杂交兰ChCAO基因克隆及其在叶艺品系中的表达特征

【目的】叶绿素酸酯a加氧酶(CAO)是叶绿素b形成过程中的关键酶,对杂交兰CAO基因进行克隆及表达特征分析可为探究其在杂交兰叶艺形成中的调控作用奠定基础。【方法】以杂交兰‘紫妍氏’(K21)及其叶艺品系‘中透紫妍氏’(K21-3)为试验材料,用RT-PCR和RACE技术从叶片中克隆获得ChCAO基因,对ChCAO进行结构特征、理化性质、序列比对以及系统进化关系等分析;用qRT-PCR法对ChCAO在不同组织及叶艺品系叶片中的表达特性进行分析;并用VIGS技术对ChCAO进行沉默表达。【结果】ChCAO基因编码区长1608 bp,编码535个氨基酸,ChCAO与墨兰CAO亲缘关系最近,并与其他兰科植物CAO聚为一类。qRT-PCR结果显示,ChCAO基因表达具有组织特异性,在叶中相对表达量最高,根中相对表达量最低;此外,ChCAO在K21绿叶和K21-3绿叶区域叶片中的相对表达量显著高于K21-3叶艺区域叶片中的相对表达量。构建该基因的VIGS沉默载体转化烟草,发现沉默ChCAO后烟草叶片呈黄化状态,叶片中的叶绿素含量及ChCAO基因的相对表达量也显著降低。【结论】克隆获得了杂交兰ChCAO基因,并对其功能进行了初步鉴定,为进一步研究杂交兰叶艺形成机理提供重要依据。

番木瓜肌动蛋白CpActin基因的克隆及其在果肉中的表达

以番木瓜果肉为试材,提取总RNA,反转录为双链cDNA。采用cDNA末端快速扩增方法(RACE),获得了番木瓜果肉Actin基因的全长cDNA序列,将其命名为CpActin,Genbank登录号为FJ696416。CpActin全长cDNA为1533bp,含有一个1134bp的开放阅读框,编码377个氨基酸,与毛白杨、葡萄、水稻、拟南芥的Actin同源性分别为98.94%、98.67%、96.29%、94.69%。利用邻接法构建了部分高等植物、哺乳动物和真菌的Actin系统进化树,结果表明番木瓜与葡萄的Actin进化距离最小。采用半定量RT-PCR技术分析CpActin基因在不同成熟度番木瓜果实中的表达情况,发现该基因的表达水平没有明显差异,表明CpActin基因可以作为内参,进行番木瓜其他果实基因差异表达的研究。

山药Actin基因片段的克隆及表达分析

通过山药Actin基因的克隆和表达分析,为研究山药生长发育中肌动蛋白的作用及其他基因的表达和调控奠定基础。根据Gen Bank中已经公布的其他植物肌动蛋白基因(Actin)的保守序列设计一对简并引物,采用RT-PCR技术从山药块茎中分离出1个Actin基因cDNA片段,命名为DoActin。片段长度为1 091 bp,编码357个氨基酸,并提交Gen Bank(登录号:KU669295)。与NCBI核酸和蛋白质数据库序列比对,该序列与其他植物Actin基因核苷酸序列的同源性均在83%以上,氨基酸序列的同源性均在97%以上。进化分析结果显示,DoActin与海枣Actin-2、木本棉Actin-7的亲缘关系最近。实时定量PCR结果显示,DoActin在山药叶片、地上茎和地下块茎以及不同发育期的块茎和叶片中表达量相对稳定,表明其适宜作为山药的内参基因。

建兰Actin基因cDNA全长的克隆及其表达分析

根据单子叶植物的肌动蛋白基因(Actin)的保守区序列设计引物,采用RT-PCR和RACE技术从建兰(Cymbidiumensifolium)中分离出Actin基因cDNA全长。序列分析结果表明,建兰Actin基因长度为1 434 bp,编码区长度为1 134 bp,编码377个氨基酸,将其命名为CeActin,GenBank登录号为JN613147。CeActin推导的氨基酸序列与其他植物的同源性都较高,具有高度的保守性。采用半定量RT-PCR技术分析CeActin在建兰各组织及花不同发育时期的表达情况,结果表明,表达量没有明显差异,表明CeActin基因可作为内参基因。

杨梅肌动蛋白基因MrActin1的克隆及表达分析

扩增杨梅嫩叶中肌动蛋白基因(MrActin1)全长编码区cDNA序列,并评价MrActin1的进化地位,同时分析MrActin1的表达模式。利用RT-PCR扩增MrActin1全长编码区cDNA序列。用生物信息学手段分析预测MrActin1的理化性质和同源性,用临接法构建其的系统发生树。通过Northern blot分析MrActin1在不同组织部位的表达。该基因cDNA序列(GenBank登录号AB650589)全长1137bp,编码了1个由377个氨基酸残基组成的蛋白质,所得序列与GenBank中注册的其他植物Actin氨基酸序列的相似性均在88%以上,根据高等植物Actin相似性构建了进化树,表明MrActin1与陆地棉、圆叶锦葵Actin之间的亲缘关系最为密切,在进化中分化时间最为接近。Northern blot分析表明,MrActin1在杨梅的花、叶、枝条和果组织中恒定表达。首次获得了杨梅MrActin1 cDNA全长编码区序列。

南美蟛蜞菊WtActin1基因克隆及表达稳定性分析

【目的】克隆南美蟛蜞菊肌动蛋白基因(WtActin1),并进行生物信息学及表达稳定性分析,为南美蟛蜞菊耐热耐冷功能基因表达及调控研究提供可靠的内参基因。【方法】RACE克隆WtActin1基因,通过在线生物信息学分析软件对其氨基酸序列进行分析,并利用实时荧光定量PCR检测该基因在不同组织及温度胁迫下的表达情况。【结果】克隆获得的WtActin1基因cDNA全长1682 bp(GenBank登录号MN485900),其中5'非编码区(5'-UTR)170 bp,3'非编码区(3'-UTR)378 bp,开放阅读框(ORF)1134 bp,编码377个氨基酸残基。WtActin1蛋白分子量为41725.81 Da,理论等电点(pI)为5.31,不稳定性指数(II)为37.48,亲水性的平均值(GRAVY)为-0.166,为稳定的亲水性蛋白,无跨膜结构域和无信号肽,主要存在于细胞质中,具有Actin蛋白家族的典型特征结构,其二级结构主要由α-螺旋、β-转角、延伸链和无规则卷曲组成,三级结构同源模型为嵌合肌动(3ci5.1.A),与莴苣、橡胶草和洋蓟的同源蛋白三级结构高度相似。WtActin1基因与其他植物Actin基因核苷酸序列相似性在86.4%以上,其推导氨基酸序列相似性在94.0%以上。从基于Actin氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树可看出,WtActin1与同为菊科的莴苣LsActin7亲缘关系最近,与传统分类学相吻合,其次是菊科的橡胶草TkActin1和锦葵科的棉花GhActin。WtActin1基因在南美蟛蜞菊根、茎、叶和花中的表达量均无显著差异(P>0.05,下同),且在高、低温胁迫下与正常温度处理的表达量也均无显著差异。【结论】WtAtin1基因属于Actin基因家族成员,在不同组织及温度胁迫下均能稳定表达,可作为内参基因用于南美蟛蜞菊耐热耐冷功能基因研究。

三个桑树肌动蛋白基因的克隆与组织表达分析

肌动蛋白基因在植物各种生理活动中具有极其重要的作用。通过同源克隆与反向PCR的方法,克隆了3个肌动蛋白基因的核心片段,其中一个为已报道的MaACT1,另2个分别被命名为MaACT2和MaACT3,进而PCR扩增获得MaACT1和MaACT2肌动蛋白全长CDS,其中MaACT2基因全长1704bp,由4个外显子和3个内含子组成,CDS为1134bp,编码377个氨基酸残基。采用RT-PCR的方法分析了3个基因在叶、茎、果、根等组织的表达情况以及在茎、叶和托叶的生长过程中的表达变化。MaACT1在茎中表达量较弱但有随着茎的生长逐渐增强的趋势,在幼叶中有较高的表达,MaACT2与MaACT3在根、茎、叶等组织中都有较高表达,MaACT3在叶、托叶和茎的各个发育时期表达都很稳定,可以作为桑树基因表达研究的内参基因。

蒙古冰草肌动蛋白基因片段的克隆与组织表达分析

本研究利用同源序列法分离蒙古冰草Actin基因同源片段,并分析蒙古冰草Actin基因在根、茎、叶中的表达特征。根据禾本科植物小麦Actin基因的保守序列设计1对引物A1,经RT-PCR扩增,从蒙古冰草cDNA中克隆到1个长度为541 bp的Actin基因片段,使用DNAman和DNAUSER等分子生物学软件进行序列分析,结果表明,该序列编码179个氨基酸,并推测该片段具有Actin超基因家族的保守结构域,含有1个ATP结合位点,抑制蛋白结合位点和胶溶蛋白结合位点;该基因片段的氨基酸序列与小麦Actin基因的同源性为99%,与玉米同源性为96%,与水稻同源性为93%。组织器官特异性表达分析结果表明,该基因在根、茎、叶中的表达量恒定。将该基因片段命名为MwACT1,并在GengBank中登记注册,登录号为FJ490410。

国兰肌动蛋白基因片段的克隆与表达分析

根据兰科植物(Orchidaceae)蝴蝶兰(Phalaenopsis)的肌动蛋白基因(Actin)序列设计跨内含子引物,分别以cDNA第一链和基因组DNA为模板,采用RT-PCR和PCR方法从墨兰(Cymbidium sinense)、春兰(C.goeringii)中分离出Actin基因的同源片段。序列分析结果表明:墨兰和春兰Actin基因片段长度均为1335 bp,其中编码区长度均为1086 bp,编码362个氨基酸,分别命名为CsACT1和CgACT1(GenBank登录号分别为GU181353、GU181354)。CsACT1和CgACT1均含有3个内含子,且内含子位置非常保守。其氨基酸序列与其他植物的同源性均在90%以上,具有高度的保守性。CsACT1和CgACT1在根、茎、叶、花梗、花蕾以及花器官中都有表达,且表达量基本一致,因此,推断其为组成型表达的肌动蛋白基因。

蒙古冰草肌动蛋白基因(MwACT2)克隆与表达分析

本研究应用RT-PCR和RACE技术,从蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)中分离到1个肌动蛋白基因,命名为MwACT2。序列分析表明:MwACT2基因全长1506bp,含有1个1131bp的开放型阅读框,MwACT2蛋白长度为376个氨基酸残基,分子量为41.606KDa,理论等电点为5.29,含有actin保守位点,属于actin家族成员。该基因编码的氨基酸序列与Genebank中乌拉尔图(Triticum_urartu)肌动蛋白(登录号:EMS62134.1)氨基酸具有99%的一致性,属于非跨膜蛋白。利用半定量RT-PCR技术分析MwACT2基因的表达,结果表明该基因表达稳定,经高盐、干旱、低温处理后的表达强度无显著差异。

花椰菜BobACT基因的克隆及其作为内参基因的研究

实时荧光定量PCR技术是探索植物基因功能和调节机理的有效手段。选择合适的内参基因是获得实时荧光定量PCR准确性数据的必备条件。ACT基因高度保守且表达稳定,常作为内参基因被广泛应用。为了获得花椰菜ACT基因,以转录组测序和RT-PCR方法为手段克隆得到花椰菜肌动蛋白基因Actin。该基因等电点为5.395,理论分子量为41.77 kD;其cDNA开放阅读框长1134 bp,编码氨基酸377个,GenBank登录号为MG598643。Wolf Psort分析发现,BobActin蛋白亚细胞定位于细胞质基质中。Motif Scan分析显示,BobActin蛋白质的氨基酸序列4～377位为Actin保守结构域。进化分析表明,同源序列基因编码的蛋白质与同为十字花科的甘蓝、芜菁和油菜同源蛋白的相似性达到90%以上,具有高度的保守性。在此基础上,设计了1对荧光定量PCR引物,分析显示,该引物具有较高的特异性和扩增效率,在花椰菜根、茎、花、花球、叶片等不同组织和低温、高温、盐处理、干旱处理、ABA处理等胁迫处理下均能稳定表达,适合在花椰菜基因表达研究中作为内参基因,为开展花椰菜重要功能基因的挖掘、表达模式以及调控机理的研究提供参考。花椰菜在内参基因方面的研究还处于初步阶段,今后可继续克隆其他内参基因,丰富花椰菜的内参基因库,从而进一步提高花椰菜基因表达分析研究的稳定性、重复性和准确性。

建兰花色调控关键基因的克隆与表达

对建兰花色形成的关键调控基因(CHS)编码区片段克隆至pET28a质粒,转化至大肠杆菌菌株BL21(DE3)。SDS-PAGE检测表达产物,针对IPTG浓度、温度与时间等因素,优化其最佳诱导表达条件。结果显示:(1)总RNA提取质量高,经反转录成cDNA,设计引物通过PCR扩增,琼脂糖电泳显示片段为1200 bp;(2)对转化子进行菌落PCR与质粒双酶切鉴定,片段大小均为1200 bp与预计相符,经测序获得片段插入方向正确,未发生突变,可用于蛋白诱导表达;(3)诱导表达优化显示,温度为37℃、IPTG浓度1 mM及诱导时间6 h是重组子(pET28-CeCHS1)在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中诱导表达的最佳条件。

百合肌动蛋白基因lilyActin的克隆与表达分析

为了在百合功能基因表达研究中选择一个理想内参基因,依据岷江百合cDNA文库所获得的百合肌动蛋白(Actin)基因的EST序列,采用RACE技术进行该基因cDNA全长克隆,并利用实时荧光定量PCR分析其在不同组织中的表达模式,获得百合肌动蛋白基因cDNA全长序列(GenBank登录号:JX826390),命名为lilyActin。该基因cDNA全长1367bp,其中,5′非编码区91bp,3′非编码区233bp,开放读码框1134bp,编码377个氨基酸。序列比对发现,该基因与其它15种植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性均在80%以上,氨基酸序列的相似性达98%。进化分析显示,百合肌动蛋白与郁金香肌动蛋白的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在百合的花蕾、叶片和鳞片组织中恒定表达,表明相对于其他物种的内参基因,lilyActin更适宜作为百合属植物的内参基因。

南美蟛蜞菊内参基因Actin的克隆及其分析

看家基因Actin常被用作定量、半定量PCR试验的内参基因。为研究其他基因在南美蟛蜞菊响应环境变化的表达调控机制,根据GenBank上已登录的肌动蛋白基因(Actin)的同源核苷酸保守序列,设计特异性引物,利用RT-PCR的方法克隆获得了南美蟛蜞菊Actin基因的全长序列,并将该序列命名为WtAct。序列分析结果表明WtAct基因全长为1 134 bp,编码377个氨基酸,且与已发表的蓖麻、麻风树、青葙、向日葵等植物的核苷酸序列同源性分别在82.9%~93.6%,与这些植物的氨基酸序列相似度在94.0%~99.7%,其中南美蟛蜞菊WtAct与向日葵Actin基因的氨基酸序列相似度最高,达到了99.7%。进化树分析也表明,两者的同源性最高。采用RT-qPCR方法检测以WtAct为内参基因时南美蟛蜞菊热休克蛋白基因HSP70在不同处理条件下的表达情况,表明HSP70的确受到不同环境变化的诱导表达,说明WtAct可以作为有效的内参基因。这些结果为深入研究南美蟛蜞菊相关功能基因的表达提供了理论基础,也为其他非模式植物Actin基因的克隆提供了借鉴。

芍药肌动蛋白基因的克隆及表达分析

目的克隆芍药肌动蛋白(Actin)基因并应用RT-PCR技术分析Actin基因在芍药不同组织中的表达情况。方法根据近缘物种Actin基因的保守序列设计一对PCR扩增引物,以"桃花飞雪"芍药根部总RNA反转录而成的cDNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增出芍药Actin cDNA全长并克隆至pMD18-T载体上,阳性克隆经菌落PCR、质粒PCR及酶切鉴定后进行测序。基于测序结果设计特异性PCR引物,应用RT-PCR技术分析Actin基因在芍药根、茎、花、叶不同组织中的表达情况。结果测序结果表明芍药Actin基因全长1 134 bp序列,共编码377个氨基酸,GenBank登录号为JX310002;序列分析表明芍药Actin蛋白中存在3种肌动蛋白特征信号序列,与其他植物肌动蛋白氨基酸同源性达99%;基于同源模建预测的3D结构中含有4个结构域;生物信息学软件预测芍药肌动蛋白的相对分子质量为4.17×104,等电点(pI)为5.31,是一个定位于胞液、不含跨膜域、不含信号肽分子的亲水性、稳定蛋白;半定量RT-PCR技术分析表明Actin基因在芍药根、茎、叶、花组织中的表达量保持恒定。结论首次从芍药中克隆了Actin基因,半定量RT-PCR表达分析结果表明Actin基因适合作为芍药功能基因表达分析的内标基因,为有效利用该基因奠定了基础。

滨梅2个肌动蛋白cDNA片段的克隆与表达

目的:克隆耐盐碱果树滨梅的肌动蛋白基因actin,为该物种优异性状基因的功能鉴定提供内参。方法:利用一对actin简并引物克隆滨梅actin cDNA片段,对其进行序列和表达分析。结果:得到2条743 bp的cDNA片段,两条核苷酸序列相似性为82%,命名为PmAct1和PmAct2并在GenBank登录(分别为JX855160和JX855161);序列比对发现2条actin片段氨基酸序列与其他植物同源性均在96%以上;根据不同果树Actin相似性构建进化树,表明2个滨梅actin明显分为两种类型,但均与蔷薇科果树亲缘关系较密切;半定量RT-PCR表达谱发现PmAct1可能为组成型表达类型,而PmAct2特异地在根和叶组织中表达量较高。结论:首次获得了2个滨梅actin基因,为该物种其他功能基因的挖掘和表达分析奠定了基础。

芍药肌动蛋白基因组DNA的克隆及分析

目的克隆芍药Paeonia lactiflora肌动蛋白(Actin)基因组DNA序列并解析基因结构,分析Actin基因在芍药不同组织中的表达情况。方法根据本课题组报道的芍药Actin基因cDNA序列(JX310002)设计特异性引物,以芍药栽培品种"桃花飞雪"总DNA为模板,用KOD-Plus高保真DNA聚合酶扩增芍药Actin基因组基因,克隆PCR产物并进行测序。应用生物信息学软件预测芍药Actin基因的外显子及内含子,基于Blastn程序分析芍药Actin基因在核苷酸水平上的同源性,应用MEGA5.0软件构建分子系统进化树;设计跨越内含子的半定量RT-PCR扩增引物,分析芍药Actin基因在芍药根、茎、叶、花中的表达情况。结果测序结果表明芍药Actin基因组DNA序列全长1 405 bp,含4个外显子和3个内含子,3个内含子中共6个剪接位点均遵循高等真核生物5’端供位GU与3’端受位AG模式;共编码377个氨基酸,GenBank登录号为KF363830。设计了一对半定量RT-PCR扩增引物,其中上游引物跨越了芍药Actin基因的第1个内含子,可有效防止由DNA污染而造成RT-PCR扩增的假阳性;半定量RT-PCR分析结果表明Actin基因在芍药根、茎、叶、花等不同组织中的表达量保持恒定。结论首次克隆了芍药Actin基因组DNA序列并明确了其基因结构,半定量RT-PCR分析结果表明Actin基因可以作为芍药功能基因表达分析的内标基因。