龙骨马尾杉PcHDR1基因克隆及序列分析

该研究采用RT-PCR方法对龙骨马尾杉Phlegmarirus carinatus(Desv.)Ching 1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶[1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl 4-diphosphate reductase,HDR]基因Pc HDR1的编码区进行克隆并利用生物信息学方法进行序列分析。根据实验室已获得的龙骨马尾杉转录组数据,从中获得1条编码HDR的转录本,采用RT-PCR方法获得该基因的全长c DNA序列,所克隆的Pc HDR1基因编码区长为1 437 bp,编码478个氨基酸残基,Gen Bank登录号为JQ957845。Pc HDR1与银杏Ginkgo biloba的HDR序列同源性最高,达78%。生物信息学预测Pc HDR1蛋白没有跨膜区,具有Lyt B保守结构域,不含信号肽。该研究克隆并获得了龙骨马尾杉Pc HDR1基因的编码区序列,并对其编码的蛋白进行了序列分析及结构域预测,为进一步研究HDR的功能奠定基础。     

甘草中新NADPH细胞色素P450还原酶基因的克隆与相关生物信息学分析

目的从甘草Glycyrrhiza uralensis中克隆1个新的NADPH细胞色素P450还原酶基因(Gu CPR,登录号:MH401048)并进行生物信息学分析。方法提取甘草根部总RNA后逆转录为cDNA,通过转录组数据库筛选得到Gu CPR基因全长,利用NCBI ORF finder得到其开放阅读框并翻译得氨基酸序列,设计引物进行PCR扩增,构建克隆重组质粒。利用生物信息分析预测蛋白性质、结构等及模拟蛋白三级结构,并构建同源系统进化树。结果克隆得到Gu CPR基因cDNA全长2 118bp,编码705个氨基酸残基,相对分子质量78 450,等电点(pI)5.19。Gu CPR蛋白为非分泌蛋白,不具有信号识别功能。跨膜预测结果显示蛋白的第44~64位氨基酸为跨膜区,同时,亚细胞定位预测结果显示蛋白位于内质网上。结论克隆得到一个新的Gu CPR,并进行了生物信息学分析,为进一步研究提供了理论基础。     

三叶青扩展蛋白家族基因全长cDNA的克隆及其生物信息学和表达分析

目的克隆三叶青Tetrastigma hemsleyanum的扩展蛋白家族基因,对其进行器官表达分析,并初步探讨其功能。方法根据Gen Bank中登录的扩展蛋白基因保守区域序列设计1对简并引物,以三叶青球形块根c DNA为模板进行RT-PCR扩增,再结合RACE技术,获得三叶青扩展蛋白基因全长c DNA序列,命名为Th-exp。采用半定量RT-PCR和荧光定量PCR分析Th-exp基因在不同器官中的表达情况。结果克隆获得扩展蛋白家族基因,共782 bp,其中包含630 bp开放阅读框,编码209个氨基酸(Gen Bank登陆号KP693606)。Th-exp编码的蛋白质具有典型的扩展蛋白结构特征,N端含有8个半胱氨酸的结构域,C端含有4个保守的色氨酸结构域,中间含有组氨酸功能域。Blast分析显示,Th-exp与葡萄、醉蝶花中扩展蛋白基因具有相似性。半定量RT-PCR和荧光定量PCR分析表明,Th-exp在三叶青叶、茎、普通细根和球形块根中均有表达,但球形块根中表达强于其他器官。结论克隆得到三叶青扩展蛋白家族基因Th-exp全长c DNA,初步预测其参与了三叶青块根的发育过程。     

当归咖啡酸-O-甲基转移酶基因克隆和序列分析

目的克隆当归Angelica sinensis咖啡酸-O-甲基转移酶(caffeic acid O-methyltransferases,COMT)编码基因全长c DNA,并对序列进行生物信息学分析。方法提取当归叶片总RNA为c DNA合成模板,利用同源克隆结合c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆当归COMT全长c DNA,并利用NCBI、Ex PASy网站上的Blast N、Blast P、ORF Finder、Compute PI/Mw、Prot Scale、PROSITE、SWISS-MODEL等序列在线分析工具和MEGA、DNAMAN生物信息学软件对序列进行分析。结果获得COMT全长c DNA序列,并在Gen Bank注册(登录号KP188587)。序列分析表明,克隆的c DNA全长为1 436 bp,其中包括5’-UTR(76 bp)和3’-UTR(362 bp),含有1个1 098 bp的完整开放阅读框(opening reading frame,ORF),编码365个氨基酸的多肽链;预测蛋白质相对分子质量为40 230,理论等电点(p I)为5.43;无信号肽,具有典型的II型氧甲基转移酶结构域SAM_OMT_II。结论首次克隆当归COMT基因全长c DNA,为当归COMT基因功能研究和当归阿魏酸生物合成与调控的机制研究奠定基础。     

菘蓝中肉桂酸-4-羟基化酶基因克隆与表达分析

目的克隆菘蓝中肉桂酸-4-羟基化酶(C4H)基因,并进行生物信息学和表达分析。方法采用c DNA末端快速扩增(RACE)技术克隆C4H基因全长c DNA序列,进而获得其基因组DNA序列。通过RT-PCR法检测C4H蛋白在不同器官中及受到相应刺激因素下的表达情况。结果菘蓝C4H基因全长c DNA为1 674 bp(Gen Bank登录号:GU014562),包含一个1 530bp的开放阅读框(ORF),编码509个氨基酸残基。对应的基因组分析表明,C4H基因含2个内含子,3个外显子。在根、茎、叶各器官中均有表达,其中根中最多。胁迫因素紫外照射(UV-B)、茉莉酸甲酯(Me JA)、脱落酸(ABA)和赤霉素(GA3)在一定程度上能够诱导C4H的表达上调。结论首次从菘蓝植物中克隆得到C4H基因的c DNA全长序列,并证实其在根中表达量最高,且在胁迫因素下表达量上调,为进一步研究菘蓝中抗病毒活性成分木质素类成分的次生代谢工程奠定基础。     

桑黄鲨烯环氧酶基因克隆与序列分析

目的对参与桑黄三萜合成途径的关键酶鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)进行基因全长克隆和生物信息学分析。方法以桑黄总RNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术克隆桑黄SE基因的全长c DNA和DNA序列,并通过Ex PASy在线分析等方法对其进行生物信息学分析。结果序列分析表明,SE基因全长2 145 bp,包含6个外显子和5个内含子;所克隆的c DNA全长为1 856 bp,包含1个1 452 bp的开放阅读框,编码483个氨基酸的蛋白,命名为Ib SE1,预测该蛋白的相对分子质量为5.3×104,等电点(p I)为8.41,无信号肽。结论首次克隆并获得桑黄鲨烯环氧酶基因全长序列,为进一步阐明桑黄三萜代谢途径和改善中药材品质奠定基础。     

芍药FPPS基因的克隆及生物信息学分析

目的克隆芍药萜类物质生物合成关键酶法呢基焦磷酸合酶(farnesyl pyrophosphate synthase,FPPS)c DNA全长序列并对其进行生物信息学分析。方法根据芍药转录组测序数据,设计一对特异性PCR引物,应用RT-PCR技术扩增出芍药FPPS基因目标条带并克隆至p MD18-T载体上,菌落PCR和质粒PCR鉴定出阳性重组子后进行序列测定及序列同源性搜索、分子系统进化树构建、结构域搜索及3D结构预测等生物信息学分析。结果测序结果表明芍药FPPS基因全长1 315bp,含60 bp的5’-UTR、1 050 bp的CDS和205 bp的3’-UTR,共编码349个氨基酸,Gen Bank登录号为KP708571;Blastn和Blastp分析结果显示芍药FPPS(KP708571)及其编码的蛋白(AKJ26301)在核苷酸水平和氨基酸水平上与多种植物的FPPS基因和FPPS蛋白具同源性;分子进化树分析结果表明芍药FPPS蛋白与其他物种FPPS蛋白的亲缘关系相对较远;预测芍药FPPS蛋白相对分子质量为40 200,等电点为5.33,是一个定位于胞液、不含跨膜结构域、不含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白;发现芍药FPPS含有底物结合位点、底物-Mg2+结合位点、催化位点、富含天冬氨酸位点1及富含天冬氨酸位点2共7个保守结构域;3D结构中α-螺旋所占比例高且α-螺旋之间由β-转角(loop)相连接;中央腔(central cavity)由大约10个核心α-螺旋排列而成。结论首次从芍药中克隆了FPPS基因并对其进行了初步的生物信息学分析。     

短翅豆芫菁beta-actin基因CDS区克隆与生物信息学分析

目的克隆短翅豆芫菁beta-actin基因CDS区全序列,并进行生物信息学分析。方法使用PCR克隆技术和生物信息学分析方法。结果克隆得到该基因CDS区全序列,全长1131bp(Gen Bank序列号为KU884974),包含了ATG起始密码和TAA终止密码子,共编码了376个氨基酸,蛋白质分子量为93.37k Da,理论等电点为5.09。该基因蛋白均位于膜外,无跨膜结构,平均疏水性(GRAVY)为0.391,该组成蛋白结构稳定。进化树分析结果表明,短翅豆芫菁与中华豆芫菁,埃及伊蚊和鼎突多刺蚁亲缘较近。结论成功克隆、分析了短翅豆芫菁beta-actin基因CDS区序列,为深入研究该基因在短翅豆芫菁体内的表达调控及短翅豆芫菁遗传与进化关系提供理论基础。     

茅苍术DXS基因的克隆与分析

目的:克隆茅苍术萜类化合物生物合成关键酶1-脱氧木糖-5-磷酸合酶(DXS)基因,并进行序列特征分析和组织特异性表达分析。方法:根据转录组测序所得的DXS基因片段,克隆出全长c DNA序列。运用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR),以tublin为内参基因,检测DXS基因在不同组织中的表达量。结果:克隆得到的DXS基因全长c DNA序列为2 151 bp,编码716个氨基酸,并在Gen Bank注册(登录号KY659208)。氨基酸序列系统发育分析表明,该序列与甜叶菊等菊科植物DXS基因有较高的同源性。Real-time PCR法检测发现茅苍术DXS在叶片中表达量最高,其次为花,而在根茎和根中表达很低。结论:获得了茅苍术DXS基因的全长c DNA序列,对其进行了初步生物信息学分析,揭示了其组织差异性表达特征,为进一步阐述该基因在茅苍术萜类成分生物合成途径中的功能奠定了基础。     

光果甘草GgUGE基因的克隆和序列分析

目的:通过克隆光果甘草Glycyrrhiza glabra UDP-葡萄糖4-差向异构酶(UDP-glucose 4-epimerase,UGE)基因并进行生物信息学分析,探究光果甘草UGE基因与甘草酸生物合成分子调控之间的潜在关系。方法:从光果甘草主根中提取RNA,通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)克隆得到UGE基因c DNA序列,测序并进行序列分析。结果:成功克隆得到一条长度为1 121 bp的光果甘草UGE基因(Gg UGE) c DNA序列,包含1个长度为1 053 bp的开放阅读框(ORF),共编码350个氨基酸残基,在Gen Bank上对所得c DNA序列进行注册,序列注册号为MK638908。序列分析表明Gg UGE基因编码蛋白为不稳定亲水蛋白,理论相对分子质量为39. 02 k Da,等电点为6. 13,不含信号肽,无跨膜区,二级结构以α-螺旋为主,保守结构域含有葡萄糖4-差向异构酶基因家族结构域。Gg UGE基因的c DNA序列和氨基酸序列聚类分析结果表明其与豆科植物亲缘关系最近,而与杨柳科植物亲缘关系较远。结论:首次克隆得到了光果甘草Gg UGE c DNA序列,对其进行了生物信息学分析,为后续Gg UGE基因的功能研究以及甘草酸生物合成分子调控机制的解析提供参考。     

马蓝色氨酸合成酶基因的克隆及表达分析

目的 克隆马蓝Baphicacanthus cusia吲哚类生物碱合成途径的色氨酸合成酶（tryptophan synthase,TSB）基因,命名为BcTSB（GenBank登录号AYM45644.1）,对其生物信息学和表达进行分析。方法 基于前期马蓝转录组数据库,获得BcTSB基因开放阅读框（ORF）,运用生物信息学手段对基因功能做出初步预测,构建pET32a-BcTSB原核表达载体,并转化大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG诱导表达后进行SDS-PAGE检测。通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术检测马蓝不同组织（根、茎、叶）中TSB表达水平。结果 克隆的BcTSB基因ORF长度为1 452 bp,编码483个氨基酸,生物信息学预测为亲水性蛋白,定位于叶绿体,该蛋白相对分子质量为51 665.89,pET-32a载体包含18 000的标签。SDS-PAGE分析在70 000处出现目的蛋白条带,与理论预期值大小一致。qRT-PCR分析显示BcTSB基因在马蓝不同组织中均有表达,且在茎中的表达量最高。结论 通过对BcTSB基因的克隆及表达分析,为进一步研究该基因功能及调控奠定了实验基础。     

山茱萸萜类甲羟戊酸合成途径关键酶CoHMGS基因的克隆与分析

目的克隆得到山茱萸Cornusofficinalis萜类合成途径的关键酶CoHMGS基因的cDNA序列,并进行相应的生物信息学分析,为深入研究CoHMGS基因的功能奠定基础。方法以山茱萸转录组筛选出的c102453_g2序列为参考序列设计特异引物,以山茱萸叶片总RNA,通过RT-PCR扩增获得CoHMGS基因序列,序列纯化回收后连接到pTOPO-T载体上,转化至大肠杆菌DH10B,选取阳性克隆测序。利用生物信息学软件预测CoHMGS基因及其编码蛋白质的功能。结果克隆得到长度为1645 bp的CoHMGS序列,包含1413 bp的完整开放阅读框,编码470个氨基酸。蛋白整体带负电荷,为不稳定亲水性蛋白,定位于细胞质内,不含跨膜结构。结论首次克隆得到山茱萸CoHMGS基因,对其编码蛋白质进行了初步的分析和预测,为深入揭示CoHMGS基因在山茱萸萜类物质合成途径中的功能奠定了基础。     

霍山石斛类黄酮-3-O-糖基转移酶（DhUF3GT）基因克隆与原核表达分析＊

目的 克隆霍山石斛类黄酮-3-O-糖基转移酶（DhUF3GT）基因并进行生物信息学分析，为进一步培育高黄酮含量的霍山石斛药材提供理论依据。方法 根据前期霍山石斛转录组数据筛选出的基因DhUF3GT，克隆该基因，并对cDNA的核酸序列进行生物信息学分析，同时构建DhUF3GT-pET28（a）重组质粒进行原核表达分析。结果 测序结果显示，霍山石斛DhUF3GT基因cDNA序列有1289 bp，包含一个长度为1239 bp的开放阅读框，编码412个氨基酸，GenBank中的登录号为OM460827。生物信息学分析表明：DhUF3GT蛋白属于亲水性稳定蛋白，理论相对分子质量为45.668 KD，等电点（PI）为5.98，具有多个磷酸化位点和两个糖基化位点，不含信号肽，亚细胞定位于叶绿体。系统进化树表明，该序列与同科植物铁皮石斛同源性最高，具有UGT家族的“PSPG Box”保守区域。SDS-PAGE电泳显示，成功表达出原核重组蛋白DhUF3GT-pET28（a）。结论 成功克隆出霍山石斛DhUF3GT基因序列，并获得其序列特征及原核表达蛋白，这有助于霍山石斛DhUF3GT功能的进一步研究及类黄酮化合物的生物合成机制的阐明。     

洋常春藤鲨烯合成酶基因HhSS的克隆与表达分析

目的克隆获得洋常春藤Hedera helix鲨烯合成酶基因(HhSS)cDNA全长序列并进行生物信息学分析及表达分析。方法根据洋常春藤转录组数据信息设计引物,通过RACE克隆方法获得HhSS基因序列;采用DNAMAN、PROTPARAM、TMHMM、PSORT、Scan Prosite、SOPMA、SWISS-MODEL等生物信息学工具分析序列信息及编码蛋白的理化特性、结构域等特征;通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术进行HhSS基因的检测分析。结果 RACE克隆获得HhSS(Gen Bank登录号KX056078)基因cDNA序列全长1 889 bp,包含一个从248~1 477 bp的完整开放阅读框(ORF)以及247 bp的5’非编码区(5’UTR)和412 bp的3’非编码区(3’UTR)。该基因编码409个氨基酸,相对分子质量为46 800,等电点为5.68。HhSS蛋白具有植物SS蛋白的特征结构域和跨膜区,与刺五加、人参等同科植物亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明洋常春藤叶片中HhSS基因的相对表达量与常春藤皂苷含量存在正相关性。结论洋常春藤HhSS基因的成功克隆及表达分析研究,为阐明HhSS基因在常春藤皂苷生物合成途径中的作用及代谢调控研究提供理论依据和技术基础。     

茯苓细胞色素P450基因PcCYP的克隆与序列分析

目的 筛选与茯苓Poriacocos生长发育相关的细胞色素P450基因序列,进一步丰富对茯苓生长发育理解。方法通过分子克隆到1个茯苓细胞色素P450基因Pc CYP,并利用在线工具分析其序列,预测蛋白的理化性质、结构域等分子特征;利用MEGA5.0分别对氨基酸进行多序列比对和进化关系分析,并采用q RT-PCR方法检测不同发酵培养时间6、8、10d的相对表达量。结果 从茯苓中克隆到的Pc CYP存在可变性剪切,2个选择性剪切体PcCYP1和Pc CYP2CDS区长度分别为1590、1542bp,分别编码529、513个氨基酸。氨基酸序列分析发现其均具有保守的P450结构域,且具有信号肽和多个磷酸化修饰位点,属于分泌型的不稳定亲水蛋白。氨基酸序列多重比对及系统发育树结果显示PcCYP与担子菌Coprinopsis cinerea的CYP502距离最近,推测PcCYP和CYP502具有相似功能,即参与调控茯苓子实体的发育。定量PCR结果显示,选择性剪接变体Pc CYP1的表达量较Pc CYP2低,因此PcCYP2是Pc CYP基因的主要剪接体。结论 Pc CYP与茯苓子实体的生长发育密切相...     

温郁金中茉莉酸氨基酸合酶关键基因JAR的克隆及生物信息学分析

目的 克隆温郁金茉莉酸氨基酸合酶关键基因JAR(JA-amino acid synthetase)的全长c DNA序列,并进行生物信息学和表达分析。方法 根据温郁金转录组数据设计特异性引物。以温郁金根茎的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增获得JAR全长c DNA序列,利用生物信息学软件预测基因编码蛋白的特征;利用ClustalW和MEGA 6.06软件构建温郁金JAR的系统进化树;构建原核表达载体PET-22B(+)-JAR,纯化重组蛋白JAR5,并进行鉴定。结果 扩增后的基因编码582个氨基酸,全长1749 bp,且具有典型的GH3特征结构域,不具跨膜域,不存在信号肽,属于不稳定蛋白;PCR扩增后得到约1 800 bp大小的片段,经凝胶过滤色谱纯化,最终得到基于蛋白印迹实验(Western blotting)验证正确的66 200大小的重组蛋白。结论 首次克隆并分析了温郁金JAR基因,纯化了JAR5蛋白,为进一步研究温郁金JAR基因蛋白功能研究提供依据。     

茶树尿苷二磷酸-葡萄糖-脱氢酶基因的克隆及其表达分析

目的对参与多糖合成途径的茶树尿苷二磷酸-葡萄糖-脱氢酶基因(CamelliasinensisUDP-glucose-dehydrogenase gene,CsUGD)进行克隆、生物信息学分析、组织表达特异性分析及测定茶树不同器官组织多糖含量。方法通过转录组数据获得茶树同源基因序列。利用ProtParam、TMpred、signalP、NetPhos、SMART、SSPro 4.0等在线软件进行生物信息学分析。VMD编辑CsUGD基因蛋白质三维结构;Jalview软件进行多序列比对;MEGA5.0构建系统进化树。采用qRT-PCR对不同器官组织进行基因表达差异分析,通过蒽酮硫酸比色法测定不同器官的多糖含量。结果获得茶树CsUGD基因(MG366591)全长cDNA序列,该序列全长1 866 bp,编码480个氨基酸。CsUDP蛋白属于稳定亲水蛋白,不含信号肽,具有跨膜结构,并与柿树亲缘关系最近。荧光定量PCR显示,CsUGD在茶树的侧根中表达量最高;蒽酮硫酸比色法测定显示,在侧根中多糖含量最高。结论首次从茶树中克隆出CsUGD基因,阐明该基因在茶树生长发育中的重要作用,在茶树多糖合成途径中起到关键作用,为茶树育种并提高茶叶药用价值提供科学依据。     

罗马洋甘菊吉马烯A合成酶基因的克隆与表达分析

目的从罗马洋甘菊Chamaemelum nobile中克隆萜类化合物合成关键酶吉马烯A合成酶(germacrene A synthase,GAS)cDNA全长,并对其进行生物信息学和组织表达分析。方法基于前期对罗马洋甘菊转录组测序结果,设计特异性引物,利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)扩增得到GAS的cDNA全长,利用生物信息学手段对其核苷酸和编码的氨基酸序列进行分析,并预测其编码的蛋白质的理化性质和功能。通过实时定量PCR技术(qRT-PCR)检测罗马洋甘菊GAS基因(CnGAS)在罗马洋甘菊不同组织的表达水平。结果扩增得到的罗马洋甘菊吉马烯A合成酶基因的cDNA全长为1 785 bp,命名为CnGAS(GenBank登录号为KU589283),包含1个1 683 bp的开放阅读框(ORF),编码561个氨基酸,预测的相对分子质量和等电点分别为6 470和5.21。CnGAS基因编码的氨基酸序列与其他植物的GAS蛋白高度同源,且含有DDxx D保守序列。系统进化树表明CnGAS基因与菊科植物的GAS基因的亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示CnGAS基因在罗马洋甘菊各组织中均有表达,且花中表达量最高。结论从罗马洋甘菊中克隆得到CnGAS基因,分析了该基因在不同组织中的表达水平,为罗马洋甘菊萜类化合物的生物合成代谢途径的研究奠定了基础。     

菊花脑芳樟醇合酶基因CnTPS1的克隆与原核表达分析＊

目的 克隆菊花脑芳樟醇合酶基因CnTPS1的全长编码序列，利用原核系统表达融合蛋白，为进一步研究该基因在菊花脑萜类合成中的功能提供理论依据。方法 以菊花脑基因组数据为基础，设计特异性引物，PCR扩增CnTPS1的全长编码序列，利用生物信息学分析软件分析序列特征。利用qRT-PCR技术分析CnTPS1基因在不同组织中的基因表达量。构建原核表达载体，体外诱导目的蛋白表达。结果 CnTPS1编码序列全长1749bp，编码582个氨基酸；基因表达模式分析表明该基因在茎和管状花中表达量较高；原核表达系统能诱导出67.58kDa大小的蛋白。结论 首次从菊花脑中克隆得到一个芳樟醇合酶基因CnTPS1，运用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、结构特征等进行了分析预测，分析了该基因的组织表达模式，并在原核表达系统中成功诱导表达出目标蛋白，这些结果将为菊花脑萜类合酶基因的功能以及萜类物质生物合成途径的解析提供理论依据。