酿酒葡萄分支酸合成酶基因（VvCS）的克隆与表达分析

本研究以酿酒葡萄（Vitis vinifera）品种赤霞珠（Cabernet Sauvignon）及霞多丽（Chardonnay）为试材,采用in silico克隆和分子克隆相结合的策略,从果实中克隆到分支酸合成酶基因,命名为VvCS。该基因的cDNA编码区全长1312bp,编码436个氨基酸残基,预测其编码蛋白质分子量为46.9kD,等电点为7.8;生物信息学分析显示VvCS的DNA全长7117bp,包含13个外显子和12个内含子,定位于葡萄的第13号染色体上。VvCS编码的蛋白与其它植物来源的分支酸合成酶在氨基酸水平上的同源性为75%左右;实时荧光定量PCR分析表明VvCS在葡萄果实、茎、叶和叶柄组织中均有表达,且在果皮、果肉和种子中的表达变化趋势相似,与盛花后5周的果实相比,盛花后11周果实各部位中VvCS表达丰度均有不同程度增加。     

桃PpNAC19的克隆及其对PpCCD4启动子活性的调节分析

为探究桃NAC基因对类胡萝卜素积累的调控作用,本研究从桃中克隆得到PpNAC19基因。序列分析表明,PpNAC19(XP_007223324.1)开放阅读框为867 bp,编码288个氨基酸,预测蛋白质分子量为33.2 kDa,平均疏水系数为-0.719,属于亲水性蛋白,含有一个典型的NAM结构域。亚细胞定位预测PpNAC19蛋白定位在细胞核中。氨基酸序列比对与聚类分析表明,PpNAC19与巴旦杏(Prunus dulcis,VVA20514.1)亲缘关系较近。荧光定量PCR结果表明,PpNAC19在桃不同组织中均有表达,且在硬核期果实中表达量最高。在果实成熟过程中,黄肉桃果实中类胡萝卜素含量显著高于白肉桃果实。PpNAC19基因在黄肉桃中表达量较高,类胡萝卜素降解基因PpCCD4在黄肉桃中表达量显著低于白肉桃。双荧光素酶试验结果表明,PpNAC19能够转录抑制PpCCD4启动子活性。本试验为进一步研究PpNAC19基因在桃果实类胡萝卜素代谢过程中的功能提供了理论依据。     

绿色杜氏藻香叶基焦磷酸合成酶基因(GPS)生物信息学与诱导表达分析

香叶基焦磷酸合成酶(GPS)在植物体内催化二甲烯丙基焦磷酸与异戊烯基焦磷酸结合成萜类化合物前香叶基香叶基焦磷酸(GPP)。为深入理解GPS蛋白在类胡萝卜素生物合成过程中的作用,本研究采用高通量测序方法获得绿色杜氏藻GPS基因(Gen Bank序号:KT751181)c DNA全长序列,并研究乙酰水杨酸(ASA)、硫酸铈铵(CAS)和花生四烯酸(AA)3种诱导子对绿色杜氏藻GPS基因表达的影响。测序结果表明,绿色杜氏藻GPS基因c DNA全长2 281 bp,开放阅读框为1 449 bp,编码463个氨基酸。绿色杜氏藻GPS蛋白的分子量为53 714.9,理论等电点(p I)为6.66,该蛋白分子呈亲水性,无信号肽和跨膜结构域。二级结构分析显示,该蛋白分子中螺旋结构占主导地位,占47.7%。系统进化树结果表明,绿色杜氏藻GPS蛋白与莱茵衣藻亲缘关系最相近。诱导表达分析显示,62.5 mg·L-1AA、0.2~0.8 mg·L-1ACS和10 mg·L-1ASA可极显著提高绿色杜氏藻GPS基因表达;同时,类胡萝卜素含量也极显著升高,这一结果表明GPS基因与类胡萝卜素合成有关,GPS基因可能通过控制GPP的去向,间接影响绿色杜氏藻类胡萝卜素合成。本研究结果为揭示藻类类胡萝卜素合成机理及利用代谢工程策略提高类胡萝卜素含量奠定了理论基础。     

草莓半胱氨酸蛋白酶基因(FaCP)的克隆及表达分析

半胱氨酸蛋白酶作为一种重要的水解蛋白酶,参与植物的许多生理过程.采用RT-PCR和RACE技术从草莓(Fragaria×ananassa)中克隆到半胱氨酸蛋白酶基因FaCP (GenBank登录号:JN979371),该基因cDNA全长1 338 bp,包含一个1 062 bp完整的开放阅读框(ORF),编码354氨基酸.生物信息学序列分析表明,FaCP开放阅读框编码的氨基酸序列与其他植物的CP蛋白同源性较高.Real-time PCR分析发现,FaCP基因在草莓果实、叶、根、茎和花萼中都有表达;在果实成熟过程中FaCP表达量逐渐增加,在粉红果最高,红果中略有下降.在草莓叶片中,随着叶片衰老,FaCP基因表达量增加明显.研究结果表明,FaCP可能参与了调控草莓果实的成熟及叶片衰老.     

桃PpMADS1的克隆及对类胡萝卜素合成基因的调控研究

为探究桃MADS转录因子基因的序列特征、表达模式及其对类胡萝卜素合成的调控作用,本研究从桃果实中克隆得到一个MADS-box家族基因,命名为PpMADS1。结果表明,PpMADS1的开放阅读框(ORF)为732 bp,编码243个氨基酸,蛋白具有亲水性,稳定性较差,其二级结构以α-螺旋为主要构成元件,且与三级结构相似。亚细胞定位预测显示PpMADS1蛋白定位于细胞核。氨基酸序列分析及系统进化分析结果表明,PpMADS1属于MADS-box转录因子AG亚族,与乌梅亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,PpMADS1基因在芽和叶中几乎不表达,在花和果实中大量表达,黄肉桃品种金丽果实成熟后期PpMADS1表达量显著高于白肉桃品种湖景果实。双荧光素酶试验结果表明,PpMADS1转录因子对PpPSY和PpCHYB启动子具有转录激活作用。因此推测PpMADS1可能通过调控PpPSY和PpCHYB基因表达促进桃果实类胡萝卜素合成。本研究为桃MADS-box转录因子的进一步功能分析奠定了理论基础。     

花生果种皮发育相关特异基因的克隆和表达分析

本实验从花生果皮种仁抑制消减文库中筛选出了一个255bp的EST序列并进行了研究。构建了花生果种皮全长cDNA库并从中筛选出该基因的全长,命名为AhPSG8。此基因全长1118bp,开放阅读框第33～833个碱基,编码266个氨基酸残基组成的多肽。由生物信息学分析表明该基因编码多个活性位点蛋白,可能与细胞内DNA的转录有关;结构分析揭示出AhPSG8具有一个跨膜区,N端是一个由20个氨基酸组成的信号肽;该基因与已发表的基因序列没有明显的同源性,为一新基因;RT—PCR研究该基因在花生中的表达,结果显示该基因在果种皮中特异表达,10～40d果皮中丰富表达,推测为与花生果种皮发育相关基因。     

绿色杜氏藻DvGGPS生物信息学及转录差异研究

香叶酰香叶酰焦磷酸合成酶(GGPS)能够催化焦磷酸异戊烯酯(IPP)与二甲基丙烯焦磷酸(DMAPP)反应形成二萜化合物通用前体香叶酰基香叶酰焦磷酸(GGPP)。为深入了解GGPS蛋白在类胡萝卜素合成途径中的作用,通过Illumina Hi Seq TM 2000高通量测序获得Dv GGPS基因c DNA全长序列,对GGPS基因序列进行生物信息学分析,并研究花生四烯酸(AA)、乙酰水杨酸(ASA)和硫酸铈铵(ACS)对Dv GGPS基因转录水平的影响及绿色杜氏藻类胡萝卜素含量变化。生物信息学分析结果表明,Dv GGPS基因c DNA全长2 229 bp,含1 041 bp开放阅读框,编码346个氨基酸。GGPS蛋白质序列理论等电点(p I)为5.82,相对分子质量为37.66 k Da,该蛋白为疏水性蛋白,无信号肽和跨膜区域。二级结构预测显示该蛋白分子中α-螺旋结构最多,占57.23%。同源比对结果表明,绿色杜氏藻GGPS蛋白与雨生红球藻亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,62.5 mg·L~(-1)AA、50 mg·L~(-1)ASA和0.8 mg·L~(-1)ACS处理的Dv GGPS基因转录水平达到最高,此时类胡萝卜素含量也均有提高,说明绿色杜氏藻类胡萝卜素的生物学合成可能是通过诱导Dv GGPS基因表达实现的,Dv GGPS基因在类胡萝卜素生物合成中起关键作用。Dv GGPS基因的克隆及表达调控研究为今后探明类胡萝卜素积累的分子机理提供了重要参考,也为进一步通过代谢工程手段提高绿色杜氏藻类胡萝卜素含量奠定了理论基础。     

桃沙红果实α-甘露糖苷酶基因(α-man)克隆及其在软化过程中的表达分析

α-甘露糖苷酶(α-man)是植物体内N聚糖加工的关键酶,在控制果实软化和延长货架期方面起重要作用.明确α-man在桃果实软化中的生理功能及其调控机制对进一步阐明桃果实的成熟软化机理具有重要意义.以商业成熟期桃(Prunus persica)沙红果实为材料,采用RT-PCR和RACE相结合的方法,克隆桃果实中α-man基因全长cDNA,并利用实时荧光PCR定量技术,检测了采后乙烯利和1-methylcyclo-propene(1-MCP)处理沙红果实软化过程中α-man基因的表达差异.结果表明:桃果实α-man基因的cDNA全长长3 491 bp,包含一个3 075 bp完整的开放阅读框,编码1 024个氨基酸(Genbank登录号:JX310861),N端含有NXT/S的糖基化位点,属糖基水解酶38家族.实时荧光PCR定量技术检测发现对照果实在贮藏第2天出现α-man的表达高峰;外源乙烯处理α-man基因表达高峰提前ld出现,且峰值显著高于对照果实;而1-MCP处理可使α-man基因的表达高峰延迟1d,且后期α-man基因的表达受到极显著抑制.据此推断桃果实α-man基因可能受乙烯生成和乙烯信号转导途径的调控,参与桃果实的软化过程.     

诸葛菜OvCYP86MF基因的克隆及其特性分析

为进一步阐明细胞色素P450基因CYP86MF在诸葛菜发育中的分子机理,本文根据已知同源基因保守序列设计特异引物,利用RT-PCR和RACE技术从诸葛菜中获得一个细胞色素P450基因(OvCYP86MF)全长cDNA序列,该序列全长为1876bp,含有1605bp的完整开放阅读框,可编码534个氨基酸,分子量和等电点分别为61.4kDa和6.90,具有细胞色素P450蛋白的典型特征,即保守结构域FNAGPRLCIG;原核表达显示该基因的融合蛋白在体外可以诱导表达;DANSTAR和Clustal W软件分析表明该基因的全长cDNA序列及其编码氨基酸序列与十字花科物种拟南芥相似性很高,达到80%以上,亲缘关系最近;与CYP86C亚家族成员在氨基酸水平上的相似性均高于50%,因此推断该基因属于CYP86C这个亚家族。Northern杂交分析表明该基因在花蕾中特异表达。     

外源褪黑素对低温胁迫下桃果实蔗糖代谢的影响

为探究外源褪黑素减轻桃果实低温冷害发生的机制,以湖景蜜露水蜜桃果实为材料,研究了100μmol·L~(-1)外源褪黑素处理对桃果实采后4℃贮藏期间可溶性糖含量及蔗糖代谢相关酶基因表达的影响。结果表明,100μmol·L~(-1)外源褪黑素能显著减轻果实冷害的症状,保持较高水平的蔗糖和葡萄糖含量。RT-q PCR分析表明,外源褪黑素处理抑制了蔗糖代谢相关酶基因Pp SPS3、Pp SPP1、Pp SUS1、Pp SUS5、PpHK1、Pp FK1和Pp FK3的表达,提高了蔗糖合成相关酶基因Pp SPS1、Pp SPS2、Pp SUT1和Pp NI1的表达水平,维持果实较高的蔗糖和葡萄糖含量,从而提高了桃果实的抗冷性和贮藏品质。本研究结果为揭示外源褪黑素减轻桃果实低温冷害发生的机制提供了新的思路。     

朱红橘果实成熟过程中类胡萝卜素的积累及相关基因的表达分析

为探究朱橘类果实成熟过程中类胡萝卜素的积累及相关基因的表达模式,本研究以朱红橘为材料,使用手持色差仪测定果实成熟过程中果皮和果肉的色差值,利用液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)检测类胡萝卜素组分的含量变化,并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析类胡萝卜素代谢相关基因的表达.结果表明,朱红橘成熟过程中,果皮和果...     

青花菜BoCHS2基因的克隆、表达和反义载体的构建

根据前期的研究结果设计PCR引物,从青花菜(Brassica oleracea var.italica)叶片基因组DNA和cDNA中克隆到了查尔酮合成酶基因,定名为BoCHS2.BoCHS2的基因组DNA全长为1267bp,具一个长度为85bp的内含子,基因编码区全长为1182bp,编码393个氨基酸.基因序列已提交至...     

棕色棉GhANS基因的克隆与表达分析

本研究以15DPA棕色棉及其白色近等基因系为材料,蛋白质双向凝胶电泳结合质谱分析,鉴定出其中一个差异表达的蛋白为花色素合成酶(ANS)。以15DPA棕色棉纤维细胞cDNA为模板,电子克隆获得了编码该蛋白基因的全长cDNA序列,序列分析发现,该基因的开放阅读框为1062 bp,编码354个氨基酸,属于花色素还原酶2-酮戊二酸加氧酶亚家族,将该基因命名为GhANS。构建GhANS基因GFP融合植物表达载体转化烟草,荧光共聚焦显微镜观察发现GhANS基因定位于烟草细胞质内。实时荧光定量PCR分析表明,GhANS基因在棉花中组成型表达,该基因在纤维细胞发育的各个时期在棕色棉中表达量均高于其白色近等基因系,推测GhANS基因在棕色棉纤维色素合成过程中起重要作用。     

金柑磷酸蔗糖磷酸酶的基因克隆、表达与蛋白结构分析

磷酸蔗糖磷酸酶（SPP）是植物蔗糖生物合成最后一步催化反应的关键酶，对调控植物生长发育不同时期的蔗糖合成过程有重要作用。为探索金柑（Fortunella crassifiolia Swingle）SPP基因及其编码蛋白的序列特征及其在果实发育过程的表达特性，本研究以四倍体品种脆蜜金柑（F. crassifiolia Swingle cv. Cuimi）为试验材料，采用反转录PCR和cDNA末端快速克隆（RACE）方法从金柑果肉中克隆SPP基因，对其进行生物信息学和原核表达分析，并检测果实发育不同时期该基因在果肉中的表达量。结果表明，FcSPP基因的cDNA序列全长1 638 bp，最长开放阅读框（ORF）为1 191 bp，编码396个氨基酸，理论等电点为6.57，为稳定的亲水性蛋白，二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成。FcSPP蛋白含有S6PP和S6PP＿C保守结构域，属于植物磷酸蔗糖磷酸酶家族成员。系统进化分析结果显示，FcSPP蛋白与甜橙SPP同源性最高，在进化树上与拟南芥等双子叶植物SPP划归为一类。此外，本研究构建了FcSPP基因的原核表达载体，诱导表达获得纯化的FcSP...     

两种不同耐贮性桃果实采后乙烯合成和果实软化相关基因表达的差异

以商业成熟期的桃(Prunus persica)栽培品种秦王(极耐贮)和沙红(不耐贮)为试材,采用气相色谱测定乙烯释放量;利用实时荧光定量PCR(quantitative Real-time PCR,q RT-PCR)技术分析乙烯合成关键酶和果实软化相关基因在两个品种中的表达差异。研究结果表明,秦王果实在贮藏期间ACC合成酶基因(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase gene,Pp ACS1)相对表达量极低,乙烯释放速率也极低,一直保持较高的硬度;而沙红果实在贮藏过程中Pp ACS1的相对表达量随软化进程迅速增加,释放大量乙烯,果实硬度下降快。秦王果实中ACC氧化酶基因(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase gene,Pp ACO1)虽有一定的表达量,但没有随贮藏时间而增加;而Pp ACO1在沙红桃中随果实的软化表达量呈显著上升的趋势。秦王果实中细胞壁降解酶果胶甲酯酶基因(pectin methylesterase gene,Pp PME)和多聚半乳糖醛酸酶基因(polygalacturonase gene,Pp PG)的表达量都极低;而在沙红果实中其表达量均呈持续增加趋势。此外,秦王果实中扩张蛋白基因(expansin gene,Pp EXP)的表达量也较低;而在沙红中表达量较高。N-聚糖加工酶α-甘露糖苷酶基因(α-mannosidase gene,Ppα-Man)和β-氨基己糖苷酶基因(β-hexosaminidase gene,Pp Hex1,Pp Hex2)在沙红和秦王贮藏期间均有较高表达量,且秦王中的表达量显著高于沙红(P<0.05)。这表明秦王果实采后不软化是由于Pp ACS1的转录受阻,不能产生乙烯,从而致使细胞壁水解酶Pp PME和Pp PG几乎不表达,果胶代谢受阻,因而果实一直保持较高硬度;而沙红果实在采后贮藏中释放大量乙烯,促进了Pp EXP、Pp PME和Pp PG的表达,引起细胞壁果胶的大量降解,导致果实迅速软化。而Ppα-Man、Pp Hex1和Pp Hex2可能不是秦王软化过程的关键基因。本研究为阐明桃果实成熟软化机理及其高效培育耐贮品种提供基础资料。     

茶树黄酮醇合成酶基因的克隆与原核表达

本研究采用EST测序技术和RT—PCR技术,获得了一个茶树茶多酚代谢中的重要基因——黄酮醇合成酶（FLS）基因,在GenBank登录（GenBank accession No．EF205150）,其序列全长1317bp,其中开放阅读框长996bp,编码331个氨基酸,3]端有一个明显的多聚腺苷酸加尾信号,推测的蛋白分子量约为37．5kD,理论等电点为5．80。序列分析表明它与葡萄FLS基因序列的亲缘关系比较近。将该基因重组到表达载体pET-32a（＋）中进行原核表达,经IPTG诱导、SDS-PAGE检测,结果表明茶树黄酮醇合成酶基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约61kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。用Ni-NTA亲和层析柱对融合蛋白进行纯化,得到了纯度在90%以上的纯化蛋白,为进一步研究PET-FLS融合蛋白的活性及功能奠定了基础。     

甘蔗锌指蛋白基因的克隆和表达分析

在对甘蔗(Saccharum officinarum)叶片全长cDNA文库测序的基础上,获得1个编码锌指蛋白基因的全长cDNA序列,命名为Sc-zf.生物信息学分析表明,该基因全长1 189 bp,编码171个氨基酸,具有zf-A20和zf-AN1两个锌指结构域;构建了包含Sc-zf开放读码框的原核表达载体,经IPTG诱导,目的基因原核表达产物大小约为18.3 kD;经定量PCR技术分析,该基因在黑穗病菌(Ustilago scitaminea)、水杨酸(SA)、H2O2、NaCl和PEG胁迫下表达特性不同,受到黑穗病菌和NaCl的诱导,PEG的抑制,但也受SA和H2O2的影响.     

擎天凤梨SAMs基因的分离及开花期的表达分析

为了获得擎天凤梨SAMs基因,明确其在乙烯生物合成中的作用,本试验在前期构建全长c DNA文库、批量EST测序的基础上,对目标单克隆进行Primer Walking测序获得了2个SAMs基因,分别命名为SAMs1和SAMs2。SAMs1基因(Gen Bank:KF787113)序列全长1 375bp,开放阅读框1 086 bp,编码一条361个氨基酸的序列;SAMs2基因(Gen Bank:KF787114)序列全长1 235bp,开放阅读框945 bp,编码一条314个氨基酸的序列。应用生物信息学方法对2个基因编码蛋白的氨基酸组成、理化性质、保守结构域、二级结构、三级晶体结构等方面进行了预测和分析。分子系统进化分析表明,SAMs1与禾本科植物的SAMs基因聚为一类,与SAMs2关系较远。对2个基因在开花期的表达变化以及乙烯释放量变化分析表明,SAMs1基因表达与内源乙烯的释放水平变化趋势一致,即在完全呈色的红色苞片中含量最高,其次是绿色苞片,最后为绿色叶片。推测SAMs1在乙烯的生物合成中起重要作用,SAMs2参与了除乙烯生物合成外的其它SAM生物代谢过程。本试验结果对研究擎天凤梨的乙烯生物合成、苞片呈色机理以及催花应用具有重要意义。     

鸡爪槭ApPSY和ApPDS基因克隆及其表达分析

为了探究八氢番茄红素合成酶基因(PSY)和八氢番茄红素脱氢酶基因(PDS)在鸡爪槭叶片呈色中的作用机制,本研究以鸡爪槭黄金槭叶片为材料,采取RT-PCR技术,克隆得到ApPSY基因和ApPDS基因的cDNA序列,对其生物信息学进行初步分析,并检测了不同叶色品种及不同发育时期槭树叶片中基因的表达情况。结果表明,ApPSY基因cDNA序列长1 497 bp,有一个1 257 bp的完整开放阅读框,共编码418个氨基酸;ApPDS基因cDNA序列长1 974 bp,有一个1 692 bp的完整开放阅读框,共编码563个氨基酸。生物信息学分析表明,ApPSY和ApPDS蛋白质均为亲水性蛋白质,无信号肽和跨膜结构。进化树结果显示,鸡爪槭ApPSY、ApPDS与柚子、葡萄柚和甜橙的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析结果表明,在不同发育时期叶片中ApPSY基因在呈色期表达量最高,而ApPDS基因在小绿期表达量最高;在不同叶色品种叶片中ApPSY基因在黄金槭品种中的相对表达量最高,ApPDS基因则在橙之梦品种中的相对表达量最高。本研究结果为进一步阐明ApPSY和ApPDS基因在鸡爪槭中的生物学功能提供了理论依据。     

丝瓜多酚氧化酶PPO基因家族的克隆与表达分析

多酚氧化酶(PPO)是参与酚类物质氧化的主要酶类之一,在果蔬褐变中发挥重要作用。为探究丝瓜中PPO基因家族的功能,以闽丝3号丝瓜为试验材料,通过转录组测序和RT-PCR方法获得了3个丝瓜PPO基因家族的c DNA序列,依次命名为Lc PPO1(Gen Bank登录号为KM506756)、Lc PPO2(Gen Bank登录号为KR819890)和Lc PPO3(Gen Bank登录号为KX092429);Lc PPO1基因全长2 026 bp,包含一个1 794 bp的ORF,编码598个氨基酸;Lc PPO2基因全长2 071 bp,ORF为1 722 bp,编码574个氨基酸;Lc PPO3基因全长2 189 bp,ORF为1 779 bp,编码593个氨基酸;3个基因均无内含子,其编码的蛋白与甜瓜、黄瓜同源蛋白的相似性较高。生物信息学分析表明,3个基因编码的酶蛋白均无信号肽,无跨膜结构域,为亲水性稳定蛋白,Wolf Psort预测其亚细胞定位于叶绿体。Lc PPO具有PPO蛋白的典型特征,分别具有PPO1-DWL、PPO1-KFDV 2个结构域和一个能够结合2个铜离子(Cu A、Cu B)的中央域酪氨酸酶。实时荧光定量PCR分析显示,Lc PPO家族的3个基因在丝瓜根、茎、叶、花和果实中均有表达。在丝瓜采后储藏期间,3个PPO基因初期表达上调,后期表达量受到抑制;在丝瓜鲜切条件下,Lc PPO1和Lc PPO2基因表达量总体呈先上升后下降趋势,Lc PPO3基因鲜切后表达量均低于采后0h。Lc PPO基因家族基因表达、PPO活性、总酚与丝瓜褐变关系密切,其中Lc PPO1、Lc PPO2在普通丝瓜果肉褐变过程中可能发挥着重要作用。本研究结果为进一步揭示丝瓜褐变的发生机理和丝瓜品种遗传改良奠定了一定的理论基础。