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。     

金荞麦花青素合酶基因的克隆及其表达与花青素量的相关性研究

目的 获取金荞麦花青素合成途径关键酶花青素合成酶（anthocyanins synthase,ANS）基因的全长序列,并进行序列分析;对花期金荞麦ANS基因在各组织中表达水平与花青素量的相关性进行分析。方法 利用同源克隆技术获得ANS基因cDNA序列;采用半定量RT-PCR对ANS表达量进行分析;采用分光光度法测量花青素量。结果 金荞麦ANS基因cDNA包含一个1 077 bp的ORF,编码358个氨基酸,命名为FdANS。生物信息学分析表明,该基因编码蛋白与其他植物ANS蛋白氨基酸序列同源率较高。FdANS在花期金荞麦不同组织中的表达量分析表明,其表达量花＞叶＞茎＞根,花青素量为花＞叶＞茎＞根。结论 在金荞麦中首次获得ANS基因的cDNA序列,编码蛋白具有ANS同源蛋白的典型特征。FdANS基因在金荞麦根、茎、叶和花中的表达量与花青素量具有相关性。     

白木香乙酰乙酰基辅酶A硫解酶基因(AsAACT)的克隆与表达分析

目的：对国产沉香的基原植物白木香Aquilaria sinensis （Lour.）Gilg乙酰辅酶A酰基转移酶（acetyl-CoA C-acetyl transferase,AACT）基因AsAACT全长进行克隆并展开生物信息学分析和表达分析,为解析沉香萜类次生代谢产物的生物合成机制奠定基础。方法：根据获得的白木香转录组数据库AACT部分转录本序列设计引物,采用RT-PCR及RACE技术,以白木香茎cDNA为模板,克隆获得AsAACT全长,进行生物信息学分析;采用荧光定量PCR,以GADPH为内参,分析白木香愈伤组织受不同伤害胁迫AsAACT的表达模式。结果：AsAACT开放阅读框（opening reading frame,ORF）为1 236 bp,编码411个氨基酸残基,酶命名为AsAACT;白木香愈伤受物理伤害（切割）后表达量没有明显变化,但受化学伤害（MeJA）后4 h表达量升高了5.5倍,说明该基因对MeJA诱导的化学伤害较敏感,且能够在早期响应伤害胁迫。结论：通过AsAACT基因的全长cDNA克隆和表达特性分析,为后续深入研究其在沉香倍半萜合成途径的功能奠定基础。     

滇龙胆GrGPPS基因的克隆及其序列分析与原核表达

目的 从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆单萜化合物合成的关键酶牻牛儿基焦磷酸合成酶基因GrGPPS,进行序列特征分析和原核表达。方法 根据三年生滇龙胆转录组GrGPPS基因序列,设计特异性引物,通过RT-PCR扩增得到GrGPPS cDNA序列,并进行TA克隆、测序及序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrGPPS,转入Escherichia coli Rosetta（DE3）中,在37℃、1.0 mmol/L IPTG诱导下进行表达。结果 GrGPPS cDNA全长1 107 bp,编码369个氨基酸;序列分析表明,GrGPPS基因是异戊烯基合成酶家族的成员;氨基酸序列系统发育分析表明,GrGPPS与金鱼草AmGPPS亲缘关系最近;构建pGEX-4T-1-GrGPPS重组质粒,获得稳定的pGEX-4T-1-GrGPPS原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论 克隆了GrGPPS基因,建立pGEX-4T-1-GrGPPS稳定的原核表达体系,为进一步纯化和鉴定GPPS蛋白并研究其结构和功能奠定基础。     

伤害诱导普通白木香与奇楠种质沉香中倍半萜类成分及早期倍半萜合酶基因表达的差异分析

目的 明确伤害诱导普通白木香和奇楠种质所结沉香中倍半萜组分及其早期倍半萜合酶基因表达模式的差异。方法 采用气相色谱-质谱法（GC-MS）分析普通沉香和奇楠沉香中倍半萜组分的差异;对3年生普通白木香和奇楠种质茎干分别进行全断干伤害,采用实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析伤害早期倍半萜合酶基因AsTPS2、AsTPS13、AsTPS14、AsTPS17、AsTPS18、AsTPS20、AsTPS23表达模式的差异。结果 奇楠沉香倍半萜组分显著不同于普通白木香所结沉香,2种沉香中分别检测到16、17个倍半萜成分,其中共有成分12个,且共有成分含量差异较大;两者的倍半萜合酶基因在伤害诱导早期表达模式也不同,伤害诱导24 h内,普通白木香中7个倍半萜合酶基因表达水平均上升,2 h达到最大值后下降,而奇楠种质中AsTPS2、AsTPS13、AsTPS14、AsTPS17和AsTPS23基因表达量在24 h内持续上升,AsTPS20基因表达量在6 h达到最大值,但AsTPS18基因表达量低,在伤害诱导0~24 h变化不明显,显著低于普通白木香种质。结论 普通白木香与奇楠种质所结沉香倍半萜类成分差异明显,且响应伤害诱导的倍半萜合酶基因在0~24 h表达模式显著不同,推测倍半萜合酶基因的差异诱导表达可能是2种种质形成的倍半萜成分差异较大的原因之一。     

鱼腥草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶1基因克隆与表达分析

目的 克隆鱼腥草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶1（DXS1）基因并分析其表达差异。方法 根据已经获得的鱼腥草DXS1转录本序列设计1对引物,采用RT-PCR方法获得DXS1基因cDNA序列并对DXS1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;利用实时荧光定量PCR方法检测了DXS1基因在鱼腥草的地下茎、地上茎、叶、花中的表达情况。结果 克隆获得的DXS1基因长为2 172 bp,编码723个氨基酸。生物信息学预测DXS1蛋白不含跨膜区,不含信号肽,具有定位肽。DXS1基因在鱼腥草的花中表达丰度最高,其次是叶片,再次是地下茎,地上茎中表达量最低。结论 首次从鱼腥草中克隆了DXS1基因,为进一步阐明该基因在鱼腥草萜类化合物代谢途径中的重要作用奠定基础。     

鸢尾糖基转移酶ItUGT797基因的克隆与表达分析＊

目的 对川射干（Iris tectorum Maxim.）中可能参与黄酮类化合物生物合成的糖基转移酶基因ItUGT797展开初步研究，解析ItUGT797编码蛋白的各项生物信息指标并优化其原核表达体系。方法 提取鸢尾各组织部位的RNA并进行反转录获得cDNA文库，根据鸢尾转录组中ItUGT797基因序列设计基因特异性引物，通过同源克隆的方法构建pET-32a （+）-ItUGT797原核表达重组载体。使用各类生物信息学网站对测序后的ItUGT797序列进行理化性质、蛋白结构和进化关系等分析；实时荧光定量PCR（Quantitative Real-time PCR）验证基因在各部位的表达情况；蛋白体外表达情况则使用大肠杆菌体系检测。结果 ItUGT797开放阅读框长度为1455 bp，编码蛋白分子量大小分别为53.80 kDa。ItUGT797在各组织中表达情况为花>叶>根茎。系统发育进化树表明，ItUGT797可能是具有7-O-糖基化活性的糖基转移酶。原核表达结果显示在诱导剂IPTG为0.1mM时，ItUGT797能够表达出较多的可溶性蛋白。结论 本研究成功从鸢尾中克隆了ItUGT797基因，并分析了其编码蛋白的特征，检测了基因在根茎、叶和花中的表达量，同时通过原核表达体系筛选出最适合该基因可溶性蛋白表达的诱导剂浓度，为后续探索其参与鸢尾中黄酮类成分生物合成的功能奠定理论基础。     

鱼腥草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因克隆与差异表达

目的 克隆鱼腥草1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(DXR)基因,并分析其差异表达.方法 采用RT-PCR方法获得DXR基因cDNA序列,并对DXR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;利用实时荧光定量PCR方法检测了DXR基因在鱼腥草的地下茎、地上茎、叶、花中的表达情况.结果 克隆获得的DXR基因长为1 416 bp,编码471个氨基酸.生物信息学预测DXR蛋白不含跨膜区,不含信号肽.DXR基因在鱼腥草的叶片中表达丰度最高,其次是地下茎,再次是地上茎,花中表达量最低.结论 首次从鱼腥草中克隆了DXR基因,为进一步阐明该基因在鱼腥草萜类化合物代谢途径中的重要作用奠定基础.     

家鸡MDH2基因克隆、生物信息学分析及原核表达载体构建

目的 初步探索家鸡苹果酸脱氢酶2编码基因MDH2的序列特征、组织表达及原核表达情况。方法 采用克隆技术与测序技术获取家鸡MDH2基因互补脱氧核糖核酸（cDNA）全长，使用多种在线软件对其进行生物信息学分析，利用实时荧光定量聚合酶链式反应（PCR）技术检测该基因在不同组织中的表达情况，利用同源重组技术构建pET32a（+）-MDH2表达载体，使用异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）诱导蛋白表达。结果 从新鲜家鸡砂囊内壁中成功克隆到MDH2基因，序列长度1120 bp，其开放阅读框（ORF）为1014 bp，编码337个氨基酸；MDH2蛋白相对分子质量为35.95 kDa，理论等电点9.17，属于稳定碱性疏水性蛋白。MDH2蛋白含25个磷酸化位点；二级结构主要包括α-螺旋、β-螺旋、无规则卷曲，无信号肽和跨膜结构域。MDH2基因在心、肝、脾、肺、肾、砂囊内壁中都有表达，其中心、肾、砂囊内壁中表达量较高，pET32a（+）-MDH2重组蛋白主要是以包涵体的形式存在。结论 MDH2基因在家鸡体内广泛表达，但其在各组织/器官中表达趋势不同，提示其功能可能具有广泛性与多重性。     

3种瞬时表达体系研究1个白木香倍半萜合酶的亚细胞定位

目的 研究1个白木香倍半萜合酶（ASS）的亚细胞定位,确定其功能区域,并比较3种瞬时表达体系在亚细胞定位研究中的优劣。方法 从白木香愈伤组织中提取总RNA,采用特异引物RT-PCR方法克隆倍半萜合酶ASS基因,并连接于pEZS-NL载体和pFGC5941GFP改造载体上,分别构建pFGC5941-GFP-ASS、pEZS-NL-ASS-GFP 2种植物表达载体,分别利用根癌农杆菌侵染烟草叶片、基因枪轰击洋葱表皮细胞、PEG转化白木香原生质体3种技术进行瞬时转化表达,激光共聚焦显微镜下观察表达出的绿色荧光蛋白（GFP）融合蛋白的亚细胞定位。结果 在烟草叶片表皮细胞、洋葱表皮细胞及白木香原生质体中,融合蛋白绿色荧光均能被观察到。ASS基因与GFP的融合蛋白产物在烟草叶片中定位于胞质,在洋葱表皮中定位于胞质和细胞核,白木香原生质体中定位于胞质和质体。结论 ASS基因在白木香原生质体胞质及质体定位;对3种体系的结果比较表明,应用不同体系研究蛋白的亚细胞定位可能出现不同的结果,这可能与同源或异源表达的植物细胞的特性有关。     

穿心莲香叶基香叶基焦磷酸合成酶基因的克隆与表达

目的从穿心莲中克隆穿心莲内酯合成途径中的香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl diphosphate synthase,GGPS)基因,并进行组织表达等特征研究。方法采用CTAB-LiC1法从穿心莲茎和叶中提取总RNA,简并引物扩增获得保守区段,RACE法获得基因全长,ProtParam等软件分析基因特征,实时荧光PCR法检测不同发育时期穿心莲茎和叶中基因的表达。结果获得了一个长1 047 bp的GGPS基因,编码一条由348个氨基酸组成的蛋白质序列,与长春花的GGPS蛋白亲缘关系较近,N端含有一个由47个氨基酸构成的质体信号肽。在穿心莲的茎和叶中,GGPS基因在花蕾期表达量较高,初花期降低;到了花果混合期表达量升高,青果期下降。表明穿心莲花蕾期和花果混合期相关代谢成分的合成可能更活跃。结论从穿心莲中克隆了GGPS基因,为开展穿心莲内酯合成途径的调控奠定了基础。     

显齿蛇葡萄查耳酮合成酶基因cDNA克隆及蛋白质序列分析

目的 对显齿蛇葡萄Ampelopsis grossedentata查耳酮合成酶(CHS)基因进行克隆及序列分析.方法 根据已经克隆的植物基因的保守序列设计一对引物,以显齿蛇葡萄总RNA为模板,采用RT-PCR的方法扩增CHS基因序列并连接到pMD 18-T Simple载体上,阳性克隆经PCR检测后进行测序.结果 得到一段1 173 bp的序列,序列分析表明,该片段编码390个氨基酸,与其他高等植物CHS基因氨基酸序列同源性在67.9％以上.结论 首次从显齿蛇葡萄中克隆了CHS基因,为有效利用该基因奠定了基础.     

茶树尿苷二磷酸-葡萄糖-脱氢酶基因的克隆及其表达分析

目的对参与多糖合成途径的茶树尿苷二磷酸-葡萄糖-脱氢酶基因(CamelliasinensisUDP-glucose-dehydrogenase gene,CsUGD)进行克隆、生物信息学分析、组织表达特异性分析及测定茶树不同器官组织多糖含量。方法通过转录组数据获得茶树同源基因序列。利用ProtParam、TMpred、signalP、NetPhos、SMART、SSPro 4.0等在线软件进行生物信息学分析。VMD编辑CsUGD基因蛋白质三维结构;Jalview软件进行多序列比对;MEGA5.0构建系统进化树。采用qRT-PCR对不同器官组织进行基因表达差异分析,通过蒽酮硫酸比色法测定不同器官的多糖含量。结果获得茶树CsUGD基因(MG366591)全长cDNA序列,该序列全长1 866 bp,编码480个氨基酸。CsUDP蛋白属于稳定亲水蛋白,不含信号肽,具有跨膜结构,并与柿树亲缘关系最近。荧光定量PCR显示,CsUGD在茶树的侧根中表达量最高;蒽酮硫酸比色法测定显示,在侧根中多糖含量最高。结论首次从茶树中克隆出CsUGD基因,阐明该基因在茶树生长发育中的重要作用,在茶树多糖合成途径中起到关键作用,为茶树育种并提高茶叶药用价值提供科学依据。     

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。     

白木香JAZ1基因全长cDNA克隆及其在愈伤组织中的伤害诱导表达分析

目的克隆国产沉香基原植物白木香Aquilaria sinensis茉莉酸(JA)信号途径核心抑制蛋白基因(jasmonate-zim-domain protein,JAZ),为深入研究其在沉香倍半萜合成途径中的功能奠定基础。方法以白木香总RNA为模板,采用RACE法和RT-PCR方法,克隆JAZ基因cDNA全长,并进行生物信息学的分析;采用实时荧光定量(qR T-PCR)方法分析经茉莉酸甲酯(MeJA)和机械伤害处理的白木香愈伤组织中JAZ基因的表达模式。结果获得白木香JAZ基因全长cDNA,命名为AsJAZ1,GenBank登录号为KP677281。序列分析表明,该基因的序列全长为1507 bp,包含一个990 bp的开放阅读框,编码330个氨基酸,蛋白质相对分子质量为34280,等电点为6.89。qRT-PCR结果显示,经MeJA处理0.5 h后AsJAZ1基因相对表达量最高,约是对照组(未经MeJA处理的白木香愈伤组织)的27倍,随后显著下降;经机械处理2h后AsJAZ1基因相对表达量最高,约是对照组(未经机械处理的白木香愈伤组织)的17倍,随后又快速降低,到24h基本恢复正常。结论获得AsJAZ1基因全长cDNA序列,该基因对伤害诱导极敏感,且能在伤害早期响应。     

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.     

山茱萸CoDXR基因的克隆与分析

目的克隆山茱萸关键酶基因1-脱氧-D-核酮糖5-磷酸还原酶(CoDXR)的全长cDNA序列,为山茱萸的进一步研究提供依据。方法以本实验室获得的山茱萸转录组数据中的转录本序列c147202_g1为模板,通过Primer Premier 5.0设计特异性引物,利用RT-PCR技术克隆CoDXR基因的全长cDNA序列,并通过相关的生物信息学软件对其进行相关的生物信息学分析和功能预测。结果 CoDXR基因长度为1 505 bp,ORF长度是729 bp,编码242个氨基酸。而通过SignalP4.0Server和HMMTOP对CoDXR蛋白预测分析结果可知,该蛋白不具有信号肽和跨膜区,为疏水性蛋白。系统进化树分析结果表明CoDXR蛋白与野茶树(Camelliasinensis)的DXR蛋白序列相似性最高。结论在山茱萸果实和叶片转录组测序的基础上成功克隆了山茱萸萜类合成途径中的关键酶基因CoDXR,对其进行相关的生物信息学分析,为深入研究CoDXR基因在山茱萸萜类合成途径中的功能奠定了基础。     

滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR的克隆、序列分析与原核表达

目的从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆萜类合成关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR,进行序列分析和原核表达。方法根据滇龙胆转录组中GrDXR基因序列,设计引物,通过RT-PCR扩增得到GrDXR开放阅读框(ORF)序列,并进行TA克隆、测序和序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrDXR,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,在IPTG诱导下进行表达。结果 GrDXR ORF全长1 425 bp,编码474个氨基酸。序列分析表明,GrDXR基因是DXR家族成员;蛋白质序列系统发育分析表明,GrDXR与萝芙木RvDXR、橡胶树HbDXR和长春花CrDXR亲缘关系较近。构建pGEX-4T-1-GrDXR重组质粒,获得稳定的原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论克隆了GrDXR基因,建立其稳定的原核表达体系,为进一步纯化GrDXR蛋白,研究其结构和功能奠定基础。