铁皮石斛DoSRK2E基因的克隆与表达分析

目的克隆铁皮石斛蔗糖非酵解1型相关蛋白激酶2(Sn RK2)家族基因,并进行生物信息学和表达分析。方法通过RT-PCR、RACE克隆铁皮石斛Sn RK2(DoSRK2E)基因c DNA全长,利用生物信息学软件预测基因编码蛋白的相对分子质量、等电点、结构域、跨膜结构、信号肽及亚细胞定位等;利用DNASTAR和MEGA进行多序列比对和系统发育关系重建分析;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测基因组织表达模式。结果获得铁皮石斛DoSRK2E基因(GenBank登录号API65110),cDNA全长1 795 bp,包含1个1 086 bp的完整开放阅读框,编码蛋白相对分子质量40 850,等电点4.80,无信号肽和跨膜域,包含1个蛋白激酶结构域、1个ATP结合位点和1个Ser/Thr蛋白激酶活化位点,预测定位在内质网膜上;DoSRK2E蛋白与植物SnRK2蛋白序列高度一致,系统发育位置位于SnRK2亚家族的分支III,与拟南芥At SnRK2.6的亲缘关系最近;DoSRK2E基因在铁皮石斛根中表达量最高,茎中次之,叶中最低。结论首次从珍稀濒危药用植物铁皮石斛中克隆得到SnRK2家族基因DoSRK2E,对其分子特性与组织表达模式进行了分析研究,为进一步揭示该基因在铁皮石斛逆境胁迫中的作用机制提供基础。     

铁皮石斛蛋白磷酸酶DoPP2C1基因的克隆与表达分析

目的克隆珍稀濒危兰科药用植物铁皮石斛蛋白磷酸酶(protein phosphatase,PP)DoPP2C1基因,并进行生物信息学和表达模式分析。方法采用实时定量PCR(qRT-PCR)和RACE技术获基因全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等分子特性;用DNASTAR 7.0和MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;借助qRT-PCR检测基因表达模式。结果分离到DoPP2C1基因(Gen Bank注册号KJ995533),cDNA全长1 221 bp,编码1条由285个氨基酸组成的多肽,相对分子质量31 080,等电点6.18;推定的DoPP2C1氨基酸序列具有植物PP2C蛋白家族保守的1个PP2C结构域(27-285);该蛋白预测无信号肽或跨膜域,定位在细胞质;DoPP2C1蛋白与多种植物PP2C蛋白一致性较高(56.3%~73.7%),与水稻OsPP2C62、高粱XP_002462907、大麦BAK00362和乌拉尔图小麦EMS47641蛋白等亲缘关系近,聚在PP2C分子进化树的F1分支;DoPP2C1基因具有组织表达特异性,其转录本在石斛根和茎中表达量较高,分别为叶中的7.57倍和1.79倍。结论获得DoPP2C1基因分子特征,为深入研究该基因在铁皮石斛生长发育、逆境生理以及次级代谢调控中的生物学功能奠定基础。     

铁皮石斛2个F家族ABC转运蛋白基因的克隆和表达研究

目的克隆铁皮石斛Dendrobium officinale ABC(ATP-binding cassette)转运蛋白F家族基因并进行生物信息学分析。方法利用RACE从铁皮石斛叶片cDNA中分离ABC基因,并进行编码蛋白相对分子质量、等电点、结构域、信号肽、跨膜域及亚细胞定位等生物信息学分析;采用DNASTAR和MEGA6进行氨基酸多序列比对和分子进化分析;借助实时荧光定量PCR技术检测基因组织表达模式。结果从铁皮石斛中分离到2个F家族ABC转运蛋白基因DoABCF1和DoABCF2(Gen Bank注册号KU160474和KU160475),全长为2 104 bp和2 193 bp,各编码1条由600和659个氨基酸组成的肽链,相对分子质量67 030和74 140,等电点6.20和5.71;DoABCF1和DoABCF2蛋白均包含2个保守的ABC结构域(分别为74~314、385~600和65~323、392~607)和多个基元;2个蛋白不含信号肽或跨膜域,预测均定位在叶绿体。2个基因与植物F家族ABC转运蛋白基因相似性高达80%以上,与玉米和水稻等单子叶植物F家族ABC转运蛋白基因亲缘关系较近。DoABCF1和DoABCF2基因转录本在石斛3个器官中差异表达且均在叶中高度表达,茎和根中相对表达量差异不显著;以茎为校正样本,前者在根中相对表达量为茎中的1.74倍,后者在叶中表达量为茎中的3.44倍。结论成功获得DoABCF1和DoABCF2基因全长cDNA,二者在铁皮石斛叶中的高表达特征暗示其可能在铁皮石斛生长发育过程中起一定作用。     

铁皮石斛转录因子基因DoWRKY3的克隆与分子特性分析

目的克隆珍稀濒危药用植物铁皮石斛转录因子基因DoWRKY3,并进行生物信息学和表达模式分析。方法采用RT-PCR和RACE技术获取基因全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等分子特性;用软件DNASTAR 6.0和MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;借助定量PCR检测基因表达模式。结果分离到DoWRKY3基因(GenBank注册号KT957549),cDNA全长2 065 bp,编码1条由509个氨基酸组成的多肽,相对分子质量55 580,等电点6.58;推定的DoWRKY3氨基酸序列具有植物WRKY蛋白家族保守的2个WRKY结构域(217~279、381~449)、2个WRKYGQK位点和2个C_2H_2型锌指结构元件(C-X_4-C-X_(22-23)-H-X_1-H);该蛋白预测无信号肽或跨膜域,定位在细胞核;DoWRKY3蛋白与多种植物WRKY蛋白一致性较高(46.3%~57.4%),与拟南芥At WRKY3、At WRKY4和丹参Sm WRKY54蛋白等亲缘关系近,聚在WRKY分子进化树的Group 1分支;DoWRKY3基因具有组织表达特异性,其转录本在石斛根和叶中表达量较高,分别为茎中的2.32倍和1.69倍。结论 DoWRKY3基因全长的分子克隆与特征分析,为深入研究该基因在铁皮石斛生长发育、逆境生理以及次级代谢调控中的生物学功能奠定基础。     

铁皮石斛蛋白磷酸酶2A基因的分子克隆研究

目的克隆铁皮石斛蛋白磷酸酶(protein phosphatase)2A基因,进行生物信息及表达特征分析。方法运用RACE克隆基因,生物信息学软件进行核酸及蛋白质理化性质、保守结构域、亚细胞定位等分析;用DNAStar 7.0、MEGA 6.0分别进行蛋白序列比对和进化分析。借助定量PCR检测基因表达模式。结果 Do PP2A(Gen Bank注册号KT957552)c DNA 1 410 bp,与其他植物PP2A同源性为89%~94%。ORF编码一条由306个氨基酸组成的肽链,分子量35.19 k D,等电点4.79。推导蛋白含有金属依赖性磷酸酶保守结构域,蛋白不含信号肽或跨膜残基,定位于细胞质。Do PP2A与其他植物的PP2A相比具有高度的保守性,聚在PP2A分子进化树的A组。基因转录本在石斛根和茎中分别为叶中的4.41倍和1.45倍。结论 Do PP2A分子克隆及特征为研究其在铁皮石斛生长发育中的分子功能提供基础。     

铁皮石斛倍半萜合成酶基因的克隆与表达分析

目的克隆铁皮石斛Dendrobium officinale倍半萜合成酶(sesquiterpene synthase,SES)基因,分析其在铁皮石斛不同组织中的表达差异以及在信号分子茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)诱导下的表达模式。方法采用RACE技术克隆铁皮石斛SES(DoSES)cDNA全长,利用相关软件和在线网站对其进行生物信息学分析,并使用实时荧光定量PCR技术分析DoSES的表达模式。结果获得的DoSES cDNA序列(Gen Bank登录号为KX278311)全长1 890 bp,含有1个1 659 bp的完整开放阅读框(ORF),编码552个氨基酸的多肽链,与其他科属植物的同源性达到60%左右。DoSES基因在铁皮石斛茎中表达量最高,从高到低依次是叶、花、原球茎、根;且受到Me JA的诱导。结论克隆了铁皮石斛DoSES基因,为进一步研究调控铁皮石斛萜类代谢奠定了理论基础。     

铁皮石斛磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的克隆及表达分析

目的克隆铁皮石斛Dendrobium officinale磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(pepc)基因,并对其在F型和H型铁皮石斛中的表达进行分析,为研究铁皮石斛pepc基因的结构、功能提供依据。方法基于GenBank上已知的pepc基因的同源序列设计引物,应用RT-PCR和RACE等方法,克隆铁皮石斛pepc基因全长。采用荧光定量PCR方法研究pepc基因在2种铁皮石斛中的表达。结果成功克隆了铁皮石斛pepc基因,登录号为JF423930,该基因全长为3 560 bp,其中cds序列为2 895 bp,与兰科植物的同源性为80%左右,与其他科属植物的同源性达到70%以上,编码964个氨基酸。pepc基因在F型铁皮石斛中的表达量为H型的5.55倍。结论成功克隆了铁皮石斛pepc基因,且F型铁皮石斛pepc基因的表达量高于H型。     

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。     

铁皮石斛HSP70基因的克隆及冷胁迫表达分析

目的: 揭示铁皮石斛热激蛋白HSP70基因冷胁迫表达,为耐低温品系选育提供分子生物学基础。 方法: 根据已获得的HSP70基因片段序列,采用RACE方法从铁皮石斛中克隆到HSP70基因全长cDNA序列。预测其编码蛋白的结构与功能,并运用实时定量PCR进行冷胁迫下表达分析。 结果: 核苷酸序列分析表明该基因全长2 296 bp,包含一完整的1 944 bp的开放阅读框,编码647个氨基酸。氨基酸序列具有典型的HSP70特征并且与其他植物的HSP70有很高的同源性。冷胁迫表达分析说明该基因确实能被低温诱导表达。 结论: 首次克隆获得受低温诱导表达的铁皮石斛HSP70基因,为进一步研究铁皮石斛健康栽培与抗寒品系的选育奠定基础。     

铁皮石斛蔗糖合成酶基因的克隆及表达分析

目的:克隆铁皮石斛Dendrobium officinale蔗糖合成酶基因并对其表达分析,为研究铁皮石斛多糖合成与蔗糖合成酶活性关系及调控表达提供理论依据.方法:基于GenBank上已知的蔗搪合成酶基因SS同源序列,应用RT-PCR和RACE等方法,克隆铁皮石斛蔗糖合成酶基因全长,将目的片段转化大肠杆菌表达菌株BL21中,IPTG诱导表达,SDS-PAGE电泳分析.结果:成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因,该基因cDNA全长2 424 bp,编码807个氨基酸(命名为DOSS1),登录号HQ856835,该基因氨基酸序列与兰科植物Moluara yellow(AF530568)同源性达到95%,与Oncidium goldiana(AF530567)同源性达到90%,与禾本科植物的SS基因同源性在80%以上.并对其进行大肠杆菌原核表达诱导,诱导的工程菌能明显表达出一条相对分子质量约为92×10(3)左右的蛋白质,与理论相对分子质量基本相符.结论:成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因,并诱导出一条与理论蛋白相对分子质量相符的蛋白条带.     

青天葵中SKP1同源基因的克隆及原核表达

目的从青天葵Nervilia fordii克隆SKP1的同源基因NSKs,并对编码的蛋白进行生物信息学分析及原核表达,为了深入研究青天葵中SCF复合体的功能奠定基础。方法从青天葵转录组中筛选得到5条SKP1同源基因序列(NSK2、NSK3、NSK5、NSK7、NSK11),构建pGEX-4T-NSKs原核表达载体于大肠杆菌Rosetta (DE3)中诱导表达GST-NSKs融合蛋白并进行纯化。结果 NSK2、NSK3、NSK5、NSK7、NSK11的开放阅读框(ORF)分别为495、483、489、498和486 bp,编码164、160、162、165和161个氨基酸,蛋白相似性达到73.65%,均属于SKP1蛋白家族,具F-box和Cullin蛋白结合位点。亚细胞定位预测NSK2、NSK3和NSK5定位于细胞核,而NSK7和NSK11定位于细胞质和细胞核。系统进化树结果表明,NSK2、NSK3和NSK5聚为一簇,与小麦和玉米等的同源性较高;NSK7和NSK11聚为一簇,与多头绒泡菌的同源性较高。通过构建原核表达载体,确定了在大肠杆菌Rosetta (DE3)中的有利诱导条件,成功诱导表达并纯化得到5个GST-NSKs重组蛋白。结论成功克隆5个SKP1同源基因NSKs,获得NSKs蛋白,为深入研究青天葵中SCF复合体的功能提供了一定的基础。     

铁皮石斛HDS基因的克隆与初步表达分析

目的从铁皮石斛Dendrobium officinale中克隆4-羟基-3-甲基-2-E-丁烯基-1-焦磷酸合成酶(4-hydroxy-3-methylbut-2-en-1-yl diphosphate synthase,HDS)基因,在大肠杆菌中诱导融合蛋白,并探究该基因在铁皮石斛不同组织中的表达规律。方法采用RT-PCR和RACE等方法获取铁皮石斛HDS(Do HDS)的c DNA全长,利用相关软件和在线网站进行生物信息学分析,使用Real-Time PCR分析Do HDS在不同组织的表达特征,构建原核表达载体p ET-28a(+)-Do HDS,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达。结果成功获得Do HDS的c DNA全长序列,Gen Bank登录号为KJ161312,全长2 666 bp,ORF为2 238 bp,编码745个氨基酸。Do HDS在各组织中均有表达,在茎中表达量最高,为原球茎的5倍;SDS-PAGE结果显示诱导产物为1个相对分子质量(82 700)与理论值相符的融合蛋白。结论克隆了Do HDS的c DNA全长序列,探究其在不同组织中的表达模式,建立了原核表达体系,为后续研究Do HDS的功能提供了一定的理论基础。     

铁皮石斛类受体激酶DoRLK的基因克隆和分子特征

目的 克隆铁皮石斛Dendrobium officinale类受体激酶（receptor-like kinase,RLK）基因,命名为DoRLK（GenBank注册号ANC68272.1）。方法 采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）和RACE技术获取基因全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等分子特性;用软件DNASTAR 6.0和MEGA 7.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;借助定量PCR检测基因表达模式。结果 DoRLK基因cDNA全长1 715 bp,编码1条由423个氨基酸组成的多肽,相对分子质量47 800.88,等电点为9.47。DoRLK蛋白包含RLK蛋白家族的1个蛋白激酶结构域（85~370）和一个跨膜基序（250~270）。DoRLK基因与多种植物RLK基因相似性很高（43.62%~63.35%）,与小兰屿蝴蝶兰、海枣、芦笋等植物亲缘关系较近。DoRLK基因具有组织表达特异性,其转录本在石斛根中表达量较高,分别为叶和茎中的2.22、2.75倍。结论 DoRLK基因的分子鉴定为进一步揭示RLK在铁皮石斛与环境互作中的功能奠定基础。     

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。     

铁皮石斛蔗糖转运蛋白基因的分离和表达分析

目的分离珍稀濒危药用植物铁皮石斛蔗糖转运蛋白(sucrose transporter,SUT)基因(DoSUT1)并进行生物信息学和表达模式分析。方法采用RT-PCR和RACE技术获基因全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等分子特性;用DNASTAR 6.0和MEGA4.0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检测基因表达模式。结果分离到DoSUT1(GenBank注册号KF876842),cDNA全长1920bp,编码一条由538个氨基酸组成的多肽,相对分子质量57 400,等电点9.61;DoSUT1蛋白含12个跨膜域,具有高等植物蔗糖/H~+共转运家族和协助扩散超家族的保守结构域(60-524、63-531);DoSUT1与多种植物SUT基因编码蛋白有较高的一致性,与玉米、大麦等单子叶植物SUT亚家族中的SUT4聚类在一起;DoSUT1基因具有组织表达特异性,其转录本在石斛叶和茎中表达量较高,分别为根中的2.783和2.150倍。结论 DoSUT1基因的分子特征为进一步研究其在铁皮石斛糖代谢调控中的作用奠定基础。     

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。     

霍山石斛类黄酮-3-O-糖基转移酶（DhUF3GT）基因克隆与原核表达分析＊

目的 克隆霍山石斛类黄酮-3-O-糖基转移酶（DhUF3GT）基因并进行生物信息学分析，为进一步培育高黄酮含量的霍山石斛药材提供理论依据。方法 根据前期霍山石斛转录组数据筛选出的基因DhUF3GT，克隆该基因，并对cDNA的核酸序列进行生物信息学分析，同时构建DhUF3GT-pET28（a）重组质粒进行原核表达分析。结果 测序结果显示，霍山石斛DhUF3GT基因cDNA序列有1289 bp，包含一个长度为1239 bp的开放阅读框，编码412个氨基酸，GenBank中的登录号为OM460827。生物信息学分析表明：DhUF3GT蛋白属于亲水性稳定蛋白，理论相对分子质量为45.668 KD，等电点（PI）为5.98，具有多个磷酸化位点和两个糖基化位点，不含信号肽，亚细胞定位于叶绿体。系统进化树表明，该序列与同科植物铁皮石斛同源性最高，具有UGT家族的“PSPG Box”保守区域。SDS-PAGE电泳显示，成功表达出原核重组蛋白DhUF3GT-pET28（a）。结论 成功克隆出霍山石斛DhUF3GT基因序列，并获得其序列特征及原核表达蛋白，这有助于霍山石斛DhUF3GT功能的进一步研究及类黄酮化合物的生物合成机制的阐明。     

温郁金中茉莉酸氨基酸合酶关键基因JAR的克隆及生物信息学分析

目的 克隆温郁金茉莉酸氨基酸合酶关键基因JAR(JA-amino acid synthetase)的全长c DNA序列,并进行生物信息学和表达分析。方法 根据温郁金转录组数据设计特异性引物。以温郁金根茎的c DNA为模板,通过RT-PCR扩增获得JAR全长c DNA序列,利用生物信息学软件预测基因编码蛋白的特征;利用ClustalW和MEGA 6.06软件构建温郁金JAR的系统进化树;构建原核表达载体PET-22B(+)-JAR,纯化重组蛋白JAR5,并进行鉴定。结果 扩增后的基因编码582个氨基酸,全长1749 bp,且具有典型的GH3特征结构域,不具跨膜域,不存在信号肽,属于不稳定蛋白;PCR扩增后得到约1 800 bp大小的片段,经凝胶过滤色谱纯化,最终得到基于蛋白印迹实验(Western blotting)验证正确的66 200大小的重组蛋白。结论 首次克隆并分析了温郁金JAR基因,纯化了JAR5蛋白,为进一步研究温郁金JAR基因蛋白功能研究提供依据。