红掌2个SOC1基因的克隆、序列与表达分析

为了明确SOC1转录因子在红掌中的成员及作用机制,采用5'/3'末端快速扩增技术获得这2个SOC1基因的完整编码区,通过生物信息学软件分析这2个基因的相关信息,并结合荧光定量反转录-聚合酶链式反应验证这2个基因的表达模式。结果显示:获得的2个基因核苷酸长度分别为651 bp和642 bp,命名为Aa SOC1-1和Aa SOC1-2;2个转录因子在二级结构上均有螺旋、折叠和转角,未发现其他结构。系统进化分析显示,二者与单子叶植物同类蛋白距离较近,与红掌的植物学分类地位一致。表达分析结果显示,2个基因均在营养器官和生殖器官中表达,但表达水平略有差异。研究认为,从红掌中克隆的2个SOC1转录因子可能定位于线粒体而非细胞核中,二者在序列组成和表达模式上既有保守性也存在一定的差异性,预示它们在功能上可能也存在一定的区别。

烟草SOC1基因的克隆和表达分析

为明确SOC1基因在叶片中的生理作用,克隆到烟草中SOC1基因的完整开放阅读框,全长806 bp。农杆菌介导转化烟草后,获得26棵转基因植株,其中23棵鉴定为阳性植株,转化率为88.46%。与野生型烟草K326相比,获得的SOC1过表达烟株开花提前,株高增加,叶片宽大。半定量RT-PCR结果显示,SOC1过表达不影响叶片中Rubisco大亚基、蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶基因的表达水平,但提高了抗坏血酸氧化酶的表达水平;提高了碳酸酐酶活性、蔗糖含量和还原性抗坏血酸含量,并降低了抗坏血酸过氧化物酶活性。表明SOC1可能通过影响氧化还原状态而提高碳酸酐酶活性和光合速率。

白桦BpSOC1基因的克隆及时序表达分析

根据NCBI中已注册的近缘树种的SOC1同源基因序列设计引物,采用RT-PCR技术在4年生白桦茎尖中分离得到1条SOC1-like cDNA序列,命名为BpSOC1。该序列编码区长660 bp,编码220个氨基酸,蛋白质相对分子质量为25 367.77 D,理论等电点为9.32。蛋白结构预测分析表明,BpSOC1具有典型的MADS-box结构域和K-box结构域,同时具有多处DNA结合位点、糖基化位点和磷酸化作用位点,属于MADS家族转录因子。系统发育分析表明,BpSOC1属于MADS-box家族的SOC1/TM3亚家族。采用实时定量PCR技术研究不同树龄白桦BpSOC1从5月初至9月在茎尖的时序表达规律,结果显示:BpSOC1无论在2年生苗期的营养生长阶段还是进入3、4年生的生殖生长阶段均有表达,表达高峰均在7月初和9月初。但2年生苗期的BpSOC1表达量最高的7月初和9月初间无显著差异,而进入生殖生长期后9月初的BpSOC1表达量显著高于7月初的表达量,表明Bp-SOC1既参与白桦的营养生长,又参与生殖生长。

莲瓣兰大雪素SOC1基因克隆和系统发育分析

控制植物开花的途径有光周期现象、GA、春化途径、自主途径等,在光周期途径中,CO基因促进开花通过直接上调FT和SOC 1基因表达,SOC 1基因是MADS-box基因家族中控制开花时间的基因,在花发育过程中起重要作用。本研究以莲瓣兰大雪素为实验材料,用RACE方法快速地克隆全长c DNA,生物信息学分析全长c DNA为912 b,具有完整的开放阅读框(ORF)672 bp,编码223氨基酸的蛋白质,通过系统发育分析获得一个SOC 1同源基因。本实验为进一步对这个基因的功能研究奠定了基础。

水曲柳FmSOC1基因烟草中遗传转化

为研究水曲柳SOC1基因对植物开花的调控功能,将水曲柳SOC1基因通过农杆菌介导法转入模式植物烟草中。利用PCR及Southern杂交法检测,结果有10株被确定为转基因植株。利用RT-PCR法对5株转基因烟草进一步分析表明,SOC1基因在3株烟草中表达。表型分析表明,转基因烟草植株生长较快,叶片窄小,开花时间提前。

油茶转录因子基因CoSOC1-like的克隆和表达分析

[目的]克隆油茶的SOC1同源基因(CoSOC1-like),分析其序列特征和表达模式及其蛋白进化。[方法]以3年生油茶嫩叶为材料提取RNA,利用RT-PCR和RACE方法克隆油茶的CoSOC1-like基因,用生物信息学工具分析其序列特征,用荧光定量PCR分析其表达模式,用基因瞬时表达法分析其蛋白的亚细胞定位。[结果]油茶CoSOC1-like基因的CDS全长为654 bp,推测蛋白质由127个氨基酸组成,蛋白分子量为24.958 kD,等电点(pI)为6.8,基因库的登录号为MT036382。CoSOC1-like具有植物Ⅱ型MADSbox基因的蛋白结构,且C末端含有MOTIF结构域,是一个MADS-box家族转录因子。CoSOC1-like蛋白有31个磷酸化位点,建立在二级结构基础上的CoSOC1-like蛋白的三级结构具有明显活性部位;CoSOC1-like基因瞬时表达分析表明,油茶CoSOC1-like蛋白定位于细胞核,符合转录因子的细胞核定位特征。系统进化分析表明:油茶CoSOC1-like与茶树SOC1-like蛋白聚类在同一个进化支上。荧光定量PCR分析表明:CoSOC1-like基因存在于油茶所有的器官中,尤其在花芽中的相对表达量最多。[结论]CoSOC1-like基因在油茶的花芽分化中起重要作用,也可能参与根、茎、叶和种子等器官的生长发育。本结果为进一步研究油茶成花的分子机制奠定了基础。

油桐花芽RNA提取方法的改良及油桐SOC1基因片段的克隆分析

采用RNAiso-mate+改良CTAB法进行油桐花芽RNA的提取试验,用琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性,核酸蛋白质检测仪检测其纯度,研究提取油桐花芽高质量RNA的方法。结果表明:RNAiso-mate+改良CTAB方法提取的RNA质量好,条带清晰,亮度高,完整性及纯度较好,A260/A280比值为1.97、1.93,得率176.9、154.2μg/mL。在提取到的高质量RNA基础上,采用RT-PCR方法成功克隆了油桐SOC1基因片段,长度为611bp,含起始密码子,编码203个氨基酸;序列分析表明油桐SOC1基因与蓖麻、杨树、大豆的SOC1基因相似度分别为85%、84%、78%,进化树分析得出油桐SOC1基因与北美木兰SOC1基因亲缘关系较近。

水曲柳花发育过程中AG、SOC1基因表达的qRT-PCR分析

以水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)不同时期的雌雄花为材料,应用实时荧光定量PCR技术,分析了18S rRNA、GAPDH、β-actin和TU 4个常用内参基因在水曲柳花中的表达情况。经Norm Finder软件分析选择出TU作为内参基因,并对水曲柳中的开花相关基因AG和SOC1在开花不同时期的表达情况进行了分析,结果表明:在水曲柳花发育期间AG、SOC1表达量在雌雄花间存在差异,AG基因在雌花初期表达量最高,之后逐渐降低,到了成熟胚囊时AG表达量又有所增加;而在雄花中AG在减数分裂时最高为1.53。SOC1基因在雌花中的表达量低于雄花。这一研究结果为深入了解水曲柳花发育过程中相关基因的表达提供理论依据。

水曲柳SOC1基因表达载体的构建及生物信息学分析

为研究SOC1开花调控关键节点基因在水曲柳花时调控中的作用,从水曲柳中克隆获得了SOC1的编码区全长,序列分析表明:SOC1基因长654 bp,编码218个氨基酸,与金鱼草MADSbox转录因子DEFH68基因序列相似性最高,核苷酸相似性为78%;水曲柳SOC1具有MADS-box结构域和K-结构域,同时具有DNA结合位点和磷酸化作用位点,属于MADS家族转录因子。同时利用双酶切法成功构建了水曲柳SOC1基因植物表达载体pROKⅡ-35S∶∶SOC1。

开花整合子SOC1花期调控的分子机制

植物经过长期的发育进化,形成了一套复杂而精细的基因调控网络,以确保植株能在最佳时间开花。开花时间是由一系列特定的基因在特定的时空环境下表达及相互作用所决定的。植物开花调控的分子机理是最近研究的热点之一。本文综述了开花整合子SUPPRESSOROFOVEREXPRESSIONOFCONSTANS1(SOC1)的功能,以及与其他相关调控信号之间的作用关系:SOC1作为一个MADS转录因子,它能够整合来自四条开花调控途径(光周期途径,自主途径,春化途径,赤霉素途径)的开花信号,促进开花。它的上游基因CO、FT、SPL以及赤霉素信号可以上调SOC1的表达,但SVP、FLC却下调SOC1的表达;SOC1和AGL24之间能形成正反馈回路,同时SOC1和AGL24蛋白还可以相互作用激活下游基因LFY的表达,调节下游花器官特征基因,实现花期调控。

蒺藜苜蓿SOC1基因克隆及转化

以蒺藜苜蓿R108品种为材料,用PCR技术在蒺藜苜蓿中克隆在整合光周期和春化途径中具有重要作用的基因SOC1,构建3302Y-SOC1植物表达载体,并通过农杆菌介导法成功转入到蒺藜苜蓿中。在遗传转化过程,培养基中加入5mg/L 2,4-D与1mg/L KT获得大量抗性愈伤组织,加入1g/L PVP后使诱导过程中愈伤组织的褐化率降低至23.4%。PCR结果显示,最终获得30株转基因植株,转化率达63.8%,为后续进行SOC1相关基因的研究提供了材料基础。

植物SOC1/AGL20基因研究进展

SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1)/AGL20(AGAMOUS-LIKE 20)是MADS-box家族一员,在植物开花过程中起着重要的调控作用,它能够整合来自光周期途径、春化途径、自主开花途径和赤霉素途径中的信号,并与其他基因相互作用共同调节植物的开花时间以及花的类型和花分生组织。目前已经证明SOC1基因的过表达可以促进植物提前开花,而soc1突变体则会表现出晚花的表型。相关研究也显示,SOC1在植物开花之外的其他生命活动中也起着重要作用。本研究主要对SOC1及其同源基因在植物开花和其他生理活动中的功能以及SOC1基因的表达调节等研究进展进行综述,通过对30种植物的SOC1同源基因序列进行聚类分析,发现SOC1基因的同源性基本反映了物种间的亲缘关系,最后对该基因的研究前景提出展望,为以后SOC1及其同源基因的相关研究提供一定的参考。

菠萝AcSOC1基因调控因子筛选

菠萝(Ananas comosus)是我国热区种植的主要经济作物之一,农业种植上常通过施用乙烯利促其成花,但关于乙烯诱导菠萝成花的分子机制与植物体内已知的五大成花途径之间关系尚不清楚。SOC1(SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1)是一种开花整合因子,能够整合多种成花信号,诱导植物成花。有实验数据显示,AcSOC1(XM_020238379.1)基因响应乙烯诱导,在乙烯处理菠萝后,AcSOC1表达量上升。为了深入了解SOC1在菠萝成花中的作用及乙烯诱导菠萝成花与五大成花途径之间的关系,本研究以乙烯敏感品种‘台农4号’为材料,克隆AcSOC1启动子,构建pAbAi-pAcSOC1诱饵载体,利用酵母单杂技术,筛选AcSOC1候选调控因子,并用双荧光素酶实验进行验证。结果显示:共筛选出4个AcSOC1候选转录的调控因子∶GHD7 (Heading Date7)、SVP1(SHORT VEGETATIVE PHASE 1)、SVP2(SHORT VEGETATIVE PHASE 2)、AP1(APETALA1),只有AcSVP1、AcSVP2与pAcSOC1存在互作关系。SVP是一种开花抑制因子,乙烯能够抑制菠萝AcSVP基因表达。因此推断认为,乙烯诱导菠萝成花,可能是通过抑制AcSVP基因实现的,即乙烯通过抑制AcSVP的表达,从而降低了AcSVP对AcSOC1表达的抑制作用,AcSOC1表达增强,加快了乙烯诱导成花的过程。

白桦开花调控相关基因FLC、LFY和SOC1的克隆及表达分析

为研究LFY、FLC及SOC1开花调控关键节点基因在白桦花时调控中的作用,从白桦转录组数据中获得了LFY和FLC的全长cDNA序列,分别命名为BpLFY和BpFLC。获得的BpLFY基因编码区长1215bp,编码405个氨基酸,分子量为45.3 kD。BpFLC基因cDNA编码区长627 bp,编码209个氨基酸,分子量为11.4 kD,这2个基因分别属于FLO-LFY和MADS超家族。对3个基因的启动子进行分析,发现3个基因启动子区均含有2个花粉特异表达的顺式作用元件。通过实时定量PCR对BpLFY、BpFLC及BpSOC1在白桦茎尖、叶片、雄花序和叶腋中表达模式的分析结果表明,BpSOC1和BpFLC在白桦各个组织部位均表达,而BpLFY只在雄花序和发育中的腋芽中表达,且在叶片中BpFLC可抑制BpSOC1的表达。

雷竹和拟南芥SOC1多聚体差异性分析

MADS-box是一个超家族基因,可通过形成多聚体复合物实现对花发育的调控。其中SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1(SOC1)作为MADS-box家族的重要成员,对花形成时间起决定作用。作为转录因子蛋白,SOC1包含MADS,I,K和C 4个独特功能的结构域,发挥功能的过程中,其中K结构域能够调控同源或是异源蛋白多聚体的形成,I结构域能够稳定转录因子结合DNA的作用。在单子叶植物雷竹Phyllostachys violascens和拟南芥Arabidopsis thaliana中,开花时间模式上存在明显差异,前者开花时间不确定,后者是确定的。尽管不能直接推断这种现象与SOC1形成植物不同复合物相关联,但雷竹和拟南芥SOC1是否具有形成相同模式的复合物对于竹类植物开花时间的研究具有重要意义。以雷竹和拟南芥SOC1作为研究对象,通过酵母双杂交实验,重点分析SOC1在形成多聚体模式方面的差异性。结果表明:拟南芥SOC1能形成同源二聚体,并且可通过结构域是I和K区形成同源多聚体;而雷竹SOC1不能形成多聚体,但可以通过K结构域形成同源二聚体。因此,I结构域可能是引起拟南芥和雷竹SOC1多聚体状态不同的一个原因,这个结构域是否对开花定时起决定作用还有待进一步转基因功能验证。

利用酵母双杂交系统筛选雷竹SOC1相互作用蛋白

在雷竹（Phyllostachys violascens）中找到SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1（SOC1）在开花途径中的作用靶标,进一步探索SOC1的作用机制。构建pGBKT7-Pv SOC1诱饵表达载体,通过SMART技术构建开花时期的雷竹cDNA文库,酵母双杂交筛选与SOC1互作的蛋白,并对其进行分析鉴定。结果显示,成功构建了可用于酵母双杂交的cDNA文库,文库的转化率为每微克pGADT7-Rec 3.0×10~6转化子,文库滴度为7.5×10~6 cfu/m L,插入片段主要在250-2 000 bp之间。通过酵母双杂交实验得到与诱饵蛋白PvSOC1相互作用的蛋白,筛选到的靶标蛋白经鉴定是一个富含亮氨酸的蛋白激酶,特征氨基酸序列在不同物种中非常保守,与水稻中的同源蛋白亲缘性最高。

SOC1调控植物开花时间的分子机制

SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO 1(SOC1)编码MADS-box转录因子,具有诱导植物成花、防止花分生组织过早成熟和调控花器官发育的重要功能,是调控植物开花的整合因子。SOC1转录因子受蛋白或核酸调控,或与其他转录因子形成复合物进入细胞核,靶向特异开花基因从而调控植物开花,其调控网络十分复杂。本研究主要分析SOC1及其编码蛋白的结构特征,预测SOC1的蛋白互作网络,并阐明SOC1调控植物开花时间的分子机制,SOC1的表达受FT、CO、FLC及其同源基因MAFs、SVP、SPL和AGL24的直接调控,并受DELLA、miR156、miR172、AP2类转录因子、MYC3蛋白及营养物质信号的间接调控,且与AGL24形成二聚体上调下游花分生组织基因LFY的表达来调控植物的开花诱导过程,为今后研究SOC1调控其他植物的开花时间提供参考。

强冬性甘蓝型冬油菜抽薹相关基因SVP和SOC1的克隆与表达分析

甘蓝型冬油菜(Brassica napus L.)的冬前抽薹对北方冬油菜生产是极为不利的。SVP(Short vegetative phase)和SOC1(Suppressor of overexpression of constans 1)是与甘蓝型冬油菜抽薹及生长相关的同源基因,为揭示甘蓝型冬油菜抽薹机制,以甘肃农业大学育成的强冬性甘蓝型冬油菜16VHNTS158、16VHNPZ269-1和16VHTS309-10为试验材料,对SVP和SOC1克隆和表达情况进行分析。核酸序列分析结果表明,强冬性甘蓝型冬油菜SVP和SOC1基因的开放阅读框(ORF)长度分别为726 bp和642 bp,分别编码241个和213个氨基酸;2个基因在进化过程中高度保守,属于MADS-box家族成员,编码的蛋白质均为α-螺旋和卷曲环组成的亲水蛋白质,通过对不同抗寒性材料SVP和SOC1氨基酸序列比较,分别发现了4个和9个氨基酸位点突变。荧光定量(qPCR)分析结果表明,SVP基因在未抽薹植株叶中高表达,在抽薹未现蕾及抽薹现蕾植株叶中低表达;SOC1基因相对表达量的变化趋势与SVP基因相反,抽薹现蕾及成熟植株中的SOC1基因相对表达量较未抽薹植株高。由此推测SVP和SOC1基因可能参与甘蓝型冬油菜抽薹及成花的调控,研究结果可为今后选育强冬性甘蓝型冬油菜晚抽薹抗寒品种提供理论依据。

木茼蒿SOC1同源基因的克隆及表达分析

SOC1基因是整合各种成花途径信号,启动植物成花转变的关键基因之一.以木茼蒿为材料,利用RT-PCR技术,克隆了木茼蒿SOC1同源基因AfSOC1;利用qRT_PCR技术,对其时空表达模式进行了分析.结果表明:木茼蒿AfSOC1 cDNA长为648 bp,编码216个氨基酸,与拟南芥SOC1和金鱼草DEFH68的同源性分别为63.1%和62.1%.该蛋白含有典型的MADS-box,K-box和SOC1转录因子特异性识别序列DVETELFIGP.AfSOC1在木茼蒿的根、茎、叶、花芽及花中均有表达,在叶中和花芽中高表达.在系统进化树中AfSOC1与所有菊科植物SOC1聚在一起.该研究为了解木茼蒿的成花机制及通过分子生物学技术进行木茼蒿的遗传改良提供了理论基础.

当归MADS-box生物信息学及SOC1克隆与表达分析

目的对当归Angelica sinensis MADS-box基因家族进行筛选与生物信息学分析,并对SOC1-4基因进行克隆与表达验证。方法基于当归全长转录组筛选MADS-box基因家族,利用在线工具进行生物信息学分析,并利用qRT-PCR检测SOC1-4基因在不同材料中的表达水平。结果当归全长转录组中含有29个MADS-box基因家族成员,可分为10个亚家族,共含有6个保守基序,蛋白质序列长度为49~422 aa,相对分子质量为5697.56~49624.90,等电点为5.06~11.00,亚细胞结果显示当归MADS-box基因家族成员分别定位于叶绿体、细胞核、细胞质和线粒体,二级结构预测及3D建模显示同一亚家族结构相似;SOC1-4基因克隆片段与全长转录组测序结果一致;SOC1-4基因随种苗春化作用和植株发育时期延长呈现高表达,在抽薹植株、茎和叶中高表达,而在冷冻规避春化作用种苗中呈现低表达。结论当归含有29个MADS-box成员,各成员理化性质和结构存在一定的差异,SOC1-4基因表达水平与当归抽薹开花生理调控一致,为当归MADS-box基因家族调控抽薹开花相关研究提供借鉴。