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香蕉A、B基因组胆碱单加氧酶基因克隆及渗透胁迫下表达特性分析
2024年
胆碱单加氧酶(CMO)是高等植物体内甜菜碱合成过程中的关键酶,在植物抵御逆境生理过程中具有重要作用。在香蕉A、B参考基因组数据库中分别鉴定到1个CMO基因,对MaCMO与MbCMO基因组序列进行生物学信息分析,发现MbCMO可能由1个香蕉O-岩藻糖基转移酶家族蛋白编码基因与MbCMO基因串联形成。克隆湛江AA(ZJ;AA基因型)、巴西蕉(BX;AAA基因型)、广东大蕉(GD;AAB基因型)和金粉(JF;ABB基因型)的CMO基因编码序列并测序比对,在ZJ和BX中鉴定到基因CMO-A,GD和JF中鉴定到基因CMO-A、CMO-B1和CMO-B2,JF中鉴定到基因CMO-H。鉴定到的4种香蕉CMO基因中,有23个共同的高频密码子,密码子CUU和CCG分别是偏性最强和最弱的密码子。CMO-A蛋白与CMO-H蛋白的氨基酸数量最少,均为425个;CMO-B1蛋白的氨基酸数量最多,为470个,且二级结构最为复杂;CMO-B2蛋白分子量最大,为52.02 kDa;CMO-A分子量最小,为47.48 kDa;4种CMO均属于酸性蛋白,均不具有跨膜结构且均为亲水性蛋白;亚细胞定位预测显示4种CMO均定位在叶绿体中。在进化方面,植物CMO在进化时、双子叶植物有明显的分支,香蕉CMO-A、CMO-H、CMO-B1、CMO-B2蛋白与其他子叶植物CMO蛋白亲缘关系更近。RT-qPCR结果显示:4种香蕉根中CMO在渗透胁迫前期上调表达,A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量高于A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量;4种香蕉叶中CMO在渗透胁迫前期下调表达,其中A基因组纯合型ZJ与BX的CMO表达量在渗透胁迫后期出现上调表达,A、B基因组杂合型GD与JF的CMO表达量高峰出现在10 d,而后15 d时表达量再次下调,并显著低于ZJ与BX的CMO表达量。本研究揭示了香蕉A、B基因组间CMO基因的差异和不同基因型香蕉中CMO基因在渗透胁迫下的表达模式,为进一步研究香蕉A、B基因组CMO基因生物学功能,特别是来源于不同基因组的CMO基因与香蕉抗渗透胁迫能力间的关系奠定基础,为利用基
朱博为于佳玄李新国刘菊华
关键词:香蕉抗逆性
北美海蓬子胆碱单加氧酶基因CMO的克隆及表达研究
2016年
胆碱单加氧酶(CMO)是合成植物小分子非毒性有机渗透调节物质甜菜碱过程中重要的限速酶.文中采用RACE技术以北美海蓬子为实验材料克隆CMO基因的全长c DNA序列(Genbank登录号:KM884944),并做相关的生物信息学分析.研究结果表明,该基因c DNA全长1 834 bp,其中开放阅读框(ORF)有1 317 bp,编码439个氨基酸,预测其蛋白分子量为49.537 k Da,理论等电点(p I)为6.15;序列分析显示北美海蓬子CMO蛋白中含有2个重要的保守域和功能域,不存在跨膜区域;除了与蒺藜苜蓿及水稻的同源性分别为46%和49%外,与其他植物CMO蛋白序列相似性均达到55%以上;系统进化树分析显示,它与欧洲海蓬子的亲缘关系最近;实时荧光定量PCR结果显示,随着Na Cl浓度的升高,北美海蓬子CMO基因的表达量增加,说明该基因可通过盐胁迫诱导表达.
朱天艺龚一富刘增美王何瑜
关键词:北美海蓬子甜菜碱胆碱单加氧酶生物信息学
茶树胆碱单加氧酶CsCMO的克隆及甜菜碱合成关键基因的表达分析被引量:16
2013年
【目的】从茶树中克隆甜菜碱(GB)合成途径中的关键酶——胆碱单加氧酶CsCMO,研究不同逆境胁迫和不同抗寒茶树品种间GB合成中关键基因的表达模式,并分析茶树体内GB的含量,为茶树抗性育种奠定基础。【方法】采用反转录PCR结合RACE技术,从茶树中克隆CsCMO的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,结合前期克隆得到的茶树甜菜碱醛脱氢酶CsBADH,用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法分析这2个基因的表达模式,紫外分光光度计测定GB含量。【结果】克隆得到茶树CsCMO(GenBank登录号:JX050146)的cDNA全长1 558 bp,包含1 305 bp的完整开放阅读框(ORF),编码434个氨基酸,并被定位在叶绿体上。氨基酸序列分析表明,CsCMO含有CMO中保守的Rieske型2Fe-2S结构域和分子非血红素Fe结合位点,与其它植物CMO序列相似性在50%以上;进化树分析显示,它与枸杞的关系最近。qRT-PCR分析表明,4℃低温、NaCl盐和ABA处理均能诱导CsCMO和CsBADH表达,96 h内随着处理时间的增加,表达量呈增加趋势,但2个基因的表达模式有差异,盐胁迫诱导基因表达更显著;在不同抗寒品种中,2个基因的表达在抗性强的品种中表达量总体要高于抗性弱的品种,且CsBADH的变化比CsCMO的显著。3种胁迫处理48 h后,叶片中的GB含量均增加;低温处理后抗寒性强的品种中GB含量比抗寒性弱的高。【结论】克隆了茶树CsCMO,在低温、NaCl盐以及ABA处理下,GB积累,CsBADH和CsCMO上调表达,且盐胁迫下的表达更明显,表明GB与茶树抵御这3种胁迫关系密切。
曹红利岳川郝心愿王新超杨亚军
关键词:茶树实时荧光定量PCR非生物胁迫
杜梨胆碱单加氧酶基因克隆及胁迫表达被引量:4
2012年
为了解梨砧木—杜梨对非生物胁迫的防御机制,采用RT-PCR、RACE和长片段PCR技术从杜梨幼苗中获得1个甜菜碱合成相关的胆碱单加氧酶基因(PbCMO),运用生物信息学方法分析序列特点,并通过跨内含子引物进行半定量RT-PCR研究其在非生物胁迫下的表达情况。结果表明:(1)PbCMO基因cDNA序列编码区长1 227bp,编码由408个氨基酸组成的多肽。其对应基因组DNA序列长2 928bp,由10个外显子和9个内含子组成。其推导的多肽预测的等电点为6.19,相对分子质量为46.27kD,具备Rieske型铁硫[2Fe-2S]簇结合区域和非血红素核态铁配位点序列,与枸杞CMO蛋白相似性最高(71%)。(2)PbCMO在幼苗根和叶中均为诱导型表达,100mmol/L氯化钠、10%(W/V)聚乙二醇、180mmol/L甘露醇或20μmol/L脱落酸处理后其表达量明显上调,表明PbCMO对盐碱、干旱、渗透胁迫和ABA均存在表达响应,可能参与杜梨应对非生物胁迫的转录调节。
李慧丛郁常有宏蔺经盛宝龙
关键词:杜梨胆碱单加氧酶基因克隆
枸杞胆碱单加氧酶基因的克隆与表达分析被引量:4
2010年
根据GenBank中的植物胆碱加氧酶(CMO)基因的同源保守区设计简并引物,采用RT-PCR技术从枸杞中扩增出CMO基因的保守序列,并利用巢式PCR、5'-RACE和3'-RACE获得全长CMO。测序结果表明,CMO全长1540 bp,包含1 284 bp长的开放读码框(ORF),编码1个含427氨基酸残基、分子量为48.48 kDa、等电点(pI)为5.97的假定蛋白质。此序列Genbank登录号为FJ514800。mRNA分析表明,CMO基因在枸杞幼苗组织中受高盐胁迫和低温胁迫的上调诱导表达,表明该基因可能在植物抵御非生物胁迫中发挥重要作用。
田跃胜许洁婷陆平王国丰唐克轩李杉赵静雅
关键词:枸杞基因克隆
青稞胆碱单加氧酶基因cDNA全长开放阅读框克隆及序列分析被引量:7
2010年
甜菜碱是一种存在于多种生物体内的季胺类高效渗透调节剂,是由甜菜碱合成酶系催化的。为了研究甜菜碱合成酶系基因的表达和青稞高抗逆性之间的关系,我们以经200mmol/L NaCl预处理72h的青稞幼苗叶片及根中提取的总RNA为模板,采用RT-PCR技术,扩增得到全长1224bp,推测编码407个氨基酸残基的青稞胆碱单加氧酶(choline monooxygenase,cmo)基因cDNA全长开放阅读框(open reading frame,ORF),将其命名为hvcmo1并在GenBank中注册,获得登录号为GU810840。生物信息学分析表明,推定的氨基酸序列中含有与已报道高等植物胆碱单加氧酶氨基酸序列中的Rieske型铁硫簇结合区和核铁结合基序等特征性结构域具有高度保守性的特征性结构域。与多种高等植物cmo基因进行序列同源性比对分析结果显示:hvcmo1的核苷酸序列与甜菜、盐角草、菠菜、辽宁碱蓬、拟南芥、玉米、水稻、高粱、羊草和大麦等植物的cmo mRNA编码区相似性分别为55.3%、55.4%、55.6%、5.9%、61.3%、82.6%、83.3%、83.4%、95.5%和99.5%。实验过程中,我们发现,青稞hvcmo1基因的表达必须被一定浓度的NaCl所诱导,说明hvcmo1可能在调节环境胁迫下青稞细胞内甘氨酸甜菜碱合成方面起着关键的作用,同时它可以作为研究环境胁迫下甘氨酸甜菜碱合成调节的模型。本结果为研究青稞甘氨酸甜菜碱合成酶系基因的诱导表达及其与青稞强抗逆性之间的关系奠定了基础。
黑蕾王玉婧陈浩赵宇玮郝建国贾敬芬
关键词:青稞胆碱单加氧酶基因克隆RT-PCR
转山菠菜胆碱单加氧酶基因(AhCMO)水稻创制及其耐盐性研究被引量:7
2010年
胆碱单加氧酶(Choline monooxygenase,CMO)是高等植物体内合成甜菜碱的一个关键酶.利用载体pCAMBIA3300与玉米泛素(Ubiquitin)启动子构建了AhCMO基因的过表达载体.采用基因枪轰击愈伤组织细胞将AhCMO基因转化东稻3号(OryzasativaL.subsp.japonica Kato),经抗性筛选,获得再生苗18株,选取农艺性状与野生型基本一致的其中7株进行PCR与Southern杂交检测,获得3株转AhCMO基因阳性植株;RT-PCR的检测结果表明外源AhCMO基因能正常转录;草铵膦叶片涂布试验结果表明,Bar基因在转AhCMO基因水稻植株中能正常表达;对T1代转基因再生植株进行0.5%NaCl高盐处理,结果表明,4号、7号转AhCMO基因水稻耐盐性强于非转基因对照,说明外源AhCMO基因能提高东稻3号的耐盐性.
罗伯祥肖自友邓力华陈芬陈受宜李文彬肖国樱
关键词:BAR基因过表达水稻耐盐性
菠菜胆碱单加氧酶基因转化马铃薯的研究
干旱和盐碱是全球面临的严重问题之一,也是制约我国农业生产的主要因素。盐碱地不仅降低耕地的生产力,而且严重制约着耕地持续利用,直接影响着农业的可持续发展。许多重要的农作物如水稻、马铃薯、烟草等对干旱和盐碱比较敏感,缺乏有效...
栗亮
关键词:马铃薯农杆菌介导抗旱耐盐性
文献传递
水稻子叶植物胆碱单加氧酶基因的应用
本发明公开了水稻子叶植物胆碱单加氧酶(OsCMO)基因的应用,属于基因工程领域。水稻胆碱单加氧酶基因OsCMO的cDNA序列SEQ IDNO.1及其编码的氨基酸序列SEQ ID NO.2。本发明基因为子叶植物中的首次...
张红生黄骥王建飞王州飞潘丽娟
文献传递
水稻胆碱单加氧酶基因的克隆与表达分析(英文)被引量:10
2007年
高等植物中甜菜碱由胆碱经两步氧化反应合成,其中由胆碱单加氧酶(CMO)催化第一步氧化反应,甜菜碱醛脱氢酶(BADH)催化第二步氧化反应。采用生物信息学技术和RT-PCR的方法从水稻幼苗组织中分离得到了水稻CMO基因的eDNA克隆,将其命名为OsCMO。该基因含有10个外显子和9个内含子,其开放阅读框编码一条长为410个氨基酸残基的多肽,与拟南芥、山菠菜、苋、碱蓬和甜菜等植物的胆碱单加氧酶的氨基酸序列的一致性50%-62%。mRNA分析表明OsCMO基因在水稻幼苗组织中的表达受高盐、低温和干旱等胁迫的上调诱导表达,表明该基因可能在抵御非生物胁迫中发挥重要作用。
潘丽娟黄骥王州飞张红生
关键词:水稻基因克隆RT-PCR非生物胁迫

相关作者

李秋莉
作品数:47被引量:352H指数:12
供职机构:辽宁师范大学生命科学学院
研究主题:辽宁碱蓬 转录因子 启动子 甜菜碱醛脱氢酶 非生物胁迫
安利佳
作品数:319被引量:2,492H指数:26
供职机构:大连理工大学
研究主题:再生植株 蓝莓 克隆 植株再生 大豆
刘大伟
作品数:16被引量:82H指数:5
供职机构:大连理工大学
研究主题:辽宁碱蓬 甜菜碱醛脱氢酶 胆碱单加氧酶 基因工程 快速扩增
潘丽娟
作品数:8被引量:29H指数:3
供职机构:南京农业大学
研究主题:水稻 胆碱单加氧酶 基因克隆 盐胁迫 非生物胁迫
王淑慧
作品数:6被引量:6H指数:1
供职机构:北京林业大学
研究主题:胆碱单加氧酶 甘菊 转录表达 甜菜碱醛脱氢酶 甜菜碱