龙珠果NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

龙珠果Passiflora foetida L.为西番莲属的近缘野生种,具有抗逆性强、适应性广等特点,是西番莲抗病育种潜在的抗病基因资源库。根据已知植物抗病基因NBS-LRR保守结构域设计简并引物,以龙珠果为试材,克隆龙珠果基因组中NBS-LRR类抗病基因同源序列(RGAs),并进行聚类分析。结果表明,获得的龙珠果NBS-LRR类抗病基因序列有TIR和non-TIR两种类型,其中TIR-NBS-LRR类型5条,编号为LRGA-1~LRGA-5;non-TIR-NBS-LRR类型7条,编号为LRGA-6~LRGA-12。聚类分析发现,LRGA-1~LRGA-5与已知的烟草抗TMV(烟草花叶病毒)基因N及亚麻抗锈病基因L6同源性较高(相似性59%~86%),LRGA-6~LRGA-12与已知拟南芥抗丁香假单胞病菌基因RPM1及水稻抗白叶枯病基因Xa-1同源性较高(相似性51%~70%),尤其是LRGA-3与LRGA-5序列,与多种植物抗TMV蛋白基因编码的氨基酸相似性极高,推测可能为西番莲属抗TMV基因。

甘蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物(拟南芥、烟草和亚麻)抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物,从甘蔗高抗黑穗病品种NCo376的基因组DNA和cDNA中扩增出11条抗病基因同源序列,其中5条来自基因组DNA(EF059973、EF059974、EF059975、EF059976和EF059977),6条来自cDNA(EF155648、EF155649、EF155650、EF155651、EF155652和EF155653)。序列分析表明,这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守结构域P-loop、Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域。聚类分析表明,11条RGA同RPS2和XA1聚为一类,而N和L6则单独聚为一类。所有11条抗病基因同源序列中,kinase-2(LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸。定量PCR分析表明,编号为EF059974的PIC基因的表达不仅受黑穗病菌胁迫的影响,而且受水杨酸的诱导和过氧化氢的抑制,也具有抗病基因组织特异性和组成型表达特性。

中国野生刺葡萄抗白腐病NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

【目的】通过同源克隆法从刺葡萄‘高山2号’叶片中得到抗白腐病基因的同源片段,为筛选葡萄抗白腐病基因奠定基础。【方法】根据已知植物抗病基因NBS-LRR保守区设计简并引物,从高抗葡萄白腐病刺葡萄‘高山2号’的基因组DNA与cDNA上得到抗病基因同源片段(RGAs),并对其表达分析进行检测。【结果】从刺葡萄‘高山2号’上获得了10个NBS-LRR类抗病基因同源片段,10条葡萄RGAs间在氨基酸水平上的同源性表现出丰富的多态性,进一步分析发现,在10条葡萄RGAs中,4个推测所属基因为non-TIR-NBS-LRR类抗病基因,6个所属基因为TIR-NBS-LRR类抗病基因。定量PCR分析表明,NB7基因受到白腐菌的诱导,而且NB7基因在刺葡萄叶片中为低丰度表达,NBS6基因受到白腐菌的诱导后为下调表达。【结论】在刺葡萄上成功获得了抗病基因同源序列,通过荧光定量PCR分析发现,NB7基因与NBS6基因都受到白腐菌的诱导表达,为最终克隆得到葡萄抗白腐病基因奠定基础。

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

目的拟利用同源序列法分离小麦抗病基因同源片段。方法根据已克隆植物抗病(R)基因NBS-LRR保守区段设计两对引物,采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr35的RNA进行扩增。结果获得了3个通读的小麦抗病基因NBS-LRR类抗病基因同源片段PS13-1、PS13-2和S2A2,长度分别为239bp、289bp和539bp,编码78、84和177个氨基酸。核苷酸比较分析表明,PS13-1和PS13-2与已克隆小麦抗白粉病基因PM3b同源性为91%;S2A2与大麦一个来源于mRNA的同源片段同源性为91%;经BLASTp比较,3个片段均含有NB-ARC保守结构域,与已知抗病基因I2C-1,L6,RPS2等相应区域相一致,具有抗病基因NBS特征结构域(P环、激酶2a等)。Northern杂交分析表明,3个同源片段在小麦叶片中为低丰度组成型表达。结论本研究在TcLr35小麦中成功获得了抗病基因同源序列,为最终克隆小麦抗叶锈病基因奠定了基础。

甘薯NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆、分析及数目研究

根据植物抗病基因保守序列设计特异引物,对甘薯高抗茎线虫病品种AB94078-1、感病品种徐18及其8个后代品系进行PCR扩增。获得15个具有完整氨基酸读码框的片段,均具有NBS类抗病蛋白4个保守基序,其中5个片段含LRR结构。利用从亲本AB94078-1扩增的R510-AB作为探针进行Southern杂交,结果表明,其在基因组中存在多个拷贝,并估计其在基因组中的拷贝数目,克隆新的甘薯RGA序列,为进一步获得甘薯抗病基因打下基础。

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物,从抗锈病小麦品种西农88基因组DNA扩增出3条与植物抗病基因同源的序列,分别为WRGA1、WRGA2和WRGA14。这三条同源片段均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守性结构域Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(HD)．它们与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为46．0%-9．9%,三个片段间在氨基酸水平上的同源性为80．7%-56．8%。Northern杂交表明WRGA1在小麦中受水杨酸正调控,属诱导型表达。

晚熟温州蜜柑NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆及分析

为加深对柑橘黄龙病抗性机理的了解和为黄龙病抗性基因的克隆提供依据,根据已知植物抗病基因NBS-LRR保守结构域设计简并引物,以柑橘黄龙病抗性品种＂晚熟温州蜜柑＂为供试材料,对其基因组DNA进行PCR扩增、克隆和序列测定,结果共获得17条抗病基因同源序列（resistance gene analogs,RGAs）,其在NCBI中的登录号为KJ019189~KJ019199,KR815564~KR815569。序列分析表明,这17个RGAs与甜橙、柚等柑橘属中推测的一些抗病蛋白基因或其他相关蛋白基因具有显著高的同源性。其中一些RGAs与拟南芥抗霜霉病RPP13基因、柑橘抗衰退病毒基因Ctv或烟草抗TMV基因N具有51.7%~79.0%的氨基酸序列同源性。依据论文结果,笔者认为,晚熟温州蜜柑中存在较丰富的NBS-LRR类抗病基因,但具体哪些病基因与抗黄龙病相关尚需进一步研究。

斑茅NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知NBS-LRR抗病基因[含有核苷酸结合位点(NBS)和富亮氨酸重复(LRR)的胞内受体蛋白基因]NBS结构域蛋白质的保守序列,设计简并引物,对斑茅基因组进行体外扩增,获得了对应区段的DNA片段,回收、克隆这些特异片段,测序分析,共获得8个片段序列。序列分析发现其中7个编号分别为RGA-Q1、RGA-Q2、RGA-Q3、RGA-Q4、RGA-Q5、RGA-Q6和RGA-Q7的片段推导的氨基酸序列均具有典型的NBS结构域,即P-loop(GGVGKTT)、Kinase-2a(VLDDVW)、Kinase-3a(GSR/KILVTTR)及疏水结构域HD(hydrophobic domain)。它们在NCBI上的登录号为EU685828、EU685829、EU685830、EU685831、EU685832、EU685833和EU685834。这些抗病基因同源片段(RGA)与已经克隆的N、L6、RPS2和Mi等11个抗病基因在氨基酸水平上的同源性为2.3%～39.8%,可进一步用作斑茅抗病候选基因的分子筛选及遗传图谱的构建。

香蕉NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知植物抗病基因的保守区域设计引物，从香蕉基因组DNA扩增出一条与植物抗病基因同源的序列，命名为BRGAl，该同源片段含有典型的NBS—LRR类抗病基因所拥有的保守性结构p-loop、Kinase-2a、Killase-3a和疏水结构域HD，它与部分已知NBS-LRR类抗病基因的氨基酸序列同源性为23．8％-42．7％。Northern杂交表明BRGA1在香蕉中受水杨酸调控，属诱导型表达。

海岛棉NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与定位

植物R基因产物存在非常类似的结构域 ,如NBS、LRR、STK、LZ、TM、TIR等。依据保守序列设计引物寻找抗病基因类似物 (ResistanceGeneAnalog ,RGA) ,从而定位或克隆抗病基因在理论上是可行的 ,这种方法称为R基因同源克隆法。RGA往往与已知抗病基因具有很高的相似性 ,均含有LRR、NBS或蛋白激酶中的保守基序 ,有的与已知抗病基因连锁 ,或是抗性基因家族中的成员 ,抑或与已知抗病基因无关 ,它们最有可能参与植物抗病反应过程中的信号识别、信息传导等途径 ,并且与植物抗病基因具有密切的关系 ,但RGA并非等同于植物R基因。将RGA作为分子标记整合到植物分子连锁图谱中 ,或将其作为探针筛选基因组文库 ,获得候选抗病基因则不失为一条克隆基因的捷径。利用已知R基因的保守序列设计引物进行PCR扩增 ,已经在植物中分离到了许多与已知R基因同源的DNA序列 ,并且有很多RGA作为标记定位在抗病位点附近 ,有点被证明与抗病性状共分离。小麦抗叶锈基因Lr10的分离是利用该方法进行抗病基因克隆的首次报道。本研究依据N ,L6 ,RPS2等NBS类抗病基因的NBS保守区设计简并性引物扩增棉花基因组DNA ,在 5 17bp左右获得特异性扩增条带。回收PCR产物 ,连接转化共得到 80 0个克隆。经酶切筛选、嵌套引物鉴定获得 2 5 2个候选RGA克隆。

甘薯中NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆及序列分析

根据已知的NBS-LRR类抗病基因蛋白质的保守序列设计简并引物,用以扩增甘薯基因组中的抗病基因同源序列,获得一条大小约500 bp的扩增片段,克隆测序后得到20个NBS-LRR类抗病基因同源片段RGAS。其推导的氨基酸序列均具有P-loop、Kinase-2a和Kinase-3a及GLPL区等几个保守区,并且可分为TIR-NBS-LRR和non-TIR-NBS-LRR两个亚类。其中10个TIR亚类RGAS与已克隆的N、L6、M等抗病基因相应区段的氨基酸序列的同源性为21%-44%,而10个non-TIR亚类RGAS与已克隆的Prf、RPM1、RPS2等抗病基因相应区段的氨基酸序列的同源性为15%-46%。这些抗病基因同源片段(RGA)可做为分子标记筛选甘薯的抗病候选基因。

芝麻NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与分析

分离和分析芝麻抗、感茎点枯病材料的抗病基因同源序列(resistance gene analogs,RGAs),可以为芝麻抗茎点枯病相关基因的克隆奠定基础。根据已知植物抗病基因的NBS-LRR类保守结构域,合成了1对简并引物和2对特异引物,对6个抗茎点枯病芝麻品种中的抗病基因进行扩增,结果得到11条抗病基因同源序列。BLAST X分析发现,获得的11条RGAs与已知的RGAs有较高的相似性,氨基酸相似性为42%～57%。聚类分析将其分成5个亚类,均属于non-TIR-NBS-LRR类抗病基因。其氨基酸序列都不同程度地含有NBS保守区的典型特征基序,其中P-loop-GLPL区域氨基酸序列与已知抗病基因对应区域的相似性为18.2%～49.7%。

绿豆NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据已知的拟南芥SPR2基因、烟草抗花叶病毒N基因、亚麻L6基因等NBS-LRR抗病类基因(RGAs)保守序列设计引物,从野生绿豆基因组DNA中分离得到了1条515bp大小的目的片段,并命名为FGV-1(GenBank登录号为KF021265)。经BLAST分析表明,分离的绿豆RGAs与已报道的大豆、豇豆、芸豆等植物的RGAs有较高的同源性。通过对其编码的氨基酸序列分析表明,FGV-1基因翻译的氨基酸序列中含有植物抗病基因NBS-LRR区域的4个保守结构:GMGGVGKTT、LILDDVD、GSRVIVTTRD及GLPLA,推测FGV-1可能是绿豆NBS-LRR类抗性基因的核心区域。绿豆RGAs的分离将为进一步从绿豆中分离功能性抗病基因打下基础,也为研究绿豆种质资源的起源与进化提供借鉴。

黑麦属NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物抗病基因（resistance gene,Rgene）编码的蛋白质NBS-LRR保守结构设计了10对特异简并引物,对5份黑麦材料的基因组DNA进行抗病基因同源序列克隆,共获得45条抗病基因同源序列（resistance geneanalogs,RGAs）。同源性比较发现,RGAs序列之间的核苷酸相似性是41.9%~99.6%,其中16条具有连续开放阅读框（ORFs）。同时,利用MEGA 3.1将这16条序列与4个已知R基因进行聚类分析,发现有13条序列与RPM1亲缘关系近,2条与Pm3a亲缘关系近。本研究在黑麦中获得的RGAs既可用于筛选黑麦的抗病候选基因,同时也可以作为分子标记,用于作物分子辅助选择育种,且对进一步研究黑麦中NBS-LRR类R基因的起源和遗传进化提供参考和依据。

烟草(红花大金元)NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与分析

【目的】探索烟草NBS-LRR类基因在烤烟(红花大金元)抗病中的分子作用机制。【方法】利用生物信息学手段,参考已知植物抗病基因的NBS-LRR类保守结构域,筛选并合成简并引物,扩增烟草中的NBS-LRR类抗病基因。【结果】获得4条具有连续阅读框和NBS结构域的抗病基因同源序列(TRGAH:MN027515、MN027516、MN027517、MN027518);BLAST X分析显示,均与已知植物抗病基因的NBS区域具有高度相似性,氨基酸相似性为64%~98.89%;聚类分析结果表明,4条TRGAHs与已知植物R基因P-loop-GLPL区域氨基酸序列相似性为29%~52%,包含了non-TIR-NBS-LRR和TIR-NBS-LRR两大类抗病基因。【结论】该研究利用分子克隆技术获得烟草抗病基因同源序列,为进一步筛选和构建烟草抗病候选基因及抗病品种的选育提供科学依据。

菠菜NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆及分析

依据已知NBS-LRR类抗病基因的P-loop和GLPL两个保守结构域设计简并引物,对抗菠菜霜霉病商业杂交种RZ51-147、自交系12S3和12S4的基因组DNA进行PCR扩增、克隆和序列测定,共获得23条具有完整开放阅读框且含有NBS结构的抗病基因同源序列(resistancegeneanalogs,RGAs),编号为SP1~SP17、SP19~SP24,其在NCBI中的登录号为KX914865~KX914887。核苷酸比较分析结果表明,这23条RGAs大多与甜菜中推测的一些抗病蛋白基因或其他相关蛋白基因具有较高的同源性,其中SP1、SP2、SP5、SP6、SP10、SP11、SP12、SP13等8条序列均与甜菜RF45类抗病蛋白有着86%以上的同源性;SP3、SP4、SP8、SP9、SP24等5条序列与甜菜RPP13类抗病蛋白的同源性在85%以上,与向日葵抗霜霉病基因PI8相应区域的氨基酸序列相似性为32.20%~33.52%,且在进化树上聚为一类,推测其可能与抗霜霉病相关。同源进化分析结果表明,除SP7外,其余序列均为non-TIR-NBS-LRR类抗病基因,并与推导的氨基酸序列多重比较结果一致。

基于NBS-LRR类R基因保守结构域克隆瓠瓜抗病基因同源序列

【目的】分离鉴定瓠瓜Lagenaria siceraria抗病种质的抗病基因同源序列（Resistance gene analogs,RGAs）,为瓠瓜功能性抗病基因的克隆及分子标记辅助育种奠定基础.【方法】根据已知核苷酸结合位点和富亮氨酸重复（Nucleotide binding site and leucine rich repeat,NBS-LRR）类抗病基因保守区设计简并引物,从“大籽瓠”抗性材料基因组DNA中分离抗病基因同源序列,并利用生物信息学软件进行长度变异、保守结构域、同源比对与系统进化分析.【结果和结论】基于同源克隆策略,获得23条瓠瓜NBS抗病同源序列,命名为HNB1～HNB23,GenBank登录号为KJ908192～KJ908214.序列分析及同源比对结果表明,这些RGAs长度变异在242～261nt之间,18条序列具有连续开放阅读框（Open reading frame,ORF）,推导氨基酸序列具有P-loop、Kinase-2a典型NBS类R基因保守结构域;核苷酸序列相似性为41.5% ～98.8%,氨基酸序列相似性为21.5% ～100.0%;利用NCBIBlast同源搜索发现,与其他植物尤其是冬瓜、黄瓜、葫芦及丝瓜的已知R基因具有40% ～100%相似性;氨基酸序列聚类分析将其分为5个组;同源进化分析表明,23条瓠瓜RGAs均为non-TIR-NBS-LRR类R基因,与推导氨基酸序列多重比较结果一致.

花魔芋NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离及分析

分离和分析花魔芋的抗病基因同源序列(resistance gene analogs,RGAs),为魔芋抗病相关基因的克隆和分析提供了机遇。本研究利用生物信息学手段,参考已知植物抗病基因的NBS-LRR类保守结构域筛选并合成了4对简并引物,从花魔芋的基因组DNA中扩增出4条NBS-LRR类抗病基因同源序列。序列分析表明,这4条RGAs序列均不同程度地含有NBS保守域的典型特征。Blast X分析发现,获得的4条魔芋RGAs与已知植物RGAs的氨基酸序列相似性为55%~76%。同源进化分析表明,这些魔芋RGAs均属于non-TIR-NBS-LRR类且可以分成3个亚类。本研究通过分子克隆技术获得花魔芋的抗病基因同源序列,为利用同源克隆技术克隆魔芋抗病基因作出探讨,为培育抗病新品种及抗病转基因育种提供参考。

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的克隆与表达分析

为获得小麦抗叶锈病相关基因,以小麦近等基因系TcLr19所构建的非亲和cDNA文库中获得的EST序列(Contig 914)为靶序列,用RT-PCR方法和cDNA末端快速扩增技术,分离克隆到片段为3 042bp的全长cDNA序列。序列分析表明该序列符合典型单子叶植物的CC-NBS-LRR结构模式,命名为TaNLR。该基因包含一个完整的2 739bp的开放阅读框(ORF),具有连续的Poly A尾和典型的加尾信号AATTAA。ProtParam程序预测表明该基因编码912个氨基酸。发育树分析显示该氨基酸序列与大麦的NBS-LRR类抗病基因蛋白同源性最高达89%。荧光定量PCR分析表明,在小麦与叶锈菌互作中,TaNLR基因受叶锈菌诱导下调表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病同源基因,这为明确NBS-LRR在小麦抗叶锈病中的作用奠定了基础。

辣椒NBS-LRR类型抗病基因同源序列的克隆及分析

为研究辣椒NBS-LRR类抗病基因的结构和功能特点,运用前人根据NBS-LRR类抗病基因保守结构域(P-Loop和GLPL)设计的简并引物,以辣椒PBC631B的基因组DNA为模板进行PCR扩增,共获得17个具有完整开放阅读框的辣椒抗病基因同源序列(CaRGA01～CaRGA17)。多重序列比对显示这些序列都含有NBS-LRR类基因的6个保守结构域(P-loop、RNBS-A-nonTIR或RNBS-A-TIR、Kinase-2、RNBS-B、RNBS-C和GLPL)。与已知6个抗病基因(Gpa2、L6、M、N、Prf和RPM1)构建系统进化树,发现这17个序列被分为TIR-NBS-LRR和nonTIR-NBS-LRR2组,进一步划分为4个亚组(CaRGAⅠ～CaRGAⅣ)。其中,CaRGA01和CaRGA13分别与来自番茄Solanum lycop-ersicum抗细菌性斑点病基因Bs4和番茄Solanum sp.VFNT抗线虫基因Mi-1.4相似性最高,分别为90%和91%,推测这2个序列可能是相关抗病基因的一部分或与相关抗病基因属于同一家族。这些结果将为研究辣椒抗病相关基因提供理论依据。