录号为KC148540),其cDNA序列全长1 061bp,开放阅读框长744bp,编码247个氨基酸,分子式为C1 244H2 040N370O377S9。其编码的氨基酸序列与AP1/FUL亚家族中金钗石斛MADS1具有较高的同源性(85.43%),与AP1/FUL转录因子亚家族中的蛋白聚为一类。该基因编码蛋白没有明显的信号肽和跨膜域,极可能位于细胞核内,具有MADS保守域(1-61aa)和相对保守的K区(87-178aa),而且在C末端具有AP1/FUL特征基序(LPPWML),二级结构中α-螺旋所占比例较高(55.63%),三级结构与月季、水稻和水仙MADS1蛋白结构非常相似。该基因在盛花期叶中表达最强烈,花蕾期叶、葶、蕾及营养期叶、盛花期葶中表达较为强烈,子房和营养期根中表达较弱,其余器官组织中表达痕量。【结论】从蕙兰萼片中克隆得到了CfMADS1cDNA全长序列,CfMADS1与蕙兰的成花诱导、花发育以及果实形成有关。     

慈竹4CL基因的克隆及其生物信息学分析

【目的】克隆慈竹木质素生物合成酶4CL基因,研究其序列特征,为今后利用该基因调控慈竹木质素的生物合成研究奠定基础。【方法】参照其他物种4CL基因保守区,设计简并引物,以慈竹幼笋cDNA为模板,克隆到1条750 bp的4CL基因保守区片段。以这条保守区片段为模板,结合5′RACE和3′RACE克隆4CL基因全长序列,并对其进行了生物信息学分析。【结果】成功克隆了慈竹4CL基因全序列,该序列CDS区全长为1 674 bp,编码558个氨基酸;氨基酸序列中存在两大4CL氨基酸保守域(SSGTTGMPKGV和GEICIRG),其中前一个氨基酸保守域的第7个氨基酸位点变为M,与常见的L不同,表明慈竹的4CL基因发生了一定变异。系统进化分析表明,该基因(Na4CL)与水稻的Os4CL4和黑麦草的Lp4CL2具有很高的同源性。【结论】克隆了慈竹木质素合成酶4CL基因全长序列,在GenBank上注册为EU327341,可能与慈竹木质素生物合成有关。     

月季MYB基因cDNA全长克隆和表达分析

 【目的】克隆月季花色代谢相关新基因的全长cDNA序列,并分析其表达功能。【方法】根据月季花色突变体SSH文库分析得到的差异表达EST序列设计引物,采用RACE技术进行全长cDNA克隆。【结果】克隆到1 125 bp的cDNA全长,GenBank登录号为Eu082130。这一cDNA序列编码1个包含294个氨基酸的前体蛋白,它与小金海棠MxMYB1和大豆的GmMYB176 蛋白的保守区同源性分别为70%和58%,都是只有1个MYB结构;而与具有两个MYB结构域的棉花GhMYB26、拟蓝芥AtMYB305和金鱼草AmMYB340同源性很低。该蛋白的分子量为32.33 kD,等电点为9.65,分子式为C1387H2201N435O440S10 。半定量PCR 分析证实了该RhMYB1基因与CHS基因在红花突变体中比在黄花亲本中表达量高。【结论】推测该基因是一个转录因子,参与调控花青苷的合成。     

松材线虫类甜蛋白(TLP-1)基因克隆及蛋白质结构预测

【目的】对松材线虫类甜蛋白(TLP-1)结构进行分析,进一步为其功能研究奠定基础。【方法】通过对松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)类甜蛋白(TLP-1)设计特异性引物,运用RT-PCR技术克隆该基因全长cDNA序列。运用相关生物学软件进行分析及三维结构构建。【结果】该基因全长为441bp,编码146个氨基酸。NCBI比对发现该基因属于TLP超基因家族。PROCHECK分析显示蛋白结构建合理。【结论】该蛋白不论从序列分析以及蛋白构建结果显示,相对于动物源类甜蛋白,其与植物更为相似。     

中国野葡萄锌指蛋白基因的克隆及生物信息学分析

【目的】在受白粉病菌侵染的中国野葡萄叶片中克隆锌指蛋白基因全长,研究葡萄抗白粉病的分子机制。【方法】在前期采用mRNA差异显示技术获得的中国野葡萄华东葡萄株系白河35-1抗白粉病基因表达差异cDNA片段T11GG/B0324-292的基础上,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆了该cDNA全长序列,并结合生物信息学方法对所获取的序列进行分析。【结果】该cDNA全长2663bp(GenBank登录号HM008621),具有完整的开放阅读框,基因全长2223bp,编码1个由740个氨基酸组成的锌指蛋白(Zinc finger protein),5′和3′非翻译区长度分别为395和44bp。多重比较分析表明,该基因推导的氨基酸序列与拟南芥、蒺藜苜蓿、水稻的C3H亚型CCCH型锌指蛋白的同源性分别为61%,70%和60%。【结论】利用RACE技术获得了锌指蛋白基因全长,为进一步研究锌指蛋白基因与葡萄抗白粉病的关系奠定了基础。     

不结球白菜BrCBF基因cDNA全序列克隆及结构特征分析

运用RT-PCR和RACE技术从不结球白菜中克隆到1个抗寒相关基因,命名为BrCBF,基因登陆号为DQ402470.其cDNA全长1 003 bp,含有648 bp的完整开放阅读框,编码216个氨基酸,该基因编码的蛋白序列与拟南芥、荠菜、甘蓝型油菜编码的氨基酸序列有极高的同源性,且具有CBF典型的保守结构域AP2.     

牦牛Cygb基因的克隆及序列分析

【目的】对牦牛Cygb基因进行克隆与序列分析,为进一步深入研究Cygb基因在牦牛对低氧环境适应性中的作用提供理论基础。【方法】参照GenBank中牛的Cygb基因序列设计引物,提取牦牛肝组织RNA,以反转录合成的cDNA为模版,克隆牦牛Cygb基因并进行测序,运用生物信息学软件对所得序列进行分析。【结果】牦牛Cygb基因编码区全长573bp,编码190个氨基酸,编码产物分子质量21.5ku,理论等电点为6.61。蛋白预测表明,Cygb编码蛋白整体表现为亲水性,蛋白质的二级结构主要由α螺旋及延伸链构成。同源性分析表明,11条序列当中牦牛与牛、绵羊等物种具有较高的同源性,在系统发育树中距离最近,其中牦牛与牛的同源性最高,达到99.0%。【结论】克隆到573bp的牦牛Cygb基因编码区全长序列,该序列在哺乳动物中具有很高的保守性。     

苹果蠹蛾β-actin基因cDNA的克隆、序列分析及mRNA表达稳定性检测

【目的】克隆苹果蠹蛾(Cydia pomonella(L.))的β-actin基因cDNA全长,确定其作为内参基因的可能性。【方法】运用RT-PCR和RACE技术分段扩增苹果蠹蛾β-actin基因5′和3′非编码区及保守区,拼接后根据所获序列设计引物,完整克隆苹果蠹蛾β-actin基因。利用生物信息学软件对苹果蠹蛾β-actin基因编码的蛋白质进行分析预测;通过实时定量PCR和半定量PCR方法,检测不同发育阶段以及杀虫剂处理后苹果蠹蛾β-actin mRNA的表达情况。【结果】苹果蠹蛾β-actin基因cDNA全长1 466bp(GenBank登录号为KC832921),包括5′非编码区67bp、3′非编码区268bp和开放阅读框1 131bp,编码一个由376个氨基酸残基组成的蛋白质。推导的蛋白质相对分子质量为41.793 7ku,等电点为5.29,含有3个actin蛋白家族的典型识别特征以及6种类型的特定功能位点,氨基酸序列与其他昆虫β-actin一致性高达99%。实时定量PCR和半定量PCR结果表明,β-actin基因在苹果蠹蛾发育不同时期以及杀虫剂处理后表达量无显著差异(P0.05)。【结论】苹果蠹蛾β-actin基因可作为可靠的内参基因应用于基因mRNA的表达定量研究。     

凡纳滨对虾类泛素折叠修饰蛋白Ufm1基因

【目的】了解类泛素折叠修饰蛋白(Ufm1)的结构特征和蛋白功能,为进一步探究Ufm1基因功能提供参考。【方法】以同一生长性状分离凡纳滨对虾家系的肌肉组织为材料,构建凡纳滨对虾生长性状差减cDNA文库,通过斑点杂交筛选获得Ufm1基因,经全长cDNA文库筛选获得Ufm1基因全长序列。【结果】Ufm1基因全长cDNA序列长714 bp,包含261 bp的开放阅读框,推测编码的蛋白质为86个氨基酸,预测的分子量为9.3 ku,等电点pI为6.55;其编码蛋白无信号肽,无跨膜区域,可能定位于细胞质中,属于亲水性蛋白,含有1个酪蛋白激酶II磷酸化位点、1个N-糖基化位点、2个蛋白激酶C磷酸化位点;序列同源性分析表明,不同进化地位物种的Ufm1基因存在较高的同源性。【结论】Ufm1基因在系统进化上高度保守,这为进一步探究Ufm1基因功能及原核表达等奠定了基础。     

刺五加GAPDH 基因全长cDNA 的克隆与生物信息学分析

采用cDNA末端RACE技术,从刺五加叶片中克隆到GAPDH基因cDNA的全长序列,并运用生物信息学方法对该基因的cDNA序列、保守区、氨基酸序列、亲缘关系等特征进行分析,并预测其编码蛋白质的结构和功能.研究结果表明,刺五加GA PGH基因的cDNA全长为1 437 bp,开放阅读框全长为1 023 bp,编码一个具有340个氨基酸残基的蛋白,蛋白分子质量为37.070 ku,理论等电点(pI)为7.71.刺五加GAPDH蛋白不存在跨膜结构域,定位于细胞质中,属于亲水蛋白.     

荔枝DA1同源基因的克隆及生物信息学分析

【目的】克隆荔枝种子大小调控基因DA1,对其进行生物信息学分析。为深入研究荔枝LcDA1基因的功能提供理论参考。【方法】利用生物信息学软件对荔枝DA1同源基因及其编码蛋白进行预测和分析。以荔枝种子cDNA为材料,采用RT-PCR扩增3个LcDA1基因全长。【结果】根据转录组数据获得3个DA1同源基因,分别命名为LcDA1-1、LcDA1-2和LcDA1-3。开放阅读框(ORF)分别为1479,1419和1104 bp,分别编码492,472和367个氨基酸。氨基酸序列分析结果显示3个蛋白均含有典型的UIM和LIM结构域。【结论】荔枝LcDA1蛋白具有典型的DA1保守结构域,可能在荔枝种子发育中具有重要作用。