刺参TRAF7基因克隆及其响应高温胁迫下的表达特征分析

肿瘤坏死因子受体相关因子7 (tumor necrosis factor receptor associated factor 7, TRAF7)作为一种细胞内蛋白,参与信号转导,并介导宿主应激防御调控过程。为研究TRAF7在刺参(Apostichopus japonicus)高温胁迫中的作用,本研究利用c DNA末端快速扩增技术(RACE)和实时荧光定量PCR技术(RT-qPCR),克隆了刺参TRAF7(Aj TRAF7)全长c DNA序列,分析了其结构特征和在基因组中的分布,并检测了该基因在刺参不同组织和高温胁迫过程中体壁组织中的表达变化情况。结果显示,AjTRAF7全长2 576 bp,开放阅读框(ORF)长1 770 bp,5'UTR长345 bp,3'UTR长461 bp,编码589个氨基酸,预测蛋白分子量为65.6 kDa,理论等电点(p I)为7.52。蛋白序列包含1个RING finger结构域、1个Coiled coil结构域和6个WD40结构域,N端包含1个螺旋区域。该基因预测蛋白包含41个丝氨酸磷酸化位点、20个苏氨酸磷酸化位点和3个酪氨酸磷酸化位点,蛋白N端具有3个天冬酰胺糖基化位点。刺参基因组中比对到2个AjTRAF7基因拷贝,第一个拷贝包含18个外显子和15个内含子,第二个拷贝包含17个外显子和14个内含子。系统进化学分析表明,刺参TRAF7氨基酸序列与蝠海星(Patiria miniata)和紫色球海胆(Strongylocentrotus purpuratus)相似性较高,分别为40.58%和38.37%,刺参与蝠海星和紫色球海胆聚在一支。RT-qPCR结果显示,Aj TRAF7在健康刺参各组织中均有表达,其在雌性性腺中表达量最高,体腔细胞中表达量次之,在呼吸树、体壁、肠道、雄性性腺和纵肌中表达量依次降低,各组织间表达量差异显著(P<0.05)。在响应高温胁迫的过程中,与对照组相比,体壁组织中AjTRAF7基因表达量在第2天和第4天显著上升(P<0.05),第6天基因表达开始下降。综上,AjTRAF7基因可能参与刺参应对高温胁迫的表达调控过程,相关结果将为解析刺参应对高温胁迫的分子机制提供科学依据。

‘新露’核桃内果皮发育相关基因JrMYB44和JrMYB13的克隆及表达分析

木质素合成是核桃内果皮硬化的必要条件,但其调控机制尚不清楚。克隆核桃木质素合成相关基因JrMYB44和JrMYB13的CDS全长,检测这两个基因在核桃不同组织器官以及内果皮不同发育时期硬化与非硬化部位的表达水平,调查这两个蛋白的亚细胞定位。结果表明:JrMYB44和JrMYB13分别编码319和317个氨基酸,两者同源性为39.5%;系统发育树分析发现,JrMYB44与Juglans regia×Juglans major杂交核桃和山核桃同源蛋白的亲缘关系较近,而JrMYB13与Juglans regia×Juglans major杂交核桃同源蛋白的亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示,JrMYB44和JrMYB13均在细胞核内表达。基因表达检测发现,JrMYB44基因主要在核桃内果皮的非硬化区富集表达,且在内果皮不同发育时期的表达水平与木质素含量呈负相关,推测JrMYB44基因对木质素合成起负调控作用;JrMYB13基因主要在核桃内果皮硬化区富集表达,且表达水平随木质素含量增加而上升,推测JrMYB13基因对木质素合成起正调控作用。

灰毡毛忍冬bZIP25基因的克隆及其表达模式分析

目的克隆灰毡毛忍冬bZIP25基因序列全长,并进行生信分析及表达模式分析,以初步探索其在灰毡毛忍冬中的生物学功能。方法通过逆转录PCR技术克隆bZIP25基因的序列全长,采用生物信息学分析方法对bZIP25及其编码的蛋白进行分析。运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术测定其在茎、叶及七个花期花中的表达水平。结果克隆得到LmbZIP25基因(OR551766),其编码191个氨基酸,具有典型的bZIP家族结构,在bZIP结构域中与其他植物同源性较高。LmbZIP25基因具有组织特异性,在茎中的表达量显著高于花和叶,在七个花期中黄色花蕾期的表达量最高。结论克隆得到LmbZIP25基因全长,分析其在不同器官和不同花期的表达差异,为进一步探索其在灰毡毛忍冬中花发育中的功能奠定了研究基础。

木薯MeMLO12基因克隆及其CRISPR-Cas9表达载体的构建

MLO基因是植物中特有的一类抗病性负调控因子,该基因突变导致植物产生广谱抗病性。本研究从木薯全基因组中克隆获得木薯MLO12基因的DNA和cDNA序列,并将其命名为MeMLO12。该基因全长3743 nt、编码区(ORF)全长1728 nt,具有一个完整的开放阅读框,含有15个外显子和14个内含子,编码586个氨基酸,蛋白的分子质量为67.2 kDa,等电点为8.85。该基因编码的蛋白定位在内质网膜上,无信号肽,在23~45、74~96、161~183、285~307、312~334、371~393、413~435 aa处形成7次跨膜结构域。qRT-PCR定量分析发现,受木薯黄单胞病菌侵染后,MeMLO12基因在木薯抗、感品种中的表达量存在明显的差异,参与木薯与黄单胞菌之间的互作,表现出负调控作用。选择该基因第11个外显子进行Snap Gene Viewer分析,获得了10 455条sgRNA的种子序列,从中选取3条靶序列约23 nt,碱基组成上3'末端含G结尾,将其构建到CRISPR-Cas9载体上,经验证,确认MeMLO12的3条靶序列已经成功构建到基因编辑载体上,将其命名为pSGR-Cas9-AT-MeMLO12载体。

羽衣甘蓝BoLMI基因的克隆及时空表达分析

【目的】探究羽衣甘蓝裂叶表型形成的分子机制,研究BoLMI基因对裂叶形成的作用。【方法】以裂叶羽衣甘蓝DH系为试验材料,利用同源克隆技术,成功获取基因完整的cDNA序列,将其命名为BoLMI。【结果】序列分析发现,BoLMI基因全长531个碱基对,共编码176个氨基酸,其蛋白分子量为20 789.35 Da,理论等电点为7.24。根据Pfam保守结构域分析,BoLMI蛋白包含homeobox保守结构域。系统发育分析结果显示,羽衣甘蓝的BoLMI基因与甘蓝型油菜以及结球甘蓝的BoLMI基因同属于一个分支,亲缘关系较近。BoLMI蛋白是位于细胞核内的可溶性蛋白,包含1个跨膜结构域,无信号肽序列。qRT-PCR分析表明,BoLMI基因在裂叶羽衣甘蓝的幼苗期表达水平较高,在莲座期表达水平较低;在羽衣甘蓝莲座期,裂叶品种不同部位叶片BoLMI基因的表达水平均高于圆叶品种,其中在第1片叶的表达量最高。裂叶品种和圆叶品种不同叶片BoLMI基因的表达量差异显著。【结论】推测BoLMI基因在羽衣甘蓝裂叶形成中起重要作用,为加速羽衣甘蓝叶形育种提供了理论基础。

燕麦AsSOS1基因克隆及盐胁迫下的表达分析

为探索燕麦主要耐盐基因AsSOS1(Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白)的功能,本研究以耐盐品种青永久195为供试材料,在种子实生苗沙培3周后克隆AsSOS1基因,对其蛋白序列进行同源比对并分析理化性质,预测蛋白的跨膜结构和亲/疏水性以及二级和三级结构,用qRT-PCR分析100 mmol/L NaCl胁迫下AsSOS1基因在燕麦根、茎、叶中的表达。结果表明,AsSOS1的开放阅读框长度为3411 bp,编码1137个氨基酸;AsSOS1蛋白分子量为126.088 KDa,等电点6.62,属于酸性蛋白,稳定系数45.14,疏水性蛋白;AsSOS1蛋白二级结构中包含48.20%的α-螺旋和33.77%的无规则卷曲,三级结构与二级结构预测结果一致,以α-螺旋为主;跨膜结构域预测结果显示,AsSOS1蛋白中包含胞外结构域、跨膜螺旋结构域和胞内结构域,其中氨基酸序列11~424是Na^(+)/H^(+)逆向转运蛋白的保守序列,预测该区域与植物耐盐性相关;进化分析发现,其与硬直黑麦草的亲缘关系最近,相似度高达96%。正常生长条件下,AsSOS1基因在燕麦根、茎、叶中均有表达;在100 mmol/L NaCl胁迫下,AsSOS1基因在茎和根中的表达量分别增加了171.4%和54.1%,说明AsSOS1受盐胁迫诱导,在燕麦耐盐过程中起重要作用。

陆地棉GhUGP1基因的克隆与表达分析

为进一步了解UGPase在棉花中的作用,根据全基因组测序结果,筛选且克隆了在陆地棉纤维发育过程中的关键基因GhUGP1。利用生物信息学方法对其核苷酸和氨基酸序列进行分析,通过同源重组技术,将GhUGP1基因的编码序列构建到原核表达载体pMAL-C4x上,通过IPTG诱导蛋白表达来确定IPTG诱导蛋白的最佳条件,最后利用Western Blot鉴定重组蛋白。结果显示,GhUGP1(XP_040931642.1)全长序列6572 bp,编码区1404 bp,编码467个氨基酸,预测分子质量约为51.493 ku,等电点为5.86。氨基酸序列比对分析发现在陆地棉、亚洲棉、木槿等不同物种间UGP序列的相似率为90.63%。进化树分析结果显示GhUGP1蛋白与亚洲棉UGP蛋白亲缘关系最近,同源性最高并在一个分支上。亚细胞定位结果显示该蛋白为核膜共定位。蛋白诱导时由于IPTG浓度梯度结果差别不明显,选择IPTG终浓度为0.3 mmol/L,而温度梯度和时间梯度结果差异明显,确定最佳诱导温度为28℃,最佳诱导时间为6 h,蛋白溶解及纯化的温度和时间为28℃诱导6 h。Western Blot结果表明重组蛋白的大小正确,最终成功获得了大小为95.9 ku的pMAL-C4x-GhUGP1重组蛋白,为后期对GhUGP1功能深度解析提供帮助。

草莓FaWRKY70基因克隆与表达模式分析

【目的】WRKY是植物特异性转录因子家族之一,参与植物多种生命活动,但在草莓中鲜见WRKY70相关报道。深入解析WRKY70同源基因在草莓响应胁迫过程中的作用,加快分子育种技术应用,培育新草莓种质资源。【方法】用同源克隆法从‘红颜’草莓果实中克隆得到FaWRKY70基因,用生物信息学分析其保守结构域、理化性质、蛋白质结构及进化关系等,并结合qRT-PCR数据进行表达模式分析。【结果】FaWRKY70基因全长1020 bp,编码339个氨基酸;同源基因比对发现,FaWRKY70与苹果、牡丹等同科物种氨基酸序列相似度较高,且同源基因多与植物对生物、非生物胁迫响应相关,暗示FaWRKY70可能参与草莓抵御胁迫的过程;FaWRKY70在草莓不同器官中均有表达,且差异显著,在花中表达量最高,在果实中最低;水杨酸处理后,FaWRKY70基因快速响应,表达量在3 h后达到最高,随后逐渐降低;茉莉酸甲酯处理后FaWRKY70基因受诱导响应程度小,整体呈下调趋势。【结论】FaWRKY70能通过不同响应方式参与草莓生命活动及激素信号转导过程。

芝麻热胁迫响应基因SiHsfB-2b的克隆及表达特性分析

为探究B类热激转录因子(HSFs)在芝麻耐热性中的分子功能,基于前期转录组分析鉴定到的编码B类HSF家族蛋白HsfB2b的基因序列,以郑太芝3号耐热白芝麻品种为材料,采用同源克隆方法克隆了芝麻SiHsfB-2b基因,对其进行生物信息学分析,同时分析其在芝麻不同器官和热胁迫下的表达特性,并对其进行亚细胞定位。结果表明:SiHsfB-2b基因CDS序列全长为936 bp,编码311个氨基酸;系统进化树分析表明SiHsfB-2b与松蒿、独脚金和锈鳞木樨榄的同源蛋白关系较近,含保守DNA结合结构域;亚细胞定位于细胞核内;SiHsfB-2b基因启动子区域含有13类顺式作用元件,其中与胁迫响应和激素响应相关的各有3类。RT-qPCR分析结果显示,热胁迫可诱导SiHsfB-2b在芝麻根、茎和叶中上调表达,叶中相对表达量最高;在持续高温胁迫下,SiHsfB-2b在芝麻茎和叶中的表达量呈上升趋势,且在胁迫后期的叶中表现出显著上调,而根中的表达量呈现出先上升后下降趋势。综上推测,SiHsfB-2b基因可能通过介导胁迫和激素信号等通路积极响应热胁迫,这可为后期深入研究芝麻耐热性的分子机制奠定理论基础。

穿心莲糖苷水解酶基因ApGH的克隆、生物信息学分析及表达研究

目的:对穿心莲糖苷水解酶(ApGH)基因进行克隆、生物信息学分析、原核表达和相对表达量分析。方法:取穿心莲新鲜叶片,提取RNA并反转录为互补脱氧核糖核酸(cDNA)作为模板,以穿心莲转录组中筛选到的糖苷水解酶ApGH基因开放阅读框(ORF)设计特异性引物,进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,经测序后获得的基因序列利用生物信息学软件预测基因编码蛋白特征,构建原核表达载体在大肠埃希菌中诱导表达目的蛋白质,并利用实时荧光定量PCR分析ApGH基因的表达模式。结果:克隆所得ApGH基因的ORF全长1734 bp,编码577个氨基酸(GenBank登录号:OR887606)。ApGH为稳定亲水蛋白质,无信号肽和跨膜结构域,属于糖苷水解酶家族;系统进化分析表明,ApGH归属于GH1家族。将ApGH基因构建到原核表达载体HIS-MBP-pET28a上,在大肠埃希菌Transetta(DE3)中成功表达出重组蛋白质。实时荧光定量PCR检测结果表明,ApGH基因在叶中表达量最高,茎和根中表达量较低。结论:克隆得到穿心莲ApGH基因并对其蛋白质序列特征进行了系统分析,证明其在大肠埃希菌中成功表达重组蛋白质,且主要在穿心莲叶中表达。研究结果为进一步探索穿心莲糖苷水解酶的催化功能提供了依据。

大白菜BrCYP83B1基因的克隆及表达分析

【目的】细胞色素P450家族是十字花科植物硫苷合成重要的酶系,其中CYP83亚家族主要参与核心结构的合成,旨在探究大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)CYP83B1基因的功能。【方法】利用RT-PCR技术克隆BrCYP83B1基因,通过生物信息学软件分析其编码蛋白理化性质、同源性及启动子顺式作用元件,利用RT-qPCR技术分析BrCYP83B1的表达模式,并构建其植物超表达载体。【结果】BrCYP83B1 cDNA序列全长为1500 bp,编码499个氨基酸,编码蛋白属于细胞色素P450超家族,主要定位于细胞质,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,与甘蓝型油菜、青花菜的CYP83B1蛋白具有较高的同源性。启动子分析表明,该基因启动子区域包含水杨酸、脱落酸及茉莉酸甲酯等激素响应的顺式作用元件,说明BrCYP83B1基因表达可能受激素调控。RT-qPCR分析结果表明,BrCYP83B1基因在大白菜的根、茎、叶、花和果中均有表达,且以叶中的表达量最高;茉莉酸甲酯够显著促进该基因的表达,而水杨酸处理对其表达具有一定的抑制作用,脱落酸处理下基因先上调后又下调。【结论】BrCYP83B1可能参与大白菜对激素的响应调控。

野大麦肌动蛋白基因片段的克隆及其表达特征分析

野大麦(Hordeum brevisubulatum)是重要的野生禾本科牧草,具有多种抗逆性。为深入挖掘野大麦的抗逆基因,本研究以RT-PCR法克隆了野大麦肌动蛋白基因(Actin,ACT)的核心片段。采用BLAST序列比对,qRT-PCR实时定量方法对其序列特征和表达特性进行了分析。结果表明,野大麦ACT的基因片段长518 bp,编码171个氨基酸。BLAST分析表明,野大麦的肌动蛋白基因片段与大麦(Hordeum vulgare)ACT基因核苷酸序列的一致性达97%,与ACT蛋白氨基酸序列的同源性达91%,并将其命名为HbACT。与11种相关植物进行ACT氨基酸序列比对发现,HbACT含152个保守氨基酸和19个非保守氨基酸,说明HbACT蛋白具有高度保守性。qRT-PCR分析表明,在不同盐浓度处理条件下,不同处理时间野大麦各器官的HbACT的Ct平均值为19.30,地上部的变异系数为3.5,峰度系数为0.262;地下部的变异系数为5.3,峰度系数为0.409,均属于尖峰分布,Ct值的稳定系数均小于1.7。综上所述,HbACT基因表达稳定,可作为内参基因用于研究野大麦功能基因的表达模式分析。

不同叶片颜色的木薯MeANR基因克隆及表达分析

【目的】对木薯花青素还原酶基因(MeANR)进行克隆及表达分析,为解析木薯叶片花青素生物合成的分子机制、叶色改良及新品种培育提供理论依据。【方法】以3种叶片颜色的木薯华南9号(SC9,绿叶)、花叶木薯(黄绿叶)和紫叶木薯(紫叶)为材料,测定其花青素含量和原花青素含量,并对MeANR基因进行克隆及生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR检测MeANR基因在不同组织及激素处理下的表达模式,通过转基因酵母胁迫试验验证MeANR基因在不同激素处理下的表达情况。【结果】SC9、花叶木薯和紫叶木薯叶片中的花青素含量和原花青素含量均存在显著差异(P<0.05),其中紫叶木薯叶片的花青素含量最高,达444.59 ng/g,分别为SC9和花叶木薯的24.48和28.32倍。从3种叶片颜色的木薯叶片中分别克隆到1个MeANR基因,其编码区(CDS)序列为1041 bp,序列完全一致,但与Phytozome数据库中公布的ANR基因序列(登录号:Manes.16G016400)存在7个碱基差异。MeANR蛋白由346个氨基酸组成,属于稳定的非分泌型亲水性蛋白,二级结构主要由无规则卷曲(42.77%)和α-螺旋(37.28%)构成,延伸链和β-转角占比较小,亚细胞定位于叶绿体。MeANR基因在芽中的相对表达量最高,其次是叶片和花,在茎中的相对表达量最低。MeANR基因在不同激素处理下呈不同的表达模式,水杨酸(SA)处理后随着处理时间的延长,MeANR基因的相对表达量呈先下降后上升再下降的变化趋势,处理后24 h MeANR基因的相对表达量比处理0 h显著下降68%,而在脱落酸(ABA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理后MeANR基因的相对表达量总体上呈上升趋势,但ABA处理后24 h达峰值,MeJA处理后9h达峰值。在SA处理下转MeANR基因酵母菌的存活率低于对照(转pDR196空载体的酵母菌),而在ABA和MeJA处理下转MeANR基因酵母菌的生长情况优于对照。【结论】木薯叶片颜色深度与花青素含量存在正相关性。MeANR是木薯叶片花青素积累的负调控基因,具有明显的组织表达特异性,其表达受SA抑制,受ABA和MeJA诱导。

红肉火龙果果糖激酶基因HpFRK1克隆、表达与酶学活性分析

【目的】克隆红肉火龙果果糖激酶基因,检测其表达和酶活性,解析其对果实发育可溶性糖积累的生理功能。【方法】从‘紫红龙’果肉克隆HpFRK1基因,进行生物信息学和亚细胞定位分析,利用qRT-PCR检测基因表达,通过大肠杆菌诱导表达获得重组蛋白并检测酶活性。【结果】HpFRK1的开放阅读框长度为993bp,编码330个氨基酸,具有磷酸果糖激酶B家族结构域。HpFRK1与甜菜BvFRK亲缘关系最近,均属于细胞质定位的FRKs。HpFRK1在成熟茎和不同发育时期果实均表达,在花后20d的果实表达量最高,随果实发育逐渐下调,花后30d(果实成熟)表达量最低。亚细胞定位检测表明HpFRK1主要定位于细胞核和细胞质。诱导获得的Hp-FRK1重组蛋白特异性催化果糖磷酸化(Km为11.01mmol/L)。【结论】HpFRK1在细胞质特异性催化果糖磷酸化,在红肉火龙果果实发育期间负调控果实可溶性糖积累。

湖羊PSMB9基因克隆、序列分析及对成肌细胞增殖的影响

[目的]探讨湖羊蛋白酶体亚基β9(proteasome 20S subunit beta 9,PSMB9)基因编码区、启动子区序列特征、转录调控机制及其对成肌细胞增殖的影响。[方法]采用克隆测序法获得湖羊PSMB9基因编码区序列,根据绵羊PSMB9基因组的定位确定其启动子区大小,并通过生物学软件分析PSMB9基因编码区和启动子区序列特性,采用Mega 5.0中的邻接法(Neighbor-Joining)构建基于PSMB9氨基酸序列的系统进化树;采用实时荧光定量PCR鉴定PSMB9基因在湖羊不同组织中的表达谱;利用双酶切法构建湖羊PSMB9基因过表达载体,采用CCK-8试剂盒检测细胞的增殖能力,通过实时荧光定量PCR检测PSMB9基因在C2C12细胞系中的过表达效果和增殖基因PCNA的表达水平。[结果]湖羊PSMB9基因编码区长660 bp,编码219个氨基酸残基,其核苷酸序列和氨基酸序列与哺乳动物(如人、牛、猪和小鼠)的相似性较高,PSMB9氨基酸中活性位点和β亚基相互作用位点均高度保守;系统进化树显示,湖羊与牛先聚在一起,再与猪、人和小鼠聚在一起,说明PSMB9在哺乳动物中相对保守。PSMB9基因启动子区含有1个CpG岛、2个GC-box(CCGCCC)和2个E-box(CANNTG),且存在SP1、KLF4、STAT3、YY1、CREB1等多种转录因子潜在结合位点。组织表达谱显示,PSMB9基因在湖羊各组织中广泛表达,其中在脾脏中表达量最高,肌肉次之。与对照组相比,在C2C12细胞系中过表达PSMB9基因后极显著提升了细胞的增殖能力(P<0.01),增殖标志基因PCNA表达水平极显著上调(P<0.01)。[结论]本研究成功克隆获得了湖羊PSMB9基因序列,该基因在哺乳动物中高度保守,启动子区含有重要调控元件、CpG岛和转录因子潜在结合位点。PSMB9基因在湖羊脾脏和肌肉组织中高表达,PSMB9基因过表达可促进成肌细胞的增殖。研究结果为进一步阐明PSMB9基因调控湖羊肌肉发育的分子机制提供依据。

蒲公英TmRAV1基因克隆及其响应脱落酸信号表达分析

根据脱落酸处理的蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.)的转录组数据,在蒲公英中克隆获得1个编码RAV转录因子的基因序列,命名为TmRAV1。TmRAV1的开放阅读框(ORF)长度为1026 bp,编码342个氨基酸。TmRAV1的理论相对分子质量为38229,理论等电点为pI 9.20。TmRAV1为不稳定蛋白,具有亲水性,没有跨膜结构域和信号肽,含有44个磷酸化位点。氨基酸序列比对结果显示:TmRAV1与莴苣(Lactuca sativa Linn.)LsRAV1氨基酸序列的同源性最高(一致性为85.88%),具有高度保守的AP2和B3结构域。系统发育分析结果表明TmRAV1与其他5种植物的RAV转录因子聚在一起。TmRAV1在蒲公英叶中的相对表达量显著(P<0.05)高于根和花。TmRAV1受100μmol·L^(-1)脱落酸和250 mmol·L^(-1)NaCl的显著诱导。TmRAV1能够显著上调脱落酸敏感型转录因子基因TmAREB1的表达。TmRAV1是核定位转录因子,与脱落酸信号核心蛋白家族成员TmSnRK2.6互作。综上所述,蒲公英TmRAV1响应脱落酸等多种信号,其编码蛋白与TmSnRK2.6互作,并调控TmAREB1的表达。

滇水金凤4CL基因的克隆及表达分析

【目的】4-香豆酰-CoA连接酶(4CL)作为苯丙烷类代谢途径的关键酶之一,对花青素合成起着重要作用。探究滇水金凤4CL基因(命名为Iu4CL)对滇水金凤花色调控的分子机理,为其花色调控及花色育种提供参考依据。【方法】以滇水金凤为材料,采用RT-PCR技术分离克隆Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4基因,并对其生物信息学进行分析;通过qRT-PCR技术对4CL基因在4种不同花色(白色、粉色、红色和深红色)及其4个不同花发育时期(花苞期S1、始花期S2、盛花期S3和谢花期S4)中的表达情况进行分析。【结果】Iu4CL1、Iu4CL2、Iu4CL3和Iu4CL4的cDNA全长分别为1620、1653、1698、1638 bp,分别编码539、550、565、545个氨基酸;其中Iu4CL1和Iu4CL2分别含有2个和4个内含子,Iu4CL3和Iu4CL4没有内含子。生物信息学分析表明,Iu4CL1、Iu4CL2和Iu4CL4为稳定蛋白,Iu4CL3为不稳定蛋白;4个基因均为无信号肽疏水性蛋白;Iu4CL2有3个跨膜结构,其余3个基因均不存在跨膜结构;Iu4CL基因4个拷贝均属于AMP结合酶超级家族和腺苷酸形成域I类超级家族。同源性分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝均与喜马拉雅凤仙花的同源性最高;且Iu4CL1和Iu4CL2处于同一个大的分支中,而Iu4CL3和Iu4CL4处于另一个大的分支中,推测可能为旁系同源。qRT-PCR分析表明,Iu4CL基因的4个拷贝在4种不同花色和4个不同花发育时期的滇水金凤花器官中均有表达,其中Iu4CL1和Iu4CL3基因在白色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高;Iu4CL2基因在红色花器官S3(盛花期)阶段表达量达到顶峰;Iu4CL4基因在深红色花器官S3(盛花期)阶段表达量最高。【结论】Iu4CL基因可能在滇水金凤花青素生物合成中发挥重要作用。

烟草高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5的克隆及表达模式分析

【背景和目的】高亲和硝酸盐转运蛋白NRT2家族基因在植物硝酸盐吸收转运和再利用过程中发挥重要作用,为探索烟草NRT2家族基因NtNRT2.5对烟草氮素调控的作用。【方法】从烟草烤烟品种K326中克隆得到高亲和硝酸盐转运蛋白基因NtNRT2.5,进行生物信息和表达模式分析,创制NtNRT2.5启动子融合GUS报告基因的K326转基因烟草材料,进行GUS组织化学染色。【结果】NtNRT2.5基因的全长ORF为1509 bp,编码502个氨基酸,属于稳定性疏水蛋白,其蛋白跨膜结构域具有NRT2家族结构特征;烟草NtNRT2.5蛋白与拟南芥AtNRT2.5蛋白亲缘关系最近,功能相似;该基因启动子包含多种激素和胁迫响应元件;NtNRT2.5蛋白定位于细胞质膜;NtNRT2.5基因在烟草各组织都有表达,在下部叶中表达最强,且受低氮诱导表达增强,GUS组织染色结果表明,正常供氮和低氮条件下,在转基因烟草的根(中轴)和下部叶片(叶脉)中都检测到了GUS报告基因,均能显蓝色,且低氮条件下表达更加强烈,蓝色更深。【结论】烟草NtNRT2.5是高亲和硝酸盐转运蛋白的编码基因,该基因受低氮诱导表达增强,可能参与烟草硝酸盐的转运及再利用过程。

欧洲葡萄NF-YB3基因克隆与表达分析

为探究VvNF-YB3基因在葡萄生长发育和响应非生物胁迫过程中的功能,以无核白为试材,克隆得到了VvNF-YB3基因编码区序列,全长为624 bp,编码207个氨基酸,蛋白质等电点6.31,不稳定指数27.66,总平均疏水指数-0.738,为一酸性、稳定的亲水蛋白。通过生物信息学分析发现,VvNF-YB3基因位于10号染色体,含有1个内含子,编码蛋白质存在1个CBFD_NFYB_HMF结构域,与河岸葡萄NF-YB3相似性最高。VvNF-YB3的二级结构中α-螺旋和无规则卷曲占比较高,三级结构为单体的螺旋-卷曲-螺旋,启动子中包含响应激素和胁迫的多个顺式作用元件。VvNF-YB3基因在葡萄的叶片、卷须、花、幼果和茎中均表达,且在成熟的叶片中表达量最高。PEG模拟的干旱、低温和高温胁迫均可影响VvNF-YB3基因的表达,VvNF-YB3为一胁迫响应基因。VvNF-YB3的互作蛋白大多是核因子Y家族的亚基,ERF、bHLH、ARF等27个转录因子可能调控VvNF-YB3基因的表达。由此推测,VvNF-YB3基因可能通过受到上游转录因子的调控并与其他NF-Y蛋白互作响应各种环境胁迫。

百合萜烯合成相关基因LiGGPPS大小亚基基因的克隆、表达及功能分析

香叶基香叶基焦磷酸合酶(GGPPS)是调节萜类化合物生物合成的关键酶,为了研究GGPPS基因在百合萜类物质合成中的作用,本试验以‘西伯利亚’百合(Lilium‘Siberia’)为试材,克隆了GGPPS大亚基(LiGGPPS.LSU)和小亚基(LiGGPPS.SSU)基因,并分析其表达和功能。通过生物信息学分析、相对表达量分析、荧光定量PCR、亚细胞定位、基因沉默(virus induced gene silencing, VIGS)预测并验证其特征及功能,揭示其表达模式。结果表明,LiGGPPS.LSU和LiGGPPS.SSU分别为1 100 bp和1 040 bp, LiGGPPS.LSU和LiGGPPS.SSU的氨基酸序列与其他物种的GGPPS.LSU和GGPPS.SSU的氨基酸序列具有较高的一致性,系统进化树显示它们分别与薯蓣(Dioscorea cayenensis subsp.rotundata)和深圳拟兰(Apostasia shenzhenica)亲缘关系最近。LiGGPPS.LSU和LiGGPPS.SSU基因均定位在叶绿体中,表达量随百合的生长发育呈现先上升后下降的趋势。LiGGPPS.LSU在花被片中高量表达,LiGGPPS.SSU在花药中显著高量表达。VIGS试验显示芳樟醇、罗勒烯、月桂烯释放量下降。LiGGPPS.LSU和LiGGPPS.SSU基因对百合花香单萜类物质合成具有重要作用,本试验为进一步研究百合GGPPS以及相关代谢途径提供理论基础。