江泉黑猪GPAT 3基因多态性及其与生长性状的关联分析

【目的】探究江泉黑猪甘油-3-磷酸酰基转移酶3(glycerol-3-phosphate acyltransferase 3,GPAT3)基因多态性及其与生长性状的相关性,为江泉黑猪的遗传改良和优化繁殖计划提供理论和技术支持。【方法】采集292头江泉黑猪的耳组织样并提取DNA,PCR扩增GPAT 3基因片段,结合Sanger测序与MassARRAY核酸质谱分析系统检测单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点及基因分型。利用R语言3.6.2、HaploView、PHASE等软件进行GPAT 3基因SNP位点的遗传效应、连锁不平衡和单倍型分析。利用SAS 9.2软件分析GPAT 3基因SNP位点及其构成的单倍型块与江泉黑猪生长性状的相关性。【结果】在GPAT 3基因及其5′-调控区共发现10个SNPs,其中4个为低度多态,6个为中度多态;7个SNPs位点基因型频率分布处于哈代-温伯格平衡状态。关联分析发现,9个SNPs与江泉黑猪生长性状呈显著关联(P<0.05),其中g.134957929 G>A、g.134957930 G>T、g.134958013 G>A和g.134976983 T>C存在极强连锁,构建的AGGT/AGGT双倍型在胸围、体高方面具有显著优势(P<0.05),GTGC/GTGC双倍型和GTGC单倍型在体长方面具有显著优势(P<0.05);g.135002556 C>A、g.135002627 C>T、g.135002680 C>T存在极强连锁,构建的ATC/ATC双倍型在胸围、腹围方面具有显著优势(P<0.05),CCC/ATC双倍型在背膘厚方面具有显著优势(P<0.05),ATT单倍型在腹围方面具有显著优势(P<0.05)。【结论】江泉黑猪GPAT 3基因具有丰富的多态性位点,9个SNPs及其构成的2个单倍型块与江泉黑猪胸围、腹围、体高等有显著关联性,可作为江泉黑猪生长性状选育的分子遗传标记。

铁观音茶树甘油-3-磷酸酰基转移酶(CsGPAT)基因克隆及萎凋过程中的表达分析

【目的】以铁观音茶树鲜叶为试验材料,对参与甘油磷脂代谢途径的茶树甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphate acyltransferase,CsGPAT)进行克隆、生物信息学分析以及不同萎凋温度的表达量分析,了解GPAT基因在茶叶萎凋过程中的重要意义,以期为茶叶萎凋过程中温度调控提供理论基础。【方法】基于乌龙茶加工(萎凋)转录组数据,筛选获得茶树GPAT同源序列。利用ExPASy Protparam、SMART、SignalP 4.1Server、PSORT、prediction protein等在线软件进行生物信息学分析,利用SWISS-MODEL在线工具编辑GPAT蛋白质三维结构;在NCBI Blastp进行氨基酸序列同源比对。提取铁观音叶片RNA进行qRT-PCR,检测实时表达情况,克隆茶树GPAT基因全长。【结果】克隆得出CsGPAT(IDcsa:CSA000941.1/IDcss:TEA019813.1)基因序列全长1554 bp,编码497个氨基酸;GPAT蛋白属于稳定疏水性蛋白,不含信号肽,具有磷脂生物合成功能的PlsC域;进化树分析表明CsGPAT基因与油茶的亲缘关系最近。qRT-PCR分析结果显示CsGPAT基因在20℃温度萎凋时表达量最高。【结论】CsGPAT基因在茶叶萎凋受到相对低温胁迫时,表达量上调,表明CsGPAT表达与茶叶萎凋过程中的温度调控密切相关。

海岛棉GbGPAT2基因的克隆与表达分析

【目的】甘油-3磷酸酰基转移酶(GPAT)是植物三酰甘油合成途径的3个关键酶之一,在油脂品质改良和生物质能源利用方面具有重要的应用价值。【方法】本研究通过同源克隆技术,从多年连续自交的海岛棉材料海资8号中获得了海岛棉甘油-3磷酸酰基转移酶基因,命名为GbGPAT2。【结果】GbGPAT2基因cDNA全长1294 bp,包含1个1113 bp的开放阅读框,编码1条370个氨基酸组成的多肽,预测分子量为42.4 kD,等电点为8.72。该基因编码的蛋白具有2个保守结构域,即典型的溶血磷脂酰基转移酶相似家族保守区(LPLAT-LPCAT1-like,Lysophospholipid Acyltransferases-Lysophospholipid Acyltransferases like)和酰基转移酶超家族保守结构域(NAT-SF,N-Acyltransferase superfamily)。GbGPAT2与小桐子、杨树、大豆和拟南芥的GPATs氨基酸同源性在91.2%~85.4%。跨膜区分析表明,GbGPAT2有2个跨膜结构域,亚细胞定位试验表明,GbGPAT2定位于细胞质膜上。qRT-PCR分析表明,GbGPAT2在胚发育的不同时期表达丰度不同,在开花后25 d的胚中表达量最大。【结论】推测GbGPAT2在海岛棉种子油脂合成中起重要作用。

水稻中编码甘油-3-磷酸转酰酶部分cDNA的克隆及序列分析

参照国外报道的几种双子叶植物的甘油－３－磷酸转酰酶的相对保守的氨基酸序列，设计并合成一对简并引物，提取抗冷性强的水稻品种“丽梗２号”的ＲＮＡ，采用ＲＴ－ＰＣＲ技术，扩增出了３１５ｂｐ的一段ｃＤＮＡ片段。扩增产物经纯化后直接克隆到ｐＧＥＭ－Ｔ载体系统中，经ＰＣＲ法鉴定，所得的重组质粒中含有３１５ｂｐ的片段。证明已克隆到水稻甘油－３－磷酸转酰酶部分ｃＤＮＡ。采用双链双脱氧法定序分析，表明所克隆的该段ｃＤＮＡ序列与国外所报道的双子叶植物的该段ｃＤＮＡ的核苷酸序列及氨基酸序列的同源性均达到７０％以上，提示了该基因在进化上具有一定的保守性。

羽衣甘蓝甘油-3-磷酸酰基转移酶基因的克隆及序列分析

以羽衣甘蓝品种白孔雀为试验材料,通过同源克隆和RACE方法从低温诱导的羽衣甘蓝幼苗中分离得到了羽衣甘蓝甘油-3-磷酸酰基转移酶(glycerol-3-phosphate acyltransferase,GPAT)基因的全基因序列,采用生物学软件对该序列进行生物信息学分析。结果表明:该基因全长1558bp,推测其编码451个氨基酸,并命名为BaGPAT。序列分析发现,羽衣甘蓝BaGPAT基因推导的氨基酸与已知其他植物GPAT基因序列有54%～85%的相似性。聚类分析结果显示:羽衣甘蓝GPAT(BaGPAT)基因与拟南芥和宽叶独行菜GPAT基因亲缘关系较近。

拟南芥AtGPAT9基因cDNA的克隆及其转化大豆的研究

甘油-3-磷酸酰基转移酶(Glycerol-3-phosphate acyltransferases,GPATs;EC 2.3.1.15)是植物种子中储藏性油脂三脂酰甘油(Triacylglycerols,TAGs)合成中的一个关键酶,它催化甘油-3-磷酸分子sn-1位的酰化反应,形成溶血磷酯酸(Lysophosphatidic acid,LPA),从而起动TAGs的生物合成。拟南芥内质网中表达的AtGPAT9在此过程中可能起着重要作用。运用RT-PCR方法克隆到AtGPAT9基因的编码区cDNA,并构建了其植物表达载体,然后通过农杆菌介导的子叶节法对大豆进行了遗传转化,获得抗草丁膦(Phosphinothricin/PPT)筛选剂的再生植株。

百合甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)基因密码子偏性分析及其表达受体选择

本研究运用CodonW和Emboss中的CHIPS、CUSP软件程序对铁炮百合(Lilium longiflorum)、亚洲百合杂种系品种(Lilium‘Excite’)、王百合(Lilium regale)和毛百合(Lilium pensylvanicum)这4种百合GPAT基因(GenBank登录号分别为:JX524738,JX524739,JX524740和JX524741)密码子进行偏好性分析,分别与5种单子叶和6种双子叶植物的GPAT基因密码子偏好性进行比较与系统进化分析,又与4种常用模式生物基因组密码子的偏好性进行比较分析。结果表明,4种百合GPAT基因密码子偏性均较弱,基因表达水平较低,偏好于以A/T结尾的密码子;偏好密码子基本相同。在一定程度上表明,百合的GPAT基因在属间进化中比较保守。并且发现,GPAT密码子偏好性在单、双子叶植物上体现的差异并不显著,从一定程度上表明GPAT基因在进化上的保守性较高。百合GPAT基因密码子偏性与几种双子叶植物的更相近,某些双子叶植物也是该基因的适宜导入受体。在系统进化分析中,基于相对同义密码子使用度(RSCU)的聚类结果与基于CDS构成的聚类结果存在一定的差异,但均可在一定程度上反映物种间的进化关系。与4种模式生物密码子使用频率比较发现,4种百合与受体生物的差异情况比较一致,百合GPAT的密码子偏好性与受体生物酵母和大肠杆菌的基因组密码子偏好性均有较大的不同,表明需要对百合GPAT基因的部分密码子进行优化改造,才能使其在以上受体中高效的表达。百合GPAT与拟南芥基因组密码子使用频率差值较少,表明百合GPAT在拟南芥受体中的表达效率较高;而百合GPAT在烟草受体中的表达效率一般。对于转化植物的选择,拟南芥优于烟草。为准确预测百合GPAT基因的异源表达,为接下来选择其适宜的表达系统以及提高该基因在受体表达系统中的表达效率,进行有效的功能验证提供了有效的参考。