红花bHLH转录因子基因的克隆、表达分析及植物表达载体构建

克隆红花花瓣中bHLH(basic helix-loop-helix)基因,研究其在红花不同开花时期花瓣中的表达量并构建其植物表达载体。利用红花基因组测序结果中富集到的bHLH家族中的基因CtbHLH1的开放阅读框,设计特异性引物进行PCR扩增。利用RT-PCR法分析在红花不同开花时期花瓣中bHLH1基因的表达量,同时构建植物表达载体p BASTA-bHLH1。获得bHLH1基因全长897 bp,编码298个氨基酸。红花bHLH1与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其与烟草的氨基酸序列相似性最高。实时荧光定量PCR分析表明,CtbHLH1基因在红花不同组织及不同开花时期的花瓣中表达水平具有显著差异,其在花瓣中表达量高,开花第3天表达量最高,末花期表达量低。另外其在根中有表达,在茎、叶中表达量极低。该研究成功地对bHLH1基因进行克隆及表达分析,并构建植物表达载体p BASTA-bHLH1。     

红花ERF1转录因子的克隆及植物表达载体的构建

目的克隆1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区序列,并构建植物表达载体。方法在红花转录组测序基础上,利用RT-PCR方法克隆1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区序列(Ct ERF1)并进行生物信息学分析,利用ClustalW 1.83软件构建系统进化树,在Ct ERF1基因序列两端引入SpeI和XbaI酶切位点,构建含有35S启动子的植物超表达载体p BASTA-Ct ERF1。结果 CtERF1基因编码297个氨基酸,且具有典型的AP2/ERF基因的功能结构域,含有1个AP2区域,为ERF亚族蛋白,亚细胞定位分析推测其定位在细胞质和细胞核上。系统进化分析表明,Ct ERF1基因编码氨基酸与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与杨树和人参的亲缘关系最近。通过分子生物学方法,成功构建p BASTA-CtERF1植物表达载体。结论成功克隆了1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区基因Ct ERF1,并构建了植物表达载体p BASTA-Ct ERF1。     

红花DHDPS基因全长cDNA的克隆及植物表达载体构建

目的克隆红花赖氨酸生物合成途径关键酶二氢吡啶二羧酸合酶(dihydrodipicolinate synthase DHDPS)基因的全长c DNA序列,构建植物超表达载体。方法根据红花转录组文库注释信息获得红花DHDPS(CtDHDPS)基因的中间序列,通过RT-PCR与RACE技术从红花种子中克隆CtDHDPS基因全长c DNA序列。采用DNA重组技术构建p BASTA-CtDHDPS植物超表达载体。结果分离CtDHDPS基因全长1 309 bp,开放阅读框954 bp,编码317个氨基酸,编码蛋白理论等电点为5.93,相对分子质量约为34 750.79。通过DNA重组技术成功构建了植物超表达载体p BASTA-CtDHDPS。结论获得CtDHDPS基因全长c DNA序列并成功构建植物超表达载体,为阐明CtDHDPS基因的生物学功能及其在红花赖氨酸生物合成途径中作用机制提供科学依据。     

红花转录因子CtMYB1基因的克隆及原核表达

目的 从红花Carthamus tinctorius 花瓣中克隆转录因子基因CtMYB1,并进行序列分析和原核表达载体的构建。方法 根据红花转录组测序结果中得到的高表达的Unigene123933序列,利用RT-PCR和RACE技术从红花花瓣中扩增得到CtMYB1基因的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析;以CtMYB1基因的全长cDNA序列为模板,PCR扩增得到CtMYB1基因的开放阅读框(ORF)序列,构建原核表达载体pEASY-E1-CtMYB1。转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达。结果 成功从红花中克隆1个MYB基因,命名为CtMYB1,GenBank登录号为KJ524853。CtMYB1基因全长893 bp,ORF为750 bp,编码249个氨基酸。同时,成功构建了该基因的原核表达载体。SDS-PAGE结果显示该蛋白的大小约30 000,与预测的蛋白相对分子质量一致。结论 成功克隆了CtMYB1基因,构建了原核表达载体,初步证明该基因在大肠杆菌中成功表达。     

红花黄酮醇合酶基因的全长cDNA克隆及植物表达载体的构建

黄酮醇合酶(flavonol synthase,FLS)是黄酮化合物代谢途径中的关键酶之一。本文在红花转录组测序结果中获得中间序列的基础上,采用RT-PCR和RACE技术,从我国传统中药材红花花瓣中克隆到黄酮醇合酶基因的全长c DNA。该基因全长1 201 bp,开放阅读框1 011 bp,编码336个氨基酸。系统进化分析表明,红花FLS基因编码氨基酸与同属菊科植物氨基酸具有一定的同源性,其中与金光菊的亲缘关系最近。通过分子生物学方法,成功构建p BASTA-FLS植物表达载体。为后续研究该基因的生物功能及黄酮化合物合成机制奠定了基础。     

红花单功能反馈抑制敏感型CtAK1基因克隆、序列分析及表达载体构建

目的分离红花天冬氨酸代谢途径关键酶天冬氨酸激酶(AK)基因的全长cDNA序列,进行植物超表达载体构建。方法根据红花种了转录组文库注释和qRT-PCR鉴定的AK基因核心片段及表达分析数据,采用RACE技术获得红花AK(CtAK)基因的全长cDNA,利用DNA重组技术构建植物超表达载体。结果生物信息学分析表明,CtAK基因全长1 703bp,ORF区为1 626 bp,编码541个氨基酸残基,功能结构域分析推测,该基因可能为单功能反馈抑制敏感植物AK1。通过DNA重组技术成功构建以35 S为启动子和Bar抗性基因并含有叶绿体转运肽的pCAMBIA3301-CTP-AK1植物超表达载体。结论获得CtAK1基因的编码序列并构建植物超表达载体,为进一步研究其生物学功能及其在红花氨基酸代谢调控中的作用机制奠定基础。     

红花黄酮醇合成酶基因片段的克隆及表达分析

目的克隆红花花瓣中的黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)基因并研究其在不同开花时期的表达量。方法根据红花花瓣转录组测序结果挑选FLS基因的设计引物,以红花花瓣总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增FLS基因片段并连接到PEASY-T1载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序。结果获得了224 bp的序列,将获得的序列在NCBI上进行Blast比对,该基因与其他物种的FLS基因具有较高的同源性。结论克隆了红花FLS基因中间片段,根据FLS基因片段设计引物,对红花不同品种不同开花时期进行荧光定量PCR分析,红花FLS基因在吉红油姊妹系的盛花期表达量最高。     

红花CtWD40基因克隆及表达分析

目的克隆红花WD40(CtWD40)转录因子,分析其在不同组织间的表达水平及与红花羟基黄色素含量的相关性。方法以红花花瓣转录组WD40候选基因为参考,克隆获得CtWD40基因序列。同时对该转录因子保守结构域、蛋白三维结构及系统发育等内容进行生物信息学分析,荧光定量PCR方法研究了该基因在红花不同组织中基因表达差异,并采用HPLC法测定红花各花期花瓣中羟基红花黄色素A含量。结果成功克隆CtWD40基因并且发现该蛋白序列中8个保守WD结构域,通过系统发育分析发现CtWD40与菊科WD40蛋白亲缘关系最近。结论 CtWD40基因在在不同花期花瓣组织中出现先升高后降低表达趋势,皮尔森相关系数分析揭示CtWD40在花瓣中基因表达水平与羟基黄花黄色素A含量具有显著相关性。     

辽东楤木AeSS基因的克隆及植物表达载体的构建

目的:克隆辽东楤木鲨烯合成酶基因并构建其植物表达载体。方法:以辽东楤木为材料,采用RT-PCR的方法,设计特异引物,克隆鲨烯合成酶基因,并将该基因连接到植物表达载体pBI121上。结果:获得辽东楤木鲨烯合成酶基因,该基因cDNA全长为1 261 bp,含有1 245 bp的开放阅读框(ORF),编码414个氨基酸,GeneBank登录号为GU354313。将AeSS基因定向克隆到植物表达载体pBI121的35 S启动子下游,构建了该基因的植物表达载体pAeSS。结论:首次获得了辽东楤木鲨烯合成酶基因并构建了该基因表达载体,为下一步的转基因研究奠定基础。     

椪柑柠檬苦素-UDP-葡萄糖基转移酶基因的克隆、分析及表达

目的克隆中药橘核主要来源品种椪柑Citrus reticulata的柠檬苦素-UDP-葡萄糖基转移酶(limonoid-UDP-glucosyl transferase gene,LGT)基因,并进行生物信息学及表达分析为橘核有效成分合成及调控机制研究提供基础。方法克隆获得LGT序列,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,构建LGT与相关物种LGT的系统进化树,利用RT-PCR分析橘皮、橘肉以及橘核中LGT基因表达量,并进行分析和比较。结果测序所得椪柑LGT序列全长为1 530 bp,具有1 509 bp的完整开放阅读框,编码502个氨基酸。并对其蛋白二级、三级结构进行了分析和预测。基因表达分析结果发现椪柑LGT基因在橘核中表达量最低,其次为橘皮,表达量最高为橘肉。结论成功克隆、分析并表达了椪柑LGT基因,为橘核中柠檬苦素类物质合成及调控机制研究提供基础。     

灯盏花MYB基因克隆及其荧光表达载体的构建

目的克隆灯盏花MYB基因的全长序列,为解析灯盏花MYB基因的功能奠定基础。方法根据灯盏花转录组的相关信息,利用RACE方法从灯盏花中克隆到一个可能参与灯盏花乙素合成的MYB基因,在对其cDNA序列、核苷酸序列的相似性、理化性质、疏水性、跨膜结构、二级结构及三级结构进行分析预测的基础上,对其进行多序列比对并构建系统树。同时,还构建了该基因与绿色荧光蛋白的融合表达载体,并进行了初步转化研究。结果克隆获得灯盏花MYB基因,命名为ebMYB06,其开放阅读框为783 bp,编码260个氨基酸残基,相对分子质量为63 800,理论等电点(p I)为5.18,属稳定蛋白。其蛋白二级结构主要由无规卷曲、α-螺旋和β-折叠构成。根据灯盏花MYB与拟南芥MYB(AtMYB)的系统树比对分析结果,发现ebMYB基因与拟南芥中的AtMYB4、7、32、6、8和AtMYB11、12、111 2亚群的基因聚类,推测所克隆基因在结构或功能上,可能与这两组具有共同性。实验还表明所构建的表达可用于灯盏花的高效转化。结论首次从灯盏花中克隆到可能参与其苯丙烷代谢或环境响应调控的MYB基因。     

红花PAL家族全基因组分析及其在悬浮细胞中的表达

目的完成红花Carthamus tinctorius PAL基因家族的生物信息学分析,克隆1条红花PAL4基因编码区序列,通过农杆菌介导的方法,实现Ct PAL4在红花悬浮细胞中的过表达。方法在红花基因组测序基础上,对红花PAL家族进行全基因组分析,利用荧光定量PCR(RT-PCR)方法克隆1条红花PAL4编码区序列,并进行生物信息学分析,利用clustalW1.83软件构建系统进化树,在Ct PAL4基因序列2端引入酶切位点BglII和Bst EII,构建含有35S启动子的植物超表达载体p CAMBIA3301-Ct PAL4,并在红花悬浮细胞中进行超表达。结果红花基因组中注释到6个PAL基因,分析显示5个基因具有典型的苯丙氨酸解氨酶的功能结构域及活性位点,并进行启动子和进化分析。Ct PAL4基因编码707个氨基酸,相对分子质量为76820,具有典型的苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因的功能结构域及活性位点,编码蛋白的三维结构与PAL的X射线蛋白质晶体结构类似。系统进化分析表明,Ct PAL4基因编码的蛋白与拟南芥的亲缘关系最近。GUS染色结果证实,成功建立红花悬浮细胞遗传转化体系,并初步实现了Ct PAL4基因在红花悬浮细胞中的过表达。结论成功克隆1条红花PAL4编码区基因Ct PAL4,并构建了植物表达载体p CAMBIA3301-Ct PAL4,初步在红花悬浮细胞中实现了超表达,为研究CtPAL4基因在红花黄酮代谢途径的功能奠定基础。     

枸骨法尼基焦磷酸合酶IcFPS2基因克隆与原核表达分析

目的 克隆枸骨Ilex cornuta三萜皂苷生物合成途径中关键酶法尼基焦磷酸合酶（farnesyl diphosphate synthase,FPS）基因,对其进行组织特异性表达分析,构建原核表达载体并进行重组蛋白诱导表达,探究其参与调控三萜皂苷生物合成的功能。方法 结合枸骨转录组数据设计特异性引物,采用PCR技术从枸骨叶中扩增得到了IcFPS2基因的c DNA序列,对其进行生物信息学分析;通过实时荧光定量进一步分析其组织表达特异性,构建原核表达载体pET32a-IcFPS2,并转化至大肠杆菌E. coli BL21(DE3)pLysS感受态细胞,经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导重组蛋白的表达。结果 IcFPS2基因长1259 bp,开放阅读框为1050 bp,编码350个氨基酸,其蛋白质相对分子质量和等电点分别为40 200、5.54。氨基酸序列比对分析表明枸骨与栀子、杜仲、甘草、绞股蓝、竹节参的FPS氨基酸序列具有较高的同源性。系统进化树分析显示,IcFPS2蛋白与西洋参、人参、竹节参FPS蛋白聚为一支,表明枸骨FPS蛋白可能与双子叶植物五加科FPS蛋白在功能上较为...     

红花查尔酮合成酶基因的克隆、生物信息学分析及表达

目的克隆红花查尔酮合成酶基因(chalcone synthase,CHS),运用生物信息学分析CHS,比较花期中每天CHS的表达,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。方法从新鲜红花花冠中提取RNA,反转录为cDNA,设计特异性引物,克隆获得CHS。通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,使用MEGA5.1构建CHS与相关物种CHS的系统进化树,利用real-time PCR分析花期中每天红花CHS的表达量,并进行分析和比较。结果克隆获得的红花CHS,序列全长为1 149 bp,具有1 041 bp的完整开放阅读框,编码346个氨基酸。将该蛋白通过NCBI上的Blastp比对发现,该蛋白属于CHS家族,比对结果显示红花CHS与100余种NCBI上登录的植物有相似性,其中与水飞蓟、翠菊、菊花、红凤菜的相似性分别达95%、95%、94%、94%。将相似性在90%以上的物种用MEGA5.1构建进化树,结果显示红花CHS与水飞蓟CHS亲缘关系最近。通过ProtParam预测红花CHS蛋白分子式为C1678H2693N451O493S20,相对分子质量为37 700,等电点为6.10,负电荷的氨基酸残基数(Asp+Glu)为42,正电荷的氨基酸残基数(Arg+Lys)为38。基因表达分析结果表明红花CHS在花期第3天的相对表达量最高,远远高于花期其余时间。结论成功克隆、分析并表达了红花CHS,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。     

白桦BpTRX基因和启动子克隆及H_2S处理后的表达模式

目的研究白桦硫氧还蛋白(Betula platyphylla thioredoxin,BpTRX)基因全长和启动子序列及其编码结构和性质,揭示其在硫化氢(H2S)处理下BpTRX的表达模式。方法通过PCR手段克隆BpTRX基因,应用染色体步移技术获得BpTRX启动子区序列,并对BpTRX基因、启动子及其编码蛋白进行生物信息学分析,构建BpTRX系统进化树。利用实时荧光定量PCR定量分析BpTRX基因在H2S外源胁迫处理下的表达模式。结果 BpTRX基因全长351 bp,编码了由117个氨基酸组成的蛋白。BpTRX基因与蓖麻、大豆、苜蓿和葡萄TRX-H型蛋白亲缘关系紧密。获得的BpTRX启动子区序列为873 bp,包含了转录必备的元件以及大量的胁迫响应和激素响应元件等。结论获得BpTRX基因的全长和部分启动子序列,BpTRX基因对H2S处理的响应趋势为双峰形式,即先增加后降低、再增加再降低。     

芍药Actin基因在大肠杆菌中的高效表达

目的构建芍药Paeonia lactiflora Actin(Pl Actin)基因原核表达载体,优化Pl Actin基因在大肠杆菌中的高效表达体系。方法基于Pl Actin基因c DNA序列及原核表达载体p ET-32a(+)多克隆位点序列,设计一对5’末端分别插入Bam H I和Hind III酶切位点的特异性PCR引物,基于RT-PCR技术亚克隆Pl Actin基因;用Bam H I和Hind III双酶切重组质粒p MD18-T-Pl Actin和原核表达载体p ET-32a(+),胶回收纯化目的基因和空载体,连接、转化后应用菌落PCR、质粒PCR和双酶切鉴定出重组子p ET-32a(+)-Pl Actin,转化BL21(DE3)菌株获得基因表达工程菌;分别设置诱导剂异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度梯度、诱导的菌体起始密度梯度及表达时间梯度,诱导Pl Actin基因在大肠杆菌中表达,SDS-PAGE电泳、考马斯亮蓝R250染色后制备干胶并比较重组Actin蛋白的表达量。结果亚克隆测序结果表明Pl Actin与目的序列完全一致,且其编码区序列(CDS)上下游成功插入了Bam H I和Hind III酶切位点;成功构建了芍药原核表达载体p ET-32a(+)-Pl Actin;诱导剂IPTG的最佳浓度为0.1 mmol/L,诱导的菌体起始密度(A600)为0.4~0.6,最佳表达时间为4 h。结论构建了Pl Actin基因原核表达载体p ET-32a(+)-Pl Actin,建立了Pl Actin基因在大肠杆菌中的高效表达体系。