当归DXR基因保守区克隆和组织特异性表达分析

目的 克隆当归Angelica sinensis 1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶（DXR）编码基因部分保守区序列,分析DXR基因在当归根、茎、叶中的特异性表达。方法 根据已克隆的植物DXR保守序列设计一对简并引物,以当归叶片总RNA为模板,采用RT-PCR方法扩增出DXR片段并连接到pGEM-T Easy载体上,转化大肠杆菌菌株Escherichia coli DH5α,阳性克隆经PCR检测后测序。运用RT-qPCR方法,以当归肌动蛋白基因Actin为内参基因,检测DXR在当归不同组织中的表达量。结果 得到一段564 bp的DXR基因序列,并在GenBank注册（登录号：KJ000259）。序列分析表明,该片段编码187个氨基酸,与GenBank中注册的海岛棉Gossypium barbadense等6个物种的DXR核苷酸序列同源性和氨基酸序列同源性均在80%以上;DXR在叶中表达量最高,相对表达量分别是茎和根组织中的2.5倍和3.2倍（P<0.01）。结论 本研究首次从当归中克隆出了DXR部分保守区序列,并揭示了DXR在不同组织中的差异表达,为有效利用该基因奠定前期工作基础。     

忍冬VIGS基因沉默体系构建

目的 以忍冬Lonicera japonica八氢番茄红素脱氢酶（phytoene desaturase,PDS）基因为标记基因,利用ZMBJ-CMV载体建立基于病毒诱导的忍冬基因沉默体系。方法 以忍冬为材料,通过选取同源性较高的片段设计PDS基因的特异性引物,克隆出片段长度为135 bp的序列作为目的基因片段,经双酶切后与黄瓜花叶病毒载体连接构建VIGS重组载体,转化根癌农杆菌后,侵染忍冬幼苗。此外,还对农杆菌吸光度（A）值和侵染方法对PDS基因沉默效率的影响进行了比较。结果 被侵染植株叶片PDS基因表达水平显著降低,叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降,叶片出现白化表型。结论 建立了以ZMBJ-CMV载体诱导的忍冬基因沉默体系,农杆菌A值为0.8、注射后再进行真空浸润,能够提高忍冬目标基因的沉默效率,为开展忍冬关键基因的功能研究提供了技术支撑。     

金荞麦花青素合酶基因的克隆及其表达与花青素量的相关性研究

目的 获取金荞麦花青素合成途径关键酶花青素合成酶（anthocyanins synthase,ANS）基因的全长序列,并进行序列分析;对花期金荞麦ANS基因在各组织中表达水平与花青素量的相关性进行分析。方法 利用同源克隆技术获得ANS基因cDNA序列;采用半定量RT-PCR对ANS表达量进行分析;采用分光光度法测量花青素量。结果 金荞麦ANS基因cDNA包含一个1 077 bp的ORF,编码358个氨基酸,命名为FdANS。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他植物ANS蛋白氨基酸序列同源率较高。FdANS在花期金荞麦不同组织中的表达量分析表明,其表达量花＞叶＞茎＞根,花青素量为花＞叶＞茎＞根。结论 在金荞麦中首次获得ANS基因的cDNA序列,编码蛋白具有ANS同源蛋白的典型特征。FdANS基因在金荞麦根、茎、叶和花中的表达量与花青素量具有相关性。     

甘草UGDH1基因的克隆、生物信息学及表达分析

目的 对甘草尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（UGDH）基因进行克隆、生物信息学及表达分析。方法 提取6周龄乌拉尔甘草幼苗根、茎、叶的总RNA,通过逆转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）克隆GuUGDH1基因（Gu表示甘草）互补脱氧核糖核酸（cDNA）序列,测序并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR（Real-time PCR）技术进行组织特异性分析。结果 克隆所得GuUGDH1基因的开放阅读框（ORF）全长1 443 bp,编码480个氨基酸残基（GenBank登录号MT968993）;生物信息学分析显示,GuUGDH1属于稳定的酸性亲水蛋白,相对分子质量53.056 kDa,等电点5.89,不含信号肽,不含跨膜螺旋且都在膜外;含有3个典型的保守结构域,属于尿苷二磷酸（UDP）-葡萄糖/鸟苷二磷酸（GDP）-甘露糖脱氢酶家族;系统进化分析表明,GuUGDH1基因与豆科植物大豆Glycine max,密花豆Spatholobus suberectus的亲缘关系较近;Real-time PCR检测结果表明,在6周龄甘草幼苗的根、茎、叶中都能检测到GuUGDH1基因的表达,根的表达量显著高于茎和叶。结论 本研究克隆得到了甘草UGDH1基因并对其蛋白序列特征进行了系统分析,可为进一步研究UGDH1蛋白的催化功能提供理论依据。     

芍药肌动蛋白基因组DNA的克隆及分析

目的 克隆芍药Paeonia lactiflora肌动蛋白（Actin）基因组DNA序列并解析基因结构,分析Actin基因在芍药不同组织中的表达情况。方法 根据本课题组报道的芍药Actin基因cDNA序列（JX310002）设计特异性引物,以芍药栽培品种“桃花飞雪”总DNA为模板,用KOD-Plus高保真DNA聚合酶扩增芍药Actin基因组基因,克隆PCR产物并进行测序。应用生物信息学软件预测芍药Actin基因的外显子及内含子,基于Blastn程序分析芍药Actin基因在核苷酸水平上的同源性,应用MEGA5.0软件构建分子系统进化树;设计跨越内含子的半定量RT-PCR扩增引物,分析芍药Actin基因在芍药根、茎、叶、花中的表达情况。结果 测序结果表明芍药Actin基因组DNA序列全长1 405 bp,含4个外显子和3个内含子,3个内含子中共6个剪接位点均遵循高等真核生物5’端供位GU与3’端受位AG模式;共编码377个氨基酸,GenBank登录号为KF363830。设计了一对半定量RT-PCR扩增引物,其中上游引物跨越了芍药Actin基因的第1个内含子,可有效防止由DNA 污染而造成RT-PCR扩增的假阳性;半定量RT-PCR分析结果表明Actin基因在芍药根、茎、叶、花等不同组织中的表达量保持恒定。结论 首次克隆了芍药Actin基因组DNA序列并明确了其基因结构,半定量RT-PCR分析结果表明Actin基因可以作为芍药功能基因表达分析的内标基因。     

当归4-香豆酸辅酶A连接酶基因克隆与组织表达分析

4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate coenzyme A ligase,4CL)为高等植物苯丙烷代谢途径关键酶之一,在当归阿魏酸的生物合成中起调控作用。研究利用同源克隆结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆当归4CL编码基因全长cDNA序列,并用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析4CL基因在当归幼苗生长过程中根、茎、叶组织中的表达特征。结果表明,获得的4CL cDNA序列(在GenBank已注册,登录号为KT880508) 全长1 815 bp,含有1个1 632 bp 的完整开放阅读框(opening reading frame,ORF),编码544个氨基酸的多肽链。4CL基因在当归幼苗不同生长阶段的根、茎、叶组织中均有表达,随着苗龄增大,茎、叶中的相对表达量显著增加(P<0.05),而根中表达量变化不大,表明4CL基因在当归幼苗中的表达具有明显的时空性。该研究为进一步研究4CL基因的结构与功能,解析当归阿魏酸的合成代谢机制和时空调控的分子基础奠定了工作基础。     

鱼腥草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因克隆与差异表达

目的 克隆鱼腥草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(DXR)基因,并分析其差异表达.方法 采用RT-PCR方法获得DXR基因cDNA序列,并对DXR蛋白进行理化性质、蛋白二级结构及三维结构预测分析,并预测了该蛋白功能;利用实时荧光定量PCR方法检测了DXR基因在鱼腥草的地下茎、地上茎、叶、花中的表达情况.结果 克隆获得的DXR基因长为1 416 bp,编码471个氨基酸.生物信息学预测DXR蛋白不含跨膜区,不含信号肽.DXR基因在鱼腥草的叶片中表达丰度最高,其次是地下茎,再次是地上茎,花中表达量最低.结论 首次从鱼腥草中克隆了DXR基因,为进一步阐明该基因在鱼腥草萜类化合物代谢途径中的重要作用奠定基础.     

2个丹参鲨烯合酶基因的克隆和鉴定

目的 克隆与鉴定丹参Salvia miltiorrhiza鲨烯合酶基因。方法 基于丹参基因组的基因预测结果设计引物,通过RT-PCR方法,克隆丹参鲨烯合酶基因。利用生物信息软件对基因序列进行了结构分析,对基因编码多肽进行了序列同源性比较和保守结构域分析,利用实时定量RT-PCR方法对基因进行表达模式研究。结果 通过RT-PCR方法扩增得到2个丹参鲨烯合酶基因（SmSQS1和SmSQS2）,它们编码的多肽具有鲨烯合酶相关结构域和保守基序。这2个基因具有不同的外显子/内含子结构特征,具有不同的组织特异性表达模式和时间表达模式。结论 丹参基因组中存在2个鲨烯合酶基因,它们具有不同的基因结构特征和表达模式,可能在丹参甾体类和三萜类化合物生物合成中起不同作用。     

滇龙胆GrGPPS基因的克隆及其序列分析与原核表达

目的 从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆单萜化合物合成的关键酶牻牛儿基焦磷酸合成酶基因GrGPPS,进行序列特征分析和原核表达。方法 根据三年生滇龙胆转录组GrGPPS基因序列,设计特异性引物,通过RT-PCR扩增得到GrGPPS cDNA序列,并进行TA克隆、测序及序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrGPPS,转入Escherichia coli Rosetta（DE3）中,在37℃、1.0 mmol/L IPTG诱导下进行表达。结果 GrGPPS cDNA全长1 107 bp,编码369个氨基酸;序列分析表明,GrGPPS基因是异戊烯基合成酶家族的成员;氨基酸序列系统发育分析表明,GrGPPS与金鱼草AmGPPS亲缘关系最近;构建pGEX-4T-1-GrGPPS重组质粒,获得稳定的pGEX-4T-1-GrGPPS原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论 克隆了GrGPPS基因,建立pGEX-4T-1-GrGPPS稳定的原核表达体系,为进一步纯化和鉴定GPPS蛋白并研究其结构和功能奠定基础。     

铁皮石斛镁离子转运蛋白基因的克隆及表达分析

目的 克隆珍稀濒危兰科药用植物铁皮石斛镁离子转运蛋白(magnesium transporter,MGT)基因(DoMGT1)并进行生物信息学和表达分析.方法 采用RT-PCR和RACE技术,获得基因cDNA全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域及亚细胞定位等分子特征;用DNASTAR 6.0和MEGA 4.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;借助实时定量PCR(qPCR)检测基因表达模式.结果 克隆到DoMGT1(GenBank注册号KJ995532),cDNA全长1 625 bp,编码一条由425个氨基酸组成的肽链,相对分子质量47 400,等电点4.79;DoMGT1蛋白含有CorA家族镁离子转运蛋白保守结构域(313～420)和镁离子转运蛋白MRS2/LPE10保守域(27～420);DoMGT1与多种植物MGTs基因一致性为46%～63%,编码蛋白与水稻OsMGTD、OsMGTE、OsMGTF等聚在一起,与AtMGT4共同构成植物MGTs基因的一大类群;DoMGT1基因转录本在石斛根、茎、叶器官中为组成型表达,叶中相对表达量较高,为根中的3.46倍;茎次之,为根的1.54倍.结论 成功克隆到一个镁离子转运蛋白基因DoMGT1,其转录本在叶中高的表达特征暗示该基因可能在铁皮石斛叶的生长发育中发挥重要作用.     

布渣叶查耳酮合酶基因全长cDNA克隆及其表达模式分析

目的克隆布渣叶查耳酮合酶基因(Mp CHS)全长c DNA,并对其在不同部位和不同生长阶段叶片中的表达模式进行分析。方法以布渣叶叶片总RNA逆转录合成c DNA为模板,根据其转录组数据设计特异引物序列,PCR扩增Mp CHS基因全长c DNA,经质粒连接、转化、扩培,挑选阳性克隆测序、分析并构建原核表达载体。同时,采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)对Mp CHS基因的表达模式进行分析。结果成功克隆得到Mp CHS基因全长c DNA(Gen Bank:KY472608)。生物信息学分析表明其开放阅读框为1 176 bp,编码含391个氨基酸的蛋白,其相对分子质量为42 700,理论等电点6.11,具有CHS家族蛋白3个保守的功能活性位点(165 C、304 H和337 N)和特征多肽标签序列RLMMYQQGCFAGGTVLR和GVLFGFGPGL。系统进化树分析发现Mp CHS与可可、陆地棉等木本植物的亲缘关系比较近。RT-q PCR结果表明,Mp CHS基因在不同部位均有表达,在叶片中的表达量随着生长过程逐步降低。结论首次克隆得到Mp CHS基因,并分析了Mp CHS基因在布渣叶不同部位和不同生长阶段叶片中的表达模式,为Mp CHS基因的原核表达和功能验证奠定了基础,也为进一步解析布渣叶黄酮类生物合成途径提供了参考。     

布渣叶黄烷酮-2-羟化酶基因cDNA克隆及其生物信息学和表达分析

目的从布渣叶中克隆黄酮碳苷合成途径关键酶黄烷酮-2-羟化酶(flavanone 2-hydroxylase,F2H)基因,构建原核表达载体,对其进行生物信息学和表达模式分析。方法根据布渣叶转录组数据中注释为F2H的Unigene设计特异性引物,利用PCR法扩增Mp F2H基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),基于在线工具对c DNA序列进行生物信息学分析。同时,依据F2H序列,设计特异引物,采用RT-q PCR方法对其在芽、叶、枝、花、果等组织中的表达进行测定。结果 Mp F2H基因ORF全长为1 557 bp(Genbank登录号KY652921),编码518个氨基酸;相对分子质量54 500,理论等电点5.49,含有信号肽,不含跨膜域,可能定位于叶绿体。同时,Mp F2H基因在不同组织中均有表达,其中在叶中表达量最高,在枝和花中表达量最低。结论 Mp F2H基因在不同组织中表达量差异较大。克隆了Mp F2H基因c DNA,构建了其原核表达载体p ET30a-Mp F2H,为Mp F2H基因的原核表达和功能验证奠定了基础。     

穿心莲香叶基香叶基焦磷酸合成酶基因的克隆与表达

目的从穿心莲中克隆穿心莲内酯合成途径中的香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl diphosphate synthase,GGPS)基因,并进行组织表达等特征研究。方法采用CTAB-LiC1法从穿心莲茎和叶中提取总RNA,简并引物扩增获得保守区段,RACE法获得基因全长,ProtParam等软件分析基因特征,实时荧光PCR法检测不同发育时期穿心莲茎和叶中基因的表达。结果获得了一个长1 047 bp的GGPS基因,编码一条由348个氨基酸组成的蛋白质序列,与长春花的GGPS蛋白亲缘关系较近,N端含有一个由47个氨基酸构成的质体信号肽。在穿心莲的茎和叶中,GGPS基因在花蕾期表达量较高,初花期降低;到了花果混合期表达量升高,青果期下降。表明穿心莲花蕾期和花果混合期相关代谢成分的合成可能更活跃。结论从穿心莲中克隆了GGPS基因,为开展穿心莲内酯合成途径的调控奠定了基础。     

铁皮石斛中性/碱性转化酶(DoNI2)基因的克隆和表达分析

目的克隆珍稀濒危兰科药用植物铁皮石斛中性/碱性转化酶(alkaline/neutral invertase,NI)家族基因成员,并对其进行定量表达以及生物信息学分析。方法采用转录组测序和RACE技术相结合克隆NI基因的cDNA序列,利用生物信息学工具对其进行分析,并采用实时荧光定量PCR方法检测NI基因在铁皮石斛根、茎和叶中的表达情况。结果克隆获得1个新的铁皮石斛NI基因,命名为DoNI2(Gen Bank登录号KY794404),全长2 397 bp,开放阅读框(ORF)为1 836 bp,编码611个氨基酸。DoNI2蛋白预测的理论相对分子质量和等电点分别为69 050和6.38,不稳定系数为42.95,疏水性系数为-0.232。DoNI2基因在铁皮石斛根、茎和叶中均有表达,其中在茎中表达量最高,根中最低。不同生长年限茎中DoNI2基因表达量与NI酶活性呈显著正相关。结论克隆了线粒体型的DoNI2基因的全长c DNA序列,为进一步阐明该基因在铁皮石斛蔗糖代谢途径中的重要作用奠定基础。     

南方红豆杉DXS基因的克隆与功能分析

目的从南方红豆杉Taxus chinensis获得紫杉醇生物合成途径关键酶1-脱氧-D-木糖醇-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,DXS)基因(TcDXS)并进行生物信息学和表达模式分析以及亚细胞定位和功能鉴定。方法采用RACE技术获得TcDXS全长;利用qRT-PCR分析TcDXS在南方红豆杉不同部位的表达情况;采用亚细胞定位分析TcDXS在细胞中的位置;用颜色功能互补实验检测TcDXS功能。结果获得的TcDXS由3 031个核苷酸组成,包含了2 229 bp编码区,编码742个氨基酸,其蛋白相对分子质量为79 400,等电点(p I)为7.99;qRT-PCR检测表明TcDXS在南方红豆杉的嫩叶柄中表达量最高,其次是叶和皮,根和茎中的表达量较低;亚细胞定位结果表明,TcDXS定位在叶绿体中;功能互补实验结果表明,在共同转化p AC-BETA和pTrc-TcDXS的大肠杆菌菌落呈现出橘黄色。结论 TcDXS的克隆和功能分析为深入研究紫杉醇生物合成途径和实现其代谢工程奠定了基础。     

穿心莲转录因子ApNAC1的克隆、亚细胞定位及原核表达

从穿心莲叶片中克隆了1个NAC家族的转录因子,命名为ApNAC1,Gen Bank注册号为KY196416。生物信息学分析表明该基因的完整编码区包含972 bp,编码1个323个氨基酸的多肽,预测蛋白相对分子质量为35.9 k Da,等电点为6.14。原生质体瞬时表达研究证实了ApNAC1-GFP融合蛋白特异定位在穿心莲叶肉细胞的细胞核中,是一个核定位蛋白。实时定量PCR结果表明ApNAC1基因表达与穿心莲内酯的积累模式一致:主要在穿心莲的叶片里表达,而且茉莉酸甲酯处理能急剧上调其表达水平。ApNAC1基因在大肠杆菌中进行异源表达,并且被成功纯化。该研究为进一步探索ApNAC1蛋白参与穿心莲内酯生物合成的研究奠定了基础。     

独行菜幼苗叶片乙酰CoA酰基转移酶基因克隆、序列分析与原核表达

目的:研究独行菜强心苷生物合成途径的相关基因,从独行菜幼苗叶片中克隆强心苷生物合成途径关键酶乙酰CoA酰基转移酶(acetyl-CoA C-acetyltransferase,AACT)基因,进行序列分析和原核表达。方法:根据独行菜转录组数据中LaAACT基因序列设计特异性引物,克隆得到LaAACT基因的cDNA序列,构建pET-32a-LaAACT原核表达载体,诱导表达LaAACT重组蛋白。结果:LaAACT基因ORF全长为1 212 bp,编码403个氨基酸。序列分析结果显示LaAACT蛋白没有跨膜区,不含信号肽,位于细胞质中,含有硫解酶家族保守结构域。系统进化结果显示LaAACT蛋白与十字花科植物的AACT蛋白亲缘关系较近。通过IPTG诱导,在大肠埃希菌中成功表达LaAACT重组蛋白,并得到了纯化的LaAACT重组蛋白。结论:首次从独行菜幼苗叶片中克隆了LaAACT基因,建立其稳定的原核表达体系,为LaAACT蛋白抗体的制备,进一步研究LaAACT基因在独行菜强心苷生物合成途径中的功能奠定了基础。     

茅苍术DXS基因的克隆与分析

目的:克隆茅苍术萜类化合物生物合成关键酶1-脱氧木糖-5-磷酸合酶(DXS)基因,并进行序列特征分析和组织特异性表达分析。方法:根据转录组测序所得的DXS基因片段,克隆出全长c DNA序列。运用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR),以tublin为内参基因,检测DXS基因在不同组织中的表达量。结果:克隆得到的DXS基因全长c DNA序列为2 151 bp,编码716个氨基酸,并在Gen Bank注册(登录号KY659208)。氨基酸序列系统发育分析表明,该序列与甜叶菊等菊科植物DXS基因有较高的同源性。Real-time PCR法检测发现茅苍术DXS在叶片中表达量最高,其次为花,而在根茎和根中表达很低。结论:获得了茅苍术DXS基因的全长c DNA序列,对其进行了初步生物信息学分析,揭示了其组织差异性表达特征,为进一步阐述该基因在茅苍术萜类成分生物合成途径中的功能奠定了基础。     

山茱萸萜类合成途径关键酶HMGR1基因的克隆与分析

目的克隆山茱萸Cornus officinalis HMGR1的cDNA序列并进行生物信息学分析。方法以山茱萸转录组数据中unigenec100572_g1序列为参考,在其开放阅读框两端设计特异引物,经实时荧光定量PCR(RT-PCR)扩增、连接pTOPO-T载体克隆并测序,获得CoHMGR1基因的cDNA序列,并利用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白进行相关分析。结果 CoHMGR1基因长2 116 bp,含长度为1 338 bp的完整开放阅读框(ORF),编码445个氨基酸,为疏水性蛋白。多序列比对和亲缘关系分析显示,CoHMGR1基因编码的氨基酸序列与喜树的序列相似性较高,达79.56%。结论首次对山茱萸叶片和果实进行比较转录组测序的基础上,成功克隆并分析了CoHMGR1基因,为进一步研究CoHMGR1蛋白的功能及山茱萸萜类合成途径的分子机制奠定基础。