红花PAL家族全基因组分析及其在悬浮细胞中的表达

目的完成红花Carthamus tinctorius PAL基因家族的生物信息学分析,克隆1条红花PAL4基因编码区序列,通过农杆菌介导的方法,实现Ct PAL4在红花悬浮细胞中的过表达。方法在红花基因组测序基础上,对红花PAL家族进行全基因组分析,利用荧光定量PCR(RT-PCR)方法克隆1条红花PAL4编码区序列,并进行生物信息学分析,利用clustalW1.83软件构建系统进化树,在Ct PAL4基因序列2端引入酶切位点BglII和Bst EII,构建含有35S启动子的植物超表达载体p CAMBIA3301-Ct PAL4,并在红花悬浮细胞中进行超表达。结果红花基因组中注释到6个PAL基因,分析显示5个基因具有典型的苯丙氨酸解氨酶的功能结构域及活性位点,并进行启动子和进化分析。Ct PAL4基因编码707个氨基酸,相对分子质量为76820,具有典型的苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因的功能结构域及活性位点,编码蛋白的三维结构与PAL的X射线蛋白质晶体结构类似。系统进化分析表明,Ct PAL4基因编码的蛋白与拟南芥的亲缘关系最近。GUS染色结果证实,成功建立红花悬浮细胞遗传转化体系,并初步实现了Ct PAL4基因在红花悬浮细胞中的过表达。结论成功克隆1条红花PAL4编码区基因Ct PAL4,并构建了植物表达载体p CAMBIA3301-Ct PAL4,初步在红花悬浮细胞中实现了超表达,为研究CtPAL4基因在红花黄酮代谢途径的功能奠定基础。     

红花DHDPS基因全长cDNA的克隆及植物表达载体构建

目的克隆红花赖氨酸生物合成途径关键酶二氢吡啶二羧酸合酶(dihydrodipicolinate synthase DHDPS)基因的全长c DNA序列,构建植物超表达载体。方法根据红花转录组文库注释信息获得红花DHDPS(CtDHDPS)基因的中间序列,通过RT-PCR与RACE技术从红花种子中克隆CtDHDPS基因全长c DNA序列。采用DNA重组技术构建p BASTA-CtDHDPS植物超表达载体。结果分离CtDHDPS基因全长1 309 bp,开放阅读框954 bp,编码317个氨基酸,编码蛋白理论等电点为5.93,相对分子质量约为34 750.79。通过DNA重组技术成功构建了植物超表达载体p BASTA-CtDHDPS。结论获得CtDHDPS基因全长c DNA序列并成功构建植物超表达载体,为阐明CtDHDPS基因的生物学功能及其在红花赖氨酸生物合成途径中作用机制提供科学依据。     

基于全基因组的卷柏复苏相关AP2/ERF转录因子基因家族分析

目的:系统解析药用植物卷柏AP2/ERF(APETALA2/Ethylene Responsive Factor)转录因子家族成员,为卷柏复苏相关分子调控机制研究奠定基础。方法:基于卷柏全基因组数据,采用BLASTP序列比对、系统发育树构建、基因表达分析等方法筛选卷柏复苏相关候选AP2/ERF转录因子基因。结果:卷柏基因组共注释到68个AP2/ERF家族,数量远少于已报道的高等植物;系统进化分析将AP2/ERF分为AP2(23)、DREB(16)、ERF(18)、RAV(8)和SOLOIST(3)亚家族,AP2/ERF结构域高度保守;17个基因与卷柏干旱及复水表型显著正相关,包括7个DREB亚家族和6个ERF亚家族成员。结论:AP2/ERF转录因子的挖掘为复苏相关的功能鉴定及分子调控机制研究提供基础。     

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。     

AP2/ERF转录因子调控药用植物活性成分生物合成的研究进展

AP2/ERF转录因子也称为AP2/EREBP转录因子,广泛存在于植物中,其家族成员均含有由60个左右氨基酸组成的保守DNA结合域,即AP2/EREBP结合域。以往植物AP2/ERF转录因子研究主要集中于发育和生理调控领域,近年来AP2/ERF转录因子调控植物次生代谢产物合成方面引起关注。综述了AP2/ERF转录因子调控药用植物活性成分生物合成方面的研究进展,为利用代谢调控手段提高药用植物活性成分合成提供理论基础和应用借鉴。     

基于转录组数据的半夏AP2/ERF基因家族鉴定及逆境响应分析

目的：鉴定并研究半夏AP2/ERF转录因子的功能,为推进半夏品种的遗传改良提供理论依据。方法：该文基于半夏三代转录组数据鉴定了半夏中AP2/ERF家族成员,并对其进行系统的生物信息学分析,同时利用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）检测半夏AP2/ERF在不同组织及不同胁迫条件下的表达情况。结果：通过转录组数据共筛选出8个全长AP2/ERF转录因子家族成员,归为AP2、ERF和DREB 3个亚家族;半夏AP2/ERF的氨基酸数目为251～512个,等电点为5.29～11.72,不稳定指数为45.90～82.41,且主要定位于细胞核中;半夏AP2/ERF基因的结构域和Motifs相对保守。组织特异性表达模式分析显示,半夏AP2/ERF基因在不同组织部位中具有不同的表达模式,且主要在叶中表达。逆境胁迫应答分析表明,PtERF1主要响应NaCl的胁迫诱导;PtERF2和PtERF4在低温和聚乙二醇（PEG）胁迫下表达量均有较大幅度的上调;PtERF3同时响应低温和NaCl两种逆境的诱导;PtERF5同时响应高温、低温、NaCl、PEG胁迫诱导;PtERF7在高温胁迫下表达...     

红花单功能反馈抑制敏感型CtAK1基因克隆、序列分析及表达载体构建

目的分离红花天冬氨酸代谢途径关键酶天冬氨酸激酶(AK)基因的全长cDNA序列,进行植物超表达载体构建。方法根据红花种了转录组文库注释和qRT-PCR鉴定的AK基因核心片段及表达分析数据,采用RACE技术获得红花AK(CtAK)基因的全长cDNA,利用DNA重组技术构建植物超表达载体。结果生物信息学分析表明,CtAK基因全长1 703bp,ORF区为1 626 bp,编码541个氨基酸残基,功能结构域分析推测,该基因可能为单功能反馈抑制敏感植物AK1。通过DNA重组技术成功构建以35 S为启动子和Bar抗性基因并含有叶绿体转运肽的pCAMBIA3301-CTP-AK1植物超表达载体。结论获得CtAK1基因的编码序列并构建植物超表达载体,为进一步研究其生物学功能及其在红花氨基酸代谢调控中的作用机制奠定基础。     

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。     

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。     

新疆紫草AP2/ERF转录因子的电子克隆和生物信息学分析

应用电子克隆技术,以紫草AP2/ERF序列为探针,获得了新疆紫草的1条876 bp AP2/ERF的序列,包含1个1 077 bp的开放阅读框编码205个氨基酸,命名为AeAP2/ERF。采用生物信息学方法,对该基因所编码的蛋白从氨基酸组成、理化性质、亚细胞定位、跨膜结构域、疏水性/亲水性、高级结构及功能域等方面进行预测和分析,结果显示该基因编码蛋白定位于细胞核,为水溶性蛋白,可以调控代谢、转导信号。     

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。     

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。     

人参中核黄素激酶基因的克隆与原核表达

目的从人参中克隆出核黄素激酶基因,进行相关的生物信息学分析,构建原核表达载体并在大肠杆菌诱导表达。方法根据人参转录组数据库筛选出序列comp61599_c0_seq12,经相关软件对其进行序列分析;该序列3’末端缺失,利用3’RACE技术获得3’端序列;通过PCR技术获得人参核黄素激酶基因的全长c DNA序列,并构建原核表达载体p ET-32a-Pg RFK,通过热激法转化到大肠杆菌BL-21中进行诱导表达。结果从人参中成功克隆出1条长度为1 200 bp的核黄素激酶基因,其编码399个氨基酸,同时成功构建该基因的原核表达载体,SDS-PAGE电泳结果显示该蛋白大小与预测蛋白相对分子质量一致。结论成功克隆了人参核黄素激酶基因,并在大肠杆菌中成功表达。     

欧洲花楸糖基转移酶基因的全长克隆与表达分析

目的:研究欧洲花楸植保素糖基化修饰的相关基因,从欧洲花楸悬浮细胞中克隆糖基转移酶(glycosyltransferase,GT)基因,进行序列分析和原核表达。方法:基于欧洲花楸转录组数据设计特异性引物,克隆得到2条Sa UGTs基因的c DNA序列,构建HIS-MBP-pET28a-SaUGTs原核表达载体,诱导表达Sa UGTs重组蛋白。结果:克隆得到2条糖基转移酶基因Sa UGT1和Sa UGT2序列,完整开放阅读框为1 458 bp和1 431 bp,分别编码485和476个氨基酸,相对分子质量为54. 27 k Da和53. 49 k Da,理论等电点为5. 50和5. 63。生物信息学分析显示,无信号肽,含有糖基转移酶家族保守结构域(PSPG)。系统进化结果显示Sa UGT1和Sa UGT2蛋白与拟南芥UGT85家族亲缘关系较近。实时荧光定量PCR检测显示,欧洲花楸悬浮细胞经酵母提取物(YE)诱导后,Sa UGT1和Sa UGT2的相对表达量明显上调,分别在24 h和12 h达到最大值。通过IPTG诱导,在大肠埃希菌中成功表达Sa UGT1和Sa UGT2重组蛋白,并得到了纯化的重组蛋白。结论:该研究首次在欧洲花楸中克隆得到糖基转移酶基因,并成功构建了原核表达载体,为进一步研究该类基因的功能奠定了基础。     

虎杖查耳酮合酶基因RNAi载体的构建及其遗传转化

目的构建虎杖查耳酮合酶(Pc CHS1)基因的RNA干涉(RNAi)表达载体,获得Pc CHS1表达下调的转基因虎杖植株。方法根据Gen Bank中已知的Pc CHS1基因序列(EF090604),设计相应引物,克隆Pc CHS1基因核心保守序列。以Pc CHS1基因为靶基因,将长度574 bp保守序列片段通过正、反2个方向插入表达载体p YLRNAi中,构建RNAi表达载体p YLRNAi-Pc CHS1。通过根癌农杆菌介导法将其导入虎杖茎尖组织。对获得的转基因植株,利用Northern blotting检测Pc CHS1基因表达水平,并应用HPLC法测定虎杖中白藜芦醇苷的量。结果成功构建Pc CHS1基因RNA干涉表达载体,获得了5株转Pc CHS1基因干涉载体的阳性植株。转基因虎杖Pc CHS1基因表达水平显著下调,并且转基因植株中白藜芦醇苷量均得到显著提高,其中最高量是对照植株的3.8倍(P0.05)。结论成功获得了干涉Pc CHS1基因表达下调的转化植株,抑制Pc CHS1基因的表达显著增加了转基因虎杖中白藜芦醇苷的量,为有效利用该基因提高虎杖白藜芦醇苷量奠定基础。     

利用红花瞬时表达aFGF-GFP融合基因的研究

目的:利用红花表达aFGF可以使aFGF的组织创伤修复的活性和红花的活血通经、散瘀止痛以及跌打损伤等功效累加,直接用于外伤修复.方法:利用分子生物学方法构建aFGF与GFP的融合基因载体,通过农杆菌介导法将其转化到红花中,形成抗性红花愈伤组织后,利用荧光显微镜进行检测.结果:通过PCR分别扩增了aFGF和GFP基因片段,确定出PCR反应体系和最佳反应条件,合成了融合基因片段aFGF-CFP,成功构建了植物荧光表达载体pCAMB认1390::35S::aFGF-GFP,用其转化红花,获得的抗性愈伤组织在蓝色光激发下能发出强烈的绿色荧光.结论:抗性红花愈伤组织中的GFP表达效果良好,初步判断aFCF基因在植物细胞中也已经表达.