东方山羊豆4香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)基因的克隆和荧光定量表达分析

东方山羊豆(Galega orientalisL.)是20世纪末引种到我国的牧草品种,为发掘其基因资源,本实验克隆出东方山羊豆4 CL基因,并深入研究4 CL基因对东方山羊豆抗逆性的影响,为今后东方山羊豆在我国的种植和应用奠定基础。结果表明:采用RACE技术结合RT-PCR方法从东方山羊豆中获得一个编码4 CL基因的cDNA全长序列,命名为Go4 CL。该序列全长1916 bp,开放阅读框1653 bp,编码510个氨基酸。利用Real-Time PCR方法检测发现,Go4 CL基因在东方山羊豆的根中表达量最高,叶中表达量最少。在PEG、ABA、MeJA、SA胁迫处理下Go4 CL基因的表达量均有不同程度的上调,说明此基因在植物抵御干旱、病菌侵袭和机械损伤等胁迫过程中能够起到调控作用。

东方山羊豆蔗糖转运蛋白基因克隆及表达载体构建

根据已知的EST序列,采用RACE技术克隆了东方山羊豆蔗糖转运蛋白基因全长cDNA,命名为GoSUT(GenBank accession No.HM802255)。序列分析结果表明,该cDNA全长1883bp,开放阅读框1545bp,编码514个氨基酸。应用生物信息学软件对编码蛋白的理化性质、结构和功能进行了分析和预测。进化树分析显示,该蛋白属于蔗糖转运蛋白第Ⅰ类。利用Real-Time PCR方法分析表明,GoSUT在茎中表达量高,在根、叶中表达量低。在PEG、NaCl胁迫处理下,GoSUT基因相对表达量都有不同程度上调。利用pCAMBIA1302质粒,成功构建了GoSUT基因植物表达载体。

东方山羊豆GoGID基因表达载体构建及紫花苜蓿转化

根据已经克隆得到的东方山羊豆赤霉素受体(GoGID)基因,扩增编码区cDNA。以pBI121为基础载体,采用酶切连接法,构建植物超表达载体pBI121-GoGID。酶切鉴定表明:目的基因已经正确插入载体中,超表达载体构建成功。采用CaCl_2冻融法将重组载体转入农杆菌菌株中。以叶片为外植体,采用农杆菌介导的愈伤组织培养法,转化紫花苜蓿(Medicage sativa),得到抗性苗。对载体携带的nptⅡ基因、GUS基因进行PCR检测均成阳性,表明目的基因已成功导入紫花苜蓿基因组中。同时对转基因植株进行Southern-blot及RT-PCR检测,并均得到目的条带。本研究为进一步分析GoGID基因对紫花苜蓿生物量影响奠定了基础。

东方山羊豆盐诱导抑制差减杂交文库构建及其表达序列标签分析

为筛选东方山羊豆盐诱导差异性基因,以250 mmol/L NaCl处理的东方山羊豆cDNA为实验组,未经诱导刺激的为驱动组,利用抑制性消减杂交技术(SSH)构建消减文库并对其部分阳性克隆进行了ESTs序列分析。该消减文库克隆的重组率为92%,插入片段大部分集中在0.2～1kb之间。随机挑取500个克隆进行测序及同源性分析,获得258个cleanESTs,经聚类、拼接,去除冗余序列,共获得132个Unigene,其中含有32个contigs和100个singlets,该文库的冗余度为24%。对其进行功能预测及分类,得到大量参与信号转导、转录调控、渗透和代谢调节、机体防御以及光作用等过程的相关基因。随机选择非重复的4个差异表达的序列设计引物,以半定量PCR方法验证其消减效率,结果显示,诱导组的表达量显著高于非诱导组,表明该文库有较高质量,且所采用的技术手段有助于快速发现东方山羊豆新功能基因。

东方山羊豆水通道蛋白基因的克隆及初步分析

根据已知EST片段结合RT-PCR和RACE技术,从东方山羊豆(Galega Orientalis)中克隆到一个水通道蛋白(AQP)基因,命名为GoAQP(GenBank登录号:HM 803185)。测序和生物信息学分析表明,此序列全长1258bp,开放读码框(ORF)870 bp,编码289个氨基酸。GoAQP包含MIP家族信号序列HINPAVT/SFG,高等植物PIP高度保守序列GGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN。与拟南芥AQP基因家族的系统进化分析表明,GoAQP属于PIP1亚型AQP蛋白。Real-Time PCR检测结果表明,GoAQP基因在根中表达量最高,茎中表达量最少;且受NaCl和PEG胁迫表达上调,NaCl表达呈双峰分布。因此GoAQP基因可能参与了东方山羊豆耐盐性调控。同时成功构建超表达载体pCAMBIA-1302-GoAQP,为转基因验证基因功能创造了基础。