人参中苯甲酸胁迫响应基因WRKY7的克隆与表达分析

WRKY转录因子是高等植物中最重要的转录因子基因家族之一,其在植物形态建成、生长发育以及应对生物(病菌、害虫等)、非生物(干旱、盐、冷、热等)胁迫过程中发挥重要作用。该研究根据人参化感自毒物质苯甲酸诱导的人参转录组数据,设计全长扩增引物,利用RT-PCR方法获得1条编码WRKY转录因子的基因,暂命名为WRKY7,并对其进行TA克隆、测序和序列分析。该基因cDNA全长1 216 bp,其开放阅读框(open reading frame,ORF)为1 014 bp,编码337个氨基酸。序列分析及系统进化分析表明,该蛋白属于WRKY家族第Ⅲ类成员,与西洋参种的WRKY6转录因子亲缘关系最近,同源性为87%。实时荧光定量PCR分析发现,苯甲酸胁迫后WRKY7的表达量显著升高,推测该基因可能参与了人参响应苯甲酸胁迫的过程,为进一步研究人参自毒胁迫响应的分子机制奠定了基础。     

盾叶薯蓣WRKY转录因子的鉴定和生物信息学分析

目的鉴定盾叶薯蓣WRKY(DzWRKY)转录因子家族基因,分析DzWRKY蛋白的序列特征,检测DzWRKY在根和叶中的表达量。方法以拟南芥WRKY基因的c DNA为查询序列,应用BLASTn进行比对,应用生物信息学方法进行全长开放阅读框(ORF)预测和蛋白序列特征分析,根据转录组数据检测DzWRKY的表达量。结果共检测到27个具有全长ORF的DzWRKY家族基因,其中6个基因编码的蛋白具有2个WRKY结构域。DzWRKY蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞预测为核蛋白,WRKY结构域序列保守程度高。进化分析均把27个DzWRKY蛋白和19个At WRKY蛋白分为3个大类群。27个DzWRKY在叶片中的表达量均比根茎低,高表达的DzWRKY基因主要集中在第I类和第IId亚类。盾叶薯蓣WRKY与已知功能的WRKY序列相似性较低。结论首次从盾叶薯蓣中鉴定出DzWRKY基因,为进一步阐明DzWRKY在盾叶薯蓣生长发育和药效成分代谢中的作用奠定基础。     

虎杖MYB转录因子PcMYB1的表达特性和功能研究

目的对虎杖中1个新的R2R3-MYB转录因子基因PcMYB1进行转录活性鉴定和表达特性分析,并在转基因拟南芥中进行功能研究。方法利用酵母单杂交实验分析PcMYB1的转录活性;荧光定量PCR(RT-PCR)技术检测虎杖中PcMYB1的表达模式;利用Wiesner染色和溴乙酰法检测PcMYB1转基因拟南芥中的木质素含量;RT-PCR技术分析PcMYB1转基因拟南芥木质素合成相关基因的表达。结果酵母单杂实验结果表明,PcMYB1具有转录抑制活性;RT-PCR结果显示PcMYB1在虎杖根、茎、叶中均有表达,在叶中表达量最高,并且紫外照射处理可诱导叶片中PcMYB1的表达;与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥的株高降低了24.07%,木质部的细胞染色程度浅,转基因拟南芥木质素含量降低了14.81%,参与木质素合成的AtC4H、AtC3H、AtF5H、AtCOMT、AtCAD基因表达下调。结论 PcMYB1具有转录抑制活性,对植物木质素合成具有负调控作用。     

参与连翘苯丙烷合成途径的WRKY转录因子的筛选与鉴定

目的 筛选出参与连翘Forsythia suspensa苯丙烷合成途径的WRKY转录因子并进行生物信息学分析。方法 通过对从连翘转录组数据中筛选出的62条连翘WRKY基因序列进行鉴定;通过采用蛋白理化性质和基序分析、蛋白结构分析、系统进化分析、功能注释、蛋白互作分析、外源激素处理后实时荧光定量分析等方式进行相关分析。结果 最终筛选出52条具有WRKY结构域的连翘WRKY转录因子。WRKY转录因子编码蛋白的氨基酸数目在105～728,相对分子质量在12277.95～80 321.99。蛋白基序分析显示其均有WRKY结构域,与拟南芥WRKY转录因子构建系统进化树将连翘52个WRKY转录因子进一步分为3大类;筛选出5个可能参与连翘苯丙烷合成途径的连翘WRKY转录因子,并推测其可能以被MAPK级联反应所调控的方式介导连翘中苯丙烷合成途径。结论 通过分析转录组测序结果,从52个连翘WRKY转录因子中筛选出5个可能参与连翘苯丙烷合成途径的转录因子,其表现出组织特异性表达,且对不同浓度茉莉酸甲脂表现出不同的响应,为进一步研究其作用机制提供研究方向。     

植物萜类物质生物合成的相关转录因子及其应用前景

植物萜类化合物具有很高的经济价值和药用价值.近年来,开始利用转录因子来提高萜类次生代谢物的产量.转录因子在萜类次生代谢生物合成中起着重要的作用,通过与结构基因的结合,转录因子可激活次生代谢合成途径中多个基因协同表达,从而有效启动次生代谢途径;转录因子还可激活不同植物中相似萜类次生代谢合成基因的表达,将从特定植物中分离出来的转录因子基因在不同植物中进行遗传转化,可以有效提高转基因植物中萜类物质的量.因此,转录因子的应用是萜类次生代谢基因工程中的一个新方向,已显示出广泛的应用前景.介绍了萜类次生代谢途径相关的重要转录因子:AP2/ERF、WRKY、bZCT、bHLH及其在萜类生物合成遗传改良中的研究进展.     

铁皮石斛转录因子基因DoWRKY3的克隆与分子特性分析

目的克隆珍稀濒危药用植物铁皮石斛转录因子基因DoWRKY3,并进行生物信息学和表达模式分析。方法采用RT-PCR和RACE技术获取基因全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等分子特性;用软件DNASTAR 6.0和MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;借助定量PCR检测基因表达模式。结果分离到DoWRKY3基因(GenBank注册号KT957549),cDNA全长2 065 bp,编码1条由509个氨基酸组成的多肽,相对分子质量55 580,等电点6.58;推定的DoWRKY3氨基酸序列具有植物WRKY蛋白家族保守的2个WRKY结构域(217~279、381~449)、2个WRKYGQK位点和2个C_2H_2型锌指结构元件(C-X_4-C-X_(22-23)-H-X_1-H);该蛋白预测无信号肽或跨膜域,定位在细胞核;DoWRKY3蛋白与多种植物WRKY蛋白一致性较高(46.3%~57.4%),与拟南芥At WRKY3、At WRKY4和丹参Sm WRKY54蛋白等亲缘关系近,聚在WRKY分子进化树的Group 1分支;DoWRKY3基因具有组织表达特异性,其转录本在石斛根和叶中表达量较高,分别为茎中的2.32倍和1.69倍。结论 DoWRKY3基因全长的分子克隆与特征分析,为深入研究该基因在铁皮石斛生长发育、逆境生理以及次级代谢调控中的生物学功能奠定基础。     

铁皮石斛转录因子基因DoWRKY1的克隆与表达分析

WRKY转录因子是植物中发现的新型转录调控因子,在调控植物生长发育和代谢等生理过程中发挥重要作用。该研究采用RT-PCR和RACE技术从铁皮石斛Dendrobium officinale中克隆得到一个新的WRKY转录因子基因cDNA全长,命名为DoWRKY1,提交GenBank获得登录号KF716131。生物信息学分析表明,该基因全长cDNA为1 704 bp,其中开放阅读框 (ORF) 1 629 bp,编码1条由542个氨基酸组成的多肽,具有2个WRKY保守结构域,属于WRKY家族第Ⅰ类转录因子。酵母单杂交表明,DoWRKY1可以激活下游报告基因 (His3,Ade2) 的表达,具有转录激活功能,属于转录激活子。半定量RT-PCR显示,DoWRKY1在根、茎、叶和类原球茎中均有表达。qRT-PCR分析表明,DoWRKY1响应茉莉酸甲酯 (MeJA) 和壳聚糖 (chitosan) 诱导,分别在2 h和1 h,表达量达到最高峰。研究结果为进一步研究其在铁皮石斛次生代谢过程的调控功能奠定基础。     

基于转录组的夏枯草WRKY转录因子的鉴定和表达特征分析

目的:利用生物信息学方法从夏枯草(Prunella vulgaris)转录组数据中筛选,鉴定夏枯草WRKY转录因子,并对其蛋白特征、表达水平进行分析。方法:从夏枯草转录组数据库中筛选WRKY转录因子,并对蛋白基序、理化性质、功能注释、系统进化、表达特性等进行分析,并预测其功能。结果:从夏枯草中共获得23条WRKY转录因子序列。序列结构分析发现,夏枯草WRKY蛋白均包含一个保守的WRKYGQK模块,通过与拟南芥同源蛋白进行进化分析表明,夏枯草WRKY蛋白可分为I和Ⅱ型2种类型;I组共有7个成员;Ⅱ组共有16个成员,Ⅱ组可进一步分为Ⅱ-b(3个),Ⅱ-c(5个),Ⅱ-d(3个)和Ⅱ-e(5个)4个亚组。夏枯草WRKY蛋白的理化特性分析结果表明,WRKY蛋白的氨基酸数在85～599个之间;相对分子质量在9 527.5～66 438.4 Da;理论等电点在5.01～9.83;其中c13719.graph_c0,c32199.graph_c0,c24547.graph_c0,c37881.graph_c0等可能在夏枯草次生代谢产物合成调控方面发挥一定的作用;c32199.graph_c0,c26537.graph_c0,c23728.graph_c0等可能在夏枯草病原菌的识别和防御中起到作用。使用夏枯草转录组数据库分析了23条WRKY转录因子在其茎、果穗、叶片的表达特性,结果表明不同组织中WRKY基因的表达水平差异显著。结论:该研究首次鉴定了夏枯草的WRKY转录因子家族结构特征和表达特性,为后研究讨夏枯草WRKY转录因子的功能提供了有用的信息。     

8个茶树WRKY转录因子基因的克隆与表达分析

目的克隆茶树WRKY转录因子(Cs WRKYs)家族中的8个成员,并对其进行生物信息学和非生物胁迫下的表达分析。方法采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术从"铁观音"茶树品种中克隆8个WRKY基因,运用生物信息学的方法对8个WRKY基因编码的蛋白进行理化性质分析,同时通过与拟南芥同源基因的比较进行进化树的构建、多序列比对及保守基序分析。采用qRT-PCR方法检测8个WRKY基因在低温、干旱和脱落酸(abscisicacid,ABA)胁迫处理下的表达量。结果 8个WRKY转录因子基因开放阅读框(ORF)长度分别为1 407、2 208、1 302、849、978、879、1 443和810 bp,分别编码468、735、433、282、325、292、480和269个氨基酸,GenBank登录号分别为MG298951、MG298952、MG298955、MG298956、MG298957、MG298959、MG298960和MG298963。系统进化树及序列比对分析显示,8个CsWRKYs可以分成了2个大组;除CsWRKY39缺少锌指结构外,其他CsWRKYs均含有WRKYGQK保守七肽结构域及锌指结构组成的WRKY结构域。非生物胁迫下的表达模式显示,CsWRKYs基因在低温、干旱和ABA胁迫处理下均有表达且表达受到不同程度的诱导;CsWRKY2、CsWRKY21、CsWRKY23、CsWRKY44和CsWRKY65基因在低温处理后表达量上调超过2,显著响应低温胁迫;CsWRKY21、CsWRKY23、CsWRKY39和CsWRKY65在干旱胁迫处理12 h及ABA处理6 h时均上调表达。结论克隆获得来自不同组的8个茶树WRKY基因,推测与茶树抗逆密切相关。     

金线莲中调控胚胎发育WRKY转录因子筛选及克隆分析

目的 探究金线莲Anoectochilus roxburghii中WRKY转录因子时空表达模式并筛选调控金线莲胚胎发育的Ar WRKY基因。方法 基于金线莲转录组数据库进行Ar WRKY转录因子筛选,利用软件进行蛋白质结构域预测、序列比对、理化性质预测与进化树构建等分析。采用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测Ar WRKY基因时空表达模式。根据转录组数据Unigenes克隆Ar WRKY的CDS序列。结果 筛选得到金线莲中23条WRKY转录因子,分别命名为Ar WRKY1～Ar WRKY23;q RT-PCR结果表明Ar WRKY5与Ar WRKY20基因在金线莲叶芽期、花芽期及开花期的花中表达量都显著高于根、茎、叶;克隆得到Ar WRKY5的CDS为600 bp,Ar WRKY20的CDS为1149 bp。结论 筛选得到23个Ar WRKY转录因子并成功克隆获得Ar WRKY5与Ar WRKY20的CDS序列,对探究Ar WRKY转录因子调控金线莲生长发育及验证Ar WRKY5与Ar WRKY20基因功能奠定基础。     

北柴胡UGT基因的克隆及其过量表达和RNAi转基因载体的构建

目的:克隆北柴胡中可能参与柴胡皂苷生物合成的UGT基因,构建其过表达和抑制表达的转基因载体,为通过转基因验证其功能奠定基础。方法:在454高通量测序已获得部分cDNA序列基础上,通过RACE和LD-PCR方法扩增全长cDNA克隆。设计含有酶切位点的PCR引物,PCR扩增UGT基因的ORF和部分片段后,酶切,分别插入到pCAMBIA-SUPER1 300和pHANNIBAL中。重组的pHANNIBAL经Not I酶切后插入到pART27中。最终以构建出过表达和抑制表达的转基因载体。结果:扩增到了北柴胡1个UGT基因全长cDNA克隆,构建了这一基因的过表达和抑制表达转基因载体。结论:通过UGT基因的全长cDNA克隆和转基因载体构建,为后续开展转基因研究,验证其生物功能奠定了基础。     

丹参转录因子SmWRKY14基因的克隆及表达分析

目的 克隆丹参Salvia miltiorrhiza转录因子基因SmWRKY14，分析其在不同组织及应答环境因子和植物激素过程中的表达特征。方法 以丹参转录组数据中Unigene（c50007_g1）序列为参考，利用PCR扩增获得SmWRKY14基因序列。通过生物信息软件及在线工具预测基因编码蛋白的理化性质、蛋白质结构等分子特征，采用DNAMAN和MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化树构建，运用实时荧光定量PCR检测该基因的表达模式。结果 克隆得到SmWRKY14基因cDNA全长1 103 bp，编码244个氨基酸，相对分子质量27 600，等电点8.19。该蛋白含有WRKY特征基序，不含信号肽及跨膜结构域，其高级结构主要由无规卷曲构成。进化树分析表明SmWRKY14蛋白与柿WRKY14蛋白的亲缘关系最近。SmWRKY14基因在丹参中各器官中为组成型表达，且该基因与丹参酮合成关键酶基因DXS、GGPPS、CPS的表达模式相似，且受茉莉酸甲酯、脱落酸、赤霉素等植物激素及机械损伤的强烈诱导。结论 获得丹参SmWRKY14基因序列、生物信息及表达特征，为研究WRKY家族成员调控丹参酮类化合物的合成、应答植物激素及参与防御反应的分子机制提供理论依据。     

红花查耳酮异构酶基因植物表达载体的构建及拟南芥转化

目的构建红花查耳酮异构酶(CHI)基因的植物表达载体并在拟南芥中进行超表达验证该基因的功能。方法将已经分离的红花CHI基因作为目的基因,在其两端引入Bam H I和Eco R I酶切位点,构建含有35S启动子的植物超表达载体p BASTA-CHI,通过Flora-dip法将其转化到拟南芥中,并对转基因拟南芥T2代植株进行PCR和总黄酮量检测。结果转基因拟南芥T2代植株的PCR检测,红花CHI基因已经初步整合到拟南芥基因组中,黄酮量检测表明,转红花CHI基因的拟南芥比野生型拟南芥中的黄酮量有所提高,最高提高到2.3倍。结论成功构建了含有红花CHI基因的植物表达载体,并在拟南芥中进行超表达,获得了转基因拟南芥T2植株。     

北葶苈子GGPS基因的克隆、序列分析与原核表达

目的:获得北葶苈子(Lepidium apetalum)中牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPS)的编码基因,进行生物信息学分析,在大肠杆菌中表达该蛋白。方法:根据北葶苈子转录组测序结果中的GGPS基因序列,设计特异性引物,通过PCR扩增得到北葶苈子GGPS的c DNA序列,进行TA克隆、测序及序列分析,构建原核表达载体并于大肠杆菌中表达北葶苈子GGPS蛋白。结果:得到北葶苈子GGPS c DNA全长1 146 bp,编码381个氨基酸;序列分析表明北葶苈子GGPS基因编码的氨基酸序列包含类异戊二烯合成酶结构域,氨基酸序列进化关系表明北葶苈子GGPS与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和白芥(Sinapis alba)亲缘关系最近;成功构建了p ET-32a-La GGPS原核表达载体,并在大肠杆菌BL21菌株中成功诱导表达。结论:首次克隆得到北葶苈子GGPS基因,并在大肠杆菌中成功表达了北葶苈子GGPS蛋白,为纯化该蛋白并研究其结构和功能奠定了基础。     

阳春砂转录因子AvMYC4b的克隆及原核表达

目的阳春砂是中药砂仁的主要来源植物,其转录组中已筛选出预测与萜类合成相关的候选转录因子unigene,对其进行克隆、序列分析和原核表达,以进一步认识阳春砂药效物质萜类合成的调控元件。方法根据阳春砂转录组数据中预测为AvMYC4b的Unigene0074125序列设计特异引物,提取阳春砂叶片RNA并反转录成c DNA,以此为模板经PCR扩增得到AvMYC4b的核心片段,再通过RACE技术获得全长c DNA,然后进行编码区全长的GATEWAY TOPO克隆。通过LR反应构建原核表达载体,转化大肠杆菌Rosetta(DE3)细胞,以异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)和阿拉伯糖在16℃下培养诱导融合蛋白表达,收集菌体,经过裂解、超声、纯化,用SDS-PAGE检测蛋白表达结果。结果克隆获得的AvMYC4b全长有2 579 bp,包含195 bp的5’UTR,1 995 bp的ORF和389 bp的3’UTR,编码664个氨基酸,预测蛋白相对分子质量为72 211。经过生物信息学分析,AvMYC4b氨基酸序列与其他植物的MYC相似,含有转录因子MYC家族的保守结构域,预测可定位于细胞核中。成功构建重组表达载体p DEST17-AvMYC4b并转化Rosetta(DE3)细胞,经诱导表达得到AvMYC4b融合蛋白,SDS-PAGE结果显示蛋白相对分子质量约80 000,与预测相符。结论从阳春砂中克隆得到b HLH家族转录因子AvMYC4b,并建立了AvMYC4b原核表达系统,为该转录因子的生物功能研究奠定了基础。     

颠茄AbCYP80F1基因的克隆与功能分析

目的克隆颠茄Ab CYP80F1基因和启动子序列,分析启动子上与调控信号和转录因子相关的调控元件,研究Ab CYP80F1基因超表达对颠茄发根中东莨菪碱积累的影响。方法以莨菪CYP80F1为探针,在颠茄转录组中进行Blastn检索获得同源的unigene。采用RACE技术克隆Ab CYP80F1全长,热不对称PCR技术克隆启动子序列,发根农杆菌浸染法获得超表达AbCYP80F1基因的颠茄发根,对培养的发根中东莨菪碱含量进行HPLC分析。结果克隆得到1 675 bp的全长Ab CYP80F1基因,其编码蛋白与铃铛子的CYP80F1亲缘关系最近。基因上游2 000 bp启动子上包含的顺式作用元件涉及光、无氧、生长素、茉莉酸、赤霉素和低温信号响应,同时包含有MYB、AP2/ERF、WRKY和bHLH转录因子的识别位点。超表达Ab CYP80F1基因使颠茄发根中东莨菪碱含量平均提高了1.8倍。结论 AbCYP80F1是颠茄须根特异性表达的合成途径基因,超表达能提高终产物东莨菪碱含量,Ab CYP80F1可能受到WRKY和bHLH转录因子的调控。     

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。     

红花转录因子CtMYB1基因的克隆及原核表达

目的 从红花Carthamus tinctorius 花瓣中克隆转录因子基因CtMYB1,并进行序列分析和原核表达载体的构建。方法 根据红花转录组测序结果中得到的高表达的Unigene123933序列,利用RT-PCR和RACE技术从红花花瓣中扩增得到CtMYB1基因的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析;以CtMYB1基因的全长cDNA序列为模板,PCR扩增得到CtMYB1基因的开放阅读框(ORF)序列,构建原核表达载体pEASY-E1-CtMYB1。转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达。结果 成功从红花中克隆1个MYB基因,命名为CtMYB1,GenBank登录号为KJ524853。CtMYB1基因全长893 bp,ORF为750 bp,编码249个氨基酸。同时,成功构建了该基因的原核表达载体。SDS-PAGE结果显示该蛋白的大小约30 000,与预测的蛋白相对分子质量一致。结论 成功克隆了CtMYB1基因,构建了原核表达载体,初步证明该基因在大肠杆菌中成功表达。     

冬凌草AACT基因的克隆与表达分析

目的:克隆冬凌草乙酰辅酶A酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase,AACT)基因并分析其在冬凌草不同组织中的表达模式。方法:在冬凌草转录组测序的基础上设计特异引物,采用逆转录PCR技术克隆冬凌草IrAACT基因全长,并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR法分析其组织表达模式。结果:克隆得到的IrAACT基因全长1 254 bp,编码417个氨基酸,该序列与丹参等植物中的AACT基因有较高的同源性。生物信息学预测IrAACT具有Ⅱ型硫解酶催化作用的活性中心结构域。实时荧光定量PCR表明,IrAACT在冬凌草花和叶中的表达量明显高于根、茎和愈伤组织。结论:该研究获得了IrAACT基因的全长cDNA序列,并揭示了其在不同组织中的表达差异,为进一步阐述该基因在冬凌草二萜类成分合成途径中的功能奠定了基础。