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。     

红花ERF1转录因子的克隆及植物表达载体的构建

目的克隆1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区序列,并构建植物表达载体。方法在红花转录组测序基础上,利用RT-PCR方法克隆1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区序列(Ct ERF1)并进行生物信息学分析,利用ClustalW 1.83软件构建系统进化树,在Ct ERF1基因序列两端引入SpeI和XbaI酶切位点,构建含有35S启动子的植物超表达载体p BASTA-Ct ERF1。结果 CtERF1基因编码297个氨基酸,且具有典型的AP2/ERF基因的功能结构域,含有1个AP2区域,为ERF亚族蛋白,亚细胞定位分析推测其定位在细胞质和细胞核上。系统进化分析表明,Ct ERF1基因编码氨基酸与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与杨树和人参的亲缘关系最近。通过分子生物学方法,成功构建p BASTA-CtERF1植物表达载体。结论成功克隆了1条红花AP2/ERF家族转录因子编码区基因Ct ERF1,并构建了植物表达载体p BASTA-Ct ERF1。     

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。     

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。     

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。     

黄芩bHLH转录因子基因家族生物信息学及表达分析

目的通过生物信息学方法,克隆黄芩Scutellaria baicalensis bHLH基因,并初步探究其功能。方法使用BLAST软件从黄芩cDNA文库中筛选出bHLH基因,克隆其全长cDNA序列,测序验证后使用ORF Finder预测开放阅读框,并进行蛋白序列特征分析,使用荧光定量PCR方法比较bHLH基因在不同器官以及受赤霉素刺激下的表达情况。结果克隆的6个bHLH转录因子基因(bHLH1~3,bHLH5~7),分属6个亚家族,其中2个有完整的开放阅读框。bHLH基因相对表达水平分析发现,100μmol/L GA3处理后bHLH2、bHLH3表达量升高,bHLH1、bHLH5~7表达量降低;bHLH基因在黄芩的根与花中表达量较高,其中bHLH1、bHLH2、bHLH5、bHLH7在花中表达量最高,bHLH3在根中表达量最高;bHLH基因与黄酮类成分生物合成及调控基因表达水平具有一定相关性。结论为进一步完善黄芩黄酮类成分的分子调控网络奠定基础。     

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。     

丹参转录因子SmWRKY14基因的克隆及表达分析

目的 克隆丹参Salvia miltiorrhiza转录因子基因SmWRKY14,分析其在不同组织及应答环境因子和植物激素过程中的表达特征。方法 以丹参转录组数据中Unigene（c50007_g1）序列为参考,利用PCR扩增获得SmWRKY14基因序列。通过生物信息软件及在线工具预测基因编码蛋白的理化性质、蛋白质结构等分子特征,采用DNAMAN和MEGA 6.0分别进行氨基酸多序列比对和进化树构建,运用实时荧光定量PCR检测该基因的表达模式。结果 克隆得到SmWRKY14基因cDNA全长1 103 bp,编码244个氨基酸,相对分子质量27 600,等电点8.19。该蛋白含有WRKY特征基序,不含信号肽及跨膜结构域,其高级结构主要由无规卷曲构成。进化树分析表明SmWRKY14蛋白与柿WRKY14蛋白的亲缘关系最近。SmWRKY14基因在丹参中各器官中为组成型表达,且该基因与丹参酮合成关键酶基因DXS、GGPPS、CPS的表达模式相似,且受茉莉酸甲酯、脱落酸、赤霉素等植物激素及机械损伤的强烈诱导。结论 获得丹参SmWRKY14基因序列、生物信息及表达特征,为研究WRKY家族成员调控丹参酮类化合物的合成、应答植物激素及参与防御反应的分子机制提供理论依据。     

辽东楤木AeSS基因的克隆及植物表达载体的构建

目的:克隆辽东楤木鲨烯合成酶基因并构建其植物表达载体。方法:以辽东楤木为材料,采用RT-PCR的方法,设计特异引物,克隆鲨烯合成酶基因,并将该基因连接到植物表达载体pBI121上。结果:获得辽东楤木鲨烯合成酶基因,该基因cDNA全长为1 261 bp,含有1 245 bp的开放阅读框(ORF),编码414个氨基酸,GeneBank登录号为GU354313。将AeSS基因定向克隆到植物表达载体pBI121的35 S启动子下游,构建了该基因的植物表达载体pAeSS。结论:首次获得了辽东楤木鲨烯合成酶基因并构建了该基因表达载体,为下一步的转基因研究奠定基础。     

红花查尔酮合成酶基因的克隆、生物信息学分析及表达

目的克隆红花查尔酮合成酶基因(chalcone synthase,CHS),运用生物信息学分析CHS,比较花期中每天CHS的表达,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。方法从新鲜红花花冠中提取RNA,反转录为cDNA,设计特异性引物,克隆获得CHS。通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,使用MEGA5.1构建CHS与相关物种CHS的系统进化树,利用real-time PCR分析花期中每天红花CHS的表达量,并进行分析和比较。结果克隆获得的红花CHS,序列全长为1 149 bp,具有1 041 bp的完整开放阅读框,编码346个氨基酸。将该蛋白通过NCBI上的Blastp比对发现,该蛋白属于CHS家族,比对结果显示红花CHS与100余种NCBI上登录的植物有相似性,其中与水飞蓟、翠菊、菊花、红凤菜的相似性分别达95%、95%、94%、94%。将相似性在90%以上的物种用MEGA5.1构建进化树,结果显示红花CHS与水飞蓟CHS亲缘关系最近。通过ProtParam预测红花CHS蛋白分子式为C1678H2693N451O493S20,相对分子质量为37 700,等电点为6.10,负电荷的氨基酸残基数(Asp+Glu)为42,正电荷的氨基酸残基数(Arg+Lys)为38。基因表达分析结果表明红花CHS在花期第3天的相对表达量最高,远远高于花期其余时间。结论成功克隆、分析并表达了红花CHS,为红花有效成分合成及调控机制研究提供基础。     

山茱萸转录因子CobHLH7基因的克隆及分析

目的克隆山茱萸转录因子Cob HLH7的c DNA序列。方法以转录组数据中unigenec15204_g1序列为参考,在其开放阅读框两端设计特异引物,提取山茱萸果实总RNA,并反转录成c DNA,以此为模板,经RT-PCR扩增、连接pMD19-T克隆载体并测序,获得Cob HLH7的cDNA序列。通过Protparatam、Prot Scale、SOPMA等软件,对其进行生物信息学分析。结果 Cob HLH7的cDNA长度为941 bp,编码266个氨基酸,其相对分子质量为29 220,等电点为6.32。经SOPMA在线软件预测,该蛋白为不稳定蛋白,其高级结构以α-螺旋和无规卷曲为主,含有少量的β-转角和延伸带。多序列比对和亲缘关系比较显示,Cob HLH7氨基酸序列与马铃薯和模式植物烟草的bHLH类转录因子亚家族的ILR3同源性较高。结论在首次对山茱萸叶片和果实转录组测序的基础上,对筛选并预测的可能与环烯醚萜苷合成相关的转录因子Cob HLH7进行克隆与生物信息学分析,为进一步研究其功能奠定基础。     

红花黄酮醇合成酶基因片段的克隆及表达分析

目的克隆红花花瓣中的黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)基因并研究其在不同开花时期的表达量。方法根据红花花瓣转录组测序结果挑选FLS基因的设计引物,以红花花瓣总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增FLS基因片段并连接到PEASY-T1载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序。结果获得了224 bp的序列,将获得的序列在NCBI上进行Blast比对,该基因与其他物种的FLS基因具有较高的同源性。结论克隆了红花FLS基因中间片段,根据FLS基因片段设计引物,对红花不同品种不同开花时期进行荧光定量PCR分析,红花FLS基因在吉红油姊妹系的盛花期表达量最高。     

8个茶树WRKY转录因子基因的克隆与表达分析

目的克隆茶树WRKY转录因子(Cs WRKYs)家族中的8个成员,并对其进行生物信息学和非生物胁迫下的表达分析。方法采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术从"铁观音"茶树品种中克隆8个WRKY基因,运用生物信息学的方法对8个WRKY基因编码的蛋白进行理化性质分析,同时通过与拟南芥同源基因的比较进行进化树的构建、多序列比对及保守基序分析。采用qRT-PCR方法检测8个WRKY基因在低温、干旱和脱落酸(abscisicacid,ABA)胁迫处理下的表达量。结果 8个WRKY转录因子基因开放阅读框(ORF)长度分别为1 407、2 208、1 302、849、978、879、1 443和810 bp,分别编码468、735、433、282、325、292、480和269个氨基酸,GenBank登录号分别为MG298951、MG298952、MG298955、MG298956、MG298957、MG298959、MG298960和MG298963。系统进化树及序列比对分析显示,8个CsWRKYs可以分成了2个大组;除CsWRKY39缺少锌指结构外,其他CsWRKYs均含有WRKYGQK保守七肽结构域及锌指结构组成的WRKY结构域。非生物胁迫下的表达模式显示,CsWRKYs基因在低温、干旱和ABA胁迫处理下均有表达且表达受到不同程度的诱导;CsWRKY2、CsWRKY21、CsWRKY23、CsWRKY44和CsWRKY65基因在低温处理后表达量上调超过2,显著响应低温胁迫;CsWRKY21、CsWRKY23、CsWRKY39和CsWRKY65在干旱胁迫处理12 h及ABA处理6 h时均上调表达。结论克隆获得来自不同组的8个茶树WRKY基因,推测与茶树抗逆密切相关。     

白木香转录因子AsNAC2的克隆及表达分析

目的 对珍稀南药沉香基原植物白木香Aquilaria sinensis As NAC2转录因子进行分子克隆,并对其进行生物信息学和表达模式分析。方法 以白木香茎的总RNA反转录的c DNA为模板,采用PCR技术获取基因编码序列（coding sequence,CDS）全长;利用生物信息学软件预测蛋白的理化性质、结构域和亚细胞定位等特性;运用DNAMAN8.0和MEGA6.0等软件分别进行多序列比对和进化关系分析;利用qRT-PCR技术检测AsNAC2基因在不同组织和伤害胁迫下的表达特性。结果克隆获得AsNAC2基因（GenBank注册号MT130201）,开放阅读框（openreadingframe,ORF）全长864bp,编码1条由287个氨基酸组成的弱酸性的稳定的亲水性蛋白,该蛋白定位在细胞核中,不存在跨膜结构域。序列比对和系统进化树分析显示,As NAC2蛋白N端具有典型的NAM结构域,与锦葵目中的可可、哥伦比亚锦葵和榴莲NAC 2-like蛋白亲缘关系近,属于NAC转录因子家族中的ATAF亚组。qRT-PCR结果显示,AsNAC2基因主要在健康白木香的根和茎中表达,全断干伤害可...     

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。     

黑果枸杞R1-MYB转录因子基因的克隆及表达分析

目的对可能参与花青素代谢调控的黑果枸杞R1-MYB转录因子基因进行克隆、生物信息学分析和不同品种、同一品种不同器官及盐胁迫条件下差异表达分析。方法通过同源基因克隆和RACE方法得到黑果枸杞R1-MYB转录因子编码区全长,通过转录组数据获得宁夏枸杞同源基因序列。通过Prot、Param、Smart、PSORT和SOPMA进行生物信息学分析,通过MEGA 5.0构建NJ系统进化树。同时采用Real-time PCR的方法进行基因表达分析。结果获得黑果枸杞Lr MYB1R1(KY568981)及宁夏枸杞Lb MYB1R1(KY568982)基因全长c DNA,c DNA编码区全长1 496 bp,编码区为927 bp,编码产物包含308个氨基酸,编码蛋白相对分子质量分别为33 400和33 490,理论等电点分别为7.80和7.78,属于R1-MYB转录因子,经预测其编码蛋白位于细胞核中;Lr MYB1R1和Lb MYB1R1与茄科植物番茄、马铃薯、烟草中的MYB1R1-like蛋白具有高度相似性。Lr MYB1R1的表达表现出器官和发育阶段中差异性,具有品种特异性,Lr MYB1R1的表达受盐胁迫抑制。结论丰富了对R1-MYB转录因子的研究,为接下来的基因功能研究及利用基因工程手段提高黑果枸杞中花青素含量奠定基础。     

红花 CtWD40转录因子家族基因的生物信息学分析

WD40转录因子家族是真核生物中广泛存在的基因超家族,与植物生长及发育调控密切相关。并且在以往的研究中发现WD40转录因子参与花色苷的合成,而花色苷是红花类黄酮化合物的重要组成之一。该研究通过生物信息学手段及基因表达分析方法鉴定了红花基因组中40个CtWD40家族成员。研究根据拟南芥等植物WD40蛋白序列及系统发育特点将红花CtWD40家族归为7个亚家族,结合保守基序分析揭示每个亚家族成员特定的保守基序与基因结构,发现进化关系邻近的家族成员在保守基序与基因结构上具有一定的相似性。其次,基因启动子顺式作用元件搜索发现CtWD40特定启动子元件,揭示其可能参与的代谢途径。接下来,使用功能富集分析,分析CtWD40蛋白的功能类别和细胞定位,并通过CtWD40蛋白间相互作用,预测其潜在的调控功能。最后,根据qRT-PCR揭示了红花CtWD40亚家族19个成员在红花不同组织及花期中的差异表达。该研究为红花CtWD40基因功能验证及表达分析提供了理论依据。     

山茱萸bHLH2基因的克隆与分析

目的:获得山茱萸转录因子CobHLH2的cDNA序列。方法:以山茱萸转录组测序数据中的c101916_g1序列为参考,利用Primer Premier 5.0软件在其开放阅读框两端设计特异性引物,把山茱萸果实总RNA反转录获得的cDNA作模板,通过PCR扩增、纯化回收和克隆测序,获得CobHLH2序列,并经生物信息学分析初步了解其基本结构与功能。结果:CobHLH2的ORF长度为795 bp,共编码264个氨基酸,为亲水性蛋白。CobHLH2蛋白的二级结构以无规卷曲和α-螺旋为主,有少量的β-转角和延伸链。多序列比对和系统进化树分析结果表明,CobHLH2的氨基酸序列与猕猴桃和茶树的bHLH类转录因子同源性较高。结论:首次获得山茱萸CobHLH2转录因子的cDNA序列,并进行了生物信息学分析,为深入研究bHLH类转录因子的结构和功能奠定基础。