番茄APX基因的分离及表达分析

植物体内代谢的不平衡会导致活性氧的大量积累,若未及时清除,细胞将受到严重的氧化伤害。在抗氧化系统中,抗坏血酸过氧化物酶是其中的关键酶,对于保护细胞组分免受活性氧的破坏是至关重要的。本研究利用RTPCR方法从番茄中克隆得到抗坏血酸过氧化物酶基因,命名为LeAPX,序列全长1 412bp,开放阅读框1 266bp,编码421个氨基酸。系统发育树比对表明,LeAPX氨基酸序列与马铃薯、胡麻、烟草的APX序列同源性较高。氨基酸序列分析表明番茄APX和其它植物一样,含有两个保守的功能域。对其启动子序列分析显示,该片段富含HSE、LTR、GT1等响应胁迫的顺式作用元件。定量分析表明,LetAPX基因在叶片中的表达量最高。

菘蓝APX基因克隆及序列分析

为进一步研究菘蓝APX基因的功能,构建了菘蓝APX基因真核表达载体。从菘蓝植株中提取总RNA,逆转录为cDNA,根据APX基因在该类植物中的同源性设计简并引物,利用PCR方法钓取目的基因,将目的基因与T载体连接,PCR检测阳性克隆,同时菌液送往测序公司进行测序。结果表明:测序片段的生物信息学分析证实了该序列与GenBank登录的APX基因一致。说明成功构建了菘蓝APX重组质粒和克隆鉴定了菘蓝APX基因,可进一步用于基因表达和表达产物的功能研究。

葡萄APX基因家族的鉴定与表达分析

【目的】当植物遭受土壤盐碱、干旱和低温等非生物逆境胁迫时,其体内产生大量活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS),影响植物正常生长发育甚至死亡。抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate Peroxidase,APX)能够有效清除逆境胁迫下产生的ROS,从而保护植物免受损害。本研究旨在葡萄全基因组中鉴定出APX基因家族成员,并探究其在非生物胁迫下的表达情况,为后续葡萄抗逆基因的挖掘和功能研究提供理论依据。【方法】以生长30 d的葡萄‘黑比诺’试管苗为材料,通过生物信息学方法分析该基因家族的理化性质、系统进化、启动子顺式作用元件分布、基因芯片表达情况,利用qRT-PCR分析该基因家族成员在不同逆境胁迫下表达情况。【结果】葡萄APX基因家族具有7个成员,其氨基酸数目分布在104~421,等电点(Isoelectric Point,pI)介于5.75~8.77。系统进化分析发现,葡萄VvAPX与水稻OsAPX同源性较高,拟南芥AtAPX次之。蛋白质二级结构以α-螺旋和不规则卷曲为主。亚细胞定位预测发现,VvAPX基因在叶绿体、线粒体和细胞质中表达较高。VvAPXs基因均含有A活性位点、H结合位点以及motif1保守基序。顺式作用元件分析结果发现,VvAPXs基因家族所有成员中均含有干旱胁迫应答元件(MYB)和抗旱元件识别位点(MYC)。基因芯片表达图谱显示,在高盐、PEG、低温处理条件下,与CK3相比7个基因均上调表达,其中VvAPX04较明显。qRT-PCR结果表明,VvAPX04在200 mmol·L-1NaCl处理下与对照相比显著性上调,是对照的14.5倍,在10%PEG处理下的表达量是对照的1.5倍。VvAPX05在10%PEG处理下与对照相比显著性上调,是对照的1.5倍。【结论】初步鉴定并提供了葡萄APX基因家族成员信息,预测了所具有的部分功能,为进一步研究葡萄APX基因参与非生物逆境胁迫的机制提供参考。

APX基因植物表达双元载体的构建及转化剑麻

剑麻是中国热带地区最重要的麻类经济作物。剑麻H.11648是中国唯一的当家品种,此品种虽高产但易感斑马纹病,而现有的化学农药防效差且病原菌易产生抗性。为了培育出剑麻抗病新品种,以Pcambia3300为基础质粒,构建由35S驱动的APX基因的植物表达载体Pcambia3300-35S-APX-nos,再通过农杆菌EHA105将其导入剑麻中,经PCR扩增后电泳检测分析,结果表明外源基因已整合到受体植物基因组中。

白菜型冬油菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的克隆、表达及其活性分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是一种在逆境条件下清除细胞内氧自由基、增强植物抗逆性的关键酶。本研究根据已发表植物抗坏血酸过氧化物酶基因APX的同源保守序列设计引物,采用RT-PCR扩增超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号的DNA,获得APX基因开放阅读框,长度为753 bp,编码250个氨基酸残基,推导的氨基酸序列具有APX蛋白的典型特征。生物信息学分析显示,与已报道的大白菜的APX氨基酸序列同源性达99%,该酶蛋白具有高度的进化保守性,其保守序列属于植物的POD超家族,APX相对分子质量和理论等电点依次为27.7 kD和5.58;APX基因无信号肽,是一个亲水性蛋白,可推测其定位于细胞质中;二级结构预测表明陇油7号的APX是由不规则卷曲和α-螺旋组成的稳定蛋白。实时荧光定量PCR和酶活性分析显示,该基因表达和酶活性受低温胁迫诱导,表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。

转抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)菊苣抗旱相关生理特性

在获得转抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)菊苣株系的基础上,对3个转基因株系的抗旱相关生理特性进行分析。结果表明:正常供水条件下,转基因株系与非转基因植株各项生理指标差异不显著;干旱条件下,3个转基因株系菊苣叶片APX质量摩尔浓度均显著高于非转基因对照。3个转基因株系中有2个株系丙二醛(MDA)质量摩尔浓度低于非转基因对照,表明APX基因可显著提高菊苣APX活性,降低氧自由基浓度,减轻对细胞的伤害。3个转基因株系叶片相对含水量、脯氨酸质量分数、叶绿素质量分数、单株幼苗的根系生长量,均高于非转基因对照。可见,转APX基因菊苣具有较强的抗旱能力,从而验证APX基因的抗旱功能,为转基因材料应用于菊苣的抗旱育种提供依据。

西瓜APX基因的序列分析及其茉莉酸甲酯诱导表达特性

抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)作为植物抗氧化防御系统中的重要一员,在一定程度上决定着植物的抗逆性。茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)作为逆境信号物质可以诱导植物抗逆响应,但是能否诱导APX基因表达、其表达趋势如何到目前为止尚未见报道。我们根据拟南芥APX同源基因At APXIII(AJ006030.1)的序列在西瓜基因组数据库中搜索获得一个高度同源序列:Cla015833,命名为Cl APX1。我们对该基因进行了生物信息学分析并以二倍体西瓜细胞为材料,利用q RT-PCR技术对Cl APX1在茉莉酸甲酯诱导下的表达特性进行了研究。结果表明Cl APX1基因的转录起始位点位于起始密码子上游980 bp处,启动子区域包含典型启动子必须的调控元件,多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件等;该基因编码的蛋白含有286个氨基酸,分子量为31.56 k D,理论等电点为6.67,此蛋白可能定位在细胞质中,属于c APX;该基因在亲缘关系上较为接近同科的黄瓜和甜瓜。在茉莉酸甲酯施加了0.5 h后Cl APX1基因的表达量高于本底水平,一直持续到8 h,变化呈现出先上升后下降的趋势。本研究说明了Cl APX1基因对茉莉酸甲酯模拟的逆境信号做出了响应且表达量提高。本研究为利用茉莉酸甲酯提高植物抗逆性提供了理论支持,为植物的APX基因对茉莉酸信号响应方式和表达调控趋势做了补充,为以后深入研究APX基因奠定基础。

几种芸薹属作物APX家族基因的鉴定与序列分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是植物体叶绿体清除H2O2的关键酶。为了探究芸薹属作物中APX家族基因的序列特点和表达模式,本研究利用生物信息学方法,从大白菜、甘蓝和欧洲油菜中分别鉴定出10、9和22条APX家族基因,对这41个成员序列特点、染色体分布、CDS保守域、蛋白保守结构域、蛋白三级结构和系统进化关系等进行预测分析,并通过基因表达数据库分析这些基因在高温、干旱和生物胁迫等逆境条件下的表达模式。结果表明,APX在进化树上可分为8个亚族,分散在不同的染色体上;这些APX基因拥有相对稳定的CDS保守结构域、蛋白保守结构域和三级结构,都具有过氧化物酶功能域,在peroxidase功能域的后端均含有一个螺旋结构状的保守域Motif6。APX基因的Ka/Ks值均小于1,表明APX家族基因整体上正在经历纯化选择。大部分APX1和APX2基因在受到高温胁迫时表达上调,其中BrAPX2a在大白菜的胚和胚乳中强烈响应高温胁迫,但在大白菜其他部位表达微弱,存在一定的表达组织特异性。APX3、APX4等基因对干旱和高温胁迫响应不明显;甘蓝3个APX1基因在白粉虱为害胁迫时表达上调。本研究结果为芸薹属作物APX家族成员的克隆、表达与功能研究提供了一定参考。

马铃薯APX基因家族的生物信息学分析

马铃薯(Solanum tuberosum)作为全球第三大粮食作物,在国内外广泛种植,但其生长经常受到各种逆境胁迫,使其正常生长发育和代谢受阻,对产量和品质的形成产生不利影响。抗坏血酸过氧化物酶(APX)作为一种清除活性氧的关键酶,在保护植物免受逆境胁迫发挥着重要作用。为了深入了解StAPX基因在马铃薯应激反应中的作用,本研究通过生物信息学方法从马铃薯基因组数据库中检索出了8个StAPXs基因,并对其染色体定位、二级结构、进化关系、保守功能域、启动子顺式作用元件和表达模式进行了分析。结果表明,马铃薯StAPXs基因编码的氨基酸数在250~420之间,分子量介于27.35~45.83 kD范围内,均为亲水性蛋白。亚细胞定位于过氧化酶体、细胞质、叶绿体和线粒体中。在染色体上呈现不均等分布。蛋白二级结构均主要由α螺旋和无规卷曲组成。系统进化分析发现,马铃薯StAPXs与番茄SlAPXs亲缘关系最近,其次是拟南芥,与水稻OsAPXs同源性较低。StAPXs基因外显子数目在8~12之间,氮端和碳端均含有UTR,编码的蛋白序列均含有Motif3和Motif5等保守基序。启动子顺势作用元件分析的结果显示,StAPXs中含有多个参与激素响应、干旱、低温、机械损伤及其它应激反应相关的顺式作用元件和转录因子结合位点。转录组数据分析表明,StAPXs基因在不同的组织中均有表达,特别是StAPX1、StAPX4、StAPX5、StAPX7的表达水平较其它基因高。另外,部分成员受盐、甘露醇、35℃高温、激素和生物胁迫等逆境的诱导表达。本研究结果提供了StAPXs基因家族成员的序列和部分功能信息,为进一步研究StAPXs基因参与逆境胁迫的分子机制提供参考。

胸膜肺炎放线杆菌apxⅡCA基因的克隆、表达及ApxⅡ-ELISA检测方法的初步建立

根据国外已发表的胸膜肺炎放线杆菌 (APP) Apx 的基因序列设计了 1对引物 ,从我国 APP武汉株扩增出约3.5 kb的 apx CA基因。测序结果表明 ,该基因的大小与国外已报道的 1型和 9型 APP的 apx CA基因大小一致 ,同源性达 99%。将该基因连接到原核表达载体 p ET- 17b,构建了原核表达质粒 p ET- apx CA,并在大肠杆菌 BL 2 1(DE3)中表达出了大小约 10 5 0 0 0的 Apx 蛋白。提取包涵体蛋白作为抗原包被 EL ISA酶标板 ,对已知阳性、阴性血清和临床送检血清样品进行了 EL ISA检测 ,从而为最终建立 Apx - EL

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxⅢA基因的克隆和表达

以猪传染性胸膜肺炎放线杆菌血清2型参考株基因组DNA为模板,PCR方法扩增出apxⅢA基因3.1kb的片段,扩增产物克隆于pMD18-T中,重组质粒经酶切鉴定后进行核苷酸序列测定,并与GenBank中不同血清型胸膜肺炎放线杆菌apxⅢA基因进行比较,结果显示核苷酸同源性均在96%以上。将该基因片段亚克隆到原核表达载体pGEX-6P-1的BamHⅠ/SalⅠ位点,成功构建了重组表达载体pGEX-apxⅢA,转化大肠杆菌BL-21(DE3)中并获得表达。SDS-PAGE结果显示,表达的融合蛋白分子量约为140Ku,与预测相符,Westernblot证明该融合蛋白具有免疫学活性。该融合蛋白的成功表达为猪传染性胸膜肺炎亚单位疫苗的研制奠定了基础。

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxII基因无药物抗性标记突变株HBC^-/ GFP^+的构建及其生物学特性研究

通过使用枯草芽胞杆菌一个蔗糖敏感sacB基因发展了一种依靠蔗糖的负向筛选系统 ,这种方法允许没有标记突变的基因进入胸膜肺炎放线杆菌染色体。首先 ,构建了猪传染性胸膜肺炎放线杆菌毒素apxII基因GFP插入失活型的重组质粒pOSAKCG ,其中一个表达盒含有氨苄青霉素基因和以外膜蛋白omlA作为启动子表达sacB基因。重组质粒pOSAKCG通过电穿孔转化 ,它的突变apxIICA基因与野生型亲本菌株胸膜肺炎放线杆菌HB0 3染色体上野生型apxIICA基因发生同源交换 ,两步法筛选获得了apxII基因突变株HBC- GFP+ ,PCR和Southernblot对突变株进行初步鉴定 ,进一步对突变株的一些生物学特性 ,包括它的溶血活性、免疫原性、生长特性及其对小鼠的安全性进行了研究。结果表明 ,无药物抗性标记突变株的构建是成功的。

猪胸膜肺炎放线杆菌apxⅠA基因的克隆及其原核表达

参照GenBank上登录的猪胸膜肺炎放线杆菌血清5 型菌株(AF363361)的apxⅠA基因序列设计了1对特异性引物,用PCR法扩增apxⅠA基因,获得了3 069 bp的片段,将其克隆到pMD 18 T载体,经酶切、PCR鉴定和序列分析,表明克隆是成功的。再将长为1 149 bp的apxⅠA基因的部分片段(编码ApxⅠ的N 端的片段)插入到原核表达载体pET 28(a)中,构建了重组表达质粒pET apxⅠA,转化大肠埃希氏菌JM109(DE3),在IPTG 诱导下获得了高效表达,经SDS PAGE检测,证实表达产物大小约为41 ku。

猪胸膜肺炎放线杆菌ApxⅣA2.5kb基因片段的分子克隆及其表达

以猪传染性胸膜肺炎放线杆菌血清1型国内分离株721株基因组DNA为模板,用PCR方法扩增出ApxⅣA基因2.5kb特异片段,将其克隆于pMD18T中,经酶切鉴定筛选重组质粒后进行核苷酸序列测定,并与GenBank中登录的血清1型ApxⅣA(AX002405)基因进行比较,结果显示核苷酸同源性为99.5%。将该片段亚克隆到原核表达载体pGEX6P1的EcoRⅠ/SalⅠ位点,成功地构建了重组表达载体pGEXapxⅣA,并转化大肠埃希氏菌BL21,获得了表达。SDSPAGE检测结果显示,表达的融合蛋白分子质量约为117ku,与预期片段大小相符;Westernblotting分析证实,该融合蛋白具有免疫学活性。

猪胸膜肺炎放线杆菌APXⅡA基因原核表达载体的构建及其表达

经PCR从含有APXⅡA基因片段的重组质粒 pT APXⅡA中扩增出了APXⅡA基因。同时对目的基因和表达质粒 pGEX 4T 1进行了双酶切 ,连接、转化受体菌 ,经PCR、酶切和序列分析 ,证明连接向位和阅读框架正确。成功构建了APXⅡA基因的原核表达载体 pGEX APXⅡA。重组质粒转化表达菌在IPTG诱导下 ,用SDS PAGE分析表达目的蛋白。结果表明 ,蛋白质的分子质量为 10 2 .5ku。

猪胸膜肺炎放线杆菌新疆株的分离鉴定及ApxⅣA基因的克隆与序列分析

从新疆北疆4个规模化猪场的20份发病猪病料中分离到1株细菌。经形态染色镜检、培养特性、生化特性和部分生物学特性试验鉴定为猪胸膜肺炎放线杆菌。根据猪胸膜肺炎放线杆菌ⅣA毒素基因特异性引物进行PCR扩增,得到1条与预期大小一致的2427bp的条带,将PCR产物纯化后克隆至pMD19-T载体上并测序。结果表明,该片段的碱基序列与GenBank中参考序列的同源性为98%,并与三株标准株比较,同源性分别为98.23%、99.46%和98.06%。

猪胸膜肺炎放线杆菌apxⅢA基因的克隆及序列分析

为了给进一步研制基因工程疫苗和建立诊断方法提供依据,试验以猪胸膜肺炎放线杆菌(App)血清8型菌株的基因组DNA为试验材料,采用PCR技术和常规T-A克隆法,通过PCR鉴定及序列测定将所测得的apxⅢA基因序列与GenBank上发表的编码序列进行同源性分析比较。结果表明:本菌株apxⅢA基因的核苷酸序列与GenBank上血清2型和8型的同源性分别为96.3%和99.7%,不同部位位于基因的3′末端;推测氨基酸的同源性分别为94.8%和99.7%,不同部位主要位于富含甘氨酸的重复区。

猪胸膜肺炎放线杆菌ApxⅣA基因的克隆和表达

为了研究猪胸膜肺炎放线杆菌溶血素(Apx)ⅣA基因的原核表达,试验采用PCR方法扩增到目的片段,并将该片段连接到pMD18-T载体中,经PCR和限制性酶切鉴定后,在T4 DNA连接酶的作用下将目的片段与pET28a连接。结果表明:ApxⅣA基因测序结果与GenBank中公布的核苷酸序列的同源性达100%,说明已成功构建猪胸膜肺炎放线杆菌ApxⅣ-pET28a原核表达质粒;表达质粒经IPTG诱导成功表达了36 ku的ApxⅣA原核蛋白。

猪胸膜肺炎放线杆菌ApxⅠA基因克隆与生物信息学分析

通过提取猪传染性胸膜肺炎放线杆菌ApxⅠA基因组DNA,运用PCR方法扩增ApxⅠA基因片段,并采用TA克隆技术获得pMD18–T–ApxⅠA重组质粒,进行生物信息学分析。结果表明:成功获得长度为1 209 bp的ApxⅠA基因;ApxⅠA蛋白的理化性质稳定;ApxⅠA蛋白有磷酸化位点,但无糖基化位点;信号肽预测ApxⅠA蛋白无信号肽;ApxⅠA蛋白为亲水性蛋白,无跨膜结构;预测二级结构主要由无规则卷曲构成,占50.62%,α–螺旋占25.56%,β–折叠占23.82%,三级结构主要由无规则卷曲和β–折叠构成。

猪传染性胸膜肺炎放线杆菌血清5a型ApxⅣA全基因的序列测序及其分子特征

根据GenBank上公布的猪传染性胸膜肺炎放线杆菌(APP)血清型1型和血清型3型ApxⅣA基因全序列,设计了7对引物,对APP血清5a型毒株263株ApxⅣA基因全序列进行了分段PCR扩增和克隆。序列测定结果表明:该基因核酸序列全长5856 bp,比GenBank上公布的血清1型和3型的相应基因核酸序列分别长438 bp和1287 bp,与其核酸和氨基酸序列同源率均分别为95.5%和87.6%;与GenBank刚公布的血清5b型毒株L20株的核酸和氨基酸序列的同源性均为98.2%。生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白具有较强的亲水性,共有66个抗原决定簇,存在较多的可能性功能位点。