棉花GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因(GMP)家族的鉴定及分析

GDP-甘露糖焦磷酸化酶(GDP-mannose pyrophosphorylase,GMP)是植物多糖合成途径中的关键酶。本文对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)GMP基因家族成员进行了鉴定,分析了其在不同组织及非生物胁迫下的表达模式,并与其他模式植物进行了物种间的进化分析。结果显示,陆地棉和海岛棉(G.barbadense L.)均包含38个GMP家族成员,雷蒙德氏棉(G.raimondii Ulbrich)包含19个成员,亚洲棉(G.arboreum L.)包含18个成员。系统发育分析将不同植物的141个GMP分成了6个亚组,同一亚族GhGMP成员具有相似的基因结构和保守基序,且启动子区含有大量的激素应答、植物生长发育以及胁迫响应相关的顺式作用元件。转录组数据分析结果表明,GhGMPs基因在叶片中的表达量最高,非生物胁迫后,部分基因的表达显著上调。

大豆△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因GmP5CS1和GmP5CS2的克隆与过表达载体构建

利用同源克隆方法从强耐旱栽培大豆(Glycine max)品种齐黄22中克隆得到2个编码大豆△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的基因,分别命名为Gm P5CS1和Gm P5CS2。氨基酸序列分析发现,Gm P5CS1包含1个长度为2 163 bp的ORF,编码720个氨基酸,等电点p I为6.70,分子量大小为78.38 k Da;Gm P5CS2包含1个长度为2 271 bp的ORF,编码756个氨基酸,等电点p I为6.10,分子量大小为82.18 k Da。与NCBI公布的部分物种蛋白质序列比对发现,Gm P5CS1与紫花苜蓿(Medicago sativa)的亲缘关系最高,Gm P5CS2与豇豆(Vigna unguiculata)的亲缘关系最高。组织表达分析表明,Gm P5CS1与Gm P5CS2基因在大豆的各个组织中均有表达,其中叶和根中的表达量相对较高,茎中表达量次之,花和籽粒中的表达量相对较低。利用Gateway技术得到植物过表达载体p Earley Gate103-Gm P5CS,再转入根癌农杆菌EHA105中,为Gm P5CS基因的转化及功能分析奠定了基础。

转基因植物入侵性评价指标初探

从生态学 (种子水平和成体水平 )和生理生化 (酶表达、蛋白检测、光合能力等 )层次 ,探讨转基因植物 (GMP)可能形成入侵性的一些特性 ,尝试建立GMP入侵性的评价指标体系 ,为进行转基因植物的安全性评价提供借鉴。

白及PMM基因cDNA序列克隆及甘露糖合成相关基因的表达特性分析

【目的】克隆白及磷酸甘露糖变位酶(PMM)基因(BsPMM)cDNA序列,并检测甘露糖合成相关基因的表达特性,为研究甘露糖合成相关基因的调控功能及白及多糖合成机制提供理论依据。【方法】采用RT-PCR克隆BsPMM基因cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测BsPMM和GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因(BsGMP)在不同品种(桂及1号和桂及2号)、生育期(苗期、生长旺期和成熟期)和组织(叶片、茎、假鳞茎和根)中的表达特性,同时测定不同生育期假鳞茎的多糖和甘露糖含量。【结果】克隆获得的BsPMM基因cDNA全长1062bp,包含一个759bp的开放阅读框(ORF),编码252个氨基酸,该基因编码的蛋白BsPMM定位于细胞质,含一个从细胞内部到外部的跨膜螺旋区;不稳定系数为41.67,为不稳定蛋白;总平均疏水指数为-0.304,为亲水性蛋白,含植物PMM蛋白特有的4个保守结构域,属于HAD超家族成员。BsPMM蛋白与单子叶植物尤其是兰科植物铁皮石斛和蝴蝶兰PMM蛋白的亲缘关系较近,与罂粟、葡萄和芦笋等双子叶植物PMM的亲缘关系较远。BsPMM和BsGMP基因在不同品种、组织和生育期均有表达,且二者在假鳞茎中表达量显著高于其他组织(P<0.05),区别在于桂及1号在生长旺期的表达量最高,而桂及2号在苗期的表达量最高。桂及1号和桂及2号假鳞茎中甘露糖含量和多糖含量均随生育期推移呈逐渐升高的变化趋势。【结论】BsPMM和BsGMP基因表达具有时空、组织和品种特异性,可能是调控多糖合成代谢途径中的关键基因,参与白及甘露糖和多糖的合成。

过表达GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶(GMP)基因提高灵芝多糖的生产

灵芝多糖是灵芝的主要生物活性成分之一,具有多种药理活性,但灵芝多糖的低产量限制了其广泛应用。相关研究表明,灵芝中过表达多糖生物合成相关基因能够提高多糖产量,但过表达GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶(GMP)基因提高灵芝多糖产量未有报道。本研究克隆获得了灵芝gmp基因,并成功构建出了过表达gmp基因的工程菌株(GMP菌株),同时对野生型菌株(WT)和GMP菌株的胞内多糖(IPS)、胞外多糖(EPS)产量以及GDP-甘露糖合成相关基因甘露糖磷酸变位酶1(PMM1)基因及甘露糖磷酸变位酶2(PMM2)基因的表达水平进行了检测。研究结果表明,在悬浮发酵培养条件下,灵芝中gmp基因的过表达增加了灵芝多糖的积累。与WT菌株相比,GMP菌株的EPS以及IPS的含量最高达到了0.991g/L和21.59mg/100mg干重,比WT菌株分别提高了21.1%和19.5%。gmp基因的过表达也提高了基因pmm1和pmm2的表达。与WT菌株相比,GMP菌株中pmm1以及pmm2基因的表达水平分别上调了2.87倍和2.55倍。研究结果表明,过表达gmp基因是一种提高灵芝多糖产量的有效方法,并且过表达gmp基因提高了灵芝多糖的合成及pmm1和pmm2基因的表达。