丹参ERF转录因子SmERF1基因的表达分析和亚细胞定位

目的:对前期已经克隆的丹参SmERF1基因进行聚类分析,分析SmERFI基因在不同诱导子处理后不同时间的表达情况;并对其进行亚细胞定位分析.方法:利用MEGA5软件对SmERF1基因及拟南芥ERF基因家族进行聚类分析;利用半定量RT-PCR方法,分析SmERF1基因在不同诱导子处理后不同时间的表达情况;将SmERF1与GFP融合,在洋葱表皮瞬时表达,以确定SmERF1蛋白表达部位.结果:丹参SmERF1属于ERF家族第Ⅶ亚族;YE+ Ag+诱导对SmERF1基因的表达没有影响,ABA和MeJA可以抑制该基因的表达,而水杨酸诱导会出现先抑制,后随处理时间加长,SmERF1基因表达又恢复;亚细胞定位确定SmERFI基因在细胞核内特异表达.结论:SmE RF是一个AP2/ERF转录因子,属于AP2/ERF家族第Ⅶ亚族,其表达受ABA,SA,MeJA等激素调节控制.     

丹参SmCYP76S7基因的克隆、亚细胞定位和表达分析

目的 克隆获得丹参SmCYP76S7基因序列,并对其进行生物信息学和表达特性分析。方法 克隆获得SmCYP76S7 的cDNA及基因组DNA序列,运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析。构建融合表达载体pEGAD-SmCYP76S7-eGFP,转化烟草后分析SmCYP76S7蛋白的亚细胞定位。利用qRT-PCR测定SmCYP76S7基因在各器官中的表达量,同时分别利用不同光质和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）处理丹参幼苗和丹参毛状根,探究SmCYP76S7基因对光质和MeJA的响应。结果 SmCYP76S7基因包含2个外显子和1个1 506 bp的开放阅读框,编码501个氨基酸。该基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中花中表达量最低。SmCYP76S7蛋白除定位于内质网外,还分布于多个细胞结构。SmCYP76S7基因的表达在红光处理和MeJA处理样品中显著上调,是典型的光和MeJA诱导基因。结论 SmCYP76S7基因是CYP76家族成员,结合其表达特性和同家族其他成员的催化活性,该蛋白很可能参与丹参酮类成分的生物合成,其具体的生物学作用值得进一步深入挖掘。     

半夏凝集素基因的克隆、生物信息学分析及其蛋白的亚细胞定位

目的 克隆半夏凝集素基因,并对其进行生物信息学分析和亚细胞定位。方法 以半夏Pinellia ternata新鲜叶片的DNA为模板,根据Genbank上的半夏凝集素的基因序列（GU593718.1）设计引物,克隆了半夏凝集素（PTA）基因,并构建植物表达载体pI1300-CaMV35S-PTA-GFP,在农杆菌GV3101中进行表达且观察了其在烟草中瞬时表达。结果 所克隆的PTA的开放阅读框为810 bp,其编码269个氨基酸;具有1条信号肽、2个B-lectin保守区域和3个甘露糖结合基序;PTA氨基酸序列与NCBI中所报道的半夏、掌叶半夏P. pedatisecta、滴水珠P. cordata凝集素的氨基酸序列的同源性分别达到97%、85%和83%;初步推测其定位于膜上,现已在NCBI中登记（登录号KF154979）。结论 本实验通过对半夏凝集素的生物信息学分析和亚细胞定位分析,为进一步研究半夏凝集素的抗病虫害机制奠定了基础。     

穿心莲转录因子ApNAC1的克隆、亚细胞定位及原核表达

从穿心莲叶片中克隆了1个NAC家族的转录因子,命名为ApNAC1,Gen Bank注册号为KY196416。生物信息学分析表明该基因的完整编码区包含972 bp,编码1个323个氨基酸的多肽,预测蛋白相对分子质量为35.9 k Da,等电点为6.14。原生质体瞬时表达研究证实了ApNAC1-GFP融合蛋白特异定位在穿心莲叶肉细胞的细胞核中,是一个核定位蛋白。实时定量PCR结果表明ApNAC1基因表达与穿心莲内酯的积累模式一致:主要在穿心莲的叶片里表达,而且茉莉酸甲酯处理能急剧上调其表达水平。ApNAC1基因在大肠杆菌中进行异源表达,并且被成功纯化。该研究为进一步探索ApNAC1蛋白参与穿心莲内酯生物合成的研究奠定了基础。     

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。     

丹参转录因子SmbHLH1基因的克隆和表达分析

目的:获得丹参转录因子SmbHLH1全长基因,分析SmbHLH1基因在丹参不同组织部位,以及不同诱导子处理后的表达差异.方法:利用RT-PCR等技术获得SmbHLH1基因全长,利用半定量RT-PCR,分析SmbHLH1基因在丹参不同部位的表达情况,及在不同处理条件下的表达情况.结果:获得的SmbHLH1基因由999个核苷酸组成,编码332个氨基酸,蛋白相对分子质量约36 kDa;半定量RT-PCR检测,该基因在丹参的根中表达量最高,其次是茎,在叶和花中有微量表达;茉莉酸甲酯,以及酵母提取物和Ag+共同诱导,会抑制该基因的表达,水杨酸和脱落酸对该基因的影响不大.结论:丹参SmbHLH1基因是bHLH家族新成员,其功能可能与油菜素内酯信号途径有关.     

地黄RgMATE6转运蛋白基因的克隆、亚细胞定位与表达分析

目的克隆地黄多药及有毒化合物外排(multidrug and toxic compound extrusion,MATE)转运蛋白基因RgMATE6,并进行亚细胞定位与时空表达分析,为深入研究其在地黄转运次生代谢产物中的分子功能奠定基础。方法利用地黄转录组数据库候选基因序列,利用实时荧光PCR(RT-PCR)克隆RgMATE6基因;利用生物信息学软件对其编码蛋白的结构、理化性质、同源性和进化树进行分析;通过与绿色荧光蛋白(GFP)融合表达进行亚细胞定位;利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)的方法测定该基因的时空表达模式。结果克隆获得1892 bp的RgMATE6基因序列,RgMATE6基因编码524个氨基酸、具有2个典型的MatE结构域和12个跨膜结构;RgMATE6蛋白与越橘的VcMATE6蛋白亲缘关系最近;RgMATE6-GFP载体瞬时表达的结果发现RgMATE6蛋白定位在液泡膜上;qRT-PCR分析发现RgMATE6基因在地黄不同时期的根中表达最高,尤其是块根膨大前期。结论 RgMATE6蛋白定位在液泡膜上,在地黄块根膨大...     

川牛膝CoObgC基因克隆、亚细胞定位及表达分析

根据川牛膝基因组数据提供的基因序列合成特异性引物,利用常规PCR方法和cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆川牛膝Obg C(Gene Bank登录号KU847910)全长cDNA序列,克隆获得2 226 bp全长CoObgC序列,开放阅读框为1 818 bp,编码605个氨基酸序列,预测CoObgC蛋白相对分子质量为66.39 k Da,等电点p I 5.35,为稳定蛋白,并进行多重序列比对和构建系统进化树分析。以川牛膝actin为内参,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析CoObgC基因在川牛膝根、茎、叶、花4种组织中表达特征,结果显示在叶片中表达丰度最高,其次为根、花、茎;构建p CABIA2300-CoObgC重组载体,利用农杆菌介导法在烟草中进行瞬时表达,激光扫描共聚焦显微镜观察显示川牛膝CoObgC定位于叶绿体。该研究为进一步解析Obg基因的结构和功能,开展川牛膝分子生物学研究奠定基础。     

山茱萸CoHMGR基因的亚细胞定位和表达分析

目的 研究山茱萸Cornus officinalis CoHMGR基因编码蛋白质的亚细胞定位以及不同浓度的外源激素对CoHMGR基因表达和活性成分含量的影响。方法 农杆菌菌液侵染烟草叶片,激光共聚焦倒置显微镜观察CoHMGR蛋白的亚细胞定位。不同浓度的茉莉酸甲酯和乙烯利喷施山茱萸2年生幼苗,实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)测定不同时期CoHMGR基因表达水平,高效液相色谱(HPLC)检测莫诺苷、马钱苷含量。结果 激光共聚焦显微镜下观察到CoHMGR蛋白定位于内质网中。qPCR和HPLC结果显示200 μmol/L茉莉酸甲酯和250 mg/L乙烯利对目的基因表达水平和活性成分含量都有正向诱导效应。结论 CoHMGR蛋白定位于内质网,外源喷施200 μmol/L茉莉酸甲酯和250 mg/L乙烯利能显著提高CoHMGR基因表达量和莫诺苷、马钱苷含量,为深入解析CoHMGR基因功能奠定基础。     

丹参转录因子SmbHLH93的克隆及表达模式分析

目的 克隆丹参碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)类转录因子SmbHLH93,并初步探究该基因的功能.方法 采用PCR和RT-PCR技术分别从DNA和cDNA水平克隆得到了SmbHLH93基因,进一步通过BD Walking获得了该基因的5'启动子区.生物信息学分析SmbHLH93蛋白的理化性质、结构特点和系统进化关系.结合启动子区分析软件和qPCR,研究SmbHLH93在丹参不同部位和环境诱导下的表达模式.结果 获得SmbHLH93基因序列954 bp和5'启动子区1 583 bp,其中开放阅读框(ORF)657 bp,有3个内含子和4个外显子,编码218个氨基酸,含有bHLH和ACT_UUR-ACR-like结构域,无跨膜区域,可能定位于细胞核.表达模式分析结果显示该基因的表达量在根中最高,茎中最低,且随着花的形成逐渐降低.光和低温诱导SmbHLH93的高表达,而水杨酸(SA)抑制其表达.结论 克隆得到丹参bHLH类转录因子新成员SmbHLH93,初步预测其参与了丹参花的发育过程和丹参次生代谢途径的调控.     

2个丹参鲨烯合酶基因的克隆和鉴定

目的 克隆与鉴定丹参Salvia miltiorrhiza鲨烯合酶基因。方法 基于丹参基因组的基因预测结果设计引物,通过RT-PCR方法,克隆丹参鲨烯合酶基因。利用生物信息软件对基因序列进行了结构分析,对基因编码多肽进行了序列同源性比较和保守结构域分析,利用实时定量RT-PCR方法对基因进行表达模式研究。结果 通过RT-PCR方法扩增得到2个丹参鲨烯合酶基因（SmSQS1和SmSQS2）,它们编码的多肽具有鲨烯合酶相关结构域和保守基序。这2个基因具有不同的外显子/内含子结构特征,具有不同的组织特异性表达模式和时间表达模式。结论 丹参基因组中存在2个鲨烯合酶基因,它们具有不同的基因结构特征和表达模式,可能在丹参甾体类和三萜类化合物生物合成中起不同作用。     

丹参晚期胚胎富集蛋白基因的克隆及表达模式分析

目的克隆丹参晚期胚胎富集蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA)基因,并进行生物信息学和表达模式分析。方法对丹参转录组数据库进行BLAST同源性比对,发现一条新的与LEA基因家族同源性较高的序列,命名为Sm LEA2,Gen Bank登录号为HQ676610。进一步利用PCR和RT-PCR技术从丹参g DNA以及c DNA水平克隆得到了Sm LEA2基因全长。采用软件分析蛋白质结构性质和系统进化关系。利用实时荧光定量PCR的方法对不同部位、不同发育时期以及不同处理丹参的Sm LEA2表达量进行检测。结果获得Sm LEA2 g DNA长1 961 bp,由1个外显子和1个内含子组成,并且内含子位于ATG的上游;开放阅读框长为960 bp,共编码319个氨基酸。生物信息学分析显示,Sm LEA2是存在于细胞质中的亲水蛋白,无跨膜结构域和信号肽,其相对分子质量为35 340,等电点为4.77。该基因在丹参的根、茎、叶中均有表达,并且在茎中的表达量最高。随着花的成熟和种子的发育,该基因表达量逐渐升高,并且该基因的表达受茉莉酸甲酯(Me JA)以及脱落酸(ABA)的诱导作用影响。结论克隆得到的丹参Sm LEA2可能参与种子发育过程,并在丹参防御反应中发挥作用。     

丹参蛋白激酶SmSnRK2.4的克隆及表达分析

蔗糖非酵解型蛋白激酶家族2(SnRK2)在逆境植物信号转导途径中起着重要作用。该研究根据丹参转录组数据从丹参c DNA中克隆得到一个SnRK2家族基因,命名为Sm SnRK2.4,属于Ⅰ类SnRK2。Sm SnRK2.4基因包含8个内含子,9个外显子,其开放阅读框1 068 bp,编码355个氨基酸,推测其蛋白相对分子质量为40.63 k Da,将其构建到原核表达载体p MAL-c2X上,原核诱导表达出与预测蛋白大小一致的目的蛋白。依据丹参基因组序列,Plant CARE分析Sm SnRK2.4起始密码子ATG上游3 0 0 0 bp的启动子系列,结果显示该序列包含I-box,GA-m otif,H SE,LTR,TC-rich repeats等逆境胁迫响应元件,以及GARE-m otif,P-box,ABRE,CGTCA-m otif等激素响应元件。实时荧光定量PCR分析表明Sm SnRK2.4在丹参根中的含量较高,在茎中和叶中含量相当,ABA和PEG胁迫响应分析表明,Sm SnRK2.4对PEG渗透胁迫响应显著,对ABA胁迫响应微弱。该研究为进一步探讨Sm SnRK2.4基因在丹参干旱胁迫下次生代谢产物积累机制中的作用奠定了基础。     

白花丹参鲨烯合酶SQS2的克隆与原核表达分析

该研究根据丹参的转录组数据提供的基因片段设计引物,采用逆转录聚合酶链式反应方法,从白花丹参中克隆鲨烯合酶SQS2的全长cDNA序列,命名为SmSQS2,GenBank注册号KM244731.序列长度为1 597 bp,包含1 245 bp的开放阅读框,推测编码414个氨基酸,含有115 bp的5'UTR和237 bp的3'UTR.利用生物信息学软件对获得的序列进行同源性分析,得出白花丹参SQS2的与紫花丹参SQS2的序列无明显差异.原核表达分析结果表明SmSQS2在大肠杆菌中能表达出与预测蛋白大小相当的目标蛋白,对影响蛋白表达的4个因素,即诱导温度、诱导时间、IPTG浓度和诱导时宿主菌的吸光度(A600)进行了优化,得出SmSQS2蛋白表达的最佳条件为:IPTG终浓度0.2 mmol· L-1,宿主菌的吸光度(A600)为0.6,温度30℃,诱导时间20 h.这为进一步研究白花丹参鲨烯合酶SQS2在丹参萜类和甾醇类生物合成途径中的作用提供了理论依据.     

白花丹参丙酮酸脱羧酶基因的克隆和表达分析

目的 获得白花丹参丙酮酸脱羧酶(SmPDC)全长基因,分析该基因在白花丹参不同组织部位,以及缺氧胁迫处理后的该基因表达差异.方法 利用cDNA文库筛选获得SmPDC基因全长,利用半定量RT-PCR,分析SmPDC基因在白花丹参不同部位的表达情况,及缺氧处理条件下的表达情况.结果 获得的SmPDC基因由2 190个核苷酸组成,编码605个氨基酸,蛋白相对分子质量药6.485×104,等电点pI 5.49;半定量RT-PCR检测,该基因在丹参的根中表达量最高,其次是茎和叶;缺氧胁迫处理会诱导该基因的表达,随胁迫时间延长表达量逐渐增加.结论 白花丹参SmPDC基因是PDC家族新成员,其功能与植物耐缺氧代谢途径有关.