柱型与普通型苹果茎尖组织中GA2ox基因的序列比较及表达量分析

以柱型苹果舞姿和普通型苹果富士茎尖为试材,克隆赤霉素合成代谢途径中的关键酶基因GA2ox,并对二者茎尖组织中GA2ox基因进行序列比较和表达分析。结果表明,两品种中GA2ox基因cDNA序列长度均为1 014bp,编码337个氨基酸。cDNA序列中存在2处单核苷酸差异,其中1处差异会引起编码氨基酸的改变。与已发表的苹果基因组中同源序列的比较分析表明,舞姿和富士cDNA序列上的差异不是造成柱型性状的原因。同时,利用实时荧光定量PCR方法,对两品种及其杂交F1代杂种的检测表明,柱型苹果茎尖中GA2ox基因的表达量明显低于普通型苹果。

核桃JrGA2ox基因的克隆、亚细胞定位及功能验证

【目的】GA2-oxidase(GA2ox)是赤霉素合成过程中起负调控作用的一种关键酶,能够催化有活性的赤霉素为无活性的赤霉素,从而对植物生长起到一定的抑制作用。本研究主要对核桃中赤霉素氧化酶基因JrGA2ox进行克隆及功能验证,有利于进一步探究核桃JrGA2ox基因在植物生长和发育过程中,尤其是在植物株高调控中的作用,从而助力于挖掘与利用核桃中更多的优质基因,培育出更多优良的核桃品种。【方法】采用PCR扩增技术,克隆获得核桃JrGA2ox基因的全长编码序列,进一步通过In-Fusion克隆技术构建具有强启动子的35S∷JrGA2ox∷GFP过表达载体;利用BLAST网络在线工具得到其他植物中的JrGA2ox同源氨基酸序列,并对其进行氨基酸同源序列比对和系统进化分析;其后,通过亚细胞定位揭示其发挥功能的场所,进一步利用农杆菌介导法将构建好的过表达载体转化到核桃体细胞胚中,获得JrGA2ox超表达的阳性转化植株,深入分析JrGA2ox基因的生物学特性。【结果】通过基因克隆,得到1条JrGA2ox开放阅读框,其全长为1 056 bp,共编码351个氨基酸,分子量为39.25 kDa。通过比对发现,该基因编码的蛋白序列含有保守2OG-FeII-Oxy蛋白结构域,具有GA2-氧化酶蛋白家族共同的结构特点,表明JrGA2ox属于GA2-氧化酶基因家族。氨基酸进化树比对分析结果显示,核桃JrGA2ox与毛白杨PtGA2ox聚为一个分支。且JrGA2ox蛋白与木本植物川桑MnGA2ox1、西洋梨PcGA2ox、桃PpGA2ox1及苹果MdGA2ox1蛋白序列同源性较高。烟草叶片表皮细胞亚细胞定位分析表明,JrGA2ox是定位于细胞核与细胞膜中的蛋白。对核桃体细胞胚进行基因遗传转化后经荧光检测及PCR验证表明,35S∷JrGA2ox∷GFP过表达载体被成功转入核桃体细胞胚中。阳性再生植株株高与对照苗相比具显著性差异,其平均株高为对照植株的1/2;且其株高与JrGA2ox基因表达量呈负相关。【结论】核桃JrGA2ox蛋白亚细胞定位于细胞核与细胞膜中。JrGA2ox基因调控核桃株高,主要起到负调节作用。阳性基因转化再生植株中JrGA2ox基因的表达量升高,并表现出明显的矮化特征。本研究结果可为进一步分析该基因在核桃生长发育过程中的作用提供技术参考,且为优良的矮化核桃品种选育奠定一定的基础。

马铃薯GA2ox家族基因响应赤霉素(GA)和低温胁迫表达分析

本研究基于结构域筛选马铃薯(Solanum tuberosum)基因组,获得13个StGA2ox基因家族成员。生物信息学分析结果显示,StGA2ox家族基因分为C19和C202个家族,其中C19又分为2个亚族,13个StGA2ox基因不均匀得分布于8条染色体上,其中有5对共线性基因对,7号染色体上有3个基因形成1个串联重复基因簇。此外,StGA2ox启动子区域存在响应低温胁迫、植物激素等多种顺式作用元件。利用实时荧光定量PCR方法分析外源GA_(3)和低温胁迫处理条件下StGA2ox表达模式,所有StGA2ox基因均能够被外源GA_(3)诱导表达,其中StGA2ox2、StGA2ox4、StGA2ox8、StGA2ox9和StGA2ox10受低温胁迫诱导表达显著上调,暗示着这5个基因在调节马铃薯低温胁迫耐性中发挥重要功能,可以作为进一步开展马铃薯耐低温研究的候选基因。

GA2ox1氧化酶基因的克隆及原核表达

采用RT-PCR从拟南芥基因组中克隆到GA2ox1基因,通过Gateway克隆技术构建原核重组表达载体pD-EST17-GA2ox1,并转化大肠杆菌BL(21)star,对蛋白原核表达条件进行优化。结果表明,最佳表达条件为温度30℃、IPTG浓度0.2 mmol/L、诱导6 h。蛋白表达形式为包涵体,与Biotech对GA2ox1基因在大肠杆菌中的表达情况推测的结论一致。重组蛋白分子质量约为40 kD,经Ni Sepharose亲和层析柱纯化和Western blot鉴定得纯度90%以上的GA2ox1重组蛋白。研究结果为GA2ox1抗体制备及蛋白功能的进一步研究奠定了基础。