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。     

红花2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶基因的克隆及表达分析

目的克隆红花维生素E合成相关关键酶2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶(MPBQ MT)基因,并进行生物信息学及表达分析,为红花维生素E生物合成及调控机制研究奠定基础。方法根据红花种子转录组数据库中得到的中间序列,采用RT-PCR和RACE方法从红花种子中克隆MPBQ MT基因序列,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,构建MPBQ MT与相关物种MPBQ MT的系统进化树,利用RT-PCR方法分析在红花种子不同发育时期MPBQ MT基因的表达量。结果MPBQ MT基因全长1 392 bp,命名为Ct MPBQ MT,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 038 bp,编码345个氨基酸。生物信息学分析显示,该基因编码的蛋白理论相对分子质量约为38 900。保守结构域预测表明,该基因编码的蛋白具有典型的SAM蛋白功能结构域。结合其他物种的MPBQ MT基因构建系统树表明,红花MPBQ MT基因与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与向日葵和生菜同源性高达89%和86%。实时荧光定量PCR分析表明,MPBQ MT基因在红花开花后50 d的种子中表达量最高。结论成功地对MPBQ MT基因进行克隆及表达分析,为红花维生素E合成及调控机制研究奠定基础。     

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。     

逆境胁迫下红花CYP450s基因的表达与幼叶总黄酮含量的相关性分析

目的克隆细胞色素P450s(CYP450s)家族成员的2个基因,探究红花Carthamustinctorius幼叶在逆境胁迫下CYP450s基因的表达与红花总黄酮含量变化关系。方法以吉红1号为材料,对CYP450s家族的2个基因CYP81E8、CYP71A1进行基因克隆表达及分析。研究了茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)、干旱(PEG-6000)、光及暗处理4种逆境胁迫对红花总黄酮含量的影响,分析了CtCYP81E8和CtCYP71A1基因的表达与叶片总黄酮含量之间的相关性。结果 CtCYP81E8编码区序列为1014 bp,编码337个氨基酸;CtCYP71A1编码区序列为1287 bp,编码428个氨基酸。2个基因在不同胁迫条件下的表达量及总黄酮含量的变化表明:MeJA处理后,与野生型相比,叶片中的总黄酮含量均有不同程度的增加。CtCYP81E8、CtCYP71A1的表达量与总黄酮的积累量呈正相关;当采用PEG-6000处理后,CtCYP81E8处于正调控,而CtCYP71A1处于负调控状态,红花的叶片中总黄酮含量均显著增加;光胁迫下,在一定时间内总黄酮含量与...     

新塔花查耳酮合成酶基因克隆及表达分析

目的 克隆新塔花Ziziphora bungena黄酮类化合物生物合成途径中关键酶查耳酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因,对其进行组织表达特异性分析,构建原核表达载体并进行重组蛋白诱导表达。方法 结合新塔花转录组数据设计特异性引物,通过RT-PCR克隆新塔花查耳酮合成酶zbCHS基因,对其进行生物信息学分析,通过RT-PCR进一步分析其组织表达特异性,构建原核表达载体pET28a-chs,并转化至BL21(DE3)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 zbCHS基因长1226 bp,包含一个长度为1176 bp的开放阅读框,编码319个氨基酸,其理论相对分子质量为42 848.37。该编码蛋白定位于细胞质中,不存在跨膜区及信号肽,为非分泌蛋白,有1个糖基化位点和31个磷酸化位点。α-螺旋是该蛋白多肽链中大量的结构元件,散布于整个肽链之中。系统进化树分析表明,新塔花zbCHS基因与丹参、藿香、紫苏等亲缘关系最为接近。RT-PCR结果显示zbCHS基因在各组织中均有所表达,在叶中表达量较高,花相对表达量次之,根、茎中表达量相...     

西洋参β-香树脂合成酶基因的克隆和生物信息学分析

目的 克隆西洋参三萜皂苷生物合成途径关键酶β-香树脂合成酶(bAS)全长cDNA,为研究西洋参皂苷生物合成与次生代谢调控奠定基础.方法 采用大规模ESTs测序和cDNA末端扩增(RACE)技术克隆西洋参bAS基因.结果 获得了西洋参bAS基因全长cDNA,命名为PqbAS(GenBank注册号:JX185490),其核苷酸序列长度为2 309 bp,含有1个开放阅读框,编码631个氨基酸多肽.保守结构域搜索显示PqbAS含有环氧角鲨烯环化酶(OSCs)共有的活性位点和保守基序.Singal P4.0分析表明PqbAS属于非分泌型蛋白,Tmhmm 2.0分析表明其为非跨膜蛋白.实时荧光定量PCR显示PqbAS基因在各个器官中均有表达,在花和幼茎中高表达,根和叶中表达量相对较低.结论 首次克隆了PqbAS基因全长序列,为研究其表达特性以及在三萜皂苷生物合成中的功能奠定了基础.     

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。     

西洋参环氧角鲨烯环化酶基因的克隆、分布与分析

目的 克隆西洋参皂苷合成下游途径关键酶-环氧角鲨烯环化酶(oxidosqualene cyclases,OSC,EC 4.2.1.B2),分析基因功能及其在不同组织中的表达.方法 采用大规模ESTs测序和eDNA末端扩增(RACE)技术,对西洋参中参与达玛烷皂苷合成的环氧角鲨烯环化酶基因(OSC)进行克隆和研究.结果 获得了西洋参环氧角鲨烯环化酶(OSC)基因全长eDNA,命名为PqDS(GenBank注册号:GU997679),其核苷酸序列长度为2 310 bp,含有1个开放阅读框编码769个氨基酸的蛋白.保守结构域搜索显示PqDS含有环氧角鲨烯环化酶(OSC)共有的活性位点和保守基序.信号肽分析(Singal P3.0)表明西洋参PqDS属于非分泌型蛋白.采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)研究了PqDS基因在各个器官中的表达,结果显示在花中高表达,根、叶和茎中表达量相对较低.结论 首次克隆了西洋参环氧角鲨烯环化酶(PqDS)基因全长序列,为研究该酶在植物体内的表达、功能与作用机制奠定了基础.     

干旱胁迫对柴胡中皂苷合成关键酶基因表达及皂苷含量的影响

为了探究干旱胁迫对柴胡皂苷合成关键酶基因表达和皂苷含量的影响,以期从终产物,基因水平揭示柴胡皂苷合成对环境变化的响应。该研究以定植5个月的柴胡苗为研究材料,通过添加聚乙二醇(PEG)模拟干旱环境,利用HPLC测定不同胁迫程度下,柴胡根中皂苷a和d含量的变化,同时以β-tubulin为内参基因,采用荧光实时定量PCR(RT-q PCR)分析皂苷合成途径中4个关键酶3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(HMGR),异戊烯基焦磷酸异构酶(IPPI),法尼基焦磷酸合酶(FPS)和β-香树素合成酶(β-AS)基因的表达。通过研究发现,干旱胁迫处理显著提高了柴胡中皂苷的含量,且当PEG为10%时,柴胡皂苷a和d质量分数最高,分别达到0.648%,0.781%;同时,各基因表达量结果显示,4个关键酶基因的表达均呈现不同程度的上调,其中FPS和β-AS上调极显著(P0.01);此外,相关性分析表明,HMGR,IPPI,FPS,β-AS的表达量和皂苷含量间存在显著正相关关系。因此,干旱胁迫下,柴胡通过调节皂苷合成关键酶基因的表达,来调节次生代谢物皂苷的合成,从而对逆境做出响应。     

黄花蒿MCS基因的克隆及其序列分析与原核表达

目的 从黄花蒿中克隆MEP途径关键酶2C-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合成酶(MCS)基因,进行序列特征分析、原核表达以及组织表达的研究.方法 根据黄花蒿MCS (AaMCS)基因EST序列,克隆MCS cDNA及基因组序列.将MCS编码区与表达载体pET-21a(+)重组,构建pET-21a (+)-MCS的原核表达载体并转入大肠杆菌BL21 (DE3),IPTG诱导获得MCS融合蛋白.半定量RT-PCR检测MCS的组织表达情况.结果 AaMCS cDNA全长994 bp,包含681 bp的开放阅读框,编码226个氨基酸,基因全长2 540 bp,包含3个外显子和2个内含子.构建pET-21a (+)-MCS重组质粒,获得稳定的pET-21a (+)-MCS原核表达体系.AaMCS在根、茎、叶、花中均有表达,其中花中表达量较高,根和茎中表达量低.结论 克隆了AaMCS基因,建立pET-2 1a (+)-MCS稳定的原核表达体系,为研究AaMCS蛋白的活性及其功能奠定了基础.     

荆芥1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶基因克隆及生物信息学分析

目的 克隆荆芥1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase,StDXS)基因,并进行生物信息学分析.方法 根据荆芥转录组数据获得的StDXS基因序列设计特异性引物,通过RT-PCR技术获得StDXS基因cDNA的全长序列,并进行生物信息学分析.结果...     

药用真菌猪苓菌核无机磷酸盐转运蛋白基因的分子克隆与特性分析

目的克隆猪苓Polyporus umbellatus菌核无机磷酸盐转运蛋白基因并进行生物信息学和表达模式分析。方法采用RT-PCR技术从猪苓菌核中克隆得到1个无机磷酸盐转运蛋白(inorganic phosphate transporter)基因,利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域、信号肽和跨膜结构等分子特性;采用Clustal W2以及MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化关系分析;实时荧光定量PCR分析基因表达模式。结果猪苓无机磷酸盐转运蛋白基因命名为Pu Pi T(NCBI登录号:KU179154)。该基因开放读码框全长为1 590 bp,编码530个氨基酸。Pu Pi T蛋白相对分子质量为57 552,等电点6.82。氨基酸序列分析表明,Pu Pi T蛋白具有12个跨膜区。氨基酸序列多重比对及系统发育树结果显示Pu Pi T与Moniliophthora rorer亲缘关系最近,与Moniliophthora roreri、双色蜡蘑Laccaria bicolor、Heterobasidion irregulare有较高的同源性,荧光定量PCR结果表明,Pu Pi T在与蜜环菌共生的猪苓菌核及未与蜜环菌共生的菌核中都有表达,其中共生部分的表达量显著上调,约是未共生部位的12倍,说明其参与猪苓与蜜环菌共生过程。结论 Pu Pi T基因克隆和分子特征为进一步研究揭示其在猪苓菌核磷元素转运及与蜜环菌共生过程中的调控作用奠定基础。     

独行菜磷酸甲羟戊酸激酶LaPMK基因克隆、生物信息学分析及原核表达

目的从独行菜Lepidium apetalum中克隆萜类合成途径关键酶磷酸甲羟戊酸激酶(phosphomevalonate kinase,PMK)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La PMK基因序列设计特异性引物,克隆得到La PMK基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),构建p ET32a-La PMK原核表达载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中用IPTG诱导表达La PMK融合蛋白。结果 La PMK基因ORF全长为1 518 bp(Genbank注册号KT004541),编码505个氨基酸。生物信息学分析结果显示La PMK蛋白没有跨膜区,不含信号肽,位于细胞质中,含有GHMP激酶家族特异的N末端和C末端的保守结构域。系统进化树结果显示La PMK蛋白与芜菁的PMK蛋白具有92%的序列相似性,亲缘关系较近。构建p ET32a-La PMK原核表达载体,在大肠杆菌中成功表达La PMK融合蛋白。结论克隆了La PMK基因,建立其稳定的原核表达体系,为La PMK蛋白纯化、抗体的制备,进一步研究La PMK基因在独行菜萜类合成途径中的作用奠定了基础。     

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。     

接骨草HMGR基因cDNA克隆、不同器官中的差异表达及生物信息学分析

目的克隆接骨草Sambucus chinensis 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因并分析其差异表达。方法采用RT-PCR方法获得HMGR基因c DNA序列,并对HMGR蛋白进行理化性质、蛋白二级结构及三级结构预测分析,并预测该蛋白功能;利用实时荧光定量PCR方法检测HMGR基因在接骨草的根状茎、地上茎、叶、花中的表达情况。结果克隆获得的HMGR基因c DNA全长为1 626 bp,编码593个氨基酸。生物信息学预测HMGR蛋白含2个跨膜区,不含信号肽。HMGR基因主要在接骨草的花和地上茎中表达较高,其他器官表达相对较低。结论首次从接骨草中克隆了HMGR基因,为进一步阐明该基因在接骨草萜类化合物代谢途径中的重要作用奠定基础。     

陆英HMGS基因cDNA克隆、不同器官中的差异表达及生物信息学分析

目的克隆陆英Sambucus chinensis 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶(HMGS)基因并分析其差异表达。方法采用实时荧光定量PCR(RT-PCR)方法获得HMGS基因c DNA序列并对HMGS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RT-PCR方法检测了HMGS基因在陆英的根状茎、地上茎、叶、花中的表达情况。结果克隆获得的HMGS基因c DNA全长为1 401 bp,编码466个氨基酸。生物信息学预测HMGS蛋白无跨膜区,不含信号肽。HMGS基因主要在陆英的花和根状茎中表达较高,在叶中表达相对较低。结论首次从陆英中克隆了HMGS基因,为进一步阐明该基因在陆英萜类化合物代谢途径中的重要作用奠定基础。     

丹参酮生物合成相关SmERF108转录因子的鉴定及其靶基因分析＊

目的 鉴定与丹参酮合成相关转录因子AP2/ERF家族中SmERF108转录因子，并分析转录因子SmERF108的靶基因。方法 利用生物信息学在线分析平台如NCBI、PFAM等分析SmERF108的序列特征；MEGA-X软件用于构建SmERF108与不同功能转录因子的系统进化树；拟南芥原生质体转化法鉴定SmERF108蛋白的亚细胞定位；通过实时荧光定量PCR（Real-time qPCR）对SmERF108基因在丹参不同器官和组织差异表达进行检测；利用酵母体系对SmERF108的转录激活活性进行探究并用酵母单杂技术确定其靶基因。结果 SmERF108具有典型的AP2/ERF保守结构域，属于ERF-B3亚组，系统进化树和保守基序分析显示SmERF108与丹参中SmERF128、青蒿中AaERF2亲缘关系较近且保守基序分布一致；亚细胞定位显示SmERF108蛋白定位于细胞核；SmERF108基因在周皮中表达最高，且呈现周皮（R1）>韧皮部（R2）>木质部（R3）的规律；酵母自激活验证SmERF108具有转录激活活性，同时酵母单杂交确认其能与关键酶基因SmCPS1启动子结合。结论 鉴定到丹参中一个新转录因子SmERF108，生物信息学分析及差异表达分析预测与丹参酮合成相关，分子互作初步证实靶基因为SmCPS1二萜环化酶。