唐古特白刺液泡膜Na^+/H^+逆向运输蛋白基因NtNHX1的克隆与表达分析

植物液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白具有将胞质中过多的Na+区隔化在液泡内,从而减轻过量Na+对细胞质的伤害,同时维持细胞的渗透势,利于植物抵御盐胁迫。以2年生唐古特白刺嫩叶为试材,采用RT-PCR和RACE方法从叶片中获得1个NHX基因cDNA全长,命名为NtNHX1,GenBank登录号为KF751928。序列分析结果表明:NtNHX1全长2 134 bp,包含281 bp的5’非编码区、218 bp的3’非编码区和29 bp的poly(A)尾巴。该cDNA编码1个544个氨基酸的多肽,等电点为8.14,推测分子质量为59.9 kDa。通过与其他物种的NHX1氨基酸序列比对,NtNHX1基因与柑橘同源性最高达81%。NtNHX1基因存在12个跨膜结构域,其中TM3跨膜结构域上具有高度保守的氨氯吡嗪脒结合位点(LFFIYLLPPI)。该位点与Na+有竞争作用。相对荧光定量PCR分析表明,NtNHX1在根、茎、叶中均有表达,叶中的表达量明显高于茎和根;在高浓度盐(200 mmol·L-1NaCl)处理下,NtNHX1在叶中的转录水平显著增强,在处理12 h后表达量达到最大值。由此推断,NtNHX1基因的表达与盐胁迫的诱导和调节有关。

小拟南芥Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及生物信息学分析

为了克隆新疆特色植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)的Na+/H+逆向转运蛋白基因,本研究以经200mmol/L NaCl胁迫诱导12h的叶片总cDNA为模板,采用RT-PCR技术克隆到Na+/H+逆向转运蛋白基因,命名为ApNHX1(GenBank登录号:JF357965)。结果表明:ApNHX1全长开放阅读框1617bp,编码538个氨基酸残基。利用相关的生物信息学软件对ApNHX1蛋白氨基酸的等电点、结构域、二级结构组成、跨膜结构、亲水性等进行研究,并且构建植物NHX1基因家族系统进化树,结构表明ApNHX1和拟南芥、鼠尔芥、盐芥和油菜等的NHX1同源基因遗传距离最为接近,属于Ⅰ型液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白。因此,构建植物过量表达载体p35S::ApNHX1,转化到农杆菌GV3101中,这为进一步研究基因功能奠定基础。

梭梭Na^+/H^+逆向转运蛋白基因克隆及分析

采用RT-PCR、RACE方法从超旱生、耐盐植物梭梭中扩增出Na+/H+逆向转运蛋白基因的开放阅读框架,其核苷酸序列长1 683bp,推测的氨基酸序列全长为560个氨基酸残基。含有多个物种Na+/H+逆向转运蛋白基因的高度保守序列氨氯砒嗪脒的结合位点(LFFIYLIPPI)。序列一致性分析结果显示,该cDNA片段与同科植物NHX基因的一致性为70%～80%,但与不同科植物的一致性较低,仅为60%,表明该基因在进化上存在多样性,但它们都具有氨氯砒嗪脒结合位点,对Na+具有高度专一性,对植物的耐盐性起着重要作用。

滇西热泉中9个16S rDNA克隆的分析

用免培养法 (Culture independentapproach)从腾冲大滚锅和龙陵大沸泉两个高温热泉中获得的 1 6SrDNA ,经克隆筛选 ,测定了其中 9个克隆的 1 6SrDNA插入片段的近全序列 ,构建系统发育树进行分析。结果表明 ,9个克隆中有 4个是Thermus属、 2个是Bacillus属、1个是Hydrogenobacter属、 1个是Pseudomonas属 ,还有 1个在Thermodesulfobacteriaceae科 ,介于Geothermbacterium属和Thermodesulfobacteria属之间。

一个新的水稻液泡膜Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆及表达特征

通过RT-PCR技术从水稻幼苗组织中克隆了一个新的Na+/H+逆向转运蛋白基因OsNHX2,它编码一条长544氨基酸的多肽。OsNHX2与水稻和拟南芥的液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白OsNHX1、AtNHX1氨基酸序列一致性分别为78%和77%。基因结构分析表明OsNHX2与OsNHX1具有类似的外显子和内含子构成,但不同于拟南芥AtNHX1,表明OsNHX2与OsNHX1可能起源于单双子叶植物分化后的水稻染色体复制。半定量RT-PCR方法检测了OsNHX2与OsNHX1在水稻耐盐品种韭菜青与盐敏感品种IR28的地上部与根部的表达。结果表明:耐盐品种韭菜青的OsNHX2与OsNHX1基因在盐胁迫下表达持续增强,而在盐敏感品种IR28的地上部,OsNHX2基因在盐胁迫处理后1h表达增强后立即减弱,根部的表达则基本不变,而IR28地上部与根部OsNHX1则在盐胁迫处理初期表达增强,随后即减弱。研究结果表明水稻两个液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因OsNHX2、OsNHX1在盐敏感程度不同的水稻品种中表达有所不同,液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定水稻耐盐能力的一个重要因素。

三疣梭子蟹Na^＋/H^＋-exchanger基因克隆鉴定及在盐度胁迫下的表达分析

为研究Na^+/H^+-exchanger基因在三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)盐度胁迫过程中的功能作用,克隆了三疣梭子蟹Na^+/H^+-exchanger基因并进行表达分析。结果显示,Na^+/H^+-exchanger基因(Gen Bank:KU519329)全长4233 bp,5?和3?非编码区(UTR)长分别为519和753 bp,开放阅读框(ORF)长2961 bp。编码986个氨基酸,预测蛋白质分子量和等电点分别为110.8 k D和7.42,具有信号肽和典型的Na^+/H^+-exchanger蛋白结构域,含12个跨膜α螺旋;三疣梭子蟹Na^+/H^+-exchanger基因与普通滨蟹(Carcinus maenas)同源性最高,达到87.2%,系统进化分析也显示该序列与普通滨蟹聚为一支;表达分析显示,三疣梭子蟹Na^+/H^+-exchanger基因在鳃中表达量最高;在低盐(盐度5、10和20)胁迫过程中,Na^+/H^+-exchanger基因在0—12h上调表达明显,在24—168h间表达量呈下降趋势;在高盐(盐度50)胁迫初期(0—12h),该基因表达量相对稳定,之后(24—168h)显著下调表达。研究表明低盐显著诱导Na^+/H^+-exchanger基因的高表达,推测三疣梭子蟹Na^+/H^+-exchanger基因在低盐环境下发挥重要的渗透调节功能。

日本囊对虾Na-K-2Cl共同转运蛋白基因的克隆与组织表达分析

利用反转录PCR(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增(RACE)等技术在鳃组织中获得日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)Na-K-2Cl共同转运蛋白(NKCC)cDNA全序列,包含14bp的5′非编码区(5′-UTR)、201bp的3′-UTR和3 183bp的开放阅读框(ORF).该ORF共编码1 060个氨基酸,预测蛋白分子质量为117.051ku,理论等电点为6.57,命名为Mj-NKCC.预测Mj-NKCC二级结构由10个跨膜区组成,跨膜区的氨基酸序列和布局均相对保守.同源对比结果显示,Mj-NKCC的氨基酸序列与夏威夷海蚀洞虾(Halocaridina rubra)的Na-K-2Cl共同转运蛋白相似度最高,为77%.系统进化分析表明Mj-NKCC与夏威夷海蚀洞虾、蓝蟹(Callinectes sapidus)等甲壳动物的NKCC聚为一支.实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明,Mj-NKCC基因在肝胰腺、鳃、胃、肠、心、眼柄、肌肉和血细胞中均有表达,鳃组织中表达量最高;在盐度骤变时,该基因表达变化显著,表明其很可能参与了对虾的渗透压调节,在对虾的渗透平衡中发挥重要作用.

10株不同年代H9N2 AIV NA基因的克隆及序列分析

利用RT-PCR技术克隆了10株涵盖不同分离年代和不同毒力的H9N2亚型AIV的NA基因,序列分析表明,10株AIV的NA基因的核苷酸和推导的氨基酸同源性高,进化稳定。系统进化树分析表明,其NA基因都属欧亚大陆禽分支,H9N2流感病毒的分布与地域有相关性。其NA蛋白氨基酸序列潜在的糖基化位点以及氨基酸红细胞吸附位点出现的变化尚不能解释这些毒株生物学特性上的差别。但这些研究结果从理论上丰富了H9N2亚型禽流感的分子流行病学,也为进一步研究该类毒株的进化提供了依据。

大米草Na^+/H^+泵基因3′cDNA末端的克隆和序列分析

根据大米草Na+/H+泵基因已克隆的一段基因组DNA序列的保守区设计引物,利用RACE技术,从大米草中分离并克隆出Na+/H+泵基因的一段cDNA片段,长度为793 bp.该cDNA片段编码区推导出的氨基酸序列在NCB I网站上BLAST,结果显示该氨基酸序列与多种植物的Na+/H+泵的C端氨基酸序列相似.该结果可以推断所克隆的cDNA片段为大米草Na+/H+泵基因的3′端.将该cDNA对应的氨基酸序列与以前克隆的大米草Na+/H+泵基因的一段DNA所对应的氨基酸序列拼接,然后与多种植物的Na+/H+泵进行对位排列.结果显示,该氨基酸序列与芦苇、水稻、小麦、大麦、玉米、拟南芥和滨藜等植物的Na+/H+泵基因对应的氨基酸序列有较高的相似性,其中与禾本科植物的相似性程度更高.

Na~＋-K~＋-ATPase α1基因全长cDNA的克隆及序列分析和表达

为了解Na+-K+-ATPase α1基因的分子结构及其在建鲤盐度调控过程中起到的作用,采用同源克隆和末端快速扩增(RACE)的方法分离克隆了建鲤(Cyprinus carpio var.jian)Na+-K+-ATPase α1基因全长cDNA,得到3 397 bp的全长cDNA,包括3 081 bp的开放阅读框(ORF),232 bp的5-末端非编码区(UTR)以及219 bp的3-末端非编码区(UTR)。对推测的该基因氨基酸序列进行同源性比对和系统分析显示:建鲤与其他鱼类该基因的氨基酸序列相似度为90.22%~95.52%,与斑马鱼(Danio rerio)相似度最高(95.52%),与虱目鱼(Chanos chanos)相似度偏低,其次是平鲷(Rhabdosargus sarba)、萨罗罗非鱼(Sarotherodon melanotheron)、底鳉(Fundulus heteroclitus)、黑鲷(Acanthopagrus schlegelii)、马苏大马哈鱼(Oncorhynchus masou)和虹鳟(Oncorhynchus mykiss),与大西洋鲑(Salmo salar)的相似度最低(90.22%),与非洲爪蟾(Xenopus laevis)和人(Homo sapiens)的相似度分别为89.62%和89.51%。以上结果表明,不同物种间的Na+-K+-ATPaseα1基因的氨基酸序列极为保守。用实时定量PCR(RT-PCR)检测该基因在建鲤鳃、肾、肠、肝、脑和脾的相对表达量,其中脑最高,其次是鳃、脾、肾、肠,肝最低,这表明脑、鳃和脾是建鲤Na+-K+-ATPase α1基因主要的表达器官。本研究旨为进一步探索建鲤的盐度调控机制奠定分子基础。

大米草Na^+/H^+逆转运蛋白基因片段的克隆(英文)

根据水稻的保守区设计引物,利用PCR体外扩增技术,从大米草中克隆Na+/H+逆转运蛋白基因片段.克隆出了一段长度为862 bp的DNA序列,结果表明它与水稻、大麦、小麦、棉花、拟南芥等植物的Na+/H+逆转运蛋白基因序列具有很高的同源性,证明该序列确属Na+/H+逆转运蛋白基因的部分片段.

H1N2亚型猪流感病毒HA、NP、NA、M和NS基因的克隆与序列分析

对3株H1N2亚型猪流感病毒（SIV）：Sw／GX／17／05、Sw／HN／I／05和Sw／GX／13／06的血凝素（HA）、核蛋白（NP）、神经氨酸酶（NA）、基质蛋白（M）和非结构蛋白（NS）基因进行克隆和序列分析。结果显示：3株分离毒株HA、NP、NA、M和NS基因之间核苷酸同源性分别为91．3％～98．0％、98．4％～98．8％、97．4％～98．3％、98．8％～99．8％和98．1％～98．4％。遗传进化分析显示：分离毒株与美国分离的三源基因重排HIN2sIV具有较近的亲缘关系；在HA、NP、M和NS基因进化树中，3株分离毒株均位于古典H1N1亚型SIV群，在NA基因进化树中，3株分离毒株则位于人流感病毒群。HA和NA基因推导氨基酸序列分别与代表毒株古典H1N1SIVA／swine／Maryland／23239／1991（H1N1）和人H3N2流感病毒A／BuenosAires／4459／96（H3N2）比较分析显示：HA（95．4％～96．1％）和NA（96．6％～97．2％）具有较高的氨基酸同源性；糖基化位点、抗原位点和受体结合位点（HA）处氨基酸存在一定的差异，这些氨基酸差异对病毒生物学特性的影响有待于进一步研究。

花烟草NaNHX1基因的克隆及其在非生物胁迫下的表达模式

植物NHX家族基因,在植物的生长发育以及生物与非生物胁迫的应答反应中发挥着十分重要的作用。为了探究花烟草Na+/H+逆向转运蛋白的生理功能,为花烟草耐盐分子机制的研究提供参考。采用同源克隆的方法进行基因克隆,对花烟草进行非生物胁迫,并运用qPCR的方法进行基因表达模式分析。结果表明,从花烟草(Nicotiana alata)中克隆了一个属于Na+/H+逆向转运蛋白家族的基因NaNHX1。该基因的开放阅读框全长为1 599 bp,编码了532个氨基酸残基。生物信息学分析结果表明,该基因编码的蛋白分子量为58.4 kD,等电点为5.66;具有Na+/H+逆向转运蛋白家族典型的保守结构域NhaP2;该蛋白属于疏水性蛋白,包含10个跨膜区。NaNHX1基因主要定位于细胞质膜,并含有多个磷酸化位点。同源性分析的结果显示,NaNHX1基因与美花烟草(Nicotiana sylvestris)、茸毛烟草(Nicotiana tomentosiformis)以及番茄(Solanum lycoperisicum)NHX基因的亲缘关系最近,而与拟南芥的NHX基因同源性最低。NaNHX1基因的表达具有组织表达特异性,花中表达量最高,茎中次之,根和叶中表达量较低。在高盐、干旱、低温、ABA、低钾及H2O2等非生物胁迫下,NaNHX1的表达呈现3种不同的表达模式。其中,对高盐及低钾胁迫的响应强烈。本研究的结果表明,NaNHX1基因属于Na+/H+逆向转运蛋白家族,可能参与了花烟草高盐和低钾胁迫,以及其它非生物胁迫响应在内的众多生理过程。

植物耐盐机制中的Na^+/H^+逆向转运蛋白

Na^+/H^+逆向转运蛋白对植物耐盐起着重要作用,它利用质膜H^+-ATPase或液泡膜H^+-ATPase及PPiase泵H^+-ATPase产生的驱动力把Na^+排出细胞或在液泡中区隔化以消除Na^+的毒害。本文主要综述植物中Na^+/H^+逆向转运蛋白研究在分子水平的最新进展。

5株野鸭源H6N1亚型禽流感病毒NA基因的克隆和进化分析

根据GenBank已知的H6N1亚型流感病毒的NA基因序列,设计扩增NA基因的特异性引物,通过RT-PCR技术扩增5株H6N1亚型禽流感病毒NA基因序列,并将其克隆到pMD18-T载体后进行了测序分析。同时通过生物学软件对5株禽流感病毒NA基因进行了分析研究。结果表明:5株禽流感病毒NA基因全长1 410 bp,编码470个氨基酸,不存在氨基酸缺失现象;抗原位点和糖基化位点与参考序列野鸭源N1亚型禽流感病毒相比变化不大。5株禽流感病毒NA基因与参考序列的同源性为79.6%～97.6%,其中与参考序列野鸭源H1N1亚型的同源性最高。结合进化树分析结果推测,5株禽感病毒与野鸭源H1N1亚型禽流感病毒的亲缘关系密切。

野鸡源H9N2亚型禽流感病毒NA基因的序列分析

通过病毒RNA抽提、RT-PCR、克隆,试验一次性获得野鸡源禽流感病毒A/Pheasant/Guangdong/GZI/2003(H9N2)NA全基因.序列分析及联机检索表明,该病毒的NA基因由1 458 bp组成,其中开放阅读框(ORF)1 401bp编码466个氨基酸;ORF与A/Ch icken/Guangdong/11/97同源性最高,达98%;与A/Ch icken/Guangdong/11/97的NA亲缘性最近.

玉米Na^+/H^+逆向转运蛋白基因ZmSOS1的克隆与鉴定

[目的]克隆玉米Na+/H+逆向转运蛋白基因,为研究此类基因在玉米非生物胁迫抗性机制中的功能奠定基础。[方法]采用电子克隆、RT-PCR、生物信息学方法,从玉米基因组中克隆1个质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因,并鉴定该基因编码产物的跨膜结构预测以及在盐胁迫下的表达模式等信息。[结果]利用电子克隆方法,从玉米中克隆出1个质膜型Na+/H+逆向转运蛋白基因ZmSOS1;Zm-SOS1基因的开放阅读框长3 411 bp,编码1 136个氨基酸;序列分析表明,ZmSOS1蛋白与拟南芥和水稻同源物AtSOS1、OsSOS1的氨基酸序列一致性分别为61%和82%;RT-PCR分析表明,ZmSOS1基因的表达可以被盐胁迫诱导增强,表明其可能在玉米耐盐性上发挥功能。[结论]ZmSOS1是一个公认的质膜型Na+/A+逆向转运蛋白基因,并可能参与玉米的非生物胁迫反应。

黄瓜质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因(SOS1)的克隆与序列分析

采用RACE(rapid-amplification of cDNA ends)方法从黄瓜Cucumis sativusL.中克隆出质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因的cDNA(CsSOS1),该cDNA全长3 638bp,其中开放阅读框为3 435bp,编码1 145个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,CsSOS1氨基酸序列与水稻OsSOS1和拟南芥AtSOS1的氨基酸序列同源性较高,分别为64%和58%,而与液泡型的Na+/H+逆向转运蛋白氨基酸序列亲缘关系较远。蛋白质跨膜结构分析表明CsSOS1包含11个完全跨膜片段。激光共聚焦显微镜显示CsSOS1基因的编码区与YFP基因融合后,定位在细胞膜上。酵母功能互补试验结果显示CsSOS1参与Na+与H+的转运,表明该基因转化酵母后可以补充酵母SOS1的缺失。

星星草质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的克隆和特性分析

用RT-PCR及RACE方法从盐生植物星星草中分离了Na^+/H^+逆向转运蛋白基因的cDNA(PtSOS1,GenBank登录号EF440291),PtSOS1的cDNA长度为3 775 bp,5′非翻译区为69 bp,3′非翻译区为292 bp,开放阅读框为3 414 bp,编码1137个氨基酸。氨基酸同源性分析表明,PtSOS1与小麦、水稻和拟南芥质膜型Na^+/H^+逆向转运蛋白的一致性分别为88%、79%和66%。预测分析表明,PtSOS1具有11个跨膜结构区域,基因组DNA的Southern分析表明PtSOS1是单拷贝基因。半定量RT-PCR结果显示,PtSOS1的mRNA受盐胁迫上调表达,暗示PtSOS1可能在星星草较强的抗盐碱能力中起作用。

思茅松HDR基因全长cDNA克隆与序列分析

1-羟基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(HDR)是甲基-D-赤藓醇-4-磷酸(MEP)途径中的最后一个酶,在植物萜类生物合成中起主控作用。该研究根据思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)树皮转录组数据分析结果,首先获得了思茅松HDR基因片段,然后根据所获得的基因片段设计特异引物,提取受伤后的思茅松树皮的RNA,并运用RT-PCR和RACE技术从思茅松树皮中克隆得到完整的HDR基因(Pk HDR)。生物信息学分析表明:克隆获得的Pk HDR1基因c DNA全长序列为1 876 bp,含有1个1 464 bp的开放阅读框(ORF),编码487个氨基酸。同源性分析结果表明:思茅松HDR蛋白与赤松(Pinus densiflora)HDR蛋白的相似性高达99%。亚细胞定位及结构域分析结果表明:思茅松Pk HDR氨基酸序列中包含转运肽序列(A1-A61)及植物HDR蛋白多个保守的功能位点(A143,A234,A288,A371)。系统进化分析结果表明:Pk HDR蛋白与赤松HDR蛋白的亲缘关系最为接近。半定量PCR检测结果表明:树皮的创伤促进思茅松HDR基因的表达。该研究成功克隆获得HDR基因,并确定其与松脂代谢密切相关,为阐明思茅松松脂生物合成机制和分子育种提供了参考。