毛白杨蔗糖合酶基因PtSS2克隆与表达分析

为了解毛白杨蔗糖合酶(sucrose synthase,SS)基因功能和表达模式,以毛白杨茎段来源的cDNA为模板,根据毛果杨PtrSS2CDS序列信息设计特异引物,采用RT-PCR技术分离克隆了PtSS2基因。测序分析表明,PtSS2基因序列全长为2 412bp,编码803个氨基酸,蛋白大小为92.14kD,理论等电点6.00,属于酸性蛋白;氨基酸序列同源性分析表明,PtSS2与毛果杨PtrSS2和PtrSS1一致性分别高达100%和98.63%;结构域分析表明,PtSS2含有2个高度保守的功能域,即蔗糖合酶(5~552)和糖基化转移酶(554~744)功能域。qRT-PCR检测表明,PtSS2在毛白杨根、茎、叶、营养芽、雄雌花芽等各个组织中均有表达,但在营养芽和花芽中表达量较高,根部相对较低,总体呈组成型表达模式;在干旱胁迫下,PtSS2表达水平提升。研究结果推测,蔗糖合酶基因PtSS2在毛白杨各组织器官发育过程及干旱胁迫响应过程中具有重要功能。     

苹果中磷酸蔗糖合酶家族基因的表达特性及其与蔗糖含量的关系

磷酸蔗糖合酶(sucrose phosphate synthase,SPS)是植物中蔗糖合成的主要限速酶,影响植物的生长发育和果实中蔗糖的含量。为探明苹果中SPS基因家族特性及其在蔗糖合成中的作用,该研究从苹果基因组中分离了MdSPS家族基因,分析了它们的进化关系以及mRNA表达特性与酶活性和蔗糖含量的关系。结果显示:(1)在苹果基因组中有8个SPS家族基因表达,它们分别属于双子叶植物的3个SPS亚家族。(2)荧光定量PCR分析显示,苹果C类的MdSPS6基因和A类的MdSPS1a/b基因是苹果中表达丰度最高的SPS基因成员,其中MdSPS6在苹果成熟果中表达丰度最高,其次是成熟叶片,而MdSPS1a/b在不积累蔗糖的幼果中表达丰度最高。(3)在果实发育过程中,除MdSPS1a/b之外,其它5个苹果MdSPS家族基因均随果实的生长表达丰度增加,与SPS活性和蔗糖含量明显呈正相关关系。研究表明,C类家族MdSPS6是苹果果实发育后期和叶片中蔗糖合成的主要SPS基因。     

毛白杨细胞质抗坏血酸过氧化物酶基因的克隆及表达分析

利用同源克隆技术得到1个毛白杨细胞质抗坏血酸过氧化物酶基因,命名为PcAPX。该基因编码249个氨基酸残基,预测分子量为33.01kD。采用原核表达技术在大肠杆菌中表达并纯化该蛋白并进行酶活性分析,结果表明:重组PcAPX蛋白对抗坏血酸(AsA)和过氧化氢(H2O2)有很高的活性,其对抗坏血酸的米氏常数(Km)和最大反应速度(Vmax)分别为(0.71±0.03)mmol·L-1和(0.41±0.02)mmol·L-1·min-1·mg-1;对过氧化氢的Km和Vmax分别为(0.60±0.21)mmol·L-1和(0.35±0.12)mmol·L-1·min-1·mg-1,表明PcAPX对AsA和H2O2拥有较高的催化底物的能力和催化效率。利用实时定量RT-PCR分析毛白杨PcAPX基因的表达模式,结果表明其在老叶中表达量高于新叶、韧皮部、形成层和根部。该研究结果将进一步促进毛白杨APX基因家族成员参与植物生长调控的研究。     

毛白杨PtFT1和PtFT2基因编码区克隆与表达模式分析

以毛白杨为材料,采用同源基因克隆法从毛白杨中分离了FT(FLOWERING LOCUS T)同源基因PtFT1和PtFT2编码区序列。测序结果表明PtFT1和PtFT2 编码区长度均为525bp,可编码174个氨基酸。蛋白序列比对发现这两个基因与拟南芥、葡萄等物种中FT同源基因所编码的氨基酸同源性达到75%以上, PtFT1 和 PtFT2 所推测的氨基酸序列包含FT类蛋白保守基序(LGRQTVYAPGWRQN)和两个关键性氨基酸残基Tyr84(Y),Gln139(Q)。系统进化分析进一步表明 PtFT1 和 PtFT2 属于FT亚家族成员。采用Real-time qRT-PCR技术检测 PtFT1 和 PtFT2 在各个组织部位中的表达模式,结果表明 PtFT1 和 PtFT2 在各个组织部位均有表达,但这两个基因的表达水平存在差异;两个基因在早期雌雄花芽(7月5日)表达量明显高于成熟雌雄花芽(翌年3月10日)表达量,进而推测在毛白杨中 PtFT1 和 PtFT2 的表达响应日照长短,长日照条件促进这两个基因的表达,它们可能在光周期调控的开花途径中促进花芽分化和开花发挥特定作用。这些研究对于阐明 PtFT1 和 PtFT2 在光周期开花调控途径中的作用机制具有重要意义,为进一步开展毛白杨开花调控基因工程研究奠定了工作基础。     

蔗糖合酶在植物生长发育中的作用研究

蔗糖合酶（SuSy）是植物蔗糖代谢的关键酶之一,在植物各组织中普遍存在。SuSy参与了植物体中许多代谢过程,包括淀粉及纤维素的合成,以及碳源的分配等。该酶还可影响植物的抗逆性、种子发育和生物固氮能力,因此,利用SUS基因改良作物品质具有良好的应用前景。对SuSy的性质、基因表达模式及其在植物生长发育中的作用进行综述。     

苎麻纤维素合酶基因BnCesA1全长cDNA的克隆与表达分析

苎麻是中国的传统纤维作物,能够生产最长的自然纤维。本研究旨在克隆苎麻纤维素合酶基因BnCesA1全长编码序列,对其表达模式进行分析。以已知的苎麻纤维素合酶基因序列(DQ077190)为基础,设计5’RACE引物,以湘苎三号为材料,得到了BnCesA1的5’端,拼接后得到了BnCesA1的全长序列,并从湘苎三号的cDNA中成功克隆到包括BnCesA1全部编码序列的cDNA序列。扩增得到的BnCesA1基因cDNA为3253bp,编码区3246bp,编码含1082个氨基酸的多肽。通过对这个基因进行核酸序列和蛋白结构域分析表明,BnCesA1和毛果杨、欧美山杨、巨桉、大叶相思等其他物种的纤维素合酶基因都有很高的同源性,根据得到的BnCesA1的5’端设计特异性表达检测引物,分析其在湘苎三号苎麻品种各组织中的表达情况,结果显示BnCesA1在所检测的各组织中均有表达,表达量为茎皮>叶>顶芽>根。本研究首次克隆到苎麻中编码全长蛋白的纤维素合酶基因,并且苎麻BnCesA1在茎皮中高表达提示该基因可能在苎麻韧皮纤维合成中有重要作用。     

拟南芥纤维素合酶基因时空表达模式与功能预测

纤维素是细胞壁的主要组成成分, 研究纤维素合成可以从源头上解决关于高效降解纤维素的问题。该研究通过综合拟南芥(Arabidopsis thaliana)纤维素合酶基因(AtCESA)家族的进化和芯片表达分析及根据拟南芥全生育期GUS染色结果分析纤维素合酶基因的时空表达模式, 发现拟南芥纤维素合酶基因AtCESA1, 3, 6以及AtCESA4, 7, 8分别参与细胞壁初生壁和次生壁的合成并存在明显的共表达现象。其中, AtCESA1, 3, 6在全生育期表达, AtCESA4, 7, 8主要在根、茎和叶脉等次生壁细胞中表达。AtCESA5和AtCESA6、AtCESA2和AtCESA9以及AtCESA1和AtCESA10等基因对均有基因重复作用。根据AtCESA家族基因表达模式和分子演化关系可以推测, AtCESA5对AtCESA6以及AtCESA9对AtCESA2可能分别存在功能冗余。此外, AtCESA9的表达具明显的组织特异性。上述研究结果为深入认识拟南芥纤维素合酶基因的功能奠定了基础。     

肠膜明串珠菌葡聚糖蔗糖酶基因的克隆与表达

利用PCR方法从肠膜明串珠菌葡聚糖亚种(Leuconostoc mesenteroides subsp dextranicum)基因组DNA中扩增出了葡聚糖蔗糖酶基因dsrD并将其连接到表达栽体pET-30(a),得到重组质粒pET-30-dsrD,将重组质粒转化到大肠杆菌菌株Rosetta中,重组菌株SDS-PAGE结果显示有明显的170kD特异蛋白条带出现.经测定酶活力达1.2U/mL,约是原始菌株的30倍.     

一个新高产青蒿倍半萜合酶基因的克隆、表达和分析

用RACE方法从青蒿（Artemisia annua L.)高产株系001中克隆了一个新的1886bp的全长倍半萜合酶cDNA。克隆的倍半萜合酶氨基酸序列与烟草马兜铃烯合酶,莨菪岩兰螺旋二烯合酶,棉花杜松烯合酶的一致性分别为39％,38％和41％;与青蒿柏木脑合酶,紫穗槐二烯合酶和一个推测的倍半萜合酶克隆cASC125的一致性为50％,48％和59％。cDNA编码区序列被克隆进原核表达载体pET-30a,并在大肠杆菌（Escherichia coli)BL21(DE3)中诱导表达,但过量表达的蛋白主要是以不溶性蛋白形式存在。Northern blotting分析表明此基因在茎,叶,花中表达,在根中没有表达。     

青蒿鲨烯合酶基因的克隆、结构分析与大肠杆菌表达

用RT-PCR方法从青蒿(Artemisia annua L.)中克隆了一个1539bp全长鲨烯合酶cDNA。青蒿鲨烯合酶氨基酸序列与拟南芥、烟草、人类、酵母鲨烯合酶的一致性分别为70％、77％、44％和39％。青蒿鲨烯合酶基因组DNA结构很复杂,包括14个外显子和13个内含子。全长的或C末端截短的鲨烯合酶cDNA被克隆进原核表达载体pET30a并在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中诱导表达。但在含有全长的鲨烯合酶cDNA的大肠杆菌中并没有观察到预期大小的鲨烯合酶表达,而C末端截短疏水区30个氨基酸的鲨烯合酶可在大肠杆菌中过量表达。     

毛白杨PtLFY基因启动子的克隆及其瞬时表达分析

为了研究毛白杨LEAFY同源基因PtLFY的表达调控规律,利用PCR技术从毛白杨基因组DNA中克隆出PtLFY基因上游一段1575 bp的序列。经PLACE、PlantCARE在线软件分析表明,该序列含有TATA-BOX、CAAT-BOX等启动子基本元件,另外,还包含干旱诱导的MYB结合位点、脱落酸(ABA)响应元件、光响应元件等其他一些调控序列。因此,PtLFY的表达可能受干旱、ABA、光照等因子的调控。利用FootPrinter在线软件对毛白杨等6个物种的LFY同源基因启动子进行比对,发现不同物种的启动子相对保守,但也存在差异,说明LFY基因在功能上具有相似性,但存在一定差异。在序列分析的基础上,构建由PtLFY启动子驱动GUS报告基因的植物表达载体,命名为PtLFYp1304。通过农杆菌介导的方法转化烟草,对该启动子进行瞬时表达研究,结果表明PtLFY启动子可以驱动GUS基因在烟草根、茎、叶和花器官中表达,但在根、茎、叶中仅微弱表达,表达强度明显低于CaMV35S启动子,而在花萼和雄蕊中表达强烈。     

毛白杨PtSEP2基因启动子克隆和瞬时表达特性分析

利用PCR技术从毛白杨基因组DNA中扩增获得花器官发育相关的SEPALLATA2类似基因PtSEP25′侧翼约2.3kb的一段序列,经PlantCARE序列分析表明,该序列中含有启动子特征的保守序列及多种光应答元件,初步推测其为PtSEP2基因启动子.进一步以GUS为报告基因,构建了pPtSEP2 promoter::...     

毛白杨高效转化系统的研究(英文)

毛白杨是一种具有多种优良特性、用途广泛并有重要经济价值的杨属树种,又是农杆菌的天然寄主植物。因此,毛白杨一直是进行木本植物组培及遗传转化研究的重要对象。本研究通过比较培养基组成(Table 1)、外植体类型(Table 2)、农杆菌侵染浓度以及预培养(Table 3&4, Fig.1)和共培养条件(Table 5)等影响农杆菌转化及植株再生效率的诸多重要条件后,建立了毛白杨的农杆菌高效转化系统。实验选用毛白杨叶片为外植体,在MS + 4.0 mg/L 2,4-D + 1.0 mg/L 6-BA培养基上预培养2 d后制成叶盘,并做戳伤处理,再与5×108 Cell/mL浓度的农杆菌新鲜菌液共培养2 d,然后以MS + 4.0 mg/L 2,4-D + 1.0 mg/L 6-BA附加50 mg/L Km和1 000 mg/L AP为筛选培养基(Table 6, Fig.4) ,获得最佳转化效果。2－3周后,在叶盘周围长出许多Km抗性愈伤组织,转入分化培养基分化后,再转入生根培养基3－4周,获得完整植株(Fig.3)。经PCR扩增实验鉴定,转化愈伤组织的阳性率达到83.8％(Fig.2)。多次重复实验结果表明,该转化系统与以往的文献报道相比,其遗传转化率大大提高。抗性愈伤组织的平均转化率高达56.2%,最终得到的再生转化植株的比率达19.9%。其中,毛白杨叶盘经戳伤处理,其转化率可提高至20~40% (Table 7)。利用此转化系统     

毛白杨乙酰-乙酰载体蛋白硫脂酶基因(PtFATB)的克隆与表达分析

植物脂肪酸合成的主要部位是叶绿体,叶绿体向外运输脂肪酸的种类和数量受到乙酰-乙酰载体蛋白硫脂酶(FATB)控制。FATB基因在植物生长过程起着非常关键的作用。本研究以毛白杨为材料,将生物信息学知识和分子生物学手段相结合,首先利用现有的杨树基因组EST序列库资源,通过同源序列搜索,经过多次拼接合并获得了理论的杨树脂肪酸去饱和酶基因PtFATB序列全长,利用RT-PCR手段成功克隆得到了毛白杨FATB基因全长编码序列cDNA,该cDNA全长1,450bp,包括起始密码子ATG和144bp的5′末端非编码区,终止密码子TGA和40bp的3′末端非编码区,开放阅读框编码421个氨基酸。通过RT-PCR半定量研究了PtFATB在叶片组织中的表达量最高,茎、根中的表达量依次降低。在低温、干旱、NaCl、ABA四种条件下诱导生长24h,只有在低温的条件下发现PtFATB表达量略微降低,其他几种情况未有变化,该结果表明PtFATB呈组成型表达。上述结果为植物脂肪酸的基因工程提供了基础。     

毛白杨PtoNAC157基因的克隆与表达分析

NAC是植物特有的一类转录因子,在植物生长发育和抗逆过程中有重要作用。本研究从毛白杨中克隆出一个NAC转录因子基因,并根据同源性分析将其命名为PtoNAC157,开放阅读框为942 bp,能编码一个由313个氨基酸残基组成的蛋白质,预测蛋白分子量为35.5 kDa,等电点为7.22。氨基酸同源性分析显示,该蛋白N-端具有保守的NAC结构域。实时荧光定量PCR结果表明：PtoNAC157在毛白杨幼根、茎和叶中均有表达,在茎中的表达量最高。PtoNAC157响应低温、NaCl（300mmol.L-1）、干旱和ABA（200μmol.L-1）胁迫。由此推测该基因在林木次生生长及响应胁迫信号转导过程中发挥作用。     

芽变毛白杨生根相关基因片段的克隆与序列分析

目的:克隆芽变毛白杨生根相关基因片段.方法:采用诱导生根和抑制生根两种处理,分别提取芽变毛白杨(Mutant Populus tomentosa)皮部 RNA,进行逆转录和差异显示,筛选和克隆特异片段.结果:研究表明不同处理基因表达有一定差别.经Northem鉴定,诱导生根处理的扩增产物中有一条与生根相关的差异片段.将其克隆和测序,该片段编码序列长度 316bp.Cen Bank 中查询没有发现同源性较高的基因.结论:成功地获得了长度 316bp 的芽变毛白杨生根相关基因片段,可能为新基因的一部分.该基因片段的获取将为分离全长生根相关基因,查明该基因表达调控的机理提供基础.     

Development of 15 novel microsatellite markers from cellulose synthase genes in Populus tomentosa (Salicaceae)

? Premise of the study: Microsatellite markers from cellulose synthase genes were developed for the Chinese white poplar, Populus tomentosa, to investigate the genetic diversity of wild germplasm resources and to further identify favorable alleles significantly associated with wood cellulose content. ? Methods and Results: Fifteen microsatellite markers were developed in P. tomentosa by deep sequencing of cellulose synthase genes. Polymorphisms were evaluated in 460 individuals from three climatic regions of P. tomentosa, and all 15 markers revealed polymorphic variation. The number of alleles per locus ranged from two to nine with an average of 4.3; the observed and expected heterozygosity per locus varied from 0.029 to 0.962 and from 0.051 to 0.713, respectively. ? Conclusions: These polymorphic markers will potentially be useful for genetic mapping and in molecular breeding for improvement of wood fiber traits in Populus.     

桃ACC合酶基因的分离及其差异表达

利用5'/3'RACE FCR技术,从桃（Prunus persica(L.)Batsch）果实中克隆了植物乙烯生物合成的关键酶-ACC合酶的全长cDNA pacs,对pacs基因进行全序列测定表明,该基因全长1848个碱基,编码区1449个碱基,5'端有177个碱基的非编码区序列,3'端有219个碱基的非编码区序列（不包括终止密码子TAA）。pacs基因编码区共编码483个氨基酸,蛋白质大小为54kd,等电点为6.43。pacs与番茄（S19677）、梅（AB031026)、番木瓜（U68216）、苹果（AB034993）等其他植物ACC合酶cDNA氨基酸序列同源性分别为65%、70%、90%,并存在与这些ACC合酶氨pacs12(af467782)在叶片和花中基因表达模式基本一致,伤处理和IAA均能诱导叶片pacs和pacs12基因的表达,但pacs在伤处理叶片的表达水平比pacs12高;pacs和pacs12基因在果实表达有所不同,pacs在绿熟和成熟果实中均有表达,而pacs12在绿熟果实中基本检测不同,在成熟果实中才有表达,两在果实中的表达水平比伤处理和IAA处理叶片和花中要低。