大豆GmMADS4基因克隆、亚细胞定位及功能分析

[目的]挖掘大豆Glycine max MADS转录因子家族成员GmMADS4基因信息,分析其结构及功能。[方法]通过生物信息学分析,对GmMADS4基因进行基因结构、编码蛋白信息、保守结构域、系统进化树以及互作蛋白预测等分析。利用烟草叶片瞬时转化法分析亚细胞定位,通过RT-qPCR进行组织部位及响应缺素的表达模式分析,利用下胚轴复合植株转化法分析超量表达GmMADS4对转基因毛根生长的影响。[结果]GmMADS4基因开放阅读框长732 bp,编码蛋白相对分子质量为28 000;保守结构域含有MADS-box和K-box,属于II型MADS家族成员,与拟南芥的AtAP3相似性较高;GmMADS4在大豆多个部位均有表达,且在花和种子中的表达量较高;缺氮和缺磷处理均显著增加GmMADS4在叶和根部的表达量;GmMADS4主要定位在细胞核,超量表达GmMADS4显著增加转基因毛根的可溶性磷含量。[结论]GmMADS4属于大豆II型MADS家族成员,具有核定位功能,可能在大豆种子和花的发育过程中发挥作用,并参与大豆根部缺磷响应及磷稳态调节。

香蕉MaGA20ox4和MaGA20ox5基因克隆、表达及亚细胞定位分析

以威廉斯香蕉(Musa spp.AAA group)‘8818’及其突变体‘8818-1’的假茎为试材,同源克隆MaGA20ox4和MaGA20ox5基因的gDNA及启动子序列,比较它们在基因组测序品种以及‘8818’和‘8818-1’中的序列差异。序列比对结果表明:MaGA20ox4和MaGA20ox5基因的gDNA相似性达93.82%,而二者的启动子序列相似性仅有40%,威廉斯品种与基因组测序品种间MaGA20ox4和MaGA20ox5基因无论gDNA还是启动子序列均存在较大差异,特别是启动子序列。威廉斯‘8818’和‘8818-1’间MaGA20ox4基因gDNA也存在一定的碱基序列差异,但启动子序列基本相同,MaGA20ox5结果同MaGA20ox4类似。启动子分析推测2个基因的启动子属于诱导性启动子,存在较多光响应和激素响应元件。进一步构建了MaGA20ox4和MaGA20ox5的亚细胞定位表达载体,定位结果显示,MaGA20ox4和MaGA20ox5蛋白均定位于细胞核上,可能定位于细胞质或细胞膜。在不同品种香蕉果实的不同发育时期qRT-PCR结果表明,MaGA20ox4和MaGA20ox5具有品种特异性,在威廉斯香蕉品种果实中可能不是主要的赤霉素合成调控基因。

大豆GmNramp3a基因克隆及表达分析

本研究利用RT-PCR技术从大豆中克隆了一个Nramp基因家族成员GmNramp3a,并对其基因序列和蛋白结构、亚细胞定位以及表达模式进行了详细分析。生物信息学分析结果表明,GmNramp3a基因开放阅读框(openreadingframe,ORF)长度为1557bp,由4个外显子组成;GmNramp3a蛋白包含11个跨膜结构域(trans-membrane domain,TMD);进化树分析的结果显示GmNramp3a蛋白和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的AtNramp2的同源性较高。通过拟南芥原生质体瞬时表达亚细胞定位分析表明,GmNramp3a蛋白主要定位于液泡膜。采用实时荧光定量PCR对GmNramp3a在大豆不同组织部位的表达量进行分析,结果表明GmNramp3a在茎、根、花和叶几个部位都能表达,尤其在茎和花中的表达量较高。本研究结果可为将来深入分析GmNramp3a的生物学功能提供理论基础。

大豆GmNramp2a基因克隆及亚细胞定位和组织表达分析

为了初步研究大豆(Glycine max)天然抗性相关巨噬蛋白(natural resistance associated macrophage protein,Nramp)家族基因的功能,本研究克隆了一个大豆GmNramp成员基因GmNramp2a。生物信息学分析表明,GmNramp2a基因包含4个外显子,开放阅读框长1551 bp。Gm Nramp2a蛋白含有10个跨膜结构域和13个保守基序,进化树分析表明GmNramp2a蛋白与拟南芥AtNramp3和AtNramp4同源性最高。通过拟南芥原生质体亚细胞定位分析表明,Gm Nramp2a蛋白定位于液泡膜。用qRT-PCR分析GmNramp2a基因的表达模式表明,Gm Nramp2a基因在根、根瘤、叶片和花中都有表达,其中在根瘤和叶片中表达量较高。结果为进一步研究Gm Nramp2a基因功能提供数据参考。

MaGA2ox12基因在香蕉中的克隆、亚细胞定位及表达分析

为了比较MaGA2ox12在威廉斯香蕉(Musa acuminata,AAA group)‘8818’及其矮化突变体‘8818-1’的序列差异和表达差异,本研究分别以威廉斯‘8818’及‘8818-1’的假茎为试材,同源克隆MaGA2ox12基因的g DNA及启动子序列,比较它们在基因组测序品种DH-Pahang以及威廉斯‘8818’和‘8818-1’中的序列差异。结果表明‘,8818’和‘8818-1’间MaGA2ox12的g DNA与启动子序列的相似性分别为99.93%和99.86%,而威廉斯品种与DH-Pahang间,MaGA2ox12基因无论g DNA序列还是启动子序列均存在较大差异(分别为98.13%和87.14%),且MaGA2ox12的启动子存在较多光响应和激素响应元件。MaGA2ox12具备GA2ox基因家族的特征,同源进化分析发现其与海枣、油棕亲缘关系最近,属于C20-GA2ox类型。亚细胞定位显示MaGA2ox12蛋白定位于细胞核上。RT-qPCR结果表明,MaGA2ox12在巴西、贡蕉、‘8818’果实发育时期下调表达,在‘88181-1’中上调表达,调控具有品种特异性,Ma GA2ox12极其可能是调控果实和假茎中赤霉素含量的主要酶之一。