龙眼果实ACS和ACO基因克隆及其表达特性

采用RT-PCR和RACE扩增技术相结合的方法从龙眼果实中分离得到ACS和ACO基因,并分别命名为DlACS1和DlACO1。DlACS1蛋白一共编码486个氨基酸,含有7个保守区域和11个不变的氨基残基;DlACO1蛋白一共编码315个氨基酸,含有7个保守区域和9个不变的氨基残基。在龙眼果实发育过程中,果实乙烯释放量在幼果期出现一个小峰,随后逐渐降低,至发育后期维持在较低水平。Northern分析表明,果皮中DlACS1和DlACO1的表达均在果实快速生长期达到最高;在果肉中,DlACS1只在果肉生长初期表达,DlACO1表达随着果肉的生长缓慢降低,在果实成熟期略有升高。此外,DlACS1和DlACO1表达不具有组织特异性,但在各组织中的表达有明显差异。上述结果为研究非跃变型果实的成熟与乙烯之间的关系奠定了基础。

龙眼咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(DLCCoAOMT)基因的克隆和表达分析

【目的】克隆龙眼咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(DLCCoAOMT)基因,分析其序列特征和在低温胁迫下不同组织中的表达情况并进行原核表达研究。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从龙眼叶片中克隆DLCCoAOMT基因,用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,利用荧光定量PCR研究DLCCoAOMT基因在不同组织中的表达。【结果】克隆得到DLCCoAOMT基因,GenBank登录号为JN093023。该cDNA全长993 bp,具有1个744 bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸。序列分析表明,DLCCoAOMT编码的氨基酸序列与其它植物的CCoAOMT蛋白有很高的相似性。系统进化树分析显示,龙眼DLCCoAOMT与桦木属的CCoAOMT蛋白亲缘关系较近。利用荧光定量技术进行组织表达模式分析发现,DLCCoAOMT基因在根、茎、叶中均有表达。总体上表达量在根和茎中较多,叶中较少,随着低温胁迫时间延长,DLCCoAOMT基因在各组织的表达量也发生变化。原核表达结果表明,DLCCoAOMT基因在大肠杆菌中获得表达。【结论】从龙眼中克隆到咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因,该基因可能参与调控低温胁迫。

龙眼漆酶基因(DlLac)的克隆及表达分析

以‘石硖’龙眼为试材,采用RT-PCR结合RACE技术成功克隆一个龙眼漆酶基因全长c DNA序列,命名为Dl Lac,NCBI登录号为KY051551。Dl Lac基因序列全长1898 bp,编码576个氨基酸,NCBI比对结果显示其与荔枝漆酶氨基酸序列同源性最高,高达94%;进化树结果显示龙眼漆酶氨基酸序列与荔枝漆酶氨基酸序列具有高度同源性。氨基酸保守序列结果表明龙眼漆酶氨基酸序列含有漆酶的3个典型保守结构域,分别为:Cu-oxidase-3、Cu-oxidase和Cu-oxidase-2。结合龙眼果实在常温、低温贮藏条件下,果皮褐变与Dl Lac的表达关系,推测Dl Lac的上调表达可能对龙眼果皮褐变起促进作用。

龙眼己糖激酶基因的克隆及原核表达

【目的】克隆龙眼Dimocarpus longan己糖激酶(Hexokinase,HXK)基因,并对其进行生物信息学分析及原核表达分析.【方法】以龙眼总RNA为模板,采用RT-PCR结合RACE法获得基因全长c DNA序列,构建p ET-32a-Dl HXK原核表达载体,转化到大肠埃希菌Escherichia coli Rosetta(DE3)中诱导表达.【结果和结论】成功克隆龙眼己糖激酶基因的c DNA全长序列,命名为Dl HXK,登录号为KF776906.1.龙眼Dl HXK序列全长2 101 bp,包括1个1 488 bp的开放阅读框,预测编码495个氨基酸;进化树和相似性分析发现,该基因与温州蜜柑Citrus unshiu的相似性最高,达到了82%;荧光定量表达分析表明,Dl HXK基因随着果实的发育成熟表达量逐渐上升;经IPTG诱导和SDSPAGE检测,所构建的原核表达载体表达的融合蛋白与预期蛋白大小相吻合.由此可见,利用RT-PCR结合RACE方法成功克隆了龙眼的己糖激酶基因,构建原核表达载体,并在大肠埃希菌Rosetta(DE3)中获得高效表达.

龙眼中性转化酶基因(DlNI)的克隆及分析

【目的】中性转化酶是果实蔗糖代谢关键酶之一,克隆中性转化酶基因对于揭示龙眼果实糖代谢具有重要的意义。【方法】以‘石硖’龙眼试材,采用RT-PCR结合RACE技术成功克隆了3个龙眼中性转化酶基因全长cDNA序列。【结果】3个龙眼中性转化酶基因全长cDNA序列分别命名为DlNI-1、DlNI-2和DlNI-3,NCBI登录号为KP769773、KP769774和KP769775,其中DlNI-1全长2090 bp,编码589个氨基酸,比对结果发现与木薯(82%)的中性转化酶基因的氨基酸序列同源性最高;DlNI-2全长2558 bp,编码709个氨基酸,比对结果发现与克莱门柚(80%)的中性转化酶基因的氨基酸序列同源性最高;DlNI-3全长2444 bp,编码805个氨基酸,比对结果发现与克莱门柚(80%)的中性转化酶基因的氨基酸序列同源性最高。3个龙眼中性转化酶基因的氨基酸序列都具有中性转化酶的12个高度保守的结构域,并且都具有2个催化残基,推测其蛋白都属于α类,且都定位于细胞器中。3个基因在不同组织中表达量具有较大差异,其中DlNI-1和DlNI-2在叶片中都具有较高的表达量,而DlNI-3在果皮组织中具有最高的表达量。【结论】成功克隆了3个龙眼中性转化酶基因,为后期深入研究中性转化酶基因结构和功能奠定基础。

龙眼胚性愈伤组织RNA结合蛋白LSm14的基因克隆、亚细胞定位及表达分析

【目的】探究LSm14对龙眼体胚发生的影响,克隆RNA结合蛋白DlLSm14e基因并观察其亚细胞定位,分析其表达特性。【方法】以龙眼胚性愈伤组织为材料,依据转录组数据和基因组数据,采用RT-PCR克隆了一个DlLSm14基因,将其命名为DlLSm14e。对该基因进行生物信息学分析、亚细胞定位观察、龙眼非胚性愈伤组织和不同胚性培养物以及不同激素处理下的FPKM值分析和不同浓度细胞分裂素(KT)处理下的qRT-PCR检测。【结果】该基因CDS全长1707 bp,编码568个氨基酸,该蛋白不含信号肽和跨膜结构,不属于分泌蛋白和跨膜蛋白;此外,该蛋白含有N端保守结构域以及延长的C端,并且含有74个磷酸化修饰位点;系统发育分析表明,DlLSm14e蛋白与漾濞槭(Acer yangbiense)相似度较高,与单子叶植物亲缘关系最远;顺式作用元件分析表明,该基因含有大量光响应元件和多种激素响应元件;亚细胞定位结果表明,该基因为核定位基因;表达谱与实时荧光定量分析显示,DlLSm14e的FPKM值在非胚性愈伤组织(NEC)阶段最低,在球形胚阶段达到最高,推测DlLSm14e大量累积可能有利于龙眼体胚早期形态建成;不同激素处理下,2,4-D抑制该基因表达,KT促进其表达,而KT的浓度能影响该基因的表达。【结论】龙眼LSm14e基因定位于细胞核,该基因FPKM值随龙眼体胚胚性增加而升高,并且响应多种与龙眼体胚发生相关的激素,推测该基因可能参与龙眼体胚早期的形态建成。

龙眼乙烯合成途径基因鉴定及响应ACC处理的分析

【目的】S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)、1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(ACS)和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)是植物合成乙烯的3个关键酶,从全基因组水平鉴定龙眼SAMS、ACS和ACO(DlSAMS、DlACS和DlACO)基因家族,并进行生物信息学、体细胞胚早期不同阶段及不同浓度1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)和不同处理时间下龙眼胚性愈伤组织的表达模式分析,为进一步研究和利用DlSAMS、DlACS和DlACO基因家族奠定基础。【方法】从拟南芥数据库(TAIR)下载SAMS、ACS和ACO家族蛋白质序列作为参考序列,TBtools、NCBI Blast等工具搜索龙眼基因组数据库,鉴定DlSAMS、DlACS和DlACO基因家族。使用ExPASy、PrediSi、TMHMM Server 2.0、NetPhos 3.1 Server、Plant-PLoc、MEME、PlantCARE、STRING、TBtools等软件和在线工具预测DlSAMS、DlACS和DlACO家族成员蛋白质基本理化性质、保守基序(Motif)与互作关系,定位染色体,分析基因共线性与选择压力、基因结构及启动子顺式作用元件;Clustal W和MEGA-X软件对龙眼、拟南芥、番茄、水稻和玉米的SAMS、ACS和ACO家族成员蛋白质序列分别进行多序列比对、构建系统进化树;根据龙眼转录组数据库的FPKM值,应用TBtools软件绘制DlSAMS、DlACS和DlACO家族成员在体细胞胚早期不同阶段的表达热图;采用qRT-PCR法分析不同浓度ACC和不同处理时间下龙眼胚性愈伤组织DlSAMS、DlACS和DlACO家族成员的表达情况。【结果】龙眼第三代基因组中分别鉴定获得SAMS、ACS和ACO家族成员4个、11个和4个,在家族成员数量上与拟南芥、番茄等物种差异不大。DlSAMS家族成员最保守,所有成员的Motif相同;DlACS和DlACO家族成员也含有较多保守的Motif。3个家族共19个成员分布在11条染色体上,有6对共线性基因,与拟南芥有30对共线性基因,均受纯化选择作用。3个家族的成员均含有大量光、激素和逆境响应元件。家族成员内部的蛋白互作关系较弱,但家族成员之间互作关系非常紧密。多物种系统进化关系表明,SAMS、ACS和ACO家族均可分为3个亚家族,DlSAMS家族成员仅分布在SAMS-Ⅰ和SAMS-Ⅱ中,SAMS-Ⅲ可能为单子叶植物所特有;DlACS和DlACO家族成员在3个亚族中均有分布,且分布较为均匀;DlSAMS、DlACS和DlACO均与番茄和拟南芥的SAMS、ACS和ACO亲缘关系较近。对转录组FPKM值的分析表明,DlSAMS家族的所有成员以及DlACO4B在体细胞胚早期的3个阶段均高表达,可能在体细胞胚发生过程发挥着重要作用;DlACS1和DlACS6B在球形胚阶段高表达,可能与球形胚的形成密切相关。在胚性愈伤组织继代培养基中添加不同浓度的ACC能显著影响龙眼胚性愈伤组织的增殖量及DlSAMS、DlACS和DlACO家族成员的表达。培养20 d时,主要表现为基因的上调表达,且ACC浓度越高,上调越明显;在25—35 d则主要表现为基因的下调表达。但是在20 d时,0.01 mmol·L^(-1) ACC处理的基因主要表现为下调表达,这可能是导致其增殖量显著大于对照的原因。【结论】龙眼第三代基因组中分别有SAMS、ACS和ACO家族成员4个、11个和4个,在进化过程中的保守性均较高,且包含大量激素和逆境响应元件;3个家族成员对龙眼体细胞胚胎的发生起重要调控作用,0.01 mmol·L^(-1) ACC处理可能通过调控DlSAMS、DlACS和DlACO家族成员的表达促进龙眼胚性愈伤组织增殖。

龙眼Dlf3h基因的克隆、表达及其生物信息学分析

本研究应用聚合酶链式反应(PCR)技术对龙眼黄烷酮-3-羟化酶基因(Dlf3h)进行克隆;运用实时荧光定量PCR (Quantitative real time PCR)技术对Dlf3h基因在龙眼根、茎、叶组织中的表达进行分析;采用生物信息学方法对Dlf3h蛋白理化性质、信号肽、亚细胞定位、亲疏水性、二级结构、三级结构等进行预测。结果表明:成功克隆获得一条长度为1 098 bp的Dlf3h基因,由366个氨基酸组成;该基因在根中表达量最高,其次为叶,在茎中表达量最低;生物信息学分析表明Dlf3h没有信号肽和跨膜结构,是一种可溶性亲水蛋白,定位于细胞核内;二级结构元件主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,具有卷曲螺旋;Ramachandran评估表明应用SWISS-MODEL构建的三级结构模型可靠,其配体结合位点为217 His和275 His。本研究结果为进一步研究龙眼类黄酮合成的分子调控机制提供依据。