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。     

红花天冬氨酸激酶基因片段的分离及表达分析

目的克隆红花种子中的天冬氨酸激酶(aspartokinase,AK)基因并研究其在种子不同发育时期的表达量。方法根据红花转录组文库注释信息筛选与红花天冬氨酸激酶(Ct AK)基因相关的Unigenes,设计引物,以红花种子总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增Ct AK基因片段并连接到克隆载体上,经PCR及酶切鉴定,筛选阳性克隆进行测序。同时利用荧光定量PCR技术对其进行基因表达量的分析。结果克隆了红花Ct AK基因的核心片段,分离到486 bp的基因序列。根据Ct AK基因片段设计引物,对不同品种不同发育时期红花种子进行荧光定量PCR分析,Ct AK基因在红花品种川红1号初花后13 d表达量最高。结论系统发育树分析表明,该基因与其他物种的AK基因具有较高的同源性。     

红花二氢吡啶二羧酸合酶基因片段的分离及表达分析

目的克隆红花Carthamus tinctorius赖氨酸合成途径关键酶二氢吡啶二羧酸合酶(dihydrodipicolinate synthase,DHDPS)基因并研究其在不同发育时期红花籽粒中的表达量。方法根据红花转录组文库注释信息筛选出与红花DHDPS(Ct DHDPS)基因相关的Unigenes,设计引物,以红花总RNA的反转录产物为模板,采用RT-PCR技术克隆Ct DHDPS基因片段,连接p EASY-T1克隆载体,经PCR和酶切鉴定,筛选阳性克隆并测序。同时利用荧光定量PCR技术对其在红花籽粒不同发育时期基因表达量进行分析。结果分离到长度为396 bp的Ct DHDPS基因片段,系统发育树分析表明该基因与其他物种的DHDPS基因具有较高的同源性。结论克隆了Ct DHDPS基因的核心片段,根据Ct DHDPS基因片段设计引物,对不同品种不同发育时期红花种子进行基因表达量分析,Ct DHDPS基因在红花品种川红1号初花后14 d表达量最高。     

红花bZIP20转录因子基因的克隆、表达分析及植物表达载体构建

目的克隆红花花瓣中b ZIP20(Basic region/leucine zipper motif)基因,研究其在不同组织中的表达量并构建其植物表达载体。方法根据红花转录组测序结果挑选b ZIP基因的设计引物,以红花花瓣总RNA为模板,采用RT-PCR法扩增b ZIP20基因开放阅读框(ORF)片段,利用RT-PCR法分析在红花不同组织以及尖孢镰刀菌侵染后红花根部b ZIP20基因的表达量,同时构建植物表达载体p BASTA-b ZIP20。结果 b ZIP20基因ORF长981 bp,编码326个氨基酸(Gen Bank登录号为KT692605)。红花b ZIP20与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其与芝麻、野茶树的氨基酸序列相似性高达85.41%和83.99%。实时荧光定量PCR分析表明,b ZIP20基因在不同组织中的表达水平具有显著差异,在花中呈现高表达,而在其他组织中低表达。接种尖孢镰刀菌的红花根部组织中b ZIP20基因的表达显著上调。结论成功地对b ZIP20基因进行克隆及表达分析,并构建植物表达载体p BASTA-b ZIP20。     

杭菊DFR基因克隆及其在花中表达特征分析

目的克隆杭菊Chrysanthemum morifolium二氢黄酮醇还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)基因,并研究其在花芽分化期及开花期不同时期的表达特征。方法根据已报道的菊花Chrysanthemum morifolium DFR基因序列设计引物,通过荧光定量PCR(RT-PCR)技术从杭菊头状花序中扩增出目的基因片段,连接、转化、挑取阳性克隆测序并拼接;采用基于内参基因的相对定量PCR方法,分析该基因表达量特征。结果得到全长1 152 bp的杭菊DFR基因,最大开放阅读框1 029 bp,共编码342个氨基酸。NCBI上进行Blast比对,该基因与其他植物的DFR基因有很高的同源性。RT-PCR表明该基因在花芽分化时期不同阶段以及开花期不同时期花不同部位中表达量均有差异。花芽分化时期杭菊DFR基因在50 d表达量最高;开花期该基因在时期I的管状花中表达量最高,在时期II的花序托中表达量最低。结论克隆得到杭菊DFR基因c DNA序列,该基因表达存在时间和空间上的差异,表达量在花蕾膨大成熟到舌状花开放30%的时间段内最高。该结果为进一步进行该基因在杭菊中的表达与催化产物的关系和调控机制研究奠定了基础。     

太子参3个肌动蛋白基因片段的克隆与序列分析

目的克隆太子参肌动蛋白(Actin)基因片段并进行序列分析。方法利用植物Actin基因的保守序列设计简并引物,通过RT-PCR和抑制PCR扩增太子参Actin基因核心片段。利用半定量RT-PCR分析太子参Actin基因在不同种源、不同器官、不同生长发育时期的表达情况。结果通过RT-PCR获得3条太子参Actin基因的核心片段,长度均为760 bp,依次命名为PhACT1、PhACT2、PhACT3。通过抑制PCR及序列拼接后3条核心片段依次延长至1 008、1 008、975 bp,分别编码336、336、325个氨基酸残基。半定量RT-PCR分析表明PhACT2和PhACT3基因在不同种源、不同器官、不同生长发育时期的表达量基本恒定,PhACT1基因存在一定的差异。结论首次从太子参中克隆得到3条太子参Actin基因序列,并确定PhACT2基因适合作为太子参功能基因表达分析的内参基因。     

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。     

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。     

鱼腥草查耳酮合成酶1基因cDNA克隆、差异表达及其蛋白质序列分析

目的 克隆鱼腥草查耳酮合成酶1（CHS1）基因并分析其蛋白质序列。方法 根据已经克隆的植物CHS基因的保守序列设计一对引物,以鱼腥草总RNA为模板,采用RT-PCR和SON-PCR的方法快速获得CHS基因序列并连接到pMD18-T Simple载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序。结果 得到一段1 188 bp的序列,序列分析表明,该片段编码395个氨基酸,与其他高等植物CHS基因氨基酸序列同源性在62.3%以上,生物信息学分析表明,该蛋白含有CHS家族的特征多肽序列“RLMMYQQGCFAGGTVLR”和“GVLFGFGPGL”,不含信号肽序列。相对荧光定量PCR分析表明,CHS1基因在花中的表达量最高,其次是地上茎,再次是地下茎,叶片中表达量最低。结论 首次从鱼腥草中克隆了CHS1基因,为有效利用该基因奠定了基础。     

当归肌动蛋白基因片段的克隆及序列分析

目的 对当归肌动蛋白(Actin)基因进行克隆及序列分析.方法 根据已经克隆的植物Actin基因的保守序列设计一对简并性引物,以当归根部总RNA为模板,采用RT-PCR方法扩增Actin基因片段并连接到pMD19-T载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序.结果 得到一段598 bp的序列,序列分析表明,该片段编码198个氨基酸,与高等植物Actin基因核苷酸序列同源性在83％以上,与其他肌动蛋白氨基酸序列同源性达94％以上.结论 首次从当归中克隆出了Actin基因,为有效利用该基因奠定了基础.     

红花光调控信号途径关键基因CtHY5的克隆及表达分析

目的 以药用植物红花Carthamus tinctorius为研究对象,克隆光信号途径关键转录因子HY5基因,并对其进行生物信息学和表达模式分析,为红花HY5基因的功能研究提供参考。方法 以红花转录数据为参考,设计引物,采用PCR扩增方法从红花中克隆得到HY5的全长cDNA和DNA序列。运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测编码蛋白的结构与功能,并通过荧光定量PCR方法检测CtHY5基因在红花不同组织及花发育不同时期的表达情况。结果 CtHY5基因的cDNA全长为462 bp,编码153个氨基酸,DNA全长为1941 bp,包含4个外显子和3个内含子。生物信息学分析表明,CtHY5为亲水性蛋白,定位于细胞核中。系统进化树及模体结构分析结果表明CtHY5与来自菊科的刺菜蓟、黄花蒿、薇甘菊、向日葵、莴苣中的HY5进化关系较近。定量分析表明,在白色红花和红色红花中,CtHY5基因均在花中表达量最高,其次为茎和苞片,在根中表达量最低。此外,除了根外,CtHY5基因在白色红花各组织中的表达量要明显高于红色红花。结论 首次从红花中克隆得到了光信号途径关键转录因子CtHY5基因,并研究了该基因在不同花色红花品系中的表达模式,为进一步研究其生物学功能奠定了基础。     

红花查耳酮异构酶基因植物表达载体的构建及拟南芥转化

目的构建红花查耳酮异构酶(CHI)基因的植物表达载体并在拟南芥中进行超表达验证该基因的功能。方法将已经分离的红花CHI基因作为目的基因,在其两端引入Bam H I和Eco R I酶切位点,构建含有35S启动子的植物超表达载体p BASTA-CHI,通过Flora-dip法将其转化到拟南芥中,并对转基因拟南芥T2代植株进行PCR和总黄酮量检测。结果转基因拟南芥T2代植株的PCR检测,红花CHI基因已经初步整合到拟南芥基因组中,黄酮量检测表明,转红花CHI基因的拟南芥比野生型拟南芥中的黄酮量有所提高,最高提高到2.3倍。结论成功构建了含有红花CHI基因的植物表达载体,并在拟南芥中进行超表达,获得了转基因拟南芥T2植株。     

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。     

滇重楼鲨烯环氧酶基因的克隆及原核表达研究

目的克隆滇重楼Paris polyphylla var.yunnanensis三萜皂苷生物合成途径中的关键酶鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)基因,并进行原核表达。并用Real-time PCR法检测cDNA样本中SE1基因和SE2基因的相对量。方法以滇重楼根为材料提取总RNA并反转录为cDNA。以cDNA为模板,根据转录组数据中的2组SE基因全长序列设计特异性引物,对SE基因进行克隆后转入到pEASY-T1 Simple Cloning Vector中,经测序鉴定正确后,构建pEASY-E1-SE表达载体,利用Art Media protein Expression/Amp+培养基自动诱导表达。Real-time PCR法检测cDNA样本中SE1和SE2基因的相对量。结果获得了2条滇重楼SE基因,命名为ppSE1和ppSE2。ppSE1的全长为1 932 bp,开放阅读框(ORF)为1 578 bp,编码525个AA;ppSE2的全长为1 828 bp,ORF长为1 548 bp,编码515个氨基酸。荧光定量PCR结果显示ppSE1基因和ppSE2基因在茎和叶中的表达具有显著差异,ppSE1的表达在叶中最为显著。酶切和测序结果表明,原核表达载体pEASY-E1-SE构建成功;SDS-PAGE分析显示,在BL21(DE3)表达感受态细胞中成功诱导表达了SE基因的2种融合蛋白。结论克隆了滇重楼的SE基因,获得了在体外具有生物学活性的SE蛋白。ppSE1基因和ppSE2基因在滇重楼中具有不同的表达模式,在滇重楼次生代谢产物的合成中起着不同的作用。     

基于转录组测序的银杏类黄酮生物合成关键基因表达分析

目的对银杏进行转录组测序,分析银杏生长发育不同时期类黄酮生物合成关键基因的表达。方法以银杏幼年树和成年树不同时期叶片作为供试材料,利用Illumina HiSeq 2000进行转录组测序,对Unigene进行功能注释,分析银杏类黄酮生物合成关键基因的表达特征。结果转录组测序共获得43 073条Unigene,其中35 179条被注释,基因差异表达(DEG)筛选得到5 117个基因。通过对类黄酮合成相关KEGG途径进行分析,筛选出50条候选基因。分析50条候选基因的表达规律,发现类黄酮合成关键基因均在银杏幼叶中高表达,但在成年树与幼年树同时期叶片之间表达差异不显著。分析与类黄酮合成关系密切的13个基因发现,其中肉桂酸4-羟化酶(C4H)、查耳酮合成酶(CHS)、花青素合成酶(ANS)、花青素还原酶(ANR)和类黄酮O-甲基转移酶(FOMT)基因的表达量较高,类黄酮3′-羟化酶(F3′H)、类黄酮3′,5′-羟化酶(F3′5′H)和黄酮醇合成酶(FLS)基因的表达量则相对较低。结论通过转录组高通量测序,筛选分析了银杏类黄酮生物合成的关键基因及其表达特征,为提高银杏类黄酮产量提供了分子生药学理论基础。     

鸢尾糖基转移酶编码基因ItUGT349和ItUGT419克隆及特性研究

目的 克隆获得鸢尾Iris tectorum糖基转移酶基因ItUGT349和ItUGT419,并对其进行生物信息学分析、基因差异表达检测和蛋白原核表达等特性分析。方法 以鸢尾转录组中筛选到的ItUGTs基因全长开放阅读框(open reading frame,ORF)设计特异性引物,进行PCR扩增,经测序后获得基因序列并进行生物信息学分析;通过荧光定量PCR(real-time PCR,qRT-PCR)进行基因差异表达检测;最后构建pET-32a(+)原核表达载体在大肠杆菌中表达蛋白。结果 PCR扩增ItUGT349和ItUGT419的ORF长度分别为1461、1488 bp,编码蛋白相对分子质量大小分别为53 830、54 910。荧光定量PCR显示,ItUGT349的表达量在叶片中最高,而ItUGT419在花器官中表达最高。进化树表明,ItUGT419与三萜类糖基转移酶聚类在一起,ItUGT349与三萜、黄酮和木质素等多种类型的糖基转移酶聚类到一支。ItUGT349和ItUGT419在大肠杆菌中均成功的表达出可溶性蛋白。结论 通过ItUGT349和ItUGT419基因全长ORF克隆,并对其进行序列分析,基因差异表达检测及原核表达等研究,为后续进一步鉴定其催化功能奠定基础。