刺五加GAPDH基因组DNA的克隆与分析

目的克隆刺五加GAPDH基因的DNA及启动子序列,并进行生物信息学分析。方法以刺五加的基因组DNA为模板,采用PCR和TAIL-PCR技术克隆GAPDH基因的全长DNA序列及5’端上游启动子序列,并对其进行生物信息学分析。结果克隆到长4 103 bp的刺五加GAPDH基因全长DNA及启动子序列。该基因共包含12个外显子和11个内含子,其剪切均符合GT-AG原则。刺五加GAPDH的启动子片段长1 304 bp,转录起始位点A位于起始密码子ATG上游61 bp处。启动子除含有TATA-box、CAAT-box等基本元件外,还有诸多与激素应答、光响应和胁迫信号等有关的顺式作用调控元件。结论首次克隆到刺五加GAPDH基因的全长DNA及启动子序列,为深入研究GAPDH基因结构特征与功能奠定基础。     

阳春砂3个萜类合酶基因启动子的克隆及其参与萜类调控的分析

目的获得药用植物阳春砂Amomum villosum萜类合酶基因Av BPPS(bornyl diphosphate synthase)、AvLIS(linalool synthase)和AvHUS(humulene synthase)的启动子,探究其顺式作用调控元件参与萜类合成的调控。方法从阳春砂叶片基因组DNA(genomic DNA,gDNA)中分别克隆获得AvBPPS、AvLIS和AvHUS的gDNA序列,据此设计特异引物,再通过FPNI-PCR(fusion primer and nested integrated PCR,FPNI-PCR)方法分别克隆其启动子并进行生物信息学分析,结合转录组及对应萜类含量数据,分析其较为关键的顺式作用调控元件与萜类调控的关系。结果获得Av BPPS、AvLIS和AvHUS的gDNA长度分别为2374、2295、2362 bp,均包含相应基因的完整编码区和7个外显子。进一步克隆获得470、934、762 bp的启动子。AvBPPS启动子含有参与胚乳表达的顺式作用调控元件GCN4-motif,结合基因表达量的分析,该顺式作用调控元件调控了AvB...     

参环毛蚓MT-2基因及启动子的克隆研究

目的揭示参环毛蚓MT-2基因的转录调控机制,为今后采用基因工程技术改良参环毛蚓重金属富集性状奠定基础。方法根据已知的MT-2c DNA序列,设计特异引物,通过PCR扩增参环毛蚓MT-2基因的编码区基因组序列,扩增产物经测序后自行比对分析。基于该序列设计3条特异引物,采用基因步移技术克隆其上游的启动子序列,同时运用Promoter Prediction在线软件分析预测其顺式元件。结果经PCR扩增、测序后获得2 826 bp MT-2基因编码区序列,将该序列与已知MT-2 c DNA序列(登录号为KC787373.1)进行比对,发现MT-2编码区由4个外显子和4个内含子组成。基因步移技术克隆得到1 534 bp的启动子序列,经Promoter Prediction在线软件分析,结果显示该序列不仅含有TATA-box、CAAT-box等核心启动子软件,还具有3个特异响应重金属参与调控MT-2表达的MRE元件。结论参环毛蚓的MT-2基因能被重金属诱导表达,MT-2基因转录水平的金属调控是通过MT-2基因启动子区的金属调控元件MRE来实现的。     

铁皮石斛DcCDPK8基因启动子克隆及功能分析

铁皮石斛钙依赖性蛋白激酶基因DcCDPK8参与低温激素ABA和MeJA的信号转导过程,但转录调控尚不明确,为了研究铁皮石斛DcCDPK8基因的核心启动子区域,并对其转录调控机制进行探讨,采用PCR技术克隆铁皮石斛DcCDPK8基因启动子序列,并利用5'端缺失和GUS基因的融合表达研究启动子序列功能。结果表明DcCDPK8基因启动子序列含有1个低温响应元件LTR(-1 749～-614 bp),2个茉莉酸甲酯响应元件(-1 749～-230 bp)和1个ABA响应元件(-614～-230 bp),构建3个5'端不同缺失片段融合GUS报告基因的p BI121真核表达载体,瞬时转化烟草叶片,经低温胁迫后GUS活性强弱为DcCDPK8-p1DcCDPK8-p2 DcCDPK8-p3,经外源ABA诱导后GUS活性DcCDPK8-p1 DcCDPK8-p2 DcCDPK8-p3,而经外源MeJA诱导后GUS活性DcCDPK8-p1DcCDPK8-p2DcCDPK8-p3,推测DcCDPK8基因启动子序列中ABA响应元件(ARE)对外源ABA的响应起正调控作用,而MeJA顺式作用元件对外源茉莉酸甲酯响应起抑制作用。     

阳春砂萜类合酶AvTPS1启动子的克隆及其活性分析

目的获得药用植物阳春砂Amomumvillousm的萜类合酶基因Av TPS1的启动子并进行活性分析。方法从阳春砂叶片基因组DNA(g DNA)中克隆获得Av TPS1基因,再通过FPNI-PCR的方法从阳春砂叶片g DNA中克隆Av TPS1的启动子并进行序列分析,构建由该启动子驱动β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的重组表达载体p CAM-Av TPS1p,利用农杆菌介导法注射侵染烟草Nicotianabenthamiana叶片进行瞬时表达来验证Av TPS1启动子的活性。结果获得Av TPS1的g DNA序列长度为2444 bp,经过序列比对发现Av TPS1含有7个外显子和6个内含子;通过FPNI-PCR成功获得568bp的Av TPS1启动子序列,其含有10种顺式作用元件,包括保守元件TATA-box和CAAT-box,以及可被转录因子MYC结合的G-box等;通过GUS染色发现Av TPS1启动子启动了GUS基因的表达,使转基因烟草叶片呈现蓝色。结论 Av TPS1启动子被成功克隆,且通过实验验证其具有启动基因表达的功能,为进一步研究Av TPS1在萜类合成途径的功能及其受转录因子调节的机制奠定了基础。     

刺五加Actin基因cDNA全长序列的克隆与生物信息学分析

目的：克隆刺五加Aetin基因的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析。方法i以刺五加的叶片为材料,提取总RNA,逆转录为cDNA,根据初步克隆到的刺五加Actin基因保守序列设计引物,利用套式PCR进行3’和5＇RACE扩增,得到Aetin基因的3’和5’端cDNA序列片段,拼接获得cDNA全长。将该序列进行BLAST比对、相似度分析,并对刺五加Aetinl蛋白的二级结构和三级结构进行预测。结果：刺五加的Aetin基因全长1507bp,命名为ESActinl,注册号KC469585。该基因开放阅读框（ORF）长1134bp,编码377个氨基酸,5’端非编码区长140bp,3’端非编码区长233bp。ESAetin1与GenBank中注册的其它植物肌动蛋白核苷酸序列的相似性在75％以上,蛋白质序列的相似性在94％以上。结论：首次报道了刺五加Actin基因的全长cDNA序列,为刺五加的分子生物学研究奠定基础。     

大花红景天尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因组DNA的克隆及分析

目的 克隆大花红景天Rhodiola crenulata尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因组DNA,并利用生物信息学对其编码区与启动子进行分析.方法 以大花红景天为样品,采用优化的CTAB法提取大花红景天基因组DNA,并利用hiTAIR-PCR 技术经过3次步移获得大花红景天UDPGT (RcUDPGT)基因DNA序列,并利用生物信息学对其进行分析.结果 克隆得到RcUDPGT基因的DNA序列2 977 bp,其中包含1 499 bp的编码区域(包括82 bp的内含子序列)和1500 bp的编码区5,上游侧翼域序列(包括启动子区域).生物信息学分析证明该序列为UDPGT基因且与其他植物UDPGT同源,具有亲水性且定位于细胞质中,三级结构预测表明该基因编码的蛋白具有UDPGT功能结合位点.启动子分析表明其存在光响应、厌氧响应、热响应、低温响应、压力与防御响应和花色素苷合成响应元件等.结论 克隆的RcUDPGT基因结构完整,具有典型的功能结合位点,为红景天分子生物学与代谢工程研究提供参考.     

颠茄AbCYP80F1基因的克隆与功能分析

目的克隆颠茄Ab CYP80F1基因和启动子序列,分析启动子上与调控信号和转录因子相关的调控元件,研究Ab CYP80F1基因超表达对颠茄发根中东莨菪碱积累的影响。方法以莨菪CYP80F1为探针,在颠茄转录组中进行Blastn检索获得同源的unigene。采用RACE技术克隆Ab CYP80F1全长,热不对称PCR技术克隆启动子序列,发根农杆菌浸染法获得超表达AbCYP80F1基因的颠茄发根,对培养的发根中东莨菪碱含量进行HPLC分析。结果克隆得到1 675 bp的全长Ab CYP80F1基因,其编码蛋白与铃铛子的CYP80F1亲缘关系最近。基因上游2 000 bp启动子上包含的顺式作用元件涉及光、无氧、生长素、茉莉酸、赤霉素和低温信号响应,同时包含有MYB、AP2/ERF、WRKY和bHLH转录因子的识别位点。超表达Ab CYP80F1基因使颠茄发根中东莨菪碱含量平均提高了1.8倍。结论 AbCYP80F1是颠茄须根特异性表达的合成途径基因,超表达能提高终产物东莨菪碱含量,Ab CYP80F1可能受到WRKY和bHLH转录因子的调控。     

三七中花色苷合成结构基因的克隆及表达分析

目的克隆三七Panax notoginseng的花色苷合成结构基因(anthocyanin biosynthesis structural genes,ABSG),研究ABSG的表达模式及其与相关表型的关联性。方法利用RT-PCR技术克隆三七ABSG,进行生物信息学和表达模式分析;使用pH示差法分析三七紫根的花色苷含量,并通过qRT-PCR技术进行相关结构基因的关联性研究。结果克隆获得6类共8个三七ABSG,其开放阅读框(open reading frame,ORF)长度在600～1500 bp,均含有花色苷生物合成相关的保守结构域。进化树分析显示,8个基因被分为5个分支,且与其他物种有较高的同源性。顺式作用元件分析表明,三七ABSG启动子序列中含有多种元件,其中光响应和转录因子类元件的数量最多。表达模式显示,8个基因主要分为在花发育前期阶段(花蕾期)高丰度表达基因和在根部高量表达基因。此外,对三七紫根的分析发现,相比于普通型黄白根,其花色苷含量提高约3倍,PnF3’H1基因和PnUFGT基因表达显著增强,表明它们可能是参与紫根三七中花色苷形成的关键结构基因。结论克隆获得8个三七ABSG,为该类基因的功能机制研究和三七种质创新利用奠定基础。     

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。     

刺五加GPS基因克隆及表达特征与皂苷含量相关性研究

目的克隆刺五加香叶基焦磷酸合成酶(geranyl pyrophosphate synthase,GPS)基因的cDNA序列并分析基因序列特征、不同器官中基因表达水平及其与皂苷含量的相关性。方法提取刺五加的RNA,逆转录为cDNA。根据转录组测序结果中编码GPS的unigene(c37362.graph_c0),设计特异性引物,经过PCR扩增GPS基因的cDNA全长。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析GPS基因在不同器官中的表达水平,并通过分光光度法检测刺五加总皂苷含量。结果克隆得到长1260bp、编码419个氨基酸的刺五加GPS基因cDNA。GPS蛋白定位于线粒体内且不存在跨膜区域。GPS基因在各个器官中均有表达,在叶片中的表达量最高,是根中表达量的5.26倍。GPS基因的相对表达量与皂苷量呈现出同升同降的变化趋势,表现为显著正相关关系(r=0.851,P0.05)。结论首次克隆获得刺五加GPS基因的cDNA全长序列,明确了刺五加GPS基因的表达量与皂苷含量之间存在正相关关系。     

刺五加液泡膜内在蛋白基因的克隆与表达分析

目的克隆刺五加的液泡膜内在蛋白(tonoplast intrinsic proteins,TIP)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(RACE)技术克隆刺五加TIP基因cDNA的全长序列。以GAPDH为内参照基因,通过RT-PCR法检测TIP基因在不同生长发育时期和器官中的表达情况。结果刺五加TIP基因cDNA的全长1 080 bp,开放阅读框长756 bp,编码251个氨基酸的蛋白,该蛋白包含TIP家族的标志性序列。刺五加的TIP蛋白具有6个跨膜螺旋,定位于液泡膜。表达分析结果显示,刺五加TIP基因在不同生长发育时期和不同器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P<0.05)。其中盛花期的表达量最高,是最低量果实快速生长期的2.07倍;各器官中,叶片的表达量最高,是最低量根的1.73倍。结论首次分离到刺五加TIP基因的cDNA全长序列,并证实其在盛花期的叶中表达量最高,为进一步研究TIP基因对刺五加水分代谢的影响奠定基础。     

刺五加肌动蛋白基因的克隆和表达稳定性分析

目的 克隆刺五加Eleutherococcus senticosus的肌动蛋白(actin,ACT)基因并使其成为可用的内参基因.方法 运用RT-PCR法克隆ACT基因的部分序列,并以其为内参基因进行半定量PCR和real-time PCR分析.结果 克隆了长度为1 031bp的刺五加ACT基因,推测其编码343个氨基酸,与光皮桦Betula luminifera、陆地棉Gossypium hirsutum、茶树Camellia sinensis的ACT氨基酸序列同源性分别为99.42％、98.83％、98.54％.刺五加ACT基因在不同器官和不同生长发育时期的表达量基本恒定,以其为内参基因的半定量PCR和real-time PCR均具有良好的扩增效果和重现性.结论 首次分离并报道了刺五加ACT的cDNA克隆,证实该序列可以作为基因表达分析的内参基因,建立了其real-time PCR反应体系.     

洋常春藤鲨烯合成酶基因HhSS的克隆与表达分析

目的克隆获得洋常春藤Hedera helix鲨烯合成酶基因(HhSS)cDNA全长序列并进行生物信息学分析及表达分析。方法根据洋常春藤转录组数据信息设计引物,通过RACE克隆方法获得HhSS基因序列;采用DNAMAN、PROTPARAM、TMHMM、PSORT、Scan Prosite、SOPMA、SWISS-MODEL等生物信息学工具分析序列信息及编码蛋白的理化特性、结构域等特征;通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术进行HhSS基因的检测分析。结果 RACE克隆获得HhSS(Gen Bank登录号KX056078)基因cDNA序列全长1 889 bp,包含一个从248~1 477 bp的完整开放阅读框(ORF)以及247 bp的5’非编码区(5’UTR)和412 bp的3’非编码区(3’UTR)。该基因编码409个氨基酸,相对分子质量为46 800,等电点为5.68。HhSS蛋白具有植物SS蛋白的特征结构域和跨膜区,与刺五加、人参等同科植物亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明洋常春藤叶片中HhSS基因的相对表达量与常春藤皂苷含量存在正相关性。结论洋常春藤HhSS基因的成功克隆及表达分析研究,为阐明HhSS基因在常春藤皂苷生物合成途径中的作用及代谢调控研究提供理论依据和技术基础。     

黑三棱苯丙氨酸解氨酶基因克隆与序列分析

目的 对连接黑三棱初生代谢及次生代谢途径的关键酶苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase,PAL）进行基因全长的克隆和生物学信息分析。方法 以黑三棱总RNA为模板,采用同源克隆法和RACE技术克隆黑三棱PAL基因的cDNA全长,并通过DNAMAN软件和ExPASy在线分析等方法对其生物信息学进行分析。结果 获得黑三棱PAL基因全长cDNA,GenBank注册号为KF633470,序列分析表明,所克隆的cDNA全长为2 413 bp,包含一个2 151 bp的开放阅读框架,编码716个氨基酸的蛋白。预测该蛋白的相对分子质量为1.98×10⁵,等电点为4.84,无信号肽,含有PAL酶活性中心序列GTITASGDLVPLSYIAG。结论 首次克隆并获得黑三棱PAL基因全长cDNA,为黑三棱药效成分生源合成途径的阐明和改善中药材品质提供科学依据。     

调控红花类黄酮合成MYB转录因子基因克隆及表达分析

目的在红花Carthamus tinctorius中克隆调控类黄酮合成的MYB转录因子基因,通过序列及表达分析初步鉴定参与调控类黄酮合成的MYB转录因子基因。方法对已报道调控类黄酮合成MYB转录因子进行序列比对,设计简并引物克隆核心序列,采用RACE技术克隆MYB转录因子基因全长,利用生物信息学方法分析基因序列,采用半定量PCR分析基因在红花不同组织及不同花期的表达情况。结果克隆得到3个调控类黄酮合成候选MYB转录因子基因,命名为CtFRMYB1、CtFRMYB2及CtFRMYB3。序列全长分别为1 223、1 080、1 348 bp,蛋白质相对分子质量分别为17 878.15、28 766.45、27 987.89。序列分析表明3个转录因子都具DNA结合功能,属MYB转录因子家族。进化分析表明CtFRMYB1和CtFRMYB2同AtMYB12关系较近。表达分析表明CtFRMYB1和CtFRMYB2仅在花中表达且在花期3(开花第3天)表达量较高。结论成功克隆3个调控类黄酮合成候选MYB转录因子基因CtFRMYB1、CtFRMYB2及CtFRMYB3,经生物信息学及表达分析初步鉴定到2个调控红花类黄酮合成MYB转录因子基因CtFRMYB1及CtFRMYB2,为红花类黄酮合成的调控机制研究奠定基础。     

灯盏花MYB基因克隆及其荧光表达载体的构建

目的克隆灯盏花MYB基因的全长序列,为解析灯盏花MYB基因的功能奠定基础。方法根据灯盏花转录组的相关信息,利用RACE方法从灯盏花中克隆到一个可能参与灯盏花乙素合成的MYB基因,在对其cDNA序列、核苷酸序列的相似性、理化性质、疏水性、跨膜结构、二级结构及三级结构进行分析预测的基础上,对其进行多序列比对并构建系统树。同时,还构建了该基因与绿色荧光蛋白的融合表达载体,并进行了初步转化研究。结果克隆获得灯盏花MYB基因,命名为ebMYB06,其开放阅读框为783 bp,编码260个氨基酸残基,相对分子质量为63 800,理论等电点(p I)为5.18,属稳定蛋白。其蛋白二级结构主要由无规卷曲、α-螺旋和β-折叠构成。根据灯盏花MYB与拟南芥MYB(AtMYB)的系统树比对分析结果,发现ebMYB基因与拟南芥中的AtMYB4、7、32、6、8和AtMYB11、12、111 2亚群的基因聚类,推测所克隆基因在结构或功能上,可能与这两组具有共同性。实验还表明所构建的表达可用于灯盏花的高效转化。结论首次从灯盏花中克隆到可能参与其苯丙烷代谢或环境响应调控的MYB基因。     

百脉根细胞亲环素电子克隆和生物信息学分析

目的通过电子克隆技术对百脉根细胞亲环素(cyclophilin)基因进行预测。方法以大豆cyclophilin序列为探针,基于NCBI中百脉根的EST数据库和CAP3在线软件进行序列拼接,利用生物信息学数据库及相关软件对其结构和功能进行预测分析。结果百脉根cyclophilin基因全长1 346 bp,包含771 bp的开放阅读框,编码256个氨基酸,该蛋白为亲水性蛋白。结论为进一步解释基因的分子功能奠定理论及实验基础。