调控蓝色大麦花青素合成代谢的MYC基因克隆及序列分析

本研究的目的是利用PCR方法克隆了大麦中MYC转录因子HvMYC1。研究结果表明:该基因全长1 668 bp,编码氨基酸555个,分子量为61 333.71,等电点为8.47,有两个属于bHLH超级因家族的保守区,该蛋白具有亲水性,二级结构以α-螺旋(40.90%)和无规则卷曲(41.44%)为主要部分,Hv MYC1蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。蛋白系统进化分析表明,HvMYC1基因与小麦、矮牵牛、水稻等物种中调控花青素合成MYC转录因子同源。本研究为解析蓝粒大麦中调控花青素合成代谢基因分子遗传机理提供科学依据,为大麦花青素的继续深入研究提供参考。     

转基因烟草中半胱氨酸跨膜基因CYS生物信息学分析

在烟草中过量表达MYB转录因子LrAN2,能够激活上调花青素生物合成代谢通路,但富含半胱氨酸跨膜结构域蛋白A (CYS)的表达量明显降低。作为植物中一种重要的生物氨基酸,CYS的生物学研究鲜有报道。本研究克隆烟草的CYS基因,其全长为282 bp,编码氨基酸数94个。预测编码的蛋白分子量和等电点分别为24 019.84 Da和5.23,并且序列中没有保守区。实验结果显示该蛋白具有亲水性,主要由α-螺旋(19.35%)和无规则卷曲(65.59%)构成,CYS蛋白质不通过跨膜区,在膜外进行作用。系统发育树显示,烟草CYS基因与辣椒CYS基因亲缘关系最近,其次是番茄的HTC基因和WIH2基因。本研究结果克隆并分析CYS基因编码区序列,为CYS基因的功能研究提供参考依据。     

油茶花青素还原酶基因克隆和体外功能研究

花青素还原酶(ANR)是催化花青素还原形成单体儿茶素的关键酶。油茶(Camellia oleifera Abel.)属于山茶科山茶属植物,其花青素还原酶基因尚未被克隆和功能分析。本研究采用RT-PCR技术,克隆获得了两条油茶花青素还原酶基因的全长序列,CoANR1基因全长1441bp,开放阅读框(ORF)长度为1047bp,编码348个氨基酸残基,与茶树ANR1基因的蛋白序列同源性为97%;CoANR2基因全长1413bp,ORF框长度为1014bp,编码337个氨基酸残基,与茶树ANR2基因的蛋白序列同源性为99%。采用大肠杆菌表达方法获得CoANR1和CoANR2重组蛋白,纯化蛋白经体外酶活检测能够催化矢车菊色素合成儿茶素(C)和表儿茶素(EC),催化飞燕草色素合成没食子儿茶素(GC)和没食子表儿茶素(EGC)。本研究为进一步研究油茶儿茶素合成的分子机制提供了重要的研究基础和理论依据。     

甜杨抗冻转录因子ICE1基因的in silico克隆及其分析

ICEl基因编码类似MYC的bHLH转录因子,可特异地结合到CBF3启动子的MYC作用元件并诱导CBF/DREB1下游基因的转录表达.本文采用电子克隆的方法,以拟南芥ICE1蛋白序列为信息探针,利用杨树EST数据库和毛果杨基因组序列拼接的结果,设计引物并通过RT-PCR从甜杨克隆了杨树的第一个ICE1基因.其cDNA长1 706 bp,含有完整的开放阅读框,可编码543个氨基酸的MYC类蛋白.编码蛋白序列含有bHLH区,核定位信号(NLS)区,富S区和转膜区各1个.Blast分析表明,cDNA序列及其推导的氨基酸序列均与拟南芥和芥菜的ICE1存在着较高的同源性,说明所获得的cDNA可能是甜杨ICE1基因(PsICE1,DQ481236).通过网络服务器平台进行PsICE1的功能预测,结果显示PsICE1含有bHLH保守功能域,具有多个磷酸化位点和跨膜区域.另外,ICE1的电子表达谱分析结果发现,ICE1几乎可在植物中整株表达,在多种组织和不同发育过程均表达,这也在一定程度上说明了ICE1是组成型表达,以及ICE1可能在植物的生长发育中也起着重要作用.     

观赏羽衣甘蓝BoMYB114基因编码区的克隆及序列分析

花青素是羽衣甘蓝叶片呈紫色、红色及粉色的重要色素,R2R3-MYB类蛋白被认为是调控植物花青素生物合成的转录因子。本研究以羽衣甘蓝叶片为试材,采用同源克隆的方法克隆BoMYB114转录因子基因的编码区序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明:BoMYB114基因编码区长度为753 bp,其包含1个完整的开放阅读框ORF,可编码250个氨基酸,预测蛋白的分子量为28.5 kD,等电点(pI)为9.08。BoMYB114蛋白不存在信号肽,很可能定位在细胞核中。BoMYB114蛋白含有2个MYB保守结构域,二级结构以无规则卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角为主。进化树分析表明,羽衣甘蓝的BoMYB114蛋白与甘蓝型油菜MYB114蛋白序列的一致性最高。羽衣甘蓝BoMYB114基因的克隆与序列特征分析对于进一步研究该基因结构和功能及植物花青素合成代谢途径具有重要意义。     

狗头枣GSTU基因的克隆及其序列分析

为探索红枣GSTU类基因在红枣抗逆中的分子作用机制,本研究以狗头枣枣树叶片的DNA为模板,根据枣GSTU基因的序列(HM345954.1)设计引物,采用PCR方法获得GSTU基因序列,并利用生物信息学手段对其所对应蛋白的结构域、功能域、理化特性、跨膜区、二级结构及亚细胞定位等进行分析。结果表明:克隆到的DNA序列全长838 bp,具有2个外显子和1个内含子,内含子在292~460 bp碱基处,该序列与GenBank中枣的GSTU核苷酸序列和氨基酸序列的同源性分别为99.85%和100%,表明成功的克隆了狗头枣的GSTU基因。该序列编码222个氨基酸,分子量为25.268 kD,理论等电点(pI)为6.10;亲水性的平均数为-0.242,表明该蛋白是亲水性蛋白。二级结构主要以α-螺旋为主,其次是无规则卷曲,不存在信号肽,表明该蛋白可能为非分泌性蛋白,该蛋白可能位于内质网(膜)和质膜上。本研究获得的狗头枣GSTU基因在基因结构上含有1个内含子,在核酸序列及氨基酸序列上与GenBank中枣的GSTU基因同源性高,并对其理化性质、结构等进行了预测与分析,为进一步研究红枣抗逆分子机制提供理论基础,同时为红枣品种的选育提供理论支持。     

枇杷EjICE1基因的克隆及其在低温胁迫下的表达分析

本研究以‘大五星’枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.)为材料,采用RT-PCR与RACE法从枇杷中分离了EjICE1基因。该基因cDNA序列全长2 134 bp,具有一个1 623 bp长的开放阅读框,编码540个氨基酸,含MYC型bHLH结构域。同源性分析表明,枇杷ICE1蛋白与其他植物ICE1蛋白具有很高的相似性,与苹果(Malus domestica)相似性高达97%。进化树分析表明,枇杷与苹果聚在一起,与苹果进化关系最近。低温胁迫处理枇杷幼果,丙二醛含量呈上升趋势,游离脯氨酸含量呈先上升后下降趋势,表明枇杷幼果膜脂过氧化程度加剧,其抵御能力存在最大阈值。qRT-PCR分析发现,低温胁迫下EjICE1基因表达量明显增加,表明低温胁迫影响枇杷EjICE1基因表达,本研究为培育抗逆性强的优质品种提供了理论依据。     

菊花SVP和AGL24基因的克隆及序列分析

SVP (SHORT VEGETATIVE PHASE)/AGL24 (AGAMOUS-LIKE 24)基因为MADS-box家族中的一员,对植物由营养生长向生殖生长转变具有重要的作用。为了解日中性菊花(Chrysanthemum morifolium)成花转变机理,本研究利用RT-PCR的方法,从菊花‘金不凋’中克隆得到2个SVP/AGL24同源基因,分别命名为CmSVP1和CmAGL24。生物信息学表明CmSVP1和CmAGL24的编码区长度分别为678 bp和468 bp,编码225个和154个氨基酸。CmSVP1和CmAGL24蛋白亚细胞定位预测均在细胞核,为亲水性蛋白,二级结构主要以α-螺旋为蛋白质最大量的结构元件,跨膜区分析推测两种蛋白质可能不具有跨膜区。进一步的蛋白同源性比对说明,菊花CmSVP1蛋白与艾草TcSVP聚为一组,而CmAGL24与青蒿AaAGL24的亲缘关系最近,可能具有类似的功能。本研究为解析菊花花期调控分子机理,通过分子手段改良菊花花期提供了理论基础。     

苦瓜(Momordica charantiaL.)McGS1基因的克隆及结构预测

本研究以热研3号苦瓜总RNA为模板,采用RT-PCR和RACE技术,获得苦瓜谷氨酰胺合成酶基因,并命名为McGS1。生物信息学分析表明:苦瓜McGS1基因全长1 302 bp,其中CDS序列长度为1 071 bp,编码356个氨基酸;蛋白分子量为39.14 kD,等电点(pI)为5.49,元素组成为:C1751H2685N479O525S9,N末端主要为疏水性的氨基酸,而C端亲水性氨基酸较多;利用软件进行预测发现该蛋白没有跨膜区,说明它不是一个跨膜蛋白,同时发现该蛋白不存在信号肽;其蛋白质二级结构中,α-螺旋占28.37%,延伸链占17.42%,β-折叠占5.34%,无规则卷曲占48.88%;同源性比对发现苦瓜McGS1蛋白与甜瓜和黄瓜中的GS1蛋白亲缘关系最近,相似度分别达到了94.66%和95.22%。本研究结果可为进一步研究谷氨酰胺合成酶基因在苦瓜氮代谢中的调控作用提供理论参考。     

杜鹃bHLH转录因子RsMYC2的克隆及在非生物胁迫下的表达分析

杜鹃是杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃属(Rhododendron)著名花卉植物,被广泛应用于园林绿化中。杜鹃不仅具有较高的观赏价值,还能食用和药用,具有很高的经济价值。bHLH转录因子家族成员MYC2在植物生长发育、防御反应、逆境响应等过程中发挥重要作用,但该基因在杜鹃中的研究几乎处于空白状态。本研究克隆了杜鹃RsMYC2基因全长编码序列,并对其理化性质及氨基酸序列进行了分析。结果表明,RsMYC2编码氨基酸总量为644个,平均分子量为70.78 kD,理论等电点为5.76,所带阴电残留物数量为81,阳电残留物数量为69。Rs MYC2蛋白含有高度保守的结构域,具有典型的bHLH蛋白家族特征。RsMYC2蛋白和大多数植物中MYC2蛋白一样,属于亲水性蛋白质,不含信号肽,不属于分泌蛋白,定位在细胞核。系统进化分析显示,杜鹃RsMYC2与褐枝猕猴桃ArMYC2同源性最高。本研究也采用实时荧光定量PCR分析了RsMYC2在各种非生物胁迫中的反应,结果显示茉莉酸甲酯、赤霉素和干旱处理抑制RsMYC2基因表达,而高温可显著诱导RsMYC2基因表达,表明杜鹃RsMYC2可响应多种非生物胁迫。本...     

富士苹果果实中突触小泡蛋白基因(MdVAMP)的克隆及其表达

花青素是植物中最广泛存在的次生代谢物之一,是不同颜色花和果实色泽的关键色素。花青苷通常在细胞质中合成,于液泡中积累。虽然花青苷的生物合成途径已被深入研究,但它们从细胞质到液泡的转运以及显示红色的机制仍然不清楚。本试验通过RACE技术成功克隆出富士苹果及其芽变中MdVAMP cDNA序列的总长度。该基因cDNA序列全长994 bp,具有660 bp的开放阅读框(ORF),编码219个氨基酸。同源性分析表明,MdVAMP基因与沙梨同源性最高。定量PCR结果表明,MdVAMP基因在‘长富2’苹果及芽变果实摘袋后表达趋势与其花青苷含量变化相一致,芽变果实中MdVAMP基因表达量和花青苷含量均显著高于‘长富2’苹果。进一步在不同富士品种中研究发现,MdVAMP基因表达水平与花青苷含量密切相关。亚细胞定位结果显示MdVAMP主要定位于细胞质。该研究表明,MdVAMP基因可能参与了花青苷的转运和积累,这为进一步研究苹果果皮着色和花青苷转运提供了一定的科学基础。     

‘贵紫麦1号’GzA BI5-3A3基因的克隆及在烟草中的功能分析

ABI5在植物种子休眠与萌发、生长发育、花青素合成以及对逆境胁迫的响应等诸多生物学过程中起着重要作用。而大量研究表明ABI5参与种子休眠与萌发,少有研究表明ABI5参与花青素合成。为了探究ABI5转录因子参与调控小麦花青素合成,本研究从‘贵紫麦1号’中扩增得到Gz ABI5-3A3的c DNA全长。其启动子顺式元件分析结果表明Gz ABI5-3A3可能参与调控植物生长、光合作用、开花及种子萌发和花青素累积的生物学过程。蛋白质系统进化树分析表明,Gz ABI5-3A3与小麦中Ta ABI5D-SH-31、Ta ABI5D-SH-23和Ta ABI5D-SW-23同源。本研究进一步构建Gz ABI5-3A3基因的过表达载体PBI121-Gz ABI5-3A3,用于烟草遗传转化,共获得8个烟草转基因株系。本研究对Gz ABI5-3A3过表达转基因株系进行研究发现,转基因烟草株系L4、L7和L15苗期叶片中花青素含量显著低于野生型,其花青素合成途径的结构基因Nt PAL、Nt DFR、Nt ANS和Nt CHS的表达量显著下降。研究结果表明Gz ABI5-3A3能够通过调控花青素合成途径结构基因的表达来负向调控植物花青素的合成,为后续研究Gz ABI5-3A3调控花青素合成的分子机制提供研究基础。     

木薯EIL基因克隆和蛋白诱导表达及纯化

ETHYLENE INSENSITIVE3-LIKE(EIL)基因家族是乙烯信号通道重要的正调控因子,在乙烯信号传递过程中启动抗病相关基因表达参与植物免疫应答提高植物的抗性。为了研究EIL基因编码蛋白与下游靶基因特异性结合传递乙烯信号,是否参与木薯抗逆境胁迫的调控,本研究从木薯中克隆一个EIL同源基因,命名为MeEIL。分析MeEIL启动子所包含的各种功能元件,结果显示该启动子中含有G-box、W box和MYC等元件。对MeEIL基因的ORF分析结果表明该基因编码含621个氨基酸残基的蛋白质。使用同源重组的方法将MeEIL的CDS序列连接到蛋白表达载体pET32a上。SDS-PAGE检测表明在28℃和16℃都可成功诱导蛋白表达,且28℃诱导效果更佳,通过大量诱导蛋白表达并用His标签纯化试剂盒纯化,Western blot分析验证MeEIL蛋白被成功的诱导出来。     

桑树花青素合酶基因的克隆与信息学分析

花青素合酶ANS是花青素合成过程中的一个关键限速酶。本文利用同源克隆、RT-PCR从桑椹中克隆出花青素合酶(MaANS)基因, 并进行生物信息学分析和组织特异性表达分析。通过染色体步移法获得的MaANS基因的5′端和3′端, 获得基因全长1 535 bp, 由2个外显子和1个内含子组成,包含完整CDS区域为1 077 bp, 编码358个氨基酸, 与来源于草莓、甘薯、苹果、沙梨的ANS基因同源性均达到80%以上。MaANS编码的蛋白质属于2-酮戊二酸双加氧酶家族。MaANS在进化树中的位置与草莓最近,与苹果、沙梨次之。组织表达分析表明, MaANS基因在幼叶和成熟果实中高水平表达,表明该基因的表达具有组织特异性,为研究桑树果色的形成原因和表达调控奠定了基础。     

紫肉甘薯花青素含量的遗传变异分析

本研究以10份紫肉甘薯和4份非紫肉甘薯品种作为亲本配制杂交组合,测定了857份F1及其亲本的花青素含量和干物率,分析F1肉色分离规律、花青素含量和干物率的遗传变异及其主要影响因子。结果表明,各组合F1代薯块肉色均以紫肉为主且平均花青素含量均高于30 mg/100 g FW。各组合F1代花青素含量变异系数在48.09%~109.37%,说明紫肉甘薯花青素含量遗传变异范围广。F1代花青素含量超高亲率和遗传传递力范围分别在1.69%~48.15%和67.38%~161.09%,其中10个组合的遗传传递力超过100%。对于正反交组合之间而言,均是以双亲中花青素含量高的品种作母本时,其F1代出现紫肉比例、平均花青素含量、超高亲率和遗传传递力更高;说明F1代紫肉甘薯的花青素含量遗传变异主要受亲本花青素含量的影响,并存在母本遗传效应。F1干物率超高亲率平均达48.31%,干物率遗传传递力均超过100%;其遗传变异受干物率中亲值和花青素含量母本值极显著的正面影响。     

不结球白菜紫色叶片花青素相对含量的遗传分析

为研究不结球白菜[Brassica campestris L. ssp. chinensis (L.) Makino var. communis Tsen et Lee]叶片紫色性状的遗传规律,选用紫色和绿色不结球白菜亲本纯系各一个配制正反交组合,并构建该杂交组合的6 个世代群体（P1、P2、F1、B1、B2和F2）,利用分光光度计在540 nm处测定6 世代家系的不结球白菜叶片花青素相对含量,最后花青素相对含量的遗传规律采用多世代联合的数量性状分离分析方法研究。结果表明：不结球白菜杂交组合后代的花青素相对含量介于2 个亲本之间,呈现出多峰或单峰偏态分布,且偏向于紫色亲本。其遗传模式符合2 对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型（E-0模型）;其中F2 的主基因遗传率为59.17%,多基因遗传率为27.58%,环境方差占表型方差的比例为19.48%;B1（F1×紫）的主基因遗传率为74.12%。环境因素对不结球白菜花青素相对含量存在一定的影响,因此建议在光照充足及温度适宜的秋季,且在分离早期世代进行不结球白菜紫叶性状的遗传选择,其中B1的遗传效率较高。     

基于主成分与灰色关联分析的饲草小黑麦品种筛选与配套技术研究

为了筛选在山西省雁门关地区最适宜种植的小黑麦品种以及配套的高产优质栽培技术,利用主成分分析法和灰色关联度分析法综合评价不同小黑麦品种在不同密度和肥料条件下的产量和饲草品质。结果表明,小黑麦饲草品质指标中糖类和蛋白类指标变异较大,但是总的可消化养分以及能量品质变化较小。相关性分析表明,相对饲料价值（RFV）与粗蛋白含量、瘤胃降解蛋白含量、醇溶糖含量、总可消化养分、产奶净能、维持净能、增重净能和相对饲料质量（RFQ）均呈极显著正相关。RFV主要通过酸性和中性洗涤纤维计算而来,在单一指标中最能反映饲草品质。综合考虑灰色关联度和主成分分析方法,晋饲草1号（播种量150kg/hm²,复合肥750kg/hm²、尿素150kg/hm²）最适宜雁门关地区推广种植。     

紫色不结球白菜花色苷合酶基因BrcANS的克隆与表达分析

以不结球白菜紫色品系NJZX1-3和其绿色突变体NJZX1-0及其后代F₂的2个株系NJZX2-1和NJZX2-2为材料,研究花色苷合酶基因在紫色不结球白菜叶片花色苷合成途径中的作用。利用同源克隆的方法,分别在NJZX1-3及NJZX1-0中克隆到花色苷合酶基因;经序列比对发现,花色苷合酶基因的核苷酸和氨基酸序列在2种材料和大白菜中完全一致,长度为1077 bp,编码358个残基,第211~307肽段具有2OG-Fe (II)双加氧酶家族基因的结构域,被命名为BrcANS。BrcANS蛋白与同科芥菜的同源性高达99%,进化关系亦与其最相近。在全部4种材料鲜叶中,总花色苷的含量(TAC)与叶片紫色程度是一致的,其中,NJZX1-3叶片中总花色苷含量最高,达到80.15±5.74 mg 100 g^–1 FW;BrcANS表达量为NJZX1-0 < NJZX2-1 < NJZX2-2< NJZX1-3,与其总花色苷含量呈正相关。BrcANS的mRNA在NJZX1-3和NJZX1-0两种材料的不同组织中特异性表达：在叶片中高度表达,而在其他组织中表达较弱;另外,在两种材料间的表达亦存在显著差异,在NJZX1-3叶片中的表达丰度显著高于NJZX1-0。随着叶龄的增大,紫色不接球白菜叶片紫色变浅,BrcANS的表达量下降,但在NJZX1-3和NJZX1-0间的表达差异亦明显减小。以上结果表明,BrcANS基因是紫色不结球白菜中花色苷合成的关键基因之一,其mRNA表达量与叶片紫色直接相关,可能在其转录水平上调控叶片中紫色的形成。     

Vp1 expression profiles during kernel development in six genotypes of wheat, triticale and rye

During the last few decades, the physiological and genetic background of dormancy, and correlated pre-harvest sprouting (PHS) have been intensively investigated. Special attention has often been paid to genetic factors that may explain and predict PHS susceptible behaviour. A major candidate is the Vp1 gene which is involved in embryo development and maturation as well as in dormancy establishment. In this study, Vp1 gene expression during kernel development was studied in wheat, triticale and rye as a potential biomarker for selecting PHS tolerant varieties in cereal breeding programs. Plants of known PHS tolerant and PHS susceptible varieties were grown under controlled conditions from flowering until harvest ripeness. During that period, kernels were regularly harvested for RNA extraction and cDNA synthesis. Calibrated and normalized relative Vp1 expression levels were obtained in an RT-qPCR assay. During kernel development, Vp1 expression levels generally showed a typical peak during the soft dough stage, after which they decreased and remained low until harvest maturity. Differences in Vp1 expression levels could be observed between the PHS susceptible and PHS tolerant varieties of wheat, with the PHS tolerant variety showing higher levels of relative Vp1 expression compared to the PHS susceptible variety. In triticale, however, this difference was only seen once and could not be confirmed in further experiments. It seems that the Vp1 gene in triticale behaves in a similar way as in rye, in which no specific trends could be observed.