中国野生毛葡萄‘丹凤-2’3个芪合酶基因表达与功能分析

为了研究中国野生毛葡萄(Vitis quinquangularis Rehd.)‘丹凤-2’3个芪合酶基因的表达与功能,该研究采用同源克隆技术分离了毛葡萄‘丹凤-2’3个芪合酶基因VqSTS21、VqSTS30和VqSTS32(GenBank登录号分别为JQ868677、JQ868668和JQ868666),3个基因的cDNA全长均为1 179bp,编码392个氨基酸。以抗葡萄白粉病(Uncinula necator)的毛葡萄‘丹凤-2’和不抗病的欧洲葡萄‘赤霞珠’为材料分别进行接种白粉菌和ABA、SA、MeJA、高温、低温和高盐胁迫处理,利用实时定量PCR检测这3个基因在胁迫处理下的表达情况;同时利用农杆菌介导法将这3个基因分别转入模式植物烟草中,检测这3个基因在烟草中的表达产物,分析比较这3个基因的表达功能。结果显示:在2个供试材料中,葡萄白粉菌胁迫下芪合成酶VqSTS32诱导表达量高于VqSTS21和VqSTS30;在非生物胁迫处理下,芪合酶基因VqSTS32对高温处理反应最敏感。采用高效液相色谱分析检测转3个基因烟草的结果显示,转VqSTS32基因烟草比转VqSTS30基因烟草植株中白藜芦醇的累积量高。研究表明,3个基因中VqSTS32具有较高的抗葡萄白粉菌特性并能在转基因烟草中表达出较高的反式云杉新苷产物,这为进一步利用VqSTS32转目的植物葡萄基因研究提供了依据。     

毛葡萄芪合成酶基因的克隆及序列分析

芪合成酶是白藜芦醇生物合成过程中起关键作用的酶.通过RT-PCR,从高抗葡萄黑痘病的中国野葡萄毛葡萄商-24克隆了芪合成酶基因家族的2个成员VqSTS1和VqSTS2,其cDNA全长均为1 179 bp,编码392个氨基酸.氨基酸序列分析表明,VqSTS1和VqSTS2编码氨基酸247-257位点的IPN（S/F）AGAIAGN ＂是芪合成酶家族固有的氨基酸保守结构域,368-378位点的GVLFGFGPGLT＂是芪合成酶与查尔酮合成酶家族固有的保守序列特征.在编码的392个氨基酸中,VqSTS1和VqSTS2仅有12个氨基酸不同,氨基酸一致性达97%.多重比较分析显示,VqSTS1与VqSTS2与五针松、河岸葡萄、白粉藤、华东葡萄及欧洲葡萄等STS在氨基酸水平的一致性分别为65%、96%、97%和98%.将VqSTS1和VqSTS2登录GenBank,登录号分别为EF158856和EF158857.     

野生华东葡萄脂类相关质体蛋白基因VpPAP1的克隆与表达

该研究以前期获得的葡萄cDNA全长文库为基础,采用RT-PCR技术克隆了中国野生华东葡萄‘白河-35-1’(Vitis pseudoreticulata‘Baihe-35-1’)相关质体蛋白基因,命名为VpPAP1(GenBank登录号JN624817)。序列分析表明,VpPAP1基因cDNA编码区全长为1 034bp,其中5′-UTR和3′-UTR区域分别为26bp和63bp,开放阅读框为945bp,编码314个氨基酸,分子量为34 169.37Da,等电点为7.76。葡萄叶片接种白粉菌[Uncinula necator(Schw.)Burr.]后,运用实时定量PCR技术分析VpPAP1基因的表达模式,结果表明VpPAP1基因受白粉菌诱导表达,在接种后24h达到峰值。该研究为进一步研究中国野生葡萄脂类相关质体蛋白基因的表达及其在葡萄白粉病互作中的功能分析提供了依据。     

葡萄果实(E)-β-丁香烯合酶基因的克隆及其表达分析

利用生物信息学方法,通过电子克隆获得葡萄(Vitis vinifera Linn.) (E)-β-丁香烯合酶基因的cDNA序列;以从葡萄品种‘德引84-1’(‘Deyin 84-1’)果肉中提取的mRNA为cDNA模板,利用特异PCR技术克隆得到1个全长1 880 bp的基因,被命名为Vv-ECar(GenBank登录号JF808010),该基因序列包括开放阅读框1 674 bp、3’非翻译编码区209 bp和poly+ (A) 28 bp,可编码557个氨基酸.比对结果显示:葡萄Vv-ECar基因的核苷酸序列与葡萄VvGwECar2基因的同源性达93％,二者编码的氨基酸序列同源性达90.8％,均含有植物萜类合酶家族共有的保守域DDXXD;葡萄Vv-ECar与茶[Camellia sinensis (Linn.)0.Kuntze]和杨(Populus balsamifera subsp.trichocarpa×P.deltoids)的萜类合酶相关基因同源性均在73％以上;分子进化树的分析结果也显示葡萄Vv-ECar基因编码的氨基酸序列与其他植物的同源序列具有高度保守性.半定量RT-PCR和荧光定量PCR分析结果显示:在葡萄果实发育的不同阶段均有Vv-ECar基因的表达,但其相对表达量随果实的发育呈先低后高的趋势,其中在幼果期相对表达量最高.     

茶树单萜合成酶CsTPS基因的克隆及表达分析

该研究在茶树转录组测序的基础上,以‘铁观音’茶树品种的芽叶为供试材料,采用RT-PCR技术,克隆了茶树的1条单萜合成酶(TPS)基因全长cDNA序列,命名为CsTPS(GenBank登录号为KY829105)。CsTPS基因全长2 077bp,其开放阅读框(ORF)为1 752bp,编码583个氨基酸。CsTPS基因编码蛋白含有单萜合成酶蛋白特有的2个天冬氨酸富集基序及RRx8W、RxR保守基序,N端具有一段叶绿体转运肽。同源比对分析显示,CsTPS氨基酸序列与多种植物的单萜合成酶序列相似性较高,与黄胡萝卜α-松油醇合成酶、白簕柠檬烯合成酶、蓖麻单萜合成酶相似性分别为74%、71%和66%。系统进化树分析表明,CsTPS属于TPSb亚家族类型。荧光定量PCR结果显示,在白茶萎凋、乌龙茶做青、红茶发酵等加工过程中,CsTPS基因的表达量均有上调,推测CsTPS基因的表达与茶叶加工过程中茶叶香气形成密切相关。     

葡萄抗白粉病相关基因γVPE的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR技术,从抗病的中国野生华东葡萄‘白河-35-1’和感病的欧洲葡萄‘佳丽酿’中克隆了液泡加工酶基因(γVPE),分别命名为VpγVPE和VvCγVPE。克隆的2个γVPE基因cDNA长度均为1 624bp,ORF为1 482bp,编码493个氨基酸。氨基酸多序列对比分析发现,‘白河-35-1’、‘佳丽酿’、‘无核白’和‘黑比诺’葡萄中的γVPE基因底物结合口袋域的3个关键氨基酸之一的丝氨酸(Ser395)均变为丙氨酸(Ala),与其他植物的VPE基因底物口袋结合域有所不同。实时荧光定量PCR表明,在白粉菌诱导后的不同时期内,γVPE基因在感病葡萄和抗病葡萄中的表达模式不同,抗病株系中VpγVPE基因的表达量在诱导后的前期(4h和48h)和后期(168h)均有所增加,而感病株系中VvCγVPE基因在诱导后4h表达量最高,随后降低。γVPE基因在白粉菌诱导后不同时期内表达量的变化,表明γVPE基因在一定程度上与葡萄的抗性相关。研究结果为进一步揭示γVPE基因在抗病过程中的分子机理奠定了基础。     

中国葡萄属野生种抗白粉病抗逆基因植物表达载体的构建

将质粒pSB166中包含ED35s启动子、Omega元件及TNOS终止子的一段核苷酸序列定向克隆到质粒pCAMBIA1303,构建了中间表达载体pWR306;以中国野生葡萄华东葡萄白河35-1 cDNA为模板,通过PCR扩增出葡萄芪合成酶基因（STS）、醛脱氢酸基因（ALDH）,与pGEM-T Easy克隆载体连接,获得重组质粒pGEM-T Easy-STS和pGEM-TEasy-ALDH;双酶切重组质粒及表达载体pWR306,将STS、ALDH基因片段与线性表达载体pWR306进行定向连接,构建了葡萄芪合成酶基因及醛脱氢酶基因的植物表达载体pWR-STS、pWR-ALDH,并用改进冻融法导入农杆菌GV3101。     

枸杞蔗糖磷酸合成酶基因的克隆及组织表达分析

利用RT-PCR及RACE技术,从药用植物枸杞中克隆了1个编码蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因的全长cDNA,命名为LbSPS(GenBank登录号KC834608)。序列分析表明:LbSPS基因长3 677bp,开放阅读框为3 165bp,编码1 033个氨基酸,分子量为118.457 5kD,理论等电点6.05。系统进化分析显示,LbSPS编码的氨基酸序列与甜瓜、马铃薯、番茄等蔗糖磷酸合成酶基因编码氨基酸序列一致性为66%~98%。qRT-PCR分析显示,LbSPS基因在枸杞花中表达量最高,叶中表达水平较低。该研究为进一步了解LbSPS在枸杞生长发育、逆境胁迫等过程中的生物学功能奠定了基础。     

葡萄风信子MaFLS基因克隆与表达分析

该研究利用PCR技术从葡萄风信子‘亚美尼亚’中克隆了1个黄酮醇合成酶(FLS)基因,命名为MaFLS。MaFLS的cDNA全长为1 076bp,开放阅读框为999bp,编码332个氨基酸,推测的蛋白质分子量38.51kD,理论等电点为5.09。同源比对和系统进化分析表明,MaFLS基因编码的氨基酸具有黄酮醇合成酶典型的2-ODD超家族保守结构域,与拟南芥和高粱FLS一致性分别为60%和83%。半定量PCR和荧光实时定量PCR表达分析表明,MaFLS在花器官中高表达,在根、茎、叶中微量表达,在完全未着色的花蕾期开始表达并于花完全开放未着色时期到达峰值,之后随花发育表达量逐渐降低。原核表达检测到1条大约38kD的外源蛋白,与预测的蛋白分子量相符。该研究结果为进一步探讨葡萄风信子MaFLS基因对黄酮类物质合成的调控作用奠定了基础。     

葡萄VvSUN基因的克隆及其控制果形功能初探

SUN基因是控制番茄果实形状的主效基因。该研究从NCBI中查找与番茄SUN相似性最高的葡萄序列,设计特异性引物,采用RT-PCR技术从‘天山’葡萄花穗中克隆出该序列,命名为VvSUN基因。序列分析表明,VvSUN基因开放阅读框长度为1 278bp,共编码425个氨基酸;预测蛋白质分子量为48.11kD,理论等电点为10.63。VvSUN蛋白不具有信号肽,为非跨膜蛋白,可能定位于细胞核和线粒体膜上,属于亲水性蛋白;二级结构分析表明α螺旋和无规则卷曲是VvSUN蛋白中主要的结构元件。VvSUN基因编码的氨基酸具有IQ保守结构域,与NCBI中其他7种植物IQD家族成员基因序列相似性在43%~53%;系统进化树分析表明,VvSUN基因与拟南芥IQD12基因亲缘关系最近;推测葡萄VvSUN蛋白质与番茄SUN蛋白质具有相似的功能。荧光定量PCR分析表明,VvSUN基因在两个葡萄品种中均在盛花期表达量最高,花后果实中的表达量均较低;GA3处理后果实果形指数显著增大,且幼果中VvSUN基因表达量明显上升。研究推测葡萄VvSUN基因可能参与果形拉长的调控。     

Genetic transformation of a fruit-specific,highly expressed stilbene synthase gene from Chinese wild Vitis quinquangularis

Planta - The stilbene synthase gene VqSTS6, from Chinese wild type Vitis quinquangularis accession Danfeng-2, increases the resveratrol content and pathogen resistance of transgenic plants of V....     

石榴果色合成相关基因CHS和CHI的表达特性分析

花色苷是类黄酮家族中重要的一类次生代谢产物,对果实呈色起重要作用。CHS (查尔酮合成酶)和CHI (查尔酮异构酶)为花色苷合成提供了前体物质,是花色苷合成所不可或缺的。利用RT-PCR和RACE方法,本研究从石榴果皮中克隆了与花色苷合成相关的CHS基因和CHI基因的cDNA全长,同时采用qRT-PCR研究了这两个基因在三个不同色泽石榴品种‘红宝石’、‘水晶甜’、‘墨石榴’发育期内的表达模式,并分析了果皮花色苷含量变化与基因转录水平的关系。结果表明,石榴中CHS和CHI基因cDNA全长分别为1 197 bp和693 bp,分别编码398和230个氨基酸,命名为PgCHS和PgCHI,在GenBank中的登录号分别为KF841615和KF841616。在氨基酸水平上,Pg CHS与荔枝、葡萄、山竹等果树的同源性达到90%以上。Pg CHI与果树中龙眼、梨、美洲葡萄、桑树等同源性达到70%以上。qRT-PCR结果显示,CHS和CHI基因的表达模式随色泽发育期和品种不同而有差异。在‘红宝石’石榴中,该两个基因都有前期和后期两个表达高峰期;而‘水晶甜’石榴中这两个基因的表达高峰期均出现在中后期;‘墨石榴’发育初期时CHS和CHI的表达量最高,以后的表达量都较低。同一品种内,CHS和CHI的表达具有协同性,两者的协同性表达有利于花色苷及其他类黄酮相关产物的合成。3个品种中CHS和CHI基因的表达与花色苷的积累并不一致。     

红树林植物木榄水通道基因的克隆和表达

根据植物水通道基因保守区设计简并引物,采用RT-PCR方法,从木榄树叶中分离出水通道基因的cDNA片段;3′RACE获得3′端cDNA序列;再经5′RACE获得5′端部分cDNA序列,命名为PIP2,GenBank登录号为EF126757。该基因全长843个碱基,编码281个氨基酸,具有典型的植物水通道基因结构。该基因编码的蛋白质与含羞草(PIP2;5)、欧洲葡萄(PIP)、拟南芥(PIP3)等水通道蛋白的同源性分别为90%、91%、88%。Northern杂交分析表明,该基因在木榄树不同器官中的表达差异明显:根部有较高的表达水平,茎部较弱,而在叶中只能检测到微弱的信号。     

甘蓝型油菜水苏糖合成酶基因克隆及表达分析

以甘蓝型油菜品种‘德油5号’为试材,采用RT-PCR和RACE方法首次从油菜中获得水苏糖合成酶基因cDNA全长序列,命名为BnSTS,GenBank登录号为HQ285880.1。该cDNA全长3 210bp,包含一个长为2 619bp的开放阅读框,编码873个氨基酸。通过构建原核表达载体,成功表达出预期蛋白。同源性比对结果显示,该基因编码蛋白与拟南芥STS相似性最高为82.08%。荧光定量PCR结果显示,基因表达水平与油菜种子发育过程中水苏糖含量变化具有相关性,与种子脱水耐性的获得具有时间一致性。该基因可能在种子脱水耐性形成机制中具有一定的作用。     

A new method for analyzing gene expression based on frequency analysis of RT-PCR products obtained with degenerate primers

This paper presents a new method of gene expression analysis: frequency analysis of RT-PCR products obtained with degenerate primers (FAPP). The main advantage of the new approach compared to the present methods of gene expression analysis is that it is applicable to non-model plant objects whose gene sequences are unknown. The advantages and disadvantages of FAPP are described in detail using data on calcium-dependent protein kinase, stilbene synthase, and phenylalanine ammonia-lyase gene expression in two cell cultures of Vitis amurensis. We compared the expression profiles obtained by FAPP to those obtained by real-time PCR and expressed sequence tags.     

牡丹开花相关基因PsAP1的克隆与表达

APETALA1基因对花器官的形成具有重要作用,并且能够调节花期.以牡丹品种赵粉(Paeoniasuffru-ticosaL.cv.Zhaofen)为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了1个牡丹APETALA1基因cDNA全长,命名为PsAP1,GenBank登录号为HM143943.其cDNA全长1103 bp,包含130 bp的5′非编码区、244 bp的3′非编码区和1个长度为729 bp编码242个氨基酸的开放阅读框.序列比对和系统进化分析表明,PsAP1与葡萄的亲缘关系最近,相似性达80%以上,属于MADS家族AP1/SQUA亚家族.相对荧光定量PCR分析表明,PsAP1在花瓣中的表达量最高,在雄蕊中表达量最低.