科研产出
甘蔗赤霉素氧化酶基因ScGA20ox1的克隆及功能分析
《作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：GA20-氧化酶(GA20-oxidase,GA20ox)是赤霉素(gibberellic acid,GA)合成过程中的关键限速酶,但甘蔗GA20ox1基因(ScGA20ox1)的功能及其表达模式尚未明确。本研究利用RT-PCR和RACE技术克隆了甘蔗GA20-氧化酶基因(ScGA20ox1), ScGA20ox1基因全长1574 bp,含有一个1125 bp的完整开放阅读框(open reading frame, ORF),编码375个氨基酸。ScGA20ox1蛋白分子量为42.3 kD,理论等电点为5.95,不含信号肽,不含跨膜结构域,为可溶性蛋白。实时荧光定量PCR结果表明该基因在甘蔗幼苗中茎秆的表达量最高,叶片次之,根的表达量最低;干旱、低温和赤霉素处理均会改变该基因在不同组织的表达模式。利用农杆菌介导法转化拟南芥,获得过表达ScGA20ox1的转基因拟南芥植株,转基因拟南芥植株存在株高增高,节间长度增长的表型变异。本研究结果表明,ScGA20ox1参与甘蔗的生长发育并在响应非生物逆境中发挥重要调控作用,过表达转基因拟南芥形态发生变化,这为深入探究ScGA20ox1生物学功能,解析甘蔗株型调控分子机制提供理论依据。
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澳洲坚果MiSTPP5基因在不同组织及低温胁迫的表达分析
《基因组学与应用生物学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：丝氨酸/苏氨酸磷酸酶PP1家族在植物生长发育和响应逆境胁迫中发挥重要的作用.探索澳洲坚果MiSTPP5基因在不同组织中和低温胁迫下的表达规律,可为深入研究PP1家族成员在澳洲坚果生长发育和抗寒分子机制提供理论基础.本研究采用RT?PCR技术克隆澳洲坚果MiSTPP5基因,利用生物信息学分析其编码蛋白,并通过实时荧光定量PCR检测其在澳洲坚果不同组织中及低温胁迫下的表达模式.结果显示,澳洲坚果MiSTPP5含有PP1家族的典型结构域MPP_PP1_PPKL,属于稳定的亲水性蛋白和非分泌跨膜蛋白.MiSTP P 5蛋白以丝氨酸残基磷酸化为主,定位于细胞质的可能性最大(高达65%),其二级和三级结构主要以α螺旋、无规则卷曲和延伸链交错而成.MiSTPP5基因在澳洲坚果的根、茎、叶、花和小果等器官组织中都有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中则最低.在低温胁迫下,MiSTPP5基因在叶片中的表达量呈现"升?降?升?降"的表达模式,总体上受诱导上调表达.因此,澳洲坚果MiSTPP5基因在不同组织中都有表达,并受低温胁迫诱导上调表达.
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芋ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)基因家族的克隆、生物信息学及表达分析
《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：芋(Colocasia esculenta)为天南星科芋属成员,在世界范围内广泛种植,其球茎主要贮藏物质为淀粉.ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)是淀粉合成的第一个关键酶和限速酶,在植物淀粉合成中发挥关键作用,但目前关于芋AGPase基因家族的分子结构特征和表达模式还不清楚.本研究以芋新品种'荔浦芋1号'为试材,从全长转录组注释信息中筛选到6个AGPase基因家族成员,利用RT-PCR技术克隆了6个基因的编码区,利用生物信息学对其理化性质、进化关系和保守motif进行分析;同时利用转录组学和荧光定量RT-PCR技术对6个基因在不同组织和球茎不同发育阶段的表达模式进行分析.结果表明:克隆获得6个芋AGPase基因编码区的cDNA序列,序列长度为1398~2028 bp,编码的蛋白大小为350~543 aa,其中4个基因(CeAGPL1~CeAGPL4)编码AGPase的大亚基,2个基因(CeAGPS1,CeAGPS2)编码AGPase的小亚基.系统进化分析显示,所有的AGPase分成了大亚基和小亚基2个群组,4个大亚基分在了大亚基组,2个小亚基分在了小亚基组.CeAGP家族蛋白分子质量范围为38753.22~59743.05 kDa,等电点范围为5.64~8.82,亚细胞定位为叶绿体、淀粉体和细胞质等.蛋白的保守motif分析发现,CeAGP家族蛋白共预测到11个保守motif,6个motif功能注释为NTP_transferase,除CeAGPS2外,另外5个CeAGP蛋白均包含11个motif.在不同组织中,6个CeAGP基因均能在所有组织中表达,其中CeAGPL3和CeAGPS1基因在叶片和叶柄中高表达,CeAGPL1和CeAGPS1基因在球茎中高表达,6个CeAGP基因在根的表达量均较低.在球茎不同发育阶段中,CeAGPL1和CeAGPS1高表达且均表现先升高后降低的趋势,2个基因分别在4月龄和5月龄阶段的表达量最高.该研究结果为后续阐明芋淀粉合成的分子机制提供依据.
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杧果矮化基因GA2ox的克隆、亚细胞定位及表达分析
《经济林研究 》 2020 北大核心
摘要：【目的】为研究杧果树体发育过程中GA合成调控以及GA信号转导的作用提供参考,并为矮生型杧果品种及矮化砧木的选育提供参考。【方法】以广西地方具有矮化特性杧果品种‘桂热杧82号’无病虫侵害的嫩叶为材料,对其GA2ox基因克隆,并进行亚细胞定位及表达分析。通过改良Trizol法提取叶片总RNA,利用简并引物克隆GA2ox基因片段,采用RACE法得到基因的全长cDNA序列,命名为MiGA2ox。通过生物信息学方法分析其结构特征,利用GFP进行亚细胞定位,采用实时荧光定量RT-PCR技术研究MiGA2ox基因在‘桂热杧82号’与乔化品种‘金煌杧’中的表达特性。【结果】MiGA2ox全长cDNA序列为2 051 bp,含有3′非翻译区约900 bp,5′非翻译区约400 bp。GA2ox序列均含有完整的开放阅读框,终止密码子为TGA,编码341个氨基酸,与橙子(XM_006467404.3)、柑橘(XM_006449629.2)、木薯(XM_021738345.1)、巴西橡胶树(XM_021820571.1)、陆地棉(XM_016896568.1)、中棉(XM_012597405.1)的一致性分别为79%、79%、78%、78%、76%、75%。MiGA2ox编码蛋白的相对分子质量为38 729.4 Da,等电点为6.56,为稳定蛋白,无信号肽,无明显疏水区,无跨膜结构域。根据共聚焦激光扫描显微镜观察结果可知,MiGA2ox编码蛋白定位于细胞核中。在随机选择2个时间节点,矮化品种‘桂热杧82号’MiGA2ox的表达量均高于乔化品种‘金煌杧’。【结论】‘桂热杧82号’MiGA2ox基因的表达与其矮化性状有关。
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红麻谷胱甘肽还原酶基因(HcGR)的克隆及盐胁迫下表达分析
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]克隆红麻谷胱甘肽还原酶基因(HcGR)并分析其组织表达特性及不同盐胁迫下的表达模式,为深入研究HcGR基因在响应盐胁迫的分子调控机制提供理论参考.[方法]基于红麻转录组测序结果,克隆HcGR基因,对其序列进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR检测HcGR基因在红麻不同组织及不同盐度胁迫[CK(0 mmol/L NaCl)、T1(50 mmol/L NaCl)、T2(100 mmol/L NaCl)和T3(200 mmol/L NaCl)]下的表达情况.[结果]克隆获得的HcGR基因开放阅读(ORF)长度为1698 bp,其编码蛋白相对分子量为60 kD,由555个氨基酸残基组成,理论等电点(pI)为8.46,为亲水性蛋白,定位于叶绿体;HcGR蛋白二级结构以无规则卷曲为主,以α-螺旋、延伸链和β-转角为辅,所占比例分别为44.14%、27.75%、22.16%和5.95%,其三级结构由无规则卷曲、α-螺旋和延伸链3种结构元件相互盘绕而成;该蛋白与榴莲GR蛋白亲缘关系较近.HcGR基因在红麻根、茎和叶中均有表达,且相对表达量存在显著差异(P<0.05,下同),相对表达量排序为叶>根>茎,表明HcGR基因具有明显的组织表达特异性.在红麻的根和叶中,HcGR基因相对表达量随NaCl胁迫浓度增加整体上呈先升高后降低的变化趋势,且均在T1处理下达峰值,显著高于CK、T2和T3处理.HcGR基因在茎中的相对表达量随NaCl胁迫浓度增加呈波动变化趋势,但T1、T2和T3处理均高于CK,其中T1和T3处理显著高于CK.[结论]HcGR基因在红麻根、茎和叶中的表达具有明显组织特异性,且可被不同浓度NaCl诱导响应盐胁迫信号,并通过上调各组织中的转录水平以提高抗盐胁迫能力,故推测该基因在红麻抗盐胁迫机制中发挥重要调控作用.
关键词： 红麻 谷胱甘肽还原酶(GR) 基因克隆 盐胁迫 实时荧光定量PCR 表达分析
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罗汉果3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因的克隆及表达分析
《中国中药杂志 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMGR)是萜类甲羟戊酸途径(mevalonic acid pathway,MVA)中的第一个限速酶,是细胞质中萜类代谢途径中的重要调控位点.该研究以授粉后0,1,3,15,30 d的罗汉果为实验材料,基于转录组数据,从罗汉果cDNA中克隆得到2个HMGR基因,分别命名为SgHMGR2(GenBank登录号MT270447)和SgHMGR3(GenBank登录号MT270448).基因包含开放阅读框(ORF)分别为1 746,1 782 bp,编码582,594个氨基酸,生物信息学分析推测其分子质量分别为62.7,63.2 kDa,等电点(theoretical pI)为8.34,7.47,均不含信号肽,为非分泌型蛋白,并且存在2个跨膜结构.结合蛋白质保守结构域以及进化树分析,证实该基因确为HMGR家族基因.利用实时荧光定量PCR检测SgHMGRs在授粉后不同时间的罗汉果中的表达模式,结果表明SgHMGRs均在授粉后15 d表达量最高.该研究首次从罗汉果中克隆得到2条全长SgHMGRs,并揭示了SgHMGRs在授粉后不同时间罗汉果中的差异表达,为罗汉果萜类化合物生物合成途径关键酶基因元件的挖掘提供研究基础.
关键词： 罗汉果 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶 生物信息学 表达分析
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粉垄耕作对甘蔗根系生长及氮素吸收利用的调控作用
《南方农业学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究粉垄耕作对甘蔗根系生长和氮素吸收利用的调控作用,为粉垄耕作技术在甘蔗生产中的推广应用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种福农41为试验材料,以传统耕作为对照,研究粉垄耕作对甘蔗根系生物量和氮含量的影响;采用转录组测序(RNA-seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析粉垄耕作对甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平的调控作用.[结果]与传统耕作相比,粉垄耕作条件下甘蔗根系鲜重、干重、氮含量分别显著增加48.7%、46.8%和50.0%(P<0.05).RNA-seq分析结果表明,2种耕作方式的甘蔗根系存在14020个差异表达基因,其中12565个基因在粉垄耕作甘蔗根系中上调表达、1455个基因在粉垄耕作甘蔗根系中下调表达.进一步筛选到45个氮吸收利用相关的差异表达基因,包括硝酸盐转运蛋白基因、硝酸还原酶基因、亚硝酸还原酶基因、谷氨酰胺合成酶基因、谷氨酸合酶基因等,其中有44个氮吸收利用相关基因在粉垄耕作根系中上调表达.qRT-PCR分析结果显示,3个有代表性的差异表达基因TRINITY_DN194141_c0_g1、TRINITY_DN252586_c0_g1和TRINITY_DN241177_c0_g1在2种耕作方式甘蔗根系中的表达差异趋势与RNA-seq分析结果一致.[结论]粉垄耕作可能通过上调甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平来增加甘蔗根系对氮的吸收利用能力,而增加甘蔗根系中氮含量并促进根系生长;此外,由于粉垄耕作的甘蔗根系更发达,可能通过增加根系与土壤接触的总面积,进而促进甘蔗根系对土壤中氮素的吸收利用.
关键词： 甘蔗 粉垄耕作 根系生长 转录组测序技术 氮素吸收利用 基因表达
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甘蔗乙烯信号转导途径关键基因CTR1的克隆与表达分析
《分子植物育种 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：为了研究CTR1基因与甘蔗糖分积累的关系,本研究利用同源克隆的方法,以甘蔗品种‘桂糖28’(GT28)幼嫩叶片的cDNA为模板,成功克隆得到2 103 bp的甘蔗CTR1基因(ScCTR1; GenBank登录号为MK158246)。ScCTR1基因的开放阅读框(ORF)序列长1 656 bp,编码551个氨基酸,预测蛋白质的分子质量为62.78 kD。ScCTR1蛋白具有CTR1同源蛋白典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域。实时荧光定量PCR结果表明,ScCTR1基因在茎和叶中都有表达,在茎中其表达量呈先增加后降低的趋势,在未成熟叶、成熟叶和老叶中,其基因表达呈降低的趋势。本研究结果对阐明乙烯调控甘蔗茎糖分积累和叶发育的机理提供了重要的参考依据。
关键词： 甘蔗(Saccharum ssp. Hybrids) CTR1 基因克隆 基因表达
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瓜实蝇热激蛋白Hsp90基因克隆及表达分析
《应用昆虫学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】热激蛋白基因Hsps在生物体抗逆性过程中具有重要的作用,本文旨在通过阐释瓜实蝇Bactrocera cucurbitae (Coquillett)热激蛋白基因Hsp90在其对环境温度适应性及抗药性过程中的功能作用,为瓜实蝇综合治理提供理论基础。【方法】采用RACE-PCR技术克隆瓜实蝇的Hsp90基因cDNA序列,利用生物信息学工具分析序列特征,并通过实时定量PCR技术分析高温胁迫、阿维菌素诱导和抗性及敏感品系中该基因的表达情况。【结果】克隆获得的瓜实蝇Hsp90基因cDNA全长2 654 bp,命名为Bc-Hsp90,GenBank登录号为KP864677,含2 145 bp的开放阅读框,编码715个氨基酸蛋白,具有HSP90蛋白家族共有模式和1个基序标签,C-末端具有MEEVD基序,属于胞质型热激蛋白。系统发育分析显示,Bc-Hsp90基因高度保守。不同高温(32-40℃)胁迫处理1 h和2 h后,瓜实蝇成虫体内Bc-Hsp90的相对表达量均显著高于对照组(26℃),并在38℃和40℃表达量最高;阿维菌素长期筛选的RS品系,Bc-Hsp90表达量是对照SS品系的2.13倍,但RS品系以LC90剂量诱导后,Bc-Hsp_(90)表达量显著下调,随着恢复时间延长其表达量逐渐升高,96 h后恢复到对照水平。【结论】推测Bc-Hsp90在瓜实蝇耐热性和抗阿维菌素过程中可能起着重要作用。
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白及PMM基因cDNA序列克隆及甘露糖合成相关基因的表达特性分析
《南方农业学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：【目的】克隆白及磷酸甘露糖变位酶(PMM)基因(BsPMM)cDNA序列,并检测甘露糖合成相关基因的表达特性,为研究甘露糖合成相关基因的调控功能及白及多糖合成机制提供理论依据。【方法】采用RT-PCR克隆BsPMM基因cDNA序列,对其进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测BsPMM和GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因(BsGMP)在不同品种(桂及1号和桂及2号)、生育期(苗期、生长旺期和成熟期)和组织(叶片、茎、假鳞茎和根)中的表达特性,同时测定不同生育期假鳞茎的多糖和甘露糖含量。【结果】克隆获得的BsPMM基因c DNA全长1062 bp,包含一个759 bp的开放阅读框(ORF),编码252个氨基酸,该基因编码的蛋白BsPMM定位于细胞质,含一个从细胞内部到外部的跨膜螺旋区;不稳定系数为41.67,为不稳定蛋白;总平均疏水指数为-0.304,为亲水性蛋白,含植物PMM蛋白特有的4个保守结构域,属于HAD超家族成员。BsPMM蛋白与单子叶植物尤其是兰科植物铁皮石斛和蝴蝶兰PMM蛋白的亲缘关系较近,与罂粟、葡萄和芦笋等双子叶植物PMM的亲缘关系较远。BsPMM和BsGMP基因在不同品种、组织和生育期均有表达,且二者在假鳞茎中表达量显著高于其他组织(P<0.05),区别在于桂及1号在生长旺期的表达量最高,而桂及2号在苗期的表达量最高。桂及1号和桂及2号假鳞茎中甘露糖含量和多糖含量均随生育期推移呈逐渐升高的变化趋势。【结论】BsPMM和BsGMP基因表达具有时空、组织和品种特异性,可能是调控多糖合成代谢途径中的关键基因,参与白及甘露糖和多糖的合成。
关键词： 白及 甘露糖 多糖 磷酸甘露糖变位酶(PMM) GDP-甘露糖焦磷酸化酶基因(GMP) 表达特性
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