桃树PpADC基因克隆及逆境胁迫表达分析

多胺广泛参与植物生长、发育等生理生化进程和植物逆境应答反应,精氨酸脱羧酶(ADC)是植物多胺生物合成途径中的关键酶.为研究桃树ADC基因的结构和逆境胁迫转录表达情况,试验利用同源序列法克隆桃树PpADC基因,对基因序列、编码蛋白结构等进行生物信息学分析,应用qRT-PCR检测基因PpADC在不同逆境胁迫过程中的转录表达量.结果表明,桃树PpADC基因含有一个2 178 bp的开放阅读框,编码725个氨基酸,基因序列中不含有内含子结构;该基因编码蛋白与白梨精氨酸脱羧酶相似值高达90.14%,系统进化树分析表明PpADC基因与白梨、苹果和湖北海棠等蔷薇科果树ADC基因亲缘关系较近;低温、脱水、盐和乙烯处理能不同程度上调PpADC基因的转录表达水平,表明该基因在桃树应答逆境胁迫过程中发挥重要作用.     

何首乌中Ⅲ型PKS基因的克隆和表达

为利用基因工程技术调控何首乌的次生代谢途径,采用互补DNA末端快速扩增技术以及生物信息学方法,从传统中药材何首乌中克隆到一种Ⅲ型PKS基因FmPKS2(GenBank登录号:GQ984139),其互补DNA全长1498bp,编码392个氨基酸.生物信息学预测其蛋白相对分子质量为43160,等电点为5.85,亲水系数为-0.154,含有几个较强的疏水区域.系统进化树显示,FmPKS2与蓼科植物的查尔酮聚合酶聚类关系最近.该基因在何首乌不同组织中均有表达,其中在块根中表达量最高.     

拟南芥CAS基因的生物信息学分析及超表达载体构建

对拟南芥氰丙氨酸合酶(cyanoalanine synthase,CAS)基因进行了生物信息学分析,并构建了CAS合酶基因的超表达载体,以期为其后续功能研究奠定基础。生物信息学分析结果表明,编码拟南芥CAS合酶的CYS-C1和CYS-D1基因均含有10个外显子和9个内含子,定位于3号染色体,而CYS-D2基因有9个外显子和8个内含子,定位于5号染色体;3个基因编码的蛋白氨基酸序列相似度较高,CYS-C1蛋白偏碱性且主要在线粒体中起作用,而CYS-D1和CYS-D2蛋白偏酸性,主要在细胞质中起作用。通过RT-PCR扩增了拟南芥CYS-C1、CYS-D1和CYS-D2基因片段,并构建了超表达载体p BI121-35S-CYS-C1、p BI121-35S-CYS-D1和p BI121-35S-CYS-D2,经检测重组质粒已转化到农杆菌GV3101中。     

豌豆中GPAT基因编码cDNA的克隆及分析

参照国外报道的豌豆ＧＰＡＴ基因ｃＤＮＡ序列，设计并合成一对寡核苷酸引物，通过ＲＴＰＣＲ技术，从云南地方栽种的豌豆品种中分离到了ＧＰＡＴ基因的编码ｃＤＮＡ片段，并将其纯化后直接克隆到ｐＧＥＭＴ载体系统中，经ＮｃｏⅠ和ＮｏｔⅠ双酶切鉴定，所得的重组质粒中含有１３８０ｂｐ左右的片段．采用ＰｓｔⅠ，ＨｉｎｄⅢ两种限制性内切酶进行酶切，酶切图谱分析表明所克隆的豌豆ＧＰＡＴ基因编码ｃＤＮＡ的酶切图谱与国外所报道的该基因ｃＤＮＡ的酶切图谱一致，暗示了该基因在进行上具有一定的保守性．     

4种竹子木质素合成酶PAL的基因克隆和序列分析

苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia—Lyase，PAL；EC4．3。1．5）是木质素生物合成过程的关键酶和限速酶。应用RACE（Rapid—Amplification of cDNA Ends）方法，获得了白哺鸡竹（Phyllostachys dulcis）、高节竹（Phyllostachys prominens）、龙鳞竹（Phyllostachys pubescens heterocycla）、丽水苦竹（Fveioblastus maculosoides Wen）等4种竹子PAL基因的全长序列，并进行了生物信息学分析。结果表明，PAL基因的开放读码框长度为2136bp，共编码712个氨基酸，具有2个外显子和1个内含子。其中高节竹、龙鳞竹、丽水苦竹PAL基因内含子长度为121bp，白哺鸡竹朋L基因内含子长度为84bp。推测其氨基酸序列，并分析PAL蛋白单体的三维结构，结果显示PAL蛋白均含有大量的α螺旋和β折叠结构。基于邻接法的进化树对31个物种的PAL基因的氨基酸序列分析表明。竹类植物PAL基因的保守性较高，与禾本科植物玉米、甘蔗的亲缘关系较近，与双子叶植物辣椒等的亲缘关系较远。     

查尔酮合酶基因的克隆及双元载体的构建

以中国水仙为材料，利用RT-PCR方法克隆查尔酮合酶基因(CHS)的cDNA，核酸序列分析表明，该基因的编码区长1167bp，编码389个氨基酸，通过进一步的中间克隆，将CHS连上CaMV35s启动子和Tnos终止子。进一步将重组片段插入植物表达载体pCAMBIA1301,PCR及测序结果都证明植物双元表达载体p1301BΩＣ构建获得成功。为进一步在植物中表达CHS奠定了基础。     

野苋菜凝集素基因的克隆及抗蚜性

通过PCR从苋科植物野苋菜Amaranthus viridis L.基因组DNA中扩增出野苋菜凝集素的核基因片段AVA。序列分析结果表明该基因为1831 bp,含有一个922 bp的内含子和两个分别为212 bp和697 bp的外显子。采用反向PCR技术获得了该基因的编码区克隆。分别构建含有内含子和不含内含子的AVA基因植物表达载体pBI121AVA-GUS和pBI121AVAc-GUS,通过根癌农杆菌介导法转化烟草。PCR、GUS检测结果均表明AVA基因不仅已整合到烟草基因组DNA中,而且初步表明转基因烟草有AVA蛋白表达。抗蚜实验表明含内含子和无内含子的AVA基因在转基因烟草中的抗蚜能力不同,转AVA和AVAc烟草对蚜虫的抑制率分别为60.81%和50.63%,有的植株高达97%。实验结果表明所克隆的AVA基因是具有抗蚜能力的苋菜凝集素基因家族中的新成员。     

法呢基焦磷酸合酶基因的克隆及双元载体的构建

以留兰香(MenthaspicataL)为材料,利用RT PCR方法克隆法呢基焦磷酸合酶基因(fps)的cDNA,核酸序列分析表明,该基因的编码区长1050bp,编码349个氨基酸.进一步将fps基因插入植物表达载体BinAR,酶切鉴定及测序结果都证明fps的植物双元表达载体构建成功,为fps基因在烟草中的异源表达奠定了基础.     

红树林土壤微生物模块化聚酮合酶基因(簇)及其多样性研究

聚酮类化合物(Polyketide)是一类重要的具有药用价值的生物活性分子.通过宏基因组学技术获得了红树林土壤微生物中模块化聚酮合酶(Polyketide Synthase,PKS)基因(簇),并对其多样性进行了研究.首先构建了该红树林土壤微生物的16SrDNA文库,初步分析了红树林土壤样本的细菌群落组成,发现许多菌群曾经被报道存在PKS基因簇,约占整个细菌群落的75%.利用相关菌群的PKS酮基合成酶结构域(Ketosynthase,KS)的保守区域序列信息设计简并引物,并构建了KS DNA序列文库.经测序获得131条新型KS序列,该结果表明红树林土壤微生物中蕴含了许多新型的聚酮类化合物合成酶.为了进一步获得聚酮合酶基因(簇),我们通过土壤微生物宏基因组Cosmid文库的构建与筛选,得到了13个属于trans-AT PKS,cis-AT PKS,NRPS/PKS Hybrid等类型的聚酮合酶的基因(簇),并通过构建KS序列的系统进化树分析了样本中聚酮合酶的多样性组成.     

灯盏花matK基因序列分析及分子鉴定

药用植物灯盏花在使用中会与飞蓬属或紫菀属植物混淆,对灯盏花mat K基因生物信息学分析及灯盏花植物形态的研究,实现灯盏花与混淆植物的鉴定.采用PCR方法扩增并克隆了灯盏花mat K基因,对该基因进行生物信息学分析,结果显示,灯盏花mat K基因总长为1 317 bp,编码438个氨基酸,无信号肽,无跨膜结构,表现为亲水性,二级结构以α螺旋、β折叠为主,亚细胞定位预测mat K基因位于真核生物的叶绿体中,有8个蛋白结合区和3个多核苷酸结合区,用植物形态、氨基酸序列变异和系统进化树相结合,可以达到鉴别灯盏花与混淆物种作用.     

番茄ACC合成酶基因的反义RNA—核酶嵌合基因植物表达载体的构建及对番茄的转

将克隆的番茄ACC合成酶基因的反义RNA－核酶联合的DNA序列用Hind Ⅲt KpnI切割后重组于植物表达载体pGA643中,用三亲融全导入农杆菌LBA4404中,采用叶盘法转化茄子叶,诱导出再生小植株,获得了卡那霉素的抗性植株。提取植物总DNA,用pGA643作探针,通过斑点杂交,已筛选出整合有外源基因的工程植株。为进一步研究该嵌合基因对ACC合成酶基因表达的影响及获得商品化的转基因番茄奠定了基础。     

甘薯类胡萝卜素合成酶基因pds全长cDNA的克隆

根据双子叶植物类胡萝卜素合成结构基因氨基酸保守区域设计简并引物,扩增出甘薯编码类胡萝卜素合成关键酶PDS的基因(pds)cDNA中间片断。通过5'-RACE和3'-RACE技术进行cDNA末端的快速扩增,成功地克隆了pds的全长cDNA。序列分析表明,pds基因的全长cDNA序列长度为2128 bp,编码572个氨基酸,与其他植物的序列高度同源。     

布鲁菌保护性抗原基因植物表达载体的构建

根据genbank序列,参照植物偏性密码子,设计合成适合植物表达的布鲁菌rplL基因和omp31基因。将携带植物表达优化序列的rplL基因片段与pBI-121载体相连接构建重组植物表达载体pBI121-rplL;将omp31基因与相应酶切并携带植物表达特征序列的pMD19-T6载体连接获得重组质粒,之后酶切获得携带植物表达优化序列的omp31基因片段,将其克隆入pBI-121载体,从而构建出带有不同目的片段的重组植物表达载体,为下一步检测基因在植物中的表达奠定基础。     

白桦BpGRAS1基因的克隆及耐盐功能分析

【目的】 GRAS转录因子是植物特有的转录因子家族之一,在植物响应盐、干旱等非生物胁迫中发挥重要的调控作用。从白桦(Betula platyphylla )中克隆GRAS转录因子基因,研究其耐盐功能,为研究木本植物GRAS转录因子的抗逆机制奠定理论基础。【方法】 在白桦转录组数据库中获得一个GRAS转录因子基因,命名为BpGRAS1 (GenBank 登录号: MN117546.1)。利用生物信息学进行多序列比对、构建进化树。分别构建植物过表达(pROKⅡ-BpGRAS1) 及抑制表达(pFGC5941-BpGRAS1) 载体。利用农杆菌介导高效瞬时遗传转化体系获得BpGRAS1基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE) 及对照 (WT) 白桦植株。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR) 技术分析盐胁迫下OE、IE及WT植株中BpGRAS1基因的表达情况,鉴定转基因植株中BpGRAS1的表达效率是否响应盐胁迫。在盐胁迫下比较了BpGRAS1基因瞬时过表达、抑制表达及对照白桦植株的电解质渗透率、失水率、丙二醛(MDA) 含量、过氧化物酶 (POD) 和超氧化物歧化酶 (SOD) 活性。【结果】 BpGRAS1基因的开放阅读框为1 425 bp,编码 474个氨基酸。BpGRAS1具有GRAS家族的序列特征,在C端的氨基酸序列相似度较高,与AtSHR亲缘关系较近。盐胁迫处理下,BpGRAS1的表达量升高,过表达植株中表达量高于对照,抑制表达植株中表达量低于对照,说明BpGRAS1受盐胁迫诱导,成功获得过表达及抑制表达植株。过表达BpGRAS1基因能降低白桦在盐胁迫下的电解质渗透率、失水率及 MDA 的积累,并显著增强了 POD 和 SOD 酶的活性,从而提高转基因植株的耐盐性。【结论】 BpGRAS1基因响应盐胁迫,过表达BpGRAS1基因降低了盐胁迫下植株细胞受损程度,通过增强POD 和 SOD 活性提高白桦的耐盐能力。     

Structural basis for the selectivity of the external thioesterase of the surfactin synthetase

Non-ribosomal peptide synthetases (NRPS) and polyketide synthases (PKS) found in bacteria, fungi and plants use two different types of thioesterases for the production of highly active biological compounds. Type I thioesterases (TEI) catalyse the release step from the assembly line of the final product where it is transported from one reaction centre to the next as a thioester linked to a 4'-phosphopantetheine (4'-PP) cofactor that is covalently attached to thiolation (T) domains. The second enzyme involved in the synthesis of these secondary metabolites, the type II thioesterase (TEII), is a crucial repair enzyme for the regeneration of functional 4'-PP cofactors of holo-T domains of NRPS and PKS systems. Mispriming of 4'-PP cofactors by acetyl- and short-chain acyl-residues interrupts the biosynthetic system. This repair reaction is very important, because roughly 80% of CoA, the precursor of the 4'-PP cofactor, is acetylated in bacteria. Here we report the three-dimensional structure of a type II thioesterase from Bacillus subtilis free and in complex with a T domain. Comparison with structures of TEI enzymes shows the basis for substrate selectivity and the different modes of interaction of TEII and TEI enzymes with T domains. Furthermore, we show that the TEII enzyme exists in several conformations of which only one is selected on interaction with its native substrate, a modified holo-T domain.     

草湖湿地自然保护区植物群落物种多样性

运用线路调查法与典型样方法对草湖湿地自然保护区植物资源进行了野外调查,采用Patrick丰富度指数(R)、Simpson多样性指数(D)、Shannon-wiener多样性指数(H)和Pielou均匀度指数(E)对植物群落多样性进行了研究。结果表明:10个样地中共有植物125种,隶属于47科104属,以草本植物为主; 45个样方可划分20种植物群落类型,特征差异化明显;植物群落R值为5. 5～28,D值为0. 612～0. 929,H值为1. 147～2. 975,E值为0. 711～0. 943;群丛XV (Ass. Broussonetia papyriferaRosa multiflora-Rumex acetosa+Cynodon dactylon)的R和H值最高,群丛XIV (Ass. Rosa multiflora-Imperata cylindrical+Geranium carolinianum)的D值最高,群丛IX (Ass. Polygonum orientale+Polygonum aviculare)的E值最高,群丛XVII (Ass. Bidens pilosa)的R、H和D值最小,群丛I (Ass. Bidens pilosa)的E值最小。研究结果旨在为保护区植物资源多样性保护和管理提供了科学依据和本底资料。     

小盐芥(Thellungiella salsuginea)CBF1基因的克隆

CBFs （ CRT/DRE-binding factor ）是结合DNA顺式元件CCGAC的转录因子．拟南芥中CBFs由一个小的基因家族编码，包括3个成员：CBF1、CBF2和CBF3，它们在植物抗逆性调控中起重要作用．为了获得高度耐盐耐旱的转基因植物，我们以盐生植物小盐芥为材料，依据拟南芥中CBF1的序列信息设计引物，扩增出小盐芥中CBF1的部分序列，然后使用SMART^TM RACE等方法，从小盐芥中克隆到全长的CBF1 cDNA序列，进而重组到植物表达载体中，为植物抗逆基因工程提供了有用基因．     

水稻组蛋白单泛素化连接酶基因(OsHUB1)的克隆及其表达分析

对模式植物拟南芥的研究发现,AtHUB1基因参与调控植物对灰霉病的抗性.为了研究水稻的抗病机理,笔者利用同源搜索从水稻数据库中获得了目标基因的序列,并通过RT-PCR技术从水稻中克隆了组蛋白单泛素化连接酶基因,命名为OsHUB1.该片段包含1个2 655 bp的开放阅读框,编码了1个885氨基酸的多肽.与NCBI数据库的比对结果表明:OsHUB1的氨基酸序列与短柄草(Brachypodium distachyon)、葡萄(Vitis vinifera)、杨树(Populus tomentosa)、大豆(Glycine max)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的泛素E3连接酶的同源性分别为78%,68%,68%,67%和62%.这些不同来源的组蛋白单泛素化连接酶都含有一个高度保守的RING指结构域.半定量表达分析结果表明:OsHUB1基因能够被水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)诱导表达,说明OsHUB1基因可能通过SA和JA介导的信号转导途径参与水稻的抗病反应.     

Molecular characterization of GmNHX2, a Na＋/H＋ antiporter gene homolog from soybean,and its heterolosous expression to improve salt tolerance in Arabidopsis

Na＋/H＋ antiporters have been well documented to enhance plant salt tolerance by regulating cellular ion homeostasis. Here, a putative Na＋/H＋ antiporter gene homolog GmNHX2 from soybean was cloned and predicted to encode a protein of 534 amino acids with 10 putative transmembrane domains. GmNHX2 was expressed in all soybean plant tissues but enriched in roots and its expression was induced by NaCI and polyethylene glycol （PEG） treatments. GmNHX2 exhibits greater sequence similarity with LeNHX2 and AtNHX6 than that of AtNHX1 and AtSOS1. Although phylogenetic analysis clustered GmNHX2 with organellar （tonoplast and vesicles） antiporters, the GmNHX2-EGFP （enhanced green fluorescent protein） fusion protein was possibly localized in the plasma membrane or organelle membrane of transgenic plant cells, Furthermore, transgenic Arabidopsis plants expressing GmNHX2 were more tolerant to high NaCl concentrations during germination and seedling stages when compared with wild-type plants. These results suggest that GmNHX2 is a membrane Na＋/H＋ antiporter and may function to regulate ion homeostasis under salt stress.