海南普通野生稻Waxy基因的分离和序列分析

根据已报道的栽培稻Waxy基因序列设计引物,对海南普通野生稻Waxy基因的DNA序列和cDNA序列进行克隆和鉴定。获得Waxy基因编码区的DNA序列3 330 bp,cDNA序列1 860 bp,该基因编码区存在13个外显子和12个内含子,编码609个氨基酸残基。海南普通野生稻与其他水稻Waxy基因序列之间存在显著差异,并且主要体现在内含子上,推测其可能影响Waxy基因的转录水平。Waxy基因聚类分析表明,栽培稻与海南普通野生稻亲缘关系较近。     

橡胶树Lhcb2基因的克隆与表达特性分析

基于从基因组中获得的基因序列,应用RT-PCR技术从橡胶树叶片中分离得到1条849bp的c DNA;该c DNA包含1个798 bp的ORF,编码265个氨基酸,理论分子量为28.66 k D,等电点为5.42,属于叶绿体定位的类囊体膜蛋白;蛋白含有3个跨膜螺旋,2个C端螺旋,1个保守的捕光叶绿素a/b结合蛋白结构域,1个三聚化基序,以及多个类胡萝卜素和叶绿素结合位点,根据进化关系可归为LHCB2亚家族;蛋白与蓖麻、野草莓、可可、葡萄和棉花中同源蛋白的一致性均接近95%,在进化上显示出高度的保守性,将基因命名为Hb Lhcb2.1。表达分析显示,Hb Lhcb2.1倾向于在叶片中表达,且其转录水平随着叶片的成熟而逐渐增加,但随着叶片的衰老而明显下调。     

茄子花青素合成相关基因SmDFR的克隆与生物信息学分析

以茄子(Solanum melongena L.)"三月茄"为实验材料,参考NCBI上已公布的SmDFR基因,设计特异性全长引物,克隆SmDFR基因的gDNA全长序列。序列分析结果表明:该基因全长为1 482bp,包含5个外显子和4个内含子,编码区为1 149bp,编码382个氨基酸。蛋白序列相似性分析表明,SmDFR蛋白与马铃薯、辣椒、野生番茄和矮牵牛的DFR蛋白相似性分别为93%、93%、93%和90%。进化树分析表明,SmDFR与甜辣椒、马铃薯、西红柿聚为一类,亲缘关系比较近;与红薯、鱼黄草、田旋花亲缘关系最远。对于研究茄子花青素的生物合成及分子机制具有重要意义,也丰富了不同茄子品种SmDFR基因的相关研究。     

玉米NCED基因的序列特征及生物信息学分析

采用生物信息学的方法,对玉米基因组NCED基因进行序列特征及生物信息学分析。结果表明：玉米基因组中NCED基因只有1个拷贝,分布于玉米1号染色体的长臂上。玉米NCED基因全长2012bp,具有编码生成一个604个氨基酸的完整阅读框。进化树分析表明,玉米NCED基因编码蛋白与水稻（包括粳稻和籼稻）NCED蛋白亲缘关系最近,与大麦的亲缘关系次之,而与其他物种亲缘关系较远。     

水稻LEA_2家族的鉴定与表达谱分析

为探索水稻LEA_2家族成员的特点,通过生物信息学分析从水稻基因组中鉴定出60个LEA_2家族成员,它们不均匀分布于12条染色体。蛋白序列分析结果显示,LEA_2家族蛋白的分子质量为16.24～49.14 ku,等电点4.7～11.7,有42个蛋白倾向于疏水;系统进化树分析显示,LEA_2家族可以分成5个组,同一组的蛋白成员包含的保守基序类型基本相同;基因结构分析表明LEA_2基因包含少量的内含子或者不含内含子;启动子分析表明水稻LEA_2基因启动子包含大量与逆境胁迫响应、激素信号传导及生长发育有关的作用元件。根据表达谱分层聚类分析及荧光定量PCR实验发现水稻LEA_2家族基因间共表达现象明显,同时发现OsLEA2-2和OsLEA2-26基因均受干旱胁迫上调表达60倍以上。     

苦荞C4H基因的cDNA克隆及生物信息学分析

[目的]为了解植物苯丙烷类代谢途径中关键酶——肉桂酸-4-羟基化酶基因结构特征及系统进化,拟克隆苦荞肉桂酸-4-羟基化酶(Cinnamate-4-hydroxylase,C4H)基因并进行生物信息学分析。[方法 ]本研究通过RT-PCR技术,克隆2个苦荞C4H基因cDNA和DNA序列,并通过生物信息学分析其基因结构及蛋白理化性质,最大似然树法构建系统进化树。[结果]2个基因cDNA序列长度分别为1 812bp和1 476bp,各编码504和491个氨基酸残基。其DNA序列分别为2 774bp和2 364bp,均包含3个外显子和2个内含子,第1个外显子和2个内含子序列长度存在明显差异。蛋白分子量分别为58.002kDa和56.401kDa,等电点分别为9.18和9.09。2个基因编码氨基酸与苦荞肉桂酸-4-羟基化酶同源性分别为99%和86%,故暂且命名为FtC4H1和FtC4H2。FtC4H1和FtC4H2与其他物种直系同源蛋白聚为两类,FtC4H1和FtC4H2与莴苣和丹参同源蛋白亲缘关系较近,氨基酸序列同源性分别为88%和84%。[结论]本研究通过对苦荞2个C4H基因的核酸、氨基酸序列、蛋白结构及系统进化树进行分析,为后续苯丙烷代谢途径及荞麦基因挖掘利用提供理论基础。     

绿竹光系统Ⅰ捕光叶绿素a/b结合蛋白基因的cDNA全长克隆及分析

为了从分子水平研究竹子光合作用的机理,采用RT-PCR及RACE方法从绿竹中分离了cab家族的一个基因,命名为BoLhca4-1(GenBank注册号为EF690303).BoLhca4-1的cDNA序列全长931 bp.含有一个735 bp的开放阅读框,编码了一个244 aa的蛋白,分子量大小约为26.8 ku.序列分析结果表明,BoLhcn4-1是光系统Ⅰ的一个捕光叶绿素复合蛋白基因,编码肽链与禾本科植物水稻的cab蛋白有着很高的同源性,达到86.1%.系统进化树分析表明,BoLhca4-1编码蛋白与水稻的cab蛋白亲缘关系较近.另外,对绿竹不同组织中BoLco4-1基因的表达进行RT-PCR检测发现,其在叶片中的表达量较鞘和茎中要高.     

水稻MAPK基因OsMPK4的克隆鉴定、蛋白表达和转基因载体构建

克隆鉴定了一个水稻促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases, MAPK)基因OsMPK4.OsMPK4基因cDNA全长1483 bp,包含一个1131 bp的开放阅读框,编码一个由376个氨基酸组成的蛋白,预测分子量为42.8 kD.OsMPK4基因位于水稻第10号染色体上,由6个外显子和5个内含子组成.OsMPK4蛋白具有MAPK的11个保守结构域及磷酸化位点TEY模体.系统进化树分析表明,OsMPK4属于B组MAPK成员,与已知水稻MAPK蛋白有56%～74%的一致性.原核表达了OsMPK4基因,纯化获得重组OsMPK4融合蛋白,并构建OsMPK4的转基因双元载体,用于OsMPK4的生化功能及其生物学功能研究.     

苦瓜α-苦瓜素基因克隆与单倍型分析

为了揭示苦瓜α-苦瓜素基因的完整结构及单倍型,本研究以35份苦瓜初级核心种质为材料,克隆α-苦瓜素基因,结果显示,α-苦瓜素基因全长993 bp,包括60 bp的5'-UTR,72 bp的3'-UTR,861 bp的ORF,无内含子序列,编码286个氨基酸,α-苦瓜素蛋白含有RIP蛋白保守结构域。系统进化分析结果表明,除苦瓜RIP P16094.2外,α-苦瓜素蛋白与胶苦瓜3MRW_A的亲缘关系最近,而与苦瓜MAP30蛋白的亲缘关系较远。通过比较35份苦瓜种质资源α-苦瓜素基因序列,共发现5个SNP位点,5个SNP位点均位于编码区。SNP分组发现,35份苦瓜种质资源α-苦瓜素基因共存在5种单倍型。5种单倍型编码的氨基酸序列比对显示,共存在1个氨基酸变异位点,氨基酸变异位点对应于第5个SNP位点,第1、第2、第3、第4 SNP位点并未引起氨基酸的改变。该结果为进一步研究α-苦瓜素基因表达调控机制和不同单倍型编码蛋白功能差异奠定了基础。     

牦牛MPC1和MPC2基因克隆及其组织表达特征分析

【目的】明确牦牛线粒体丙酮酸载体编码基因（MPC1和MPC2）的分子生物学特性及其组织表达特征,为揭示MPC基因在牦牛适应高原环境和能量代谢中的作用机制提供理论依据。【方法】选取麦洼牦牛为研究对象,PCR扩增牦牛MPC1和MPC2基因编码区（CDS）序列,利用在线生物信息学分析软件预测其蛋白结构及理化性质,并以实时荧光定量PCR检测MPC1和MPC2基因在不同年龄（0.5、1.5和2.5岁）牦牛各组织中的表达情况。【结果】牦牛MPC1基因CDS序列长330 bp,共编码109个氨基酸残基;MPC2基因CDS序列长384 bp,共编码127个氨基酸残基。基于MPC1和MPC2基因CDS序列相似性构建的系统发育进化树显示,牦牛分别与黄牛和水牛的亲缘关系最近,与绵羊的亲缘关系最远。牦牛MPC1和MPC2蛋白均为稳定的亲水性蛋白,丙氨酸和亮氨酸含量较高,有跨膜结构但无信号肽,均存在1个MPC结构域;其二级结构以α-螺旋为主（分别占57.80%和55.12%）,三级结构模型为5xpd.1.A。MPC1和MPC2基因在2.5、1.5和0.5岁牦牛心脏中的相对表达量均最高,其次是肾脏和肝脏,而在脾脏...     

苦瓜MAP30基因克隆与单倍型分析

【目的】以揭示苦瓜MAP30完整基因结构及单倍型为目的,为研究MAP30基因表达调控机制提供参考。【方法】以34份苦瓜初级核心种质为材料,参考苦瓜基因组序列,克隆MAP30基因,利用多种生物信息学软件分析苦瓜MAP30完整基因结构及单倍型。【结果】苦瓜MAP30基因全长920 bp,包括52 bp的5′-UTR,7 bp的3′-UTR,861 bp的ORF,无内含子序列,编码286个氨基酸。系统进化分析表明:MAP30蛋白与葫芦科其他植物的RIPs蛋白亲缘关系较远,MAP30蛋白在苦瓜属植物中保守性较强。通过比较34份苦瓜种质资源MAP30基因序列,共发现6个SNP位点,第1个SNP位于5′-UTR区,其余5个SNP位于编码区。SNP分组发现:34份苦瓜种质资源MAP30基因共存在3种单倍型。3种单倍型编码的氨基酸序列比对显示:共存在3个氨基酸变异位点,分别是第2位M/V、第69位R/H、第74位N/D,3个氨基酸变异位点分别对应于第2、3、4 SNP位点,第5、6 SNP位点并未引起氨基酸的改变。【结论】本研究克隆了MAP30完整基因结构并分析了MAP30蛋白与葫芦科其他植物的RIPs蛋白的亲缘关系,另外分析了不同苦瓜种质MAP30基因SNP分布情况及单倍型种类。     

利用野生稻高代回交群体分析水稻农艺性状QTL

本研究用来源于马来西亚的普通野生稻(IRGC-105491)与珍汕97B杂交并回交构建148个株系的高代回交群体(BC_2F_4),用152个均匀分布的SSR标记构建了分子遗传连锁图,其图谱长为1 342.1 cM,相邻标记间距为8.8 cM.利用该群体检测定位到影响株高、生育期、穗数、穗长及千粒重、粒长、粒宽等农艺性状的27个QTL;在这些QTL中约有59%有利基因来源于野生稻.野生稻中有利基因的发掘和利用将为分子标记辅助培育水稻新品种奠定基础.     

一个水稻DEAD盒RNA解旋酶基因OsBIRH1的克隆鉴定及其蛋白纯化

克隆鉴定了一个水稻DEAD盒RNA解旋酶基因OsBIRH1。OsBIRH1基因全长cDNA由2 167个核苷酸组成,包含1个长1 926个核苷酸的开放阅读框,编码1个由641个氨基酸组成的蛋白,预测分子量为70.8kD。OsBIRH1基因位于水稻第3号染色体上,由8个外显子和7个内含子组成。预测的OsBIRH1蛋白包含DEAD盒解旋酶所特有的保守DEAD和HELICc结构域以及保守模体结构。系统进化树分析表明,OsBIRH1与拟南芥和人DEAD盒解旋酶有较高的同源性,氨基酸序列同一性为47%~54%。原核表达了OsBIRH1基因,纯化获得重组OsBIRH1融合蛋白,为OsBIRH1生化与生物学功能研究提供科学依据。     

应用RACE法克隆雷竹笋PAL基因及序列分析

应用RACE法,克隆获得了雷竹笋PAL基因的全长序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明:雷竹笋PAL基因的开放阅读框长度为2103 bp,共编码701个氨基酸,其中具有1个保守的活性位点Ala-Ser-Gly(A-S-G);在PAL蛋白的二级结构中含有大量的α螺旋和β折叠,其三级结构模型为一个带柄的圆锥形。构建的PAL基因核苷酸序列进化树结果显示雷竹与毛竹、绿竹的亲缘关系最近,与小麦、大麦、水稻、佛肚竹的亲缘关系较近,与玉米、高粱的亲缘关系较远。     

应用RACE法克隆雷竹笋PAL基因及序列分析

应用RACE法,克隆获得了雷竹笋PAL基因的全长序列,并对其进行了生物信息学分析。结果表明:雷竹笋PAL基因的开放阅读框长度为2103 bp,共编码701个氨基酸,其中具有1个保守的活性位点Ala-Ser-Gly(A-S-G);在PAL蛋白的二级结构中含有大量的α螺旋和β折叠,其三级结构模型为一个带柄的圆锥形。构建的PAL基因核苷酸序列进化树结果显示雷竹与毛竹、绿竹的亲缘关系最近,与小麦、大麦、水稻、佛肚竹的亲缘关系较近,与玉米、高粱的亲缘关系较远。     

象草CpCCoAOMT2基因的克隆及生物信息学分析

从象草中克隆了CpCCoAOMT2基因,并对其进行了初步的生物信息学分析。利用转录组测序获得的表达序列信息,设计1对特异性的PCR引物,应用RT-PCR技术从象草中扩增出CpCCoAOMT2基因。对获得的基因进行序列同源性搜索、结构域搜索及3D结构预测、分子系统进化树构建等生物信息学分析。测序结果表明,CCoAOMT2基因全长926 bp,含110 bp的5'-UTR、741 bp的CDS和75 bp的3'-UTR,共编码246个氨基酸,Gen Bank登录号为Bank It1975804;Blastn和Blast T分析结果显示,CpCCoAOMT2基因及其编码的蛋白在核苷酸水平和氨基酸水平上与多种植物的CCoAOMT基因和CCoAOMT蛋白具同源性;预测CpCCoAOMT2蛋白相对分子质量为27 253,等电点为5.08,是一个不含跨膜结构域、不含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白。分子进化树分析结果表明,CpCCoAOMT2蛋白与禾本科植物的CCoAOMT蛋白亲缘关系最近,与裸子植物和蕨类植物关系较近,而与双子叶植物的关系较远。     

苹果MpSnRK2.4基因的克隆及转化

【目的】从常用苹果砧木楸子中克隆MpSnRK2.4基因,并将其转化番茄(Lycopersicon esculentum)品种Micro-Tom,为研究其功能奠定基础。【方法】以楸子幼叶为材料,通过RT-PCR扩增获得MpSnRK2.4基因的完整开放阅读框序列;利用Gateway技术构建pGWB411-SnRK2.4植物过表达载体,通过根癌农杆菌介导法将此载体转入Micro-Tom番茄中,通过卡那霉素筛选和转基因番茄RT-PCR鉴定,获得阳性转基因株系,利用qRT-PCR技术研究不同转基因株系中MpSnRK2.4基因的表达水平。【结果】成功克隆到长度为1 220bp的MpSnRK2.4基因片段,该基因包含长1 026bp的完整开放阅读框,编码341个氨基酸残基。通过在线软件分析发现,该基因的gDNA序列包含8个内含子,9个外显子;预测编码蛋白MpSnRK2.4的分子质量为38.475ku,理论等电点(pI)为6.06。系统进化树分析表明,MpSnRK2.4与水稻OsSAPK3蛋白的亲缘关系最近,序列比对显示MpSnRK2.4蛋白与已知的其他植物SnRK2s蛋白序列具有较高的同源性。转基因植株PCR鉴定结果表明,MpSnRK2.4基因已成功转入番茄植株中,经qRT-PCR发现,不同转基因株系的MpSnRK2.4基因表达量存在差异,其中株系1的表达水平最高。【结论】克隆获得了MpSnRK2.4基因全长序列,并得到了10个含有该基因的Micro-Tom番茄转基因株系。     

紫苏脂肪酸去饱和酶基因PfFAD2的生物信息学及表达特性分析

为研究脂肪酸去饱和酶基因FAD2在紫苏脂肪酸合成机制中发挥的重要作用,对紫苏FAD2基因及其编码的蛋白质序列进行了详细的生物信息学分析。结果表明,紫苏FAD2基因cDNA全长序列为1 545 bp,ORF为1 149 bp,共编码382个氨基酸残基;紫苏FAD2蛋白属于亲水性蛋白,具有6个典型的跨膜螺旋区,含有PLN02505保守结构域,属于Membrane-FADS-like超蛋白家族;系统进化树分析结果表明,紫苏与芡欧鼠尾草的亲缘关系较近,与红花较远。利用荧光定量PCR技术分析紫苏不同组织以及不同发育时期的种子中FAD2基因的表达特性,结果表明,紫苏FAD2在开花后20 d的种子中表达量最高。研究结果可为进一步阐明紫苏脂肪酸代谢机制奠定理论基础。     

小金海棠超氧化物歧化酶基因MxSod2克隆与序列分析

以苹果属植物小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)为试材,利用差异筛选消减cDNA文库和RACE相结合的方法,分离到了小金海棠超氧化物歧化酶基因MxSod2(Genbank登录号为DQ431473),该基因全长805个碱基,开放阅读框为471 bp,编码157个氨基酸,推测分子量15 kDa.该基因具有CuZn.SOD基因的典型结构域特征.通过系统进化树分析,小金海棠MxSod2与龙眼、荔枝等非禾本科植物保持了较近的亲缘关系,与花生、水稻、玉米等禾本科植物亲缘关系较远.     

基于水稻线粒体atp6基因的稻属CMS基因起源及DNA条形码的研究

【目的】探讨亚洲栽培稻CMS基因起源及水稻线粒体atp6特异性引物作为稻属DNA条形码标记的应用。【方法】用水稻atp6特异性引物通过PCR检测产于中国的4种水稻,共720个个体,并对111个个体测序。【结果】普通野生稻和亚洲栽培稻中均检测到atp6保守序列。药用野生稻中没检测到扩增产物。疣粒野生稻中检测到的5个单倍型间共计17个变异位点。澜沧、普洱、勐海居群共同拥有H1,单倍型H2、H3、H4和H5分别为新平、墨江、保亭和崖城居群特有。云南组和海南组,组内平均遗传距离为0,组间为0.02;组间遗传分化系数Fst为92.08%;变异位点数(S)、单倍型数(h)、核苷酸多样性(Pi)均显示:云南组(4、3、0.002 01)遗传多样性大于海南组(1、2、0.001 31);云南组单倍型多样性Hd为0.6,海南组为1。5个单倍型与水稻atp6保守序列的相似度最高为45.19%。最大似然法ML进化树显示:澜沧、普洱及勐海一带可能是疣粒野生稻的起源地,海南疣粒野生稻可能源自大陆。【结论】水稻atp6特异性引物可作为疣粒野生稻种内条形码标记,该标记也可区分普通野生稻、药用野生稻和疣粒野生稻。从线粒体DNA角度证实亚洲栽培稻CMS基因源自普通野生稻。