粘虫EF-1a和AK基因的克隆及实时RT-PCR方法建立

为今后利用SYBR GreenⅠ荧光定量法研究粘虫EF-1a和AK基因的表达情况,设计合成用于PCR扩增的引物,运用RT-PCR方法克隆EF-1a和AK基因片段,并进行序列同源性分析;然后采用SYBR GreenⅠ荧光定量法设计特异性引物进行RT-PCR扩增,通过熔解曲线和标准曲线分析等建立实时RT-PCR方法。结果表明,从粘虫中克隆获得EF-1a和AK基因片段长度分别为622 bp和1020 bp,分别编码207个氨基酸和339个氨基酸;序列同源性分析结果表明,粘虫EF-1a与鳞翅目昆虫家蚕、桦尺蠖和柑桔凤蝶的氨基酸序列同源性为95%以上;AK与鳞翅目昆虫草地贪夜蛾、烟蚜夜蛾、棉铃虫、斜纹夜蛾和甜菜夜蛾的氨基酸序列同源性为98%以上。熔解曲线和标准曲线结果显示,设计的EF-1a和AK基因引物均可应用于实时RT-PCR扩增。     

梅花PmCBF基因的克隆及表达

CBF转录因子在植物冷驯化中起着重要调控作用。以欧洲甜樱桃CBF基因为信息探针,从李属基因组数据库中得到一个候选序列,设计特异引物,通过PCR扩增和RT-PCR验证,发现与预测序列一致。该基因全长711bp,可编码225个氨基酸,序列分析发现其具有CBF基因的特征序列,包含保守的AP2/EREB DNA结合域以及CBF特征短多肽序列PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR。同源性分析显示,PmCBF和欧洲甜樱桃、矮扁桃CBF基因一致性较高,均在90%以上,与欧洲甜樱桃的氨基酸同源性达100%。实时荧光定量PCR分析发现:4℃低温胁迫下,PmCBF在转录水平的表达情况和其他植物CBF基因一致;4℃处理后PmCBF基因的表达开始上升,4 h时达最大,初步表明PmCBF在低温胁迫下上调表达。     

苎麻果胶合成重要酶UGlcAE基因的克隆及组织表达

以苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,采用简并RT-PCR法、RACE技术以及全长cDNA文库筛选,克隆苎麻果胶主要多糖组分的合成关键酶UGlcAE cDNA序列,序列长度为1 257 bp,编码区长723 bp,可编码241个氨基酸序列。实时定量PCR证实,UGlcAE表达量为根部＞叶片＞韧皮部＞木质部,在根部的表达量占优势。该结果对我们后期采用分子生物学方法来调控果胶的合成量具有实际意义。     

绿盲蝽精氨酸激酶(AK)基因片段克隆及不同生境表达量研究

为了探讨不同生境对绿盲蝽生长影响,从分子角度确定绿盲蝽在果园的适合生境。采用绿盲蝽专用诱芯调查了枣园、葡萄园的绿盲蝽发生量,并根据保守序列设计简并引物,克隆精氨酸激酶片段,荧光定量PCR检测了绿盲蝽成虫基因表达量。结果表明在枣园绿盲蝽的发生量始终高于葡萄园,枣园有3个发生高峰,而葡萄园有2个。测序结果表明目的序列含有783个核苷酸,可编码261个氨基酸。序列比对及进化树表明AL-AK与其他昆虫AK相比近似度85%以上,且同半翅目昆虫较为靠近。枣园绿盲蝽精氨酸激酶基因表达量低于葡萄园。以上结果说明枣园生境比葡萄园适合绿盲蝽的发育,为针对性的防治绿盲蝽提供理论基础。     

苎麻果胶合成重要酶UGlcAE基因的克隆及组织表达

以苎麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud]中苎1号为材料,采用简并RT-PCR法、RACE技术以及全长cDNA文库筛选,克隆苎麻果胶主要多糖组分的合成关键酶UGlcAE cDNA序列,序列长度为1 257 bp,编码区长723 bp,可编码241个氨基酸序列。实时定量PCR证实,UGlcAE表达量为根部＞叶片＞韧皮部＞木质部,在根部的表达量占优势。该结果对我们后期采用分子生物学方法来调控果胶的合成量具有实际意义。     

海岛棉 pepc 基因的克隆及序列和表达分析

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase)对植物生理功能行使重要的调节作用。本研究根据NCBI已公布的EST序列利用RACE和genome walking技术从海岛棉品种7124中克隆了一个新的pepc基因,命名为Gb.pepc3。该序列全长3259 bp,含有一个2910 bp的开放阅读框,编码969个氨基酸,推测分子量为110.7 kd,等电点为6.08 I。对Gb.pepc3蛋白的同源性比对和系统进化树分析显示,Gb.pepc3与已报道的其他植物的pepc相似性很高,属于C3型pepc。荧光定量PCR结果显示Gb.pepc3在棉花各组织中广泛存在,其中在胚中表达量最高,在纤维中表达量较低。在棉花发育各个阶段Gb.pepc3表达量不同,海岛棉在开花后15天Gb.pepc3表达量达到高峰期,而陆地棉开花后20天Gb.pepc3表达量达到高峰期。海岛棉和陆地棉间表达量差异明显。     

甘蔗CIPK基因的同源克隆与表达

CIPK(calcineurin B-like-interacting protein kinase)是植物特有一类的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,该蛋白在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用,尤其与非生物逆境胁迫(干旱、高盐、ABA等)的信号传导密切相关。根据玉米CIPK15基因(EU957447.1,2247 bp)核酸序列保守区域设计1对同源克隆PCR引物,以甘蔗品种崖城05-179的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增得到甘蔗CIPK基因的一条全长c DNA序列(Gen Bank登录号为KM114052)。序列分析结果表明,甘蔗Sc CIPK基因全长1782 bp,具有完整的开放阅读框(ORF,91~1631 bp),编码513个氨基酸,该基因具有CIPK基因的2个特征结构域(Kc-like superfamily和AMPKA-C-like superfamily)。生物信息学分析显示该基因编码的蛋白定位于内质网,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为α-螺旋,含有多个保守功能域,主要参与中间代谢。实时定量PCR表达分析表明,该基因表达具有组织特异性,虽在甘蔗各组织中均有表达,但在芽中的表达量最高。该基因在PEG、Na Cl、ABA、SA和Me JA的胁迫诱导过程中,受ABA胁迫后表达量最高,约为对照的5.3倍,推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关。     

小麦wzy2-1基因的克隆及功能分析

脱水素是一类植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein, LEA蛋白),属于LEA D-11家族,植物受非生物胁迫会大量表达。利用同源克隆技术,从郑引1号小麦中克隆了1个Kn型脱水素基因,命名为wzy2-1。该基因全长1740bp,编码579个氨基酸,含有9个保守的K片段,与大麦的Dhn5基因具有较高同源性。生物信息学预测该蛋白属于高度亲水性的无序蛋白。通过该蛋白对大肠杆菌的保护作用研究表明,WZY2-1蛋白能够提高大肠杆菌对低温、高温、高盐以及高渗胁迫的耐受性。荧光实时定量PCR分析表明,wzy2-1基因受低温、盐渍、干旱诱导表达,但不受外源ABA诱导,说明wzy2-1基因属于非ABA依赖型脱水素基因。     

棉花抗枯萎病相关基因GhWRKY48的克隆及表达分析

棉花枯萎病是影响棉花产量和品质的最重要病害,WRKY转录因子在植物抗病中扮演重要角色.本实验以高抗枯萎病的陆地棉'中棉所12'为实验材料,以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到WRKY基因片段为探针,从陆地棉'中棉所12'根部cDNA中克隆WRKY转录因子基因.通过多序列比对分析发现该基因属于第Ⅱ类WRKY转录因子...     

甘蔗CDK基因的cDNA全长克隆与表达分析

植物细胞周期依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,与周期蛋白(Cyclins)协同作用,是重要的细胞周期性调控因子。本研究从甘蔗受花叶病毒侵染的转录组数据库中获得一条与高粱(Sorghum bicolor)CDK基因(Gen Bank登录号为XP_002466536.1)高度同源的Unigene序列,通过RT-PCR扩增获得长度为1799 bp的甘蔗Sc CDK基因(Gen Bank登录号为KR258796)。序列分析显示Sc CDK基因含一个完整的开放阅读框(65~1603 bp),编码512个氨基酸,且具有CDK典型保守结构域,如ATP结合位点、磷酸结合位点及活化环A-loop。此外,生物信息学预测显示该基因编码的蛋白定位于细胞核,为可溶性蛋白,不存在信号肽,二级结构元件多为无规则卷曲,主要参与蛋白翻译。实时荧光定量PCR分析表明,Sc CDK基因的表达具有组织特异性,其在蔗芽上的表达量最高,其次是在蔗肉、蔗根、叶鞘和蔗皮中;在PEG、Na Cl和ABA的胁迫诱导过程中,Sc CDK均表现上调作用,且受ABA胁迫后表达量最高,约为对照组的1.9倍。推测该基因的表达与甘蔗抗干旱和抗渗透胁迫有关,同时受ABA的诱导,参与细胞周期分裂。     

天然棕色棉查尔酮合成酶基因(GhCHS1)的克隆和实时定量表达分析

根据植物查尔酮合成酶基因保守区序列设计引物,以发育18d的天然棕色棉纤维为材料,用RT-PCR结合RACE技术分离得到了一个查尔酮合成酶基因的全长cDNA(GenBank登录号:EU921263),将该基因命名为GhCHS1。实时荧光定量PCR检测显示,GhCHS1基因在棕色棉纤维细胞中优先表达,且在棕色棉纤维中的表达量远高于其近等基因系白色棉,但是该基因在绿色棉中几乎检测不到。这些试验结果暗示,该基因可能在棕色棉纤维色素形成中发挥重要作用。     

甘蔗谷胱甘肽硫转移酶基因SoGST-1a的克隆与表达分析

克隆甘蔗谷胱甘肽硫转移酶(Glutathione S-transferase,GST)基因,并分析其序列特征和表达谱,为甘蔗抗旱育种提供基因来源。本研究采用电子克隆和RT-PCR技术从甘蔗品种‘新台糖22号’中克隆到一个甘蔗GST基因,命名为SoGST-1a。通过生物信息学软件分析其序列特征,采用实时荧光定量PCR检测其表达谱。序列分析表明该基因cDNA全长702 bp,编码224个氨基酸,预测的蛋白分子式为C₁₁₁₇H₁₇₅₀N₃₀₀O₃₂₈S₆,蛋白分子量为24.82 kDa,等电点为5.96。蛋白疏水性分析推测其为亲水性蛋白。保守结构域预测表明SoGST-1a蛋白具有2个GST结构域。系统进化树分析表明该基因与玉米Zeta类GST蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR分析显示,干旱胁迫下SoGST-1a基因下调表达。研究结果表明,SoGST-1a基因可能在甘蔗干旱胁迫中并不发挥一定作用。这些结果为深入了解SoGST-1a基因的生物学功能奠定了基础。     

甘蔗Ca~(2+)/H~+反向运转体基因的克隆与表达分析

CAX(Ca~(2+)/H~+antiporter)是植物细胞膜Ca~(2+)主动运输体系的一个大类。本研究以高粱的CAX1基因(GenBank登录号为XM_002441593)为探针,利用电子克隆并结合RT-PCR技术,获得甘蔗CAX1基因的1条cDNA序列,命名为Sc CAX1(GenBank登录号为KT799799)。生物信息学分析显示,ScCAX1基因全长784 bp,包含1个645 bp的开放阅读框,编码1个214个氨基酸的蛋白质。ScCAX1蛋白被定位于叶绿体类囊体膜,为稳定的疏水性蛋白,不存在信号肽。蛋白二级结构元件多为α-螺旋,具有1个Na_Ca_ex superfamily。实时荧光定量PCR分析表明,甘蔗ScCAX1基因的表达具有组织特异性,在各组织中均表达,但在茎中表达量最低,叶中的表达量最高。在PEG、NaCl、SA、ABA和Me JA胁迫过程中,ScCAX1基因的表达均受到调控。其中ABA、SA和PEG胁迫下表达量上调,均在胁迫24 h达到最大值。SA胁迫24 h的表达量为对照的5.47倍,而ABA胁迫24 h的表达量为对照的3.5倍。NaCl胁迫6 h的表达量达最大值,为对照的2.14倍。推测ScCAX1基因能够响应逆境胁迫,其表达可能与甘蔗的抗盐、抗渗透胁迫性状有关。     

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.     

玉米油菜素甾醇生物合成关键酶基因ZmCYP90B1的克隆及其对逆境胁迫的响应

油菜素甾醇作为一类重要植物激素, 在植物生长发育和抵御逆境胁迫等过程中发挥重要作用。CYP90B1基因编码酶是其合成途径中关键限速酶。本研究针对迄今有关玉米CYP90B1基因应答逆境胁迫特征尚未见报道现状, 采用RT-PCR结合RACE技术, 从玉米中克隆了油菜素甾醇生物合成关键基因ZmCYP90B1 (GenBank登录号KY242373)。ZmCYP90B1全长2058 bp, 开放阅读框为1518 bp, 编码506个氨基酸。ZmCYP90B1蛋白预测分子量为57.66 kD, 等电点为9.54, 含有1个跨膜结构域及1个p450保守结构域。序列比对表明, ZmCYP90B1与其他物种CYP90B1蛋白高度相似, 但在单双子叶植物中进化上具有明显差异。实时荧光定量PCR结果表明, 非生物胁迫(干旱、高盐、低温和脱落酸)、虫害(甜菜夜蛾取食)和茉莉酸甲酯均诱导ZmCYP90B1表达, 表明该基因响应多种非生物胁迫, 参与植物对虫害和茉莉酸甲酯的响应。进一步构建过量表达ZmCYP90B1基因的烟草株系并检测表明该烟草株系抗旱性增强, 叶片失水率下降, SPAD值增大。此外, 干旱胁迫下转基因烟草超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活性以及游离脯氨酸(Pro)的积累量均显著高于野生型, 丙二醛(MDA)和脱落酸(ABA)含量明显低于野生型。通过检测下游胁迫响应基因表达, 表明ZmCYP90B1提高植物抗旱性可能不依赖ABA途径, 而与其对抗氧化相关途径相关基因的转录调控有关。     

橡胶树皮乳管组织茉莉酸诱导相关因子AP2/EREBP基因的克隆与表达分析

摘要：茉莉酸（jasmonic acid,JA）可诱导橡胶树（Hevea brasiliensis Muell.Arg.）乳管分化,是乳管分化的关键信号分子。目前,对JA诱导橡胶树乳管分化的分子机理仍然不清楚。我们在前期研究中通过筛选JA刺激乳管分化时期的橡胶树树皮组织cDNA差减文库,获得了4条与茉莉酸诱导乳管分化相关的AP2/EREBP家族转录因子基因的EST。本研究在此基础上,采用RACE法完整地克隆了这4个AP2/EREBP转录因子基因的开放阅读框,蛋白氨基酸序列分析表明其中3个属于ERF亚类,1个属于RAV亚类;表达分析发现,这4个基因在乳管分化时期的橡胶树树皮组织的表达受JA诱导,随JA处理时间的延长,其表达量先增强后减弱,推测它们可能在JA诱导橡胶树乳管分化过程中起着重要的调控作用。     

2个玉米ZmCRY1a基因的克隆及其响应光质处理的表达模式

隐花色素(Cryptochrome, CRY)是植物蓝光的主要受体,参与其调节生长发育及生物钟过程。为研究隐花色素在玉米光形态建成及生物钟调控方面的作用,本研究利用同源克隆的方法得到玉米自交系B73的2个ZmCRY1a基因的cDNA序列,分别命名为ZmCRY1a1和ZmCRY1a2。这2个基因的编码区(coding DNA sequence, CDS)序列长度都为2124个核苷酸,编码707个氨基酸。生物信息学分析表明ZmCRY1a1和ZmCRY1a2推测的氨基酸序列均包含DNA photolyase、FAD binding和Crytochrome C结构域;与拟南芥及其他常见作物的CRY比对并构建系统发育树显示,这2个基因与水稻OsCRY1a氨基酸序列一致性最高,而与拟南芥和大豆等双子叶植物的CRY1氨基酸序列一致性相对较低。利用实时荧光定量PCR分析了ZmCRY1a1和ZmCRY1a2在不同器官及响应光质、光质转换及长日照与短日照处理的表达模式。在检测的器官中,ZmCRY1a1的表达丰度均高于ZmCRY1a2;这2个基因在成株期叶片中表达丰度最高,分别是根中ZmCRY1a1的52.1和6.2倍。相对于黑暗下,二者在各种持续光质中的表达丰度均较高,尤其在蓝光和远红光条件下。尽管是作为编码蓝光受体的基因,2个ZmCRY1a的表达却能强烈地响应远红光和红光转换处理。同样二者也能响应不同光周期处理,长日照条件下,ZmCRY1a1的转录在一个光周期内共出现5个峰值,而ZmCRY1a2的转录只有4个峰值;短日照条件下,2个ZmCRY1a的表达出现了极其相似的模式,均在进入黑暗后10 h和14 h时出现2个最高峰。由此推测2个ZmCRY1a可能在玉米光形态建成与开花调节中发挥重要作用。     

绿色棉苯丙氨酸解氨酶基因GhPAL1的克隆和实时定量表达分析

本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因cDNA序列(AAC18870.1)为探针,在GenBank中与棉花EST进行tBLASTn比对,将同源性高的EST序列拼接后获得一条棉花PAL全长cDNA基因序列,以此序列为模板设计引物,通过RT-PCR扩增从绿色棉纤维分离出了一个绿色棉PAL基因全长cDNA序列,将该基因命名为GhPAL1(GenBank登录号:JN032297)。序列分析表明,该cDNA全长2347bp,含有一个编码721个氨基酸的开放阅读框。实时荧光定量PCR分析发现:该基因在绿色棉纤维中的表达模式与白色棉纤维相似,但两者在同一时期的表达量差异显著,其在花后6d绿色棉纤维细胞中的表达量是同期白色棉的6倍以上,从该基因的表达特征推测GhPAL1基因可能在绿色棉纤维色素合成过程中发挥重要作用。     

条锈菌诱导的小麦MBF1转录辅激活因子基因的克隆及其特征分析

应用电子克隆和RT-PCR方法,从小麦叶片中分离出一个条锈菌诱导的编码MBF1基因的cDNA序列,暂被命名为TaMBF1a。TaMBF1a包含一个完整的429 bp的开放阅读框,编码142个氨基酸,具有MBF1保守结构域;小麦TaMBF1a氨基酸序列与水稻OsMBF1相似性达92%,与拟南芥AtMBF1a相似性达80%。TaMBF1a编码的蛋白可能是核蛋白,且该基因在小麦根、茎、叶组织中表达量基本一致。在小麦与条锈菌的亲和、非亲和互作中,TaMBF1a基因均受条锈菌诱导高水平表达,且非亲和组合表达量高于亲和组合。外源植物激素水杨酸、乙烯、脱落酸也可诱导该基因快速上调表达,表明TaMBF1a可能通过水杨酸、乙烯等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应。     

三七NAC转录因子基因PnNAC1的克隆及表达特性分析

为了揭示三七抗病防卫反应的调控机制,对三七的一个NAC转录因子的全长cDNA进行了克隆和表达特性分析。以一年生三七幼苗为材料,根据编码NAC转录因子的三七转录组Unigene设计引物,采用快速扩增cDNA末端技术,克隆得到一个新的NAC转录因子基因,命名为PnNAC1。序列分析表明,该基因全长815 bp,含有24 bp的5'非翻译区和215 bp的3'非翻译区,以及576 bp开放阅读框,共编码191个氨基酸,具有保守的NAC结构域。实时荧光定量PCR结果显示茉莉酸甲酯预处理三七根部大幅提高了PnNAC1在根中的转录水平,接种茄腐镰刀菌后,PnNAC1的表达进一步上升,在接种后4 h转录水平达最大值;无菌水预处理的三七中,PnNAC1也快速响应茄腐镰刀菌的侵染,但表达水平明显低于茉莉酸甲酯预处理的样品。接种人参链格孢后PnNAC1在叶片的表达量受抑制。茉莉酸甲酯、乙烯利、水杨酸和过氧化氢4种信号分子处理三七根部均诱导PnNAC1的表达。表明PnNAC1响应几种逆境相关信号分子,并参与三七对茄腐镰刀菌和人参链格孢的防卫反应。