科研产出
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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澳洲坚果MiSTPP3和MiSTPP7基因克隆与表达分析
《热带作物学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：以澳洲坚果品种‘O.C.’为试材,利用RT-PCR技术克隆获得2个丝氨酸/苏氨酸磷酸酶基因,分别命名为MiSTPP3和MiSTPP7,其编码序列长度分别为2095 bp和1700 bp。序列分析和系统进化分析表明,MiSTPP3含有MPPPP5C结构域,属于PP5亚家族;MiSTPP7含有MPPPP7结构域,属于PP7亚家族。蛋白理化性质和亚细胞定位分析表明,MiSTPP3是一个稳定的亲水性蛋白,可能定位于质膜;MiSTPP7是一个不稳定的亲水性蛋白,可能定位于线粒体基质。生物信息学分析表明,MiSTPP3和MiSTPP7都是非分泌跨膜蛋白,其二级和三级结构的主要元件都是α螺旋、无规则卷曲和延伸链。RT-qPCR分析表明,MiSTPP3和MiSTPP7在澳洲坚果根、茎、叶、花和小果中都有不同的表达量;MiSTPP3受低温胁迫下调表达,而MiSTPP7上调表达,且二者都受干旱胁迫上调表达。因此,推测MiSTPP3和MiSTPP7可能参与澳洲坚果的生长发育及逆境胁迫反应。
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香蕉果实MaNPC1基因原核表达及多克隆抗体制备
《南方农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】对香蕉果实非特异性磷脂酶C基因（MaNPC1）开放阅读框（ORF）进行原核表达,并制备其多克隆抗体,为深入探究MaNPC1在香蕉果实抵御炭疽病中的作用机制提供理论依据。【方法】克隆MaNPC1基因ORF序列,对其进行生物信息学分析及抗原性预测,并通过双酶切法构建其原核表达载体,利用热激法转入大肠杆菌Rosetta 2（DE3）感受态细胞中进行诱导表达,重组蛋白经Ni-NTA树脂层析柱纯化后免疫新西兰兔,以制备多克隆抗体。同时,运用Western blotting和实时荧光定量PCR分别检测香蕉果实贮藏过程中在炭疽病侵染胁迫下MaNPC1蛋白表达水平及MaNPC1基因相对表达量。【结果】重组质粒pGEX-6p-3-MaNPC1经双酶切后得到1650 bp的特异性条带,说明原核表达载体构建成功,将其转入大肠杆菌Rosetta 2（DE3）感受态细胞后成功表达。MaNPC1蛋白分子式为C2747 H4249 N769 O793 S10 ,分子量为61.06 k D,理论等电点（pI）为8.96;丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和丝氨酸含量较高,分别占氨基酸总数的8.7%、8.2%、7.8%和7.7%;不稳定指数为47.14,表明其为不稳定蛋白;蛋白抗原区段丰富且亲水性氨基酸数目明显高于疏水性氨基酸,有利于后续抗体的制备。制备的多克隆抗体效价较高,为1∶2048000。Western blotting检测发现,香蕉果实贮藏过程中MaNPC1蛋白表达水平呈上升—下降—上升的变化趋势;炭疽病侵染组MaNPC1蛋白除贮藏15 d时的表达水平比对照组低外,其他贮藏时间均略高于对照组。实时荧光定量PCR检测结果表明,MaNPC1基因相对表达量在香蕉果实贮藏过程中呈逐渐上升趋势;贮藏315 d,炭疽病侵染组MaNPC1基因相对表达量均显著高于对照组（P<0.05）。【结论】炭疽病侵染能提高MaNPC1蛋白表达水平,故推测MaNPC1蛋白参与香蕉果实抵抗炭疽病侵染。
关键词： 香蕉 MaNPC1基因 原核表达 多克隆抗体 炭疽病 贮藏
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荸荠淀粉合成酶AGPase的基因克隆及表达分析
《西南农业学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：【目的】克隆荸荠ADP-葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）小亚基基因EdAPS1的cDNA序列,并分析其序列特征及其在荸荠不同组织和球茎发育过程中的表达情况,为研究荸荠淀粉生物合成机制提供理论依据。【方法】通过RT-PCR技术从荸荠球茎中克隆EdAPS1基因的cDNA序列,采用生物信息学方法对其序列和所编码的蛋白进行预测分析,利用实时荧光定量PCR技术检测EdAPS1基因在荸荠不同组织和球茎发育过程中的表达情况。【结果】克隆获得的EdAPS1基因cDNA序列全长1716 bp,包含1个1521 bp开放阅读框（ORF）,编码506个氨基酸。EdAPS1蛋白分子式为C2469H3896N672O746S23,相对分子量为55.67 kD,等电点为5.98,具有NTPtransferase和PbH1结构域。同源性和系统进化树分析结果表明,EdAPS1蛋白与不同植物相应蛋白的同源性在68.80%～86.91%,其中与油莎草相应蛋白（ALL29329.1）的亲缘关系最近。荧光定量PCR分析结果表明,EdAPS1基因在荸荠不同组织中均有表达,其中在球茎的表达量最高,与在其他组织的表达量差异显著（P<0.05,下同）,尤其在球茎发育后期的表达量更高,且显著高于球茎其他发育时期。【结论】从荸荠中成功克隆了EdAPS1基因,可为后续阐明荸荠淀粉生物合成机制及培育高淀粉荸荠品种提供参考依据。
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蝴蝶兰"大辣椒"APETALA1基因的克隆及表达
《北方园艺 》 2021 北大核心
摘要：以蝴蝶兰"大辣椒"为试材,采用RACE技术克隆蝴蝶兰APETALA1（AP1）基因的cDNA全长,分析基本生物学信息,并初步探索其在花芽分化过程中的作用。结果表明:AP1基因的cDNA全长为1 155 bp,开放阅读框（open reading frame）752 bp,编码250个氨基酸,含有MADS盒与K盒等保守功能结构域。同源性比对结果显示,蝴蝶兰"大辣椒"与朵丽蝶兰、金蝶兰、文心兰、石斛兰和马兜铃等植物的MADS蛋白有较高的相似性,同源性均在80%以上;系统进化树分析显示,蝴蝶兰"大辣椒"AP1基因与朵丽蝶兰聚类关系最近;实时荧光定量PCR检测发现,AP1基因在叶片、根和花葶中均有表达,但表达量有差异。同一器官不同发育时期比较显示,叶片的AP1基因表达量没有明显的时空差异;根AP1基因的表达量随着花芽分化的进程呈递减趋势,其中始花期的表达量最低,盛花期最高;而花葶中AP1基因表达量随着花芽分化呈增加趋势,在盛花期表达量达到峰值。同一时期不同器官比较,花葶中AP1的表达量显著高于同一时期的叶片和根（P<0.05）。由此,推测AP1基因在调控蝴蝶兰花芽分化过程中发挥重要作用。
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甘薯扩展蛋白基因IbEXPA4的克隆和表达分析
《农业生物技术学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：植物扩展蛋白是一种植物细胞壁蛋白,在植物生长发育过程中发挥重要作用。本课题组前期对甘薯（Ipomoea batatas）块根发育进行了转录组学研究,鉴定到一个扩展蛋白（Ipomoea batatas expansin-A4-like, IbEXPA4）基因在甘薯块根膨大中期显著上调表达。本研究以甘薯品种’桂经薯8号’和’桂紫薯1号’为材料,对扩展蛋白基因IbEXPA4进行克隆和表达分析。结果表明,该基因包含771 bp （GenBank No.MW361490.1）的完整开放阅读框,编码256个氨基酸。生物信息学分析显示,IbEXPA4蛋白的相对分子量为27.53 kD,理论等电点为8.8,不稳定系数为37.96,平均疏水性为-0.117,脂肪系数为65.62,属于稳定亲水蛋白。二级、三级结构预测显示该蛋白主要含有无规则卷曲。对IbEXPA4蛋白的结构进行分析,显示该蛋白在N端具有一段信号肽,不具有跨膜域,含有DPBB1和Pollenallerg1两个保守结构域。亚细胞定位预测其定位在细胞壁中。进化树分析表明,IbEXPA4基因与三裂叶薯expansin-A4-like基因的同源性最高,为99.22%。荧光定量PCR显示IbEXPA4在’桂经薯8号’和’桂紫薯1号’块根中优先表达,均呈先升高后降低的趋势,均在移栽60 d后的块根中表达量最高,分别为对照（20 d的纤维根）的3.09倍和9.23倍;在茎、叶中表达水平较低。IbEXPA4基因在2个品种块根中的表达量变化比较分析,IbEXPA4基因在’桂紫薯1号’中变化更显著。两个品种的农艺性状分析,发现’桂经薯8号’的块根长显著高于’桂紫薯1号’,而’桂紫薯1号’块根直径在60和90 d时显著高于’桂经薯8号’。相关性分析发现IbEXPA4基因在块根中的表达与块根直径、块根长度呈极显著正相关。这些结果说明,IbEXPA4基因促进块根的纵向生长和横向生长,参与了甘薯块根的生长调节,为阐明甘薯块根膨大的分子机理提供了理论依据。
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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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'禾荔'优质晚熟突变体'GLL-1'类黄酮糖基转移酶基因LcUFGT的克隆与表达分析
《广西植物 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：'GLL-1'为'禾荔'中选育出的一个优质晚熟芽变新种质.为探讨'GLL-1'果实成熟期延迟的遗传基础,该研究以'禾荔'和'GLL-1'为实验材料,克隆花色素苷合成途径结构基因LcUFGT,并对其进行生物信息学预测及分析,同时通过qRT-PCR对LcUFGT基因在果实发育不同阶段的表达进行研究,分析LcUFGT的表达对突变体果实发育速度的影响.结果表明:(1) LcUFGT基因ORF长1 359 bp,编码453个氨基酸,推测蛋白质分子量约为50.16 kD.(2)序列比对发现所编码蛋白与'禾荔'等荔枝品种高度保守,在蛋白的C端具有PSPG盒.(3)在果实发育成熟进程中,'禾荔'和'GLL-1'果皮逐渐退绿转红,两者LcUFGT基因的表达量都呈先上升后下降的表达趋势,然而,'禾荔'LcUFGT基因的表达量在花后56 d显著增加,突变体'GLL-1'LcUFGT基因的表达量在花后67 d显著增加,LcUFGT基因在突变体'GLL-1'中显著上升表达的时间比'禾荔'延迟,且与果实发育延迟基本一致.以上结果表明,LcUFGT基因在荔枝果皮着色过程中发挥重要作用,是果实着色的关键基因之一,突变体'GLL-1'中的延迟表达是引起突变体晚熟的原因之一.
关键词： 晚熟突变体 LcUFGT基因 果实发育 花色素苷合成 表达分析
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