橡胶树糖代谢调控基因HbF2KP的克隆及表达

根据拟南芥、蓖麻及杨树果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶基因(F2KP)的核苷酸序列,使用橡胶树胶乳转录组数据库拼接到1条1 228 bp的核苷酸序列,通过两次RACE-PCR获得了橡胶树长2 629 bp的 F2KP基因cDNA序列,命名为HbF2KP。ORF Finder软件分析结果显示,该序列含有211 bp 的5’端非编码区,173 bp的3’端非编码区,以及长度为2 244 bp的开放阅读框(ORF)。氨基酸同源性分析发现,该蛋白含有保守的激酶和酯酶结构域,属于具有双功能的果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶。生物信息学分析显示,HbF2KP蛋白无导肽酶切位点,不具有跨膜结构域且属于亲水蛋白,推测该蛋白可能在细胞质中发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明,HbF2KP基因在光合组织及非光合组织中均有表达。对非光合库组织胶乳(产胶细胞的细胞质)中的表达模式进行分析,结果显示该基因表达受割胶、伤害处理及死皮胁迫调控,推测其在橡胶树胶乳糖代谢中发挥重要的调控作用,参与橡胶烃的生物合成调控及死皮胁迫应答。此外,HbF2KP表达受部分植物激素或激素类似物如乙烯利(ET)、植物生长素(2,4-D)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)及赤霉素(GA)的调控,但调控作用不明显。     

豌豆cop1 cDNA的克隆、序列分析及其在大肠杆菌中的表达

以拟南芥cop1 cDNA为探针,从豌豆(Pisum sativum) cDNA文库中克隆到了豌豆cop1 cDNA。序列分析表明,它全长为2863bp,其中包括604bp 5′非编码区、243bp 3′非编码区和2016bp编码区,编码672个氨基酸。在大肠杆菌中实现了豌豆cop1基因的高效表达。对拟南芥、豌豆和番茄3种植物cop1的序列同源性比较表明,cop1可能是一种进化上很保守的蛋白质。     

青杄PwWrbA基因克隆及表达分析

色氨酸阻遏结合蛋白(tryptophan repressor-binding protein,WrbA)是一种重要的抗氧化酶类,参与了多种逆境反应。笔者通过RACE-PCR的方法克隆得到青杄WrbA基因的cDNA全长,共1 045 bp,编码区651 bp,编码203个氨基酸。利用生物信息学工具对其进行理化性质、二级结构和三级结构的分析,该蛋白理论分子质量21.80 ku,pI值6.43,N端11—15位氨基酸和C端112—165位氨基酸是FMN结合位点。荧光定量PCR和半定量RT-PCR发现青杄PwWrbA在各组织中都有表达,但在针叶中表达量最高。同时,PwWrbA在NaCl和ABA胁迫处理后表达量升高,H₂O₂也会影响其表达的改变,H₂O₂处理6 h后表达量上调。因此,PwWrbA是一个新的WrbA基因,推测其可能在青杄逆境胁迫应答中发挥作用。     

巴西橡胶树HbNAM基因克隆和表达分析

为了研究巴西橡胶树中植物特有NAC转录因子的功能,笔者通过RT-PCR和实时荧光定量PCR技术对HbNAM的开放阅读框(ORF)进行了克隆和表达分析,并通过酵母转化实验进行转录激活活性分析。结果显示,HbNAM基因ORF为1 077 bp,编码358个氨基酸,在第12—167位氨基酸之间含有一个典型的NAC结构域,属于NAC转录因子家族中的NAM亚族。酵母试验表明,HbNAM在高度变异C端具有转录激活活性,具备转录因子的基本特征。实时荧光定量PCR分析发现,HbNAM在叶片、雄花、雌花、胶乳和树皮中均表达,其中以光合组织叶片和生殖组织雄花中的表达量最高,并且胶乳中该基因的表达受割胶、植物激素或植物生长调节剂茉莉酸(JA)和乙烯利(ET)以及低温胁迫影响,推测HbNAM可能与植物的生长发育和胁迫应答过程有关。     

四膜虫有性生殖过程中特异表达基因TCD3的序列分析

含有CHROMO(chromatin organization modifier)结构域的蛋白参与了染色质结构的调节.本研究从嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)全基因数据库(www.ciliate.org)和基因表达数据库(tged.ihb.ac.cn)中筛选到有性生殖特异表达TCD3(Tetrahymena chromo domain-containing protein 3)基因.该基因ORF为1 005bp,大核染色体中基因全长1 241bp,含有两个内含子.5′-RACE和3′-RACE表明5′端非编码区(5′-UTR)长度为40bp,3′端非编码区(3′-UTR)长度为90bp.TCD3基因预测编码334个氨基酸构成,含有一个CHROMO结构域.CHROMO结构域聚类分析表明四膜虫Tcd3蛋白可能与线虫CeCDP功能类似,参与异染色质的形成和DNA序列删除.     

食管癌表达上调基因EC45 cDNA的克隆

鉴别食管癌中差异表达的基因.利用抑制削减杂交和反式Northern高密度点杂交相结合的方法,获得一个在70%(18/26)食管癌中表达显著上调的基因,命名为EC45.通过放射杂交技术将其定位于3p12-3p11.2.通过筛选食管癌cDNA文库获得全长EC45cDNA(1987bp).EC45编码204个氨基酸,与核糖体蛋白l15的开放阅读框100%同源,但与5'非翻译区和3'非翻译区均无同源性.16种正常成人组织Northern杂交显示EC45均有表达,其转录本大小为2.0kb.以上结果提示:编码核糖体蛋白L15的EC45基因在食管癌组织中表达上调,在食管癌发生发展过程中可能发挥作用.     

毛竹硅转运基因PhLsi1的ORF克隆及生物信息学分析

以水稻硅的内转运蛋白基因Lsi1的cDNA序列为信息探针,对毛竹的核酸数据库进行同源性搜索,获得全长为797bp的毛竹硅内转运蛋白基因的cDNA序列(Genbank登陆号:FP095571).与水稻Lsi1的cDNA序列相比,毛竹中该基因cDNA序列第721位处发生终止突变,导致毛竹Lsi1丢失了86个氨基酸残基.采用RTPCR方法对其进行克隆,序列分析表明,PhLsi1基因在编码时确实存在提前终止现象,共编码212个氨基酸,与水稻、玉米和大麦中已克隆的硅内转运蛋白(silicon influx transporter,含有6个跨膜螺旋区和2个NIP保守基序)的序列相似性分别高达99.3%,91.9%,91.9%,但只具有5个跨膜螺旋区和1个NIP保守基序.     

大黄鱼免疫球蛋白M重链基因全长cDNA序列的克隆与表达

从本实验室自建的大黄鱼表达标签数据库中获取了大黄鱼免疫球蛋白M重链(LcIgMH)基因片段,并以此设计SMART-RACE引物,最终得到1917 bp的全长c DNA序列。经分析发现其含6 bp的5'非编码区(5'UTR)、176 bp的3'UTR以及1738 bp的开放阅读框(ORF);预测的ORF共编码584个氨基酸,蛋白质分子量为65. 2 ku,等电点为5. 84;利用Singal P 4. 1 Server发现其5'端含有信号肽(1-19 aa);Blast P Server的结果显示,其与红笛鲷的IgMH序列一致性最高,达到64%;利用IMGT/Domain Gap Align进行重链可变区与恒定区预测,发现含有1个重链可变区与4个重链恒定区,同时,预测还发现可变区含有典型的3个高变区与4个骨架区结构。实时荧光定量PCR结果显示该基因在头肾与脾脏中大量表达,并显著高于其他各组织,同时雌雄鱼LcIgMH在各组织中表达量均无显著性差异,表明LcIgMH表达与性别无关。注射副溶血弧菌进行感染4 d后,脾脏内LcIgMH表达量最高,并且与对照组之间存在显著性差异(P 0. 05),但感染后第8天的表达水平已与对照组无显著性差异(P 0. 05),显示LcIgMH与大黄鱼的免疫应答反应相关。     

黑莓果实发育过程中蔗糖磷酸合成酶基因的表达分析

【目的】蔗糖磷酸合成酶(sucrose phosphate synthase, SPS)是调控植物蔗糖代谢合成的关键酶,在植物光合产物的积累与分配方面有重要作用。本研究旨在探讨黑莓3个SPS基因的系统发育关系、编码的蛋白特性、在不同发育时期、不同组织中的时空表达特性,并分析其与黑莓发育的关系。【方法】以黑莓栽培品种‘宝森’(‘Boysenberry’)为试材,从中克隆和鉴定了3个 SPS 基因家族成员,利用生物信息学和荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)等方法对3个黑莓SPS 基因RuSPS1、RuSPS2和RuSPS3的氨基酸序列、保守作用元件、编码的蛋白特性、蛋白结构及进化关系进行分析,并对这3个基因在黑莓中的时空表达情况与酶活性进行了相关性分析。【结果】多重氨基酸序列比对显示,黑莓SPS蛋白具有植物SPS家族特有的2个保守蛋白结构域及2个相对保守的蛋白磷酸位点;系统进化分析表明,RuSPS基因分为A、B两个亚族,其中RuSPS1和RuSPS3为A亚族成员,RuSPS2为B亚族成员;保守作用元件分析表明, 除RuSPS2含基本的蛋白保守元件外, RuSPS1和RuSPS3都存在不同程度的片段缺失;序列分析和比较揭示了黑莓SPS基因与其他家族的不同特征。qRT-PCR分析显示,3个RuSPS基因在黑莓各个组织器官中均有表达,其中RuSPS1在叶片和果实中表达量较高,在花中的表达量较低;RuSPS2在发育成熟的果实中有大量的表达,在其他器官中表达量较低;RuSPS3在各器官中的表达均较高,说明 SPS基因表达具有明显的组织特异性,3个RuSPS基因都随着果实发育进程在果实和叶片中表现了表达增加的趋势。果实和叶片中SPS酶活性的变化与RuSPS基因表达水平一致。相关分析表明,叶片中SPS活性与RuSPS2显著正相关(P<0.05),果实中SPS活性与RuSPS1显著负相关(P<0.05)。【结论】3个RuSPS基因与黑莓果实发育过程中的蔗糖合成与代谢关系密切,均参与了黑莓的生长发育调控,其中叶片中SPS活性的变化一定程度上是由RuSPS2调控,果实中SPS活性的变化则是由RuSPS1调控。     

柳树NAC基因的克隆与表达模式分析

【目的】研究柳树重要抗逆转录因子基因家族,为揭示柳树抗逆分子机制提供理论依据。【方法】以‘苏柳2345’的转录组测序数据为基础,克隆了柳树NAC家族,并分析其序列结构、组织表达特异性以及不同胁迫条件下的表达模式。【结果】克隆的两个柳树NAC转录因子基因分别命名为SlNAC1和SlNAC2。生物信息学分析表明:SlNAC1序列全长为1 126 bp,编码产物含343个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于细胞核;SlNAC2序列全长为1 139 bp,编码产物含291个氨基酸残基,为稳定的亲水蛋白,定位于叶绿体。两个基因均具有典型的NAM结构域及A、B、C、D、E 5个亚结构域,还包括共同的LPPG、YPNG 和DEE保守基序及NAC抑制结构域。系统进化树分析显示, SlNAC1基因与木薯亲缘关系最近,SlNAC2基因与茄子亲缘关系最近。定量PCR结果显示SlNAC1和SlNAC2均在叶片表达,根中没有表达,为叶片特异性转录因子。定量PCR结果显示SlNAC1基因在脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)处理24 h后显著上调,SlNAC2基因在聚乙二醇(PEG)、ABA和GA胁迫后显著上调。【结论】柳树SlNAC1基因在非生物胁迫下表达较为稳定,受ABA和GA胁迫诱导;SlNAC2受干旱、ABA和GA胁迫诱导,受影响明显高于SlNAC1,不受乙烯剂(ETH)胁迫影响。推测SlNAC1和SlNAC2参与GA、ABA信号传导,可能不参与ETH的信号途径。     

硅溶胶浸渍处理对毛竹光老化性能的影响

为研究硅溶胶浸渍处理对毛竹光老化性能的影响,探索利用硅溶胶改善竹材耐光老化性能的可行性,以毛竹为试验材料,采用傅里叶红外分析方法,对硅溶胶浸渍及光老化处理前后毛竹表面化学成分进行分析; 通过色差测试,研究硅溶胶浸渍处理前后毛竹加速光老化条件下的色彩稳定性; 结合扫描电镜及能谱分析,总结硅溶胶处理及光老化处理前后毛竹内部硅溶胶分布情况,并分析其对毛竹光老化性能的影响。研究结果显示:加速光老化后,毛竹在波数1 720、1 594、1 510、1 462及1 035 cm^-1等处吸收峰产生变化,说明毛竹表面的半纤维素及木质素产生了光降解; 而在浸渍硅溶胶后,光老化毛竹化学成分对应位置的吸收峰变化减少,说明硅溶胶对毛竹耐光老化性能有改善效果。色差分析结果同样显示,硅溶胶浸渍处理后毛竹的色差减小,耐光老化性能得到改善。扫描电镜及能谱分析结果显示:硅溶胶浸渍处理后,硅溶胶填充于毛竹细胞腔内,对毛竹内部化学物质起保护作用; 而老化处理后,毛竹内部硅溶胶会产生一定程度的流失。浸渍处理后硅溶胶在毛竹内部主要以物理填充方式分布于细胞腔中,起到对其内部化学物质(纤维素、半纤维素及木质素等)的保护作用,使毛竹光老化后色差减小,耐光老化性能加强。因此,利用硅溶胶改善竹材耐光老化性能具有可行性。     

集约经营模式下毛竹的空间分布格局

为了解集约经营模式下,环境条件和自身密度法则对毛竹(Phyllostachys edulis)空间分布格局及其种群动态、品质与产量的影响,笔者在福建省永安市上坪山地长期集约性经营的毛竹林选择一块样地(40 m×15.5 m),对2008、2010、2012和2014年出土的毛竹进行区分,测定其空间位置,以异质性空间点格局分析方法重点研究2014年新竹相对于其余老竹的空间分布特点,同时测量了研究区域内毛竹个体的胸径,并采用广义可加模型分析了胸径在空间的分布类型是否呈现出随机化的特点。研究结果表明:毛竹在给定的距离尺度下表现为随机分布,同时毛竹胸径大小与毛竹的空间位置有关,毛竹分布的环境是异质性的,使用异质性空间点格局分析较为稳妥可靠。野外集约化经营模式下毛竹空间分布格局同样呈现出随机化分布的特点,而不是聚集性分布。毛竹在空间上出现是随机的,但是个体生物量大小的出现则与环境有关,提高毛竹产量和竹笋品质的关键在于改善土壤条件和选择毛竹的种植环境。     

薄壳山核桃原花青素合成关键酶基因的克隆与表达分析

【目的】原花青素是广泛存在于植物中一种重要的次级代谢产物,其强抗氧化性增强了植物自身的抗逆能力,同时赋予植物清除人体自由基的保健作用。研究薄壳山核桃种仁中原花青素生物合成途径,对改良薄壳山核桃的种质与品质均具有重要意义。【方法】以薄壳山核桃‘波尼’115和135 d种仁混合样品为材料,通过RT-PCR扩增、克隆和测序后,获得了薄壳山核桃原花青素合成关键酶相关基因CiDFR、CiLAR和CiANR的基因序列,并进行了生物信息学分析和表达水平分析。【结果】CiDFR基因长1 148 bp,包含1 020 bp的开放阅读框(ORF),编码339个氨基酸;CiLAR基因长1 390 bp,包含1 050 bp的ORF,编码349个氨基酸;CiANR基因长度为1 104 bp,包含1 014 bp ORF,编码337个氨基酸。荧光定量PCR检测结果显示,CiDFR和CiANR基因在种仁发育中期(95～105 d)表达量较高,之后快速下降至较低值;CiLAR基因在95 d表达量较高,之后快速降低,在155 d样品中表达量又升至最高点。【结论】CiDFR和CiANR基因表达量与酚类代谢物含量变化相关...     

白桦BpMYB21基因的克隆及其表达模式分析

【目的】研究了白桦(Betula platyphylla Suk.)MYB基因功能,分析其在茉莉酸(MeJA)和水杨酸(SA)诱导下的表达特性。【方法】以白桦为试材,通过RT-PCR等方法克隆得到1条白桦MYB转录因子家族基因序列,运用生物信息学方法,分析其蛋白质性质和亲缘关系,通过实时荧光定量PCR分析MeJA和SA诱导处理下该基因的表达特性及组织特异性。【结果】获得了1条新的白桦MYB转录因子家族基因,命名为BpMYB21,包含完整的开放阅读框,长度为1 014 bp,编码337个氨基酸。BpMYB 21蛋白与其他植物MYB氨基酸同源性为51%～64%,其中与胡桃(Juglans regia)MYB30-Like的亲缘关系最近。BpMYB21 在白桦根、茎、叶中均有表达,且在叶中的表达量高于茎和根,但差异不显著; 与对照相比,100 μmol/L MeJA和50 mg/L SA分别处理白桦苗6 h时,BpMYB21在茎和叶中的表达较高,处理12～48 h逐渐降低。【结论】BpMYB21为MYB转录因子家族新成员,与胡桃MYB基因亲缘关系较近。该基因响应激素诱导,推测其可能在白桦生长发育及在次生代谢过程发挥重要作用。     

毛竹与樟子松木材孔隙结构的比较

【目的】竹木材料孔隙结构特征是影响材料性能的重要因素。通过定量表征与直观观察相结合方式探索竹木材料内部孔隙结构特征。通过对比分析,建立竹木材料内部孔隙结构与组织构造的对应关系,分析竹木材料内部孔隙结构差异,研究孔隙结构对材料性能的影响。【方法】以毛竹和樟子松木材为试验材料,采用压汞法对材料的孔隙率、孔体积、孔径分布、比表面积等参数进行定量测试,分析材料的孔隙结构特征。采用扫描电镜对材料的组织结构(毛竹:导管、筛管、薄壁细胞和纹孔等部位。樟子松:管胞、射线薄壁细胞、纹孔等部位)进行观察,确定各组织结构所构成孔隙的孔径范围。【结果】孔隙率(毛竹47.58%、樟子松67.16%)及汞压入量(毛竹0.633 mL/g、樟子松1.596 mL/g)测试结果表明毛竹内部孔体积显著低于樟子松。总孔面积(毛竹82.04 m²/g、樟子松18.16 m²/g)及中孔孔径(毛竹33.8 nm、樟子松445.0 nm)对比结果表明毛竹中大部分孔隙集中在孔径较小区域(32.4 nm左右),而樟子松木材中孔隙孔径主要集中在226.7、7 082.3 nm左右,造成毛竹孔面积显著高于樟子松木材。结合扫描电镜观察结果可知,毛竹中孔径11.3～100 μm范围内孔隙主要对应导管、基本组织中的薄壁细胞及纤维细胞。而835.0 nm左右孔隙对应基本组织及纤维细胞上纹孔。樟子松木材中孔径20 μm左右孔隙对应樟子松木材管胞; 而7 082.3 nm左右孔隙则对应具缘纹孔的纹孔口和射线薄壁细胞。此外,毛竹和樟子松木材中孔径小于1 μm的孔隙结构(毛竹中32.4 nm左右,樟子松木材中226.7、749.9 nm左右)主要位于具缘纹孔塞缘及细胞壁上。【结论】采用压汞法和扫描电镜观察方法可以实现对毛竹及樟子松木材孔隙结构的表征分析,有助于分析竹木材料性能差异产生的原因。然而,在通过压汞测试材料孔隙结构参数时,受墨水瓶孔效应影响,部分孔径较大的孔隙被认为是小孔,影响测试结果的准确性。因此,后续研究应考虑竹木材料的孔隙形态,从而实现对竹木材料孔隙结构的全面准确表征。     

Isolation and Characterization of Phytoene Desaturase cDNA from Stigma of Crocus sativus

Phytoene desatumse (PDS) has recently been identified as an important enzyme in carotenoid biosynthesis pathway. A cDNA clone encoding phytoene desaturase gene is isolated from stigma of saffron (Crocus sativus L. ) using RT-PCR technique. Sequence analysis shows 85% similarity to Narcissus pseudonarcissus, 79% to Zea mays, 78% to Arabidopsis thaliana, 77% to Lycopersicon esculentum. A new full-length cDNA is obtained by 5 ‘-RACE and 3‘ -RACE techniques. The cDNA is 2149bp long with an open reading frame of 1697bp, which encodes a polypeptide of 565 amino acids. Southern analy-sis shows that the PDS gene is a single copy in saffron. Northern blot analysis shows higher expression level of PDS gene in stigma and anther than in leaves and stem.     

竹材细胞壁晶区变化的图像处理

从偏光显微镜获得竹材细胞壁结晶区的图像，利用图像处理方法，对不同生长期的毛竹茎秆横截面结晶区大小进行了研究。结果表明：从竹笋到幼竹这一生长阶段，原生导管及原生筛管的细胞壁首先形成结晶，然后后生筛管细胞壁结晶，而且随时间推移结晶区面积逐渐增大；在竹笋生长后期，纤维帽逐渐形成且不断增大，薄壁细胞壁呈现结晶。     

油菜MAP激酶基因BnMPK6基因的克隆及表达分析

从陇油6号油菜中克隆得到了一种新的MAP激酶基因BnMPK6,全长1521 bp,其中包括1185 bp的开放阅读框,81 bp的5′非翻译区(5′UTR),255 bp的3′非翻译区(3′UTR).与拟南芥AtMPK6同源性达86.9%,因此命名为BnMPK6(GenBank登录号为HQ156228).该基因编码394个氨基酸的蛋白质,分子量44.8 kDa,等电点为5.13.实时荧光定量PCR结果表明该基因表达量随着低温胁迫时间的增长而增高,说明BnMPK6基因受低温胁迫诱导表达.