小桐子赤霉素20氧化酶的基因克隆及低温下表达分析

赤霉素20氧化酶是植物赤霉素生物合成的限速酶,决定有生物活性的GA1与GA4的合成量。基于先前获得的小桐子低温锻炼转录组数据,以小桐子幼苗的根为材料,采用RT-PCR技术克隆到小桐子赤霉素20氧化酶基因Jc GA20ox的c DNA序列(Gen Bank登录号KJ670150.1)。该c DNA全长1 307 bp,含有完整的开放阅读框(1 131 bp),编码376个氨基酸,分子量为43 k D,理论等电点为6.7。其推导蛋白属于2-ODD家族,包含2-酮戊二酸双加氧酶结构域(Fe2OG_OXY)。半定量RT-PCR表达分析显示,Jc GA20ox在小桐子各组织中都有表达,但表达水平具有组织特异性,在茎中表达量较高,且受低温诱导表达最显著,而在叶中表达量相对较低。

高等植物赤霉素20-氧化酶基因的克隆、表达及其调控技术的研究进展

揭示赤霉素20-氧化酶基因的分子特征,通过转基因技术调控植物体内活性赤霉素的含量,可为改良品种提供新的思路。从赤霉素20-氧化酶基因的克隆、表达调控及其在植物基因工程中的应用等方面进行了综述。

小叶杨GA20氧化酶基因的克隆、表达及单核苷酸多态性分析

利用RT-PCR方法,首次从小叶杨未成熟木质部cDNA中分离出PsGA20OxcDNA全长及其基因组DNA,并进行测序和序列分析。结果表明:克隆的小叶杨PsGA20OxcDNA片段总长为1403bp,基因内部含有完整的开放阅读框架,大小为1155bp,编码区可编码长度为385个AA残基,所推导的蛋白质氨基酸序列与拟南芥和水稻GA20Ox蛋白的同源性分别为66.0%和57.0%。组织特异性RT-PCR结果显示,PsGA20Ox基因在杨树茎、叶片和顶端分生组织中均有表达,但其表达模式却不同:PsGA20Ox在成熟木质部中表达丰度最高,在未成熟木质部和嫩叶中表达丰度较高,在顶端分生组织中有少量表达,在形成层组织中表达丰度极低。在此基础上,组合利用MEGA4.0和DnaSP4.50.4软件对小叶杨36株基因型个体的PsGA20Ox基因组DNA序列进行比对和分析,检测到49个单核苷酸多态性(SNP)位点,频率为1/35bp。其中,15个是常见SNPs,34个为罕见SNPs。在这些SNPs中,37个属于转换,12个属于颠换。在外显子区域,共检测到26个SNP位点,其中23个为同义突变,3个为错义突变。对PsGA20Ox基因内SNPs进行的连锁不平衡分析表明,随着核苷酸序列长度的增加,SNPs的连锁不平衡在基因内部就迅速衰退,因此,在小叶杨中,基于候选基因的连锁不平衡作图是可行的,而基于整个杨树基因组的连锁不平衡作图是不可行的,也是不必要的。

西洋参赤霉素20-氧化酶基因的克隆与序列分析

目的对西洋参Panax quinquefolium种子休眠与萌发过程中赤霉素20-氧化酶(GA20ox)基因编码区进行克隆及生物信息学分析。方法根据西洋参种子转录组的注释信息,得到9条GA20ox相关序列,通过比对分析确定了GA20ox的转录本。采用q RT-PCR方法得到西洋参GA20ox(Pq GA20ox)的c DNA全长,并对其编码蛋白进行生物信息学分析。采用实时荧光定量PCR方法检测Pq GA20ox基因在根、茎、叶和种子休眠不同时期的表达水平。结果生物信息学分析表明,Pq GA20ox基因全长1 092 bp,编码363个氨基酸残基,Pq GA20ox编码蛋白不含跨膜区,不含信号肽。q RT-PCR实验结果显示Pq GA20ox基因在形态休眠起始期和生理休眠起始期表达量高于其他时期。结论首次获得Pq GA20ox基因的编码区序列,为进一步研究西洋参种子解除休眠的分子机制奠定基础。

水稻赤霉素20-氧化酶基因(rga5)的正、反义转化对水稻生物学性状的影响

通过PCR方法从水稻“矮子占”和“南特号”的基因组DNA中分离出赤霉素20-氧化酶基因rga5,其编码区含1119 bp,其编码蛋白与已报道的水稻赤霉素20-氧化酶基因OsGA20ox相比有11个氨基酸不同,其中9个氨基酸为移码差异,通过基因枪法将该基因的正、反义表达质粒pSrga5和pArga5转化水稻“中花8号”,获得了生物学性状有明显变异的转基因植株,正义转化表现出植株增高、叶片和穗变长、穗粒数增加等特征,但花期未受明显的影响;而反义植株表现出明显的“矮化”和“早花”,且出现植株细弱、叶色加深、叶片和穗变短等特征,转基因水稻的分析结果表明,rga5正、反义外源基因已分别整合到水稻基因组中,并有效表达;正义植株体内的GA1平均增加约50％,反义则降低至对照组的约10％.结果表明,rga5是水稻赤霉素合成代谢途径中起关键作用的赤霉素20-氧化酶基因,该序列中11个氨基酸的变异并不影响其功能,正义表达可增强体内GA的合成,促使植株生长,增加株高;反义转化则抑制了内源GA的合成及植株生长,导致植株明显的矮化.

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。

不同矮化砧木对苹果树体生长及矮化相关基因表达的影响

以砧木Y系和SH40实生后代及嫁接的红富士苹果为试材,探讨了不同砧木对树体生长及矮化相关基因表达的影响,以期为深入研究苹果砧木致矮机理提供理论依据。结果表明:Y-1和2号砧木上品种树高分别为乔化对照的51%和65.5%。Y-1砧木在6-8月份的GA20ox1基因表达强度均显著低于对照,其上嫁接的品种8月份表达强度显著低于对照。NCED1基因在6月份的表达强度显著高于对照,7-8月份的显著低于对照;其上嫁接的品种7月份的表达强度显著高于对照,而8月份的显著低于对照。在7-8月份2号砧木及嫁接品种GA20ox1基因和NCED1基因的表达强度均显著低于对照。