橘核柠檬苦素葡萄糖基转移酶基因(lgt)的克隆与表达分析

目的:从橘核主要来源品种大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’的总RNA中克隆获得柠檬苦素葡萄糖基转移酶基因(lgt),并对其进行生物信息学相关表达分析。方法:提取橘核总RNA,克隆获得了lgt基因序列,通过生物信息学对其蛋白的特征进行分析,构建lgt与其相关物种lgt的系统进化树,利用RT-PCR分析橘核不同时期的lgt基因表达量,并进行分析。结果:克隆获得lgt基因的总长度为1 372 bp,编码457个氨基酸,利用生物信息学分析其属于糖基转移酶超家族的亲水性蛋白,有较多的α-螺旋和自由卷曲,存在于真核生物细胞质,通过RT-PCR分析种子在脱水干燥时期表达量最低,其次为形态建成时期,成熟时期表达量最高。结论:首次从大红袍中成功克隆lgt基因,为橘核中柠檬苦素类物质合成及调控机制奠定了基础。     

橘核柠檬苦素类化合物积累与功能基因表达的灰色关联度分析

目的研究橘核传统药用品种大红袍Citrus reticulata‘Dahongpao’中柠檬苦素类化合物生物合成机制与转运规律。方法利用UPLC法测定橘种子生长发育过程中茎、叶、果皮及种子中的柠檬苦素、诺米林、黄柏酮等柠檬苦素类化合物的量,采用灰色关联度分析方法,与克隆获得的角鲨烯合成酶基因(ss)、角鲨烯环氧酶基因(se)、葡萄糖基转移酶基因(lgt)表达量进行关联度分析。结果不同器官中柠檬苦素类化合物在种子中得到最大积累;不同器官中柠檬苦素类化合物的积累与ss、se、lgt基因表达均有较大的关联,但在种子中柠檬苦素的积累与ss、se、lgt基因表达最密切,其中ss基因表达对柠檬苦素、诺米林、黄柏酮的积累贡献最大。结论本实验为柠檬苦素类化合物合成机制与转运规律提供可靠、科学的依据。     

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。     

广藿香醇合成酶基因Pc-PTS_1的克隆和生物信息学分析

目的:从广藿香总RNA中克隆广藿香醇合成酶基因(Pc-PTS_1),并对其进行生物信息学分析。方法:利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和c DNA末端快速扩增技术(RACE)获得广藿香倍半萜合成酶基因Pc-PTS_1的cDNA全长序列,并利用生物信息学软件对该序列进行相似性和同源性分析,预测其编码蛋白的结构和功能。结果:广藿香倍半萜合成酶基因Pc-PTS_1的开放阅读框(ORF)全长1 713 bp,编码570个氨基酸,含有DDXXD保守序列,并与其他倍半萜合成酶基因具有较高相似性。结论:Pc-PTS_1的克隆及其生物信息学分析为其他倍半萜类合成酶基因的发现和研究提供参考,从分子生物学角度阐释其生物学功能,也为进一步研究其生物合成调控机制奠定基础。     

白木香倍半萜合成酶As-SesTPS1基因的克隆、生物信息学和表达分析

目的基于前期对白木香Aquilaria sinensis转录组测序结果,从白木香总RNA中克隆白木香倍半萜合成酶基因(As-Ses TPS1),并对其进行生物信息学及表达分析。方法利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)从白木香总RNA中获得倍半萜合成酶基因As-Ses TPS1的c DNA全长序列;利用生物信息学手段对该序列进行相似性和同源性分析,并预测其编码蛋白的结构和功能;利用q RT-PCR技术检测该基因在白木香不同样品中的表达水平。结果得到倍半萜合成酶基因As-Ses TPS1,开放阅读框(ORF)全长1 671 bp,编码556个氨基酸,其与多条倍半萜合成酶基因具有较高相似性,并含有RRx8W和DDxx D的保守序列;该基因在白木香的沉香样品中高表达。结论 As-Ses TPS1的克隆及其生物信息学和在白木香不同部位表达差异性分析,为白木香倍半萜生物合成代谢途径的研究奠定基础。     

温郁金萜类合成酶基因CwTPS05、CwTPS10的克隆与表达分析

目的克隆温郁金Curcuma wenyujin萜类合成酶基因(CwTPS05 CwTPS10)并进行生物信息学及表达分析,为今后利用代谢工程生产温郁金萜类成分提供依据。方法根据前期温郁金转录组测序数据,利用PCR技术从根茎cDNA文库中克隆CwTPS05和CwTPS10序列;生物信息学分析其核苷酸和氨基酸序列特征;qRT-PCR检测基因在不同组织中的表达水平。结果克隆获得CwTPS05 (GenBank登入号:MT814867)基因,开放阅读框全长1446 bp,编码481个氨基酸,预测相对分子质量为55 990;CwTPS10 (GenBank登入号:MT814863)基因,开放阅读框全长1494 bp,编码497个氨基酸,预测相对分子质量为58 550。CwTPS05和CwTPS10均属于酸性、非跨膜、无转运肽的亲水性蛋白。同源进化树分析表明,CwTPS05和CwTPS10基因被归类为植物萜类合成酶TPSa亚家族。qRT-PCR分析表明,CwTPS05在根茎中特异性表达,CwTPS10在根茎和块根中特异性表达。结论成功克隆获得温郁金CwTPS05和CwTPS10基因并进行生物信息分...     

广佛手UDP-鼠李糖合成酶基因的克隆及功能鉴定

目的对广佛手Citrus medica var.sarcodactylis中参与合成UDP-鼠李糖的UDP-鼠李糖合成酶(UDP-rhamnose synthase,RHM)基因进行全长cDNA克隆、功能鉴定及差异表达分析。方法基于广佛手转录组数据,筛选和克隆广佛手鼠李糖合成酶基因(CmRHM1)的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析;构建原核表达载体,通过体外酶促反应鉴定CmRHMl的功能;利用实时荧光定量PCR分析广佛手不同器官中CmRHM1基因的表达特性。结果CmRHM1基因的开放阅读框(ORF)长度为2007 bp,编码668个氨基酸。该基因编码蛋白的相对分子质量为75 330、理论等电点是6.97,为亲水蛋白,无信号肽。多重序列比对显示CmRHMl在序列的N-端和C-端均含有高度保守的2个结构域(GxxGxxG/A和YxxxK)。体外酶促反应结果表明CmRHMl蛋白具有催化UDP-Glc合成UDP-Rha的功能。实时荧光定量结果显示该基因在广佛手的茎、叶和果实中的表达水平依次为叶果实茎。结论CmRHM1基因的功能鉴定为UDP-鼠李糖及鼠李糖糖苷的生物合成奠定了物质基础。     

刺五加环阿屯醇合酶基因的克隆及其表达分析

目的克隆刺五加的环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因,并对其进行生物信息学和表达分析。方法采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNAends,RACE)技术克隆刺五加CAS基因的全长cDNA序列。运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能,并通过RT-PCR法检测CAS在不同生长发育时期和不同器官中的表达情况。结果刺五加CAS基因的cDNA全长为2 758 bp,开放阅读框长2 277 bp,编码758个氨基酸的蛋白,包含三萜合成酶的标志性序列。CAS蛋白无跨膜区域,定位于细胞质中。RT-PCR的结果显示,刺五加CAS基因在各时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P<0.05)。其中果实基本成熟期的表达量最高,是最低量萌芽期的1.56倍,各器官中,叶片的表达量最高,是最低量叶柄的1.37倍。结论首次分离并报道了刺五加的CAS cDNA克隆,并证实其在不同生长发育时期和不同器官中的表达量不同,为进一步研究CAS对刺五加皂苷量的影响和表达调控奠定基础。     

罗马洋甘菊吉马烯A合成酶基因的克隆与表达分析

目的从罗马洋甘菊Chamaemelum nobile中克隆萜类化合物合成关键酶吉马烯A合成酶(germacrene A synthase,GAS)cDNA全长,并对其进行生物信息学和组织表达分析。方法基于前期对罗马洋甘菊转录组测序结果,设计特异性引物,利用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)扩增得到GAS的cDNA全长,利用生物信息学手段对其核苷酸和编码的氨基酸序列进行分析,并预测其编码的蛋白质的理化性质和功能。通过实时定量PCR技术(qRT-PCR)检测罗马洋甘菊GAS基因(CnGAS)在罗马洋甘菊不同组织的表达水平。结果扩增得到的罗马洋甘菊吉马烯A合成酶基因的cDNA全长为1 785 bp,命名为CnGAS(GenBank登录号为KU589283),包含1个1 683 bp的开放阅读框(ORF),编码561个氨基酸,预测的相对分子质量和等电点分别为6 470和5.21。CnGAS基因编码的氨基酸序列与其他植物的GAS蛋白高度同源,且含有DDxx D保守序列。系统进化树表明CnGAS基因与菊科植物的GAS基因的亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示CnGAS基因在罗马洋甘菊各组织中均有表达,且花中表达量最高。结论从罗马洋甘菊中克隆得到CnGAS基因,分析了该基因在不同组织中的表达水平,为罗马洋甘菊萜类化合物的生物合成代谢途径的研究奠定了基础。     

马蓝BcASB基因的克隆、生物信息学及表达分析

目的克隆马蓝邻氨基苯甲酸合成酶(anthranilate synthase,AS)BcASB基因(GenBank登录号QCF61930.1),并对其进行生物信息学分析、时空表达分析以及检测马蓝有效成分靛蓝、靛玉红积累量随时间的变化。方法通过RT-PCR和RACE技术,克隆BcASB基因全长,应用生物信息学的方法对该基因编码的蛋白进行各种理化性质测定,二级结构和三级结构预测分析以及对核苷酸和氨基酸序列进行比对;利用qRT-PCR技术检测BcASB基因在马蓝不同器官(根、茎、叶)中的表达模式以及在外源诱导子茉莉酸甲酯(methyl-jasmonate,MeJA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、水杨酸(salicylic acid,SA)和乙烯利(ethylene,ETH)诱导下的表达情况;同时运用HPLC测定吲哚类生物碱靛蓝、靛玉红含量的变化情况。结果克隆获得BcASB基因,开放阅读框(open reading frame,ORF)长度为765 bp,编码256个氨基酸,生物信息学表明,该蛋白不含信号肽且无跨膜区,亚细胞结构定位于叶绿体;qRT-PCR检测结果表明,BcASB基因在马蓝叶和茎中的表达量较高,在根中表达较低;BcASB基因可响应不同外源诱导处理,而影响其转录;HPLC检测结果显示靛蓝、靛玉红含量有着明显的变化。结论成功克隆马蓝邻氨基苯甲酸合成酶BcASB基因,为进一步阐释该基因在马蓝吲哚类生物碱合成途径的作用及表达调控研究奠定基础。     

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.     

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.     

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。     

北葶苈子GGPS基因的克隆、序列分析与原核表达

目的:获得北葶苈子(Lepidium apetalum)中牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPS)的编码基因,进行生物信息学分析,在大肠杆菌中表达该蛋白。方法:根据北葶苈子转录组测序结果中的GGPS基因序列,设计特异性引物,通过PCR扩增得到北葶苈子GGPS的c DNA序列,进行TA克隆、测序及序列分析,构建原核表达载体并于大肠杆菌中表达北葶苈子GGPS蛋白。结果:得到北葶苈子GGPS c DNA全长1 146 bp,编码381个氨基酸;序列分析表明北葶苈子GGPS基因编码的氨基酸序列包含类异戊二烯合成酶结构域,氨基酸序列进化关系表明北葶苈子GGPS与拟南芥(Arabidopsis thaliana)和白芥(Sinapis alba)亲缘关系最近;成功构建了p ET-32a-La GGPS原核表达载体,并在大肠杆菌BL21菌株中成功诱导表达。结论:首次克隆得到北葶苈子GGPS基因,并在大肠杆菌中成功表达了北葶苈子GGPS蛋白,为纯化该蛋白并研究其结构和功能奠定了基础。     

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。     

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...     

蚬壳花椒ZdICL基因的克隆表达以及种子萌发过程中表达量变化

目的克隆表达蚬壳花椒种子萌发过程中油脂代谢关键调控基因,研究该基因在蚬壳花椒种子外源激素赤霉素(GA)促萌发下调控蚬壳花椒种子人工萌发分子机制。方法根据蚬壳花椒转录组测序结果,筛选克隆油脂代谢关键基因,并利用原核表达体系表达纯化目的蛋白,对其编码产物进行生物信息学分析和预测。种子萌发实验分为清水对照组与GA促萌发实验组,设定0、6、12、24、48 h为萌发取样点,相对荧光定量分析该基因表达量变化。结果通过克隆该基因片段及序列分析,确定该基因编码异柠檬酸裂解酶(ICL),将其命名为ZdICL。该基因开放阅读框全长为1 728 bp,编码产物包含575个氨基酸。构建原核表达载体pET-28a-ZdICL,并在大肠杆菌BL21(DE3)中获得高效表达,对该基因编码产物的氨基酸序列进行聚类分析表明,其与甜橙同源性最高,而与模式生物拟南芥同源性最低。在种子萌发过程中其表达量在GA促萌发过程中第48小时前逐步降低,到第48小时表达量升高,与外源激素GA对种子萌发过程中脂肪动员代谢调控相吻合。结论通过对ZdICL基因进行克隆表达以及表达量分析,初步认为蚬壳花椒种子自然繁育率低下的原因之一可能是自身内源激素GA含量不足,导致ICL活性不足,无法有效保护种子抵御氧化损伤,致死种现象较多,同时为探索该基因在蚬壳花椒种子萌发过程中的调控功能奠定基础。     

刺五加法尼基焦磷酸合酶基因的克隆、 生物信息学及表达分析

目的:克隆刺五加的法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,FPS)基因,并对其进行生物信息学和表达分析.方法:采用cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆刺五加FPS基因的全长cDNA序列.运用生物信息学方法对该基因进行分析,预测其编码蛋白的结构与功能.并通过RT-PCR法检测FPS在不同器官中的表达情况.结果:刺五加FPS基因的cDNA全长为1 499 bp,开放阅读框长1 029 bp,编码342个氨基酸的蛋白,包含2个富含天冬氨酸(DDXXD)的保守功能域.FPS蛋白无跨膜区域,定位于细胞质中.RT-PCR的结果显示,刺五加FPS基因在各器官中均有表达,但表达最具有显著差异(P＜0.05).结论:首次分离并报道了刺五加FPS的cDNA克隆,并证实其在不同器官中的表达量不同,为进一步研究FPS对刺五加皂苷合成的影响和表达调控奠定了基础.     

蜘蛛香香叶醇-10-羟化酶基因的克隆及表达分析

目的:克隆蜘蛛香香叶醇-10-羟化酶(geraniol-10-hydroxylase,G10H)基因,并对其进行生物信息学和基因表达量分析。方法:在已测得蜘蛛香转录组数据的基础上,设计全长特异引物,克隆出G10H基因全长,运用生物信息学进行基因序列同源性分析,并对编码蛋白进行各种理化性质分析。运用实时荧光定量PCR检测该基因在蜘蛛香不同部位的相对表达量,并利用茉莉酸甲酯处理蜘蛛香植株后,分时间取成熟叶片进行诱导表达分析。结果:从蜘蛛香中克隆得到了长度为1 500 bp的G10H基因(VjG10H)完整开放阅读框的cDNA序列,编码499个氨基酸。VjG10H编码的蛋白相对分子质量是55.92 kDa,理论等电点为7.61。实时荧光定量PCR检测结果表明,VjG10H基因在成熟叶中表达量最高,其次是根茎中,在新生叶中表达量最低;VjG10H对茉莉酸甲酯的诱导表现出敏感,茉莉酸甲酯诱导处理48 h后基因的表达水平达到最高。结论:成功从蜘蛛香植株中克隆得到可能参与环烯醚萜生物合成途径中的关键酶G10H基因。     

白木香AsMAPK3基因的克隆及表达分析

目的:克隆白木香中分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)基因,检测其组织表达及诱导表达特性。方法:在454高通量测序获得部分c DNA序列基础上,利用RACE方法获得全长cDNA。采用NCBI在线Blastp、DNAman和MEGA4软件,对序列进行生物信息学分析。随后,通过荧光定量PCR检测目的基因的组织表达及诱导表达特性。结果:扩增到了白木香中分裂原活化蛋白激酶基因AsMAPK3,并对其进行了生物信息学分析和表达特性分析。结论:通过As MAPK3的克隆及分析,为后续验证其生物学功能奠定了基础。