核桃V-ATPase c亚基基因(JrVHAc4)的克隆和抗旱功能分析

【目的】V-ATPase是植物逆境响应的重要酶,有必要了解V-ATPase相关亚基参与核桃响应逆境胁迫的功能机制。【方法】从‘香玲’核桃转录组中克隆获得1条V-ATPase c 亚基基因(命名为JrVHAc4),通过分析启动子预测其逆境响应功能。对JrVHAc4基因进行干旱胁迫下的表达分析,同时构建JrVHAc4酵母表达载体转入酵母表达系统研究其抗旱功能。【结果】JrVHAc4基因开放读码框(ORF)全长495 bp,拟推导的蛋白分子量为16 527.61 u,包含164个氨基酸,理论等电点为8.62; 其上游1 047 bp启动子包含MYC、DOF、MYB等与干旱响应相关的顺式作用元件。干旱胁迫下,JrVHAc4基因在核桃叶和根中均被显著诱导,并存在差异。对JrVHAc4转基因酵母进行不同浓度甘露醇胁迫,与对照酵母相比,发现JrVHAc4基因的表达能显著提高转基因酵母的生长活性。【结论】JrVHAc4基因能响应干旱胁迫,并能提高酵母的抗旱能力,JrVHAc4可作为核桃抗逆重要候选基因。     

核桃JrHSP20-1基因鉴定及温度胁迫响应功能分析

探讨核桃(Juglans regia)热激蛋白响应温度胁迫的分子调控机理,为核桃防寒工作等提供理论指导.通过对核桃‘香玲’转录组分析获得1个热激蛋白家族基因HSP20(命名为JrHSP20-1)的全长cDNA序列.采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析在40,44,48,16,10,6℃胁迫下JrHSP20-1在核桃根、茎、叶中的表达.并将JrHSP20-1构建酵母表达载体PYES2-JrHSP20-1进行温度胁迫功能分析.结果显示,JrHSP20-1基因全长891bp,编码的蛋白分子量为33.57KD,含296个氨基酸,理论等电点为5.07.表达分析显示,JrHSP20-1在不同组织均有不同程度的表达;根中,44℃时JrHSP20-1被诱导为对照的2.3倍,48℃时达对照的74.5倍,10℃时被诱导为对照的12.0倍;茎中,48℃时上调最大为对照的300.2倍;叶中,在48℃和16℃胁迫下被诱导较高,分别为对照的82.1,53.8倍.酵母温度胁迫实验发现,在53℃和-20℃胁迫下,重组酵母INVSC1(pYES2-JrHSP20-1)的生命活力及恢复活性明显优于对照酵母INVSC1(pYES2).得出核桃JrHSP20-1基因的表达具有一定的组织特性,响应于温度胁迫诱导,且JrHSP20-1基因能有效提高转基因酵母对高温和低温的耐受力,表明JrHSP20-1基因是核桃抗寒耐高温的有效候选基因,为进一步研究JrHSP20-1的抗寒功能打下基础.     

利用大麦寡核苷酸芯片进行小麦苗期叶片热胁迫基因表达谱分析

植物感受热胁迫时基因表达发生变化，而这些差异表达的基因对植物耐热性起着至关重要的作用.为揭示小麦热胁迫响应的分子机理，以38℃热胁迫的小麦幼苗为处理组(HS)，同期未经处理的小麦幼苗为对照组(CK)，分别提取叶片RNA与Affymetrix Barley1基因芯片杂交.杂交结果显示，在总共22840个探针中，对照组(CK)和热胁迫组(HS)共检测到8486个阳性探针，占总探针数的37.15%.利用半定量RT-PCR技术对11个差异表达基因的表达模式进行验证，发现10个基因与芯片的表达类型完全一致. 利用Gene Ontology的GO information对差异表达的基因进行了分类，表明差异表达的基因涉及逆境胁迫、信号转导、物质运输、光合作用、蛋白代谢、脂肪代谢、碳水化合物代谢等多个方面.其中有大量热激蛋白和分子伴侣相关基因上调表达.上调表达的热激蛋白包含热激蛋白各个家族，且上调表达的平均倍数明显高于其他基因的上调倍数.另外泛素—蛋白酶体通路中的多个关键酶的基因也发生了差异表达，预示着负责蛋白质选择性降解的泛素—蛋白酶体通路也参与了植物对热胁迫的应答机制.     

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.     

拟南芥RING finger结构域AtHHR1基因的功能初步研究

为了研究拟南芥基因AtHHR1(编码一个含有RING finger结构域的E3连接酶)是否参与热胁迫响应,构建了athhr1/AtHHR1互补转基因株系.对突变体、互补株系及野生型进行热胁迫处理,发现突变体的萌发率、叶绿素及脯氨酸含量高于野生型,而互补株系均低于野生型.通过real-time PCR定量检测发现,热诱导后拟南芥热信号通路中相关热激蛋白基因在突变体中表达比野生型中高.研究结果初步表明AtHHR1基因在拟南芥的热胁迫响应中起负调控作用.     

甘蓝型油菜BnbHLH122基因的克隆、表达模式及胁迫响应分析

为了进一步探究甘蓝型油菜bHLH转录因子的生物学功能,本实验采用同源克隆技术从甘蓝型油菜中克隆了2个bHLH122转录因子基因全长cDNA序列,分别命名为:BnbHLH122-1(GenBank登录号为MT795160)和BnbHLH122-2(GenBank登录号为MT795161).生物信息学分析表明,BnbHLH122-1和BnbHLH122-2蛋白为不稳定的亲水性蛋白,都含有bHLH保守结构域,分别与白菜和甘蓝中预测的bHLH122蛋白的亲缘关系最近.亚细胞定位和转录激活活性验证实验结果表明两个BnbHLH122蛋白均定位在细胞核且具备转录激活活性.qRT-PCR实验结果表明BnbHLH122-1基因主要在花期的根中表达,BnbHLH122-2基因主要在苗期的根和花期的花中表达.此外,高温、低温、干旱、高盐、渗透、核盘菌胁迫以及ABA、SA、MeJA激素处理均能显著影响BnbHLH122基因的表达,由此说明甘蓝型油菜BnbHLH122基因可能在维持植株正常的生长发育和抵御逆境胁迫过程中发挥重要调节作用.     

柽柳ThPR1基因的克隆与表达分析

通过对盐胁迫后刚毛柽柳(Tamarix hispida)7个转录组分析,鉴定获得病程蛋白相关基因PR1(命名为ThPR1)全长cDNA序列,该基因全长756 bp,编码区长537 bp,编码含178个氨基酸的蛋白质,分子质量为20.53 ku,理论等电点(pI)为9.75。为了研究该基因对逆境胁迫的应答情况,采用实时定量RT-PCR技术分析了刚毛柽柳在PEG、NaCl胁迫及外源ABA处理后不同组织中基因的表达。结果表明,NaCl会诱导ThPR1基因在根和叶中的表达,而PEG和ABA处理则抑制该基因在根和叶中的表达。     

辣椒抗菌蛋白cDNA的分离与表达的初步分析

本研究从经辣椒疫霉侵染处理的辣椒叶片cDNA文库中分离获得了一个辣椒抗菌蛋白cDNA阳性克隆,其长度为255bp,含有长度为85个氨基酸的开放读码框架,与其它植物抗菌蛋白或几丁质酶有不同程度的同源性,推测为辣椒抗菌蛋白,命名为CansLTPS.cDNA-AFLP分析表明,CansLTPS的转录受UV-B照射和辣椒疫霉侵染的诱导,外源脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、水杨酸(SA)等可不同程度的诱导CansLTPS基因的转录,而MeJA处理对CansLTPS基因的转录表达影响不大,表明CansLTPS基因可应答生物和非生物逆境胁迫,其上游可能涉及ABA、ETH、SA等介入的信号传递途径.     

杜氏盐藻hsp9O基因的克隆及胁迫条件下表达量的变化

利用RACE方法首次从杜氏盐藻中获得hsp90基因全长序列,并将其提交至GeneBank(Accession No:JQ735968).进一步研究表明,在热激与盐胁迫条件下杜氏盐藻hsp90基因的转录水平及蛋白表达水平出现明显上调,暗示该基因可能是杜氏盐藻细胞中与逆境响应相关的调控元件.     

Root and xylem ABA changes in response to soil drying in two woody plants

Two woody plants, Platycladus orientalise (tolerant to drought) and Acacia auriculi-formis (sensitive to drought), have been subjected to rapid and slow soil drying. ABA levels in their roots and xylem sap have been determined using radioimmunoassay (RIA, sensitivity is 0.4 pmol per assay vial) with a monoclonal antibody against ( + )-ABA. ABA contents of P. orientalise and A. auriculiformis growing in well watered soil are 0.3 and 2.5 nmol·gDW-1 in roots and 1.6 and 0.4 μmol in xylem saps, respectively. A rapid soil drying has been applied to these two plants with soil water content (SWC) being reduced to 0.02 and 0.06 g·gDW-1 respectively. Under such treatment, ABA was increased by 22 times and 2 times in roots and by 7 times and 34 times in xylem saps respectively for P. orientalise and A. auriculiformis. After rewatering for 6 d, ABA in roots and xylem sap of both species returned to control levels. When a slow soil drying was applied, SWC was reduced to 0.1 and 0.13 g·gDW-1 respectively for P. orientalise and A. auriculiformis. ABA was increased by 5 times and 1.6 times in roots and by 6 times and 19 times in xylem saps respectively for these two plants. ABA in roots and xylem saps decreased to near control levels 8 d after watering. Plant leaf water potentials of both plants hardly changed at times when root and xylem ABA showed substantial increase in response to soil drying. It is concluded that ABA levels in the roots and xylem saps of P. orientalise and A. auriculiformis are more sensitively regulated than leaf water potential in response to soil drying and can act as a chemical signal in root-shoot communications of the drought stress.     

菠菜转录因子MYB基因家族的鉴定及表达分析

利用生物信息学手段鉴定了76个具有典型R结构的菠菜转录因子（Spinacia oleracea） MYB,其中包括72条R2R3-MYB基因（2R-MYB）和4条R1R2R3-MYB基因（3R-MYB）。通过生物信息学对菠菜MYB转录因子家族成员的理化性质、染色体定位、结构域序列保守性和系统进化关系进行了分析,结果表明：菠菜MYB家族有32个基因位于染色体正链,另外44个基因位于染色体反链;MYB的DNA结合域中的保守域主要位于两个R重复序列的第二和第三螺旋之间,结合域中每个R重复的第一和第二色氨酸之间的氨基酸序列相对不保守;根据菠菜、拟南芥及甜菜的MYB家族系统进化关系可以推测,菠菜MYB家族中56个成员可以按功能划分为4类,在菠菜的生长发育过程中可能起着重要的调节作用,其余成员中有7个MYB基因可能参与菠菜响应氮素浓度的氮素利用及生长发育进程。     

UV-B预处理对拟南芥uvr8-2突变体响应干旱胁迫的影响

以拟南芥uvr8-2突变体植株为材料,研究UV-B预处理对植株响应干旱胁迫的影响以及植物激素在此过程中的作用.实验结果表明:从形态观察到生理指标,UV-B预处理显著提高了拟南芥uvr8-2突变体的干旱适应性,与野生型Ler的结果一致;UV-B预处理显著提高了拟南芥uvr8-2突变体抗氧化酶SOD、POD、CAT活性,抗氧化酶基因POD和CAT的表达量,以及植物激素ABA、JA、SA的质量分数,降低了细胞膜受损程度.由此推测:UV-B预处理诱导uvr8-2植株的干旱适应性中存在一条不依赖于UVR8的信号转导途径,即通过增加植物逆境响应激素ABA、JA和SA的质量分数,调控抗氧化酶基因CAT和POD表达和增强抗氧化酶活性,从而缓解干旱胁迫下拟南芥的叶片萎焉、相对含水量下降等现象.     

菠菜抗坏血酸过氧化物酶基因家族的鉴定及表达分析

利用生物信息学分析方法,在菠菜全基因组中鉴定出了菠菜(Spinacia oleracea)抗坏血酸过氧化物酶(APX)家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守基序、同源关系及基因表达进行了分析,发现菠菜中存在7个SoAPXs(SoAPX1～7)基因,并通过进化树分析将菠菜APX家族分为4类.基因结构分析发现该家族基因由5～9个外显子构成.亚细胞定位预测表明大部分菠菜APX蛋白定位在细胞质.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果表明:SoAPXs在各个组织器官中呈组成型表达,其中SoAPX1和SoAPX3的组织表达模式相似,SoAPX4和SoAPX5相似,SoAPX2在新叶中表达最高,SoAPX7在雄花中表达最高.对经胁迫处理后的样品进行表达分析发现,低温胁迫与氧化胁迫对SoAPXs的表达均有诱导作用,盐胁迫与干旱胁迫也刺激了大部分SoAPXs的表达.这些结果表明:SoAPXs可能在菠菜的抗盐、耐寒、抗旱以及抗氧化过程中起作用,为后续深入鉴定APX家族成员的功能提供参考.     

Tup1基因缺失对酿酒酵母耐高糖性状的影响

研究Tup1基因对酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）细胞耐高糖性状的影响。利用Cre/loxP系统对单倍体细胞中的转录因子Tup1基因进行敲除,单倍体细胞复倍后研究基因缺失菌株的性状变化。结果表明,Tup1基因缺失虽然减弱了菌株的呼吸能力,但却增强了菌株在高浓度葡萄糖培养基中的生长和发酵能力。Tup1基因可能通过调节酿酒酵母细胞呼吸强度来调控细胞的高糖应激反应。     

菠菜乙醇酸氧化酶基因家族的鉴定及表达分析

在菠菜全基因组中鉴定了菠菜(Spinacia oleracea L.)乙醇酸氧化酶(GLO)家族成员,并对其理化性质、亚细胞定位、基因结构、保守基序、同源关系及基因表达进行了分析,发现菠菜中存在5个SoGLOs蛋白,通过进化树分析,菠菜GLO蛋白与甜菜GLO蛋白亲缘关系较近.通过基因结构分析发现该家族基因由9～11个外显子构成.实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果表明:硝态氮仅能短期诱导SoGLOs的表达,而铵态氮可以持续抑制SoGLOs的表达,从而影响菠菜草酸的含量.在胁迫处理后,SoGLOs的表达均有明显变化,SoGLO1,SoGLO3和SoGLO5对盐胁迫的响应最明显,SoGLOs可能在菠菜的抗盐、耐高温、耐寒、抗旱以及抗氧化过程中起作用.植物激素的喷施普遍使SoGLOs的表达在短时间内增加,这可能引起菠菜体内草酸的快速积累.     

Cloning of 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase （NCED） gene encoding a key enzyme during abscisic acid （ABA） biosynthesis and ABA-regulated ethylene production in detached young persimmon calyx

Unlike the typical climacteric fruits, persimmons （Diospyros kaki Thunb.） produce higher levels of ethylene when they are detached from trees at a younger stage. In order to obtain detailed information on the role of abscisic acid （ABA） in ripening, we cloned the DKNCED1, DKACS2, and DKACO1 genes from the calyx. Water loss was first noted in the calyx lobe, and DKNCED1 was highly expressed 1 d after the fruits were detached, coinciding with an increase in the ABA content. Then, the DKACS2 and DKACO1 genes were expressed after some delay. In the calyx, the ABA peak was observed 2 d after the fruits were harvested, and this peak preceded the ethylene peak observed on day 3. The fruit firmness rapidly decreased on day 4, and the fruits softened completely 6 d after they were harvested. The increases in the expressions of ABA, ethylene, and the genes in the calyxes occurred earlier than the corresponding increases in the pulp, although the 3 increases occurred on different days. Exogenous ABA treatment increased ABA concentration, induced expression of both ACS and ACO, and promoted ethylene synthesis and young-fruit softening; by contrast, treatment with NDGA inhibited the gene expressions and ethylene synthesis and delayed young-fruit softening. These results indicate that ethylene biosynthesis in the detached young persimmon fruits is initially triggered by ABA, which is induced by water loss in the calyx, through the induction of DKACS2 and DKACO1 expressions. The ethylene produced in the calyx subsequently diffuses into the pulp tissue, where it induces autocatalytic ethylene biosynthesis, resulting in an abrupt increase in ethylene production.     

A vacuole localized β-glucosidase contributes to drought tolerance in Arabidopsis

The phytohormone abscisic acid (ABA) plays a critical role in plant growth, development, and adaptation to various stress conditions. The cellular ABA level is constantly adjusted to respond to changing physiological and environmental conditions. To date, the mechanisms for fine-tuning ABA levels remain elusive. Here, we report that BGLU10, a member of a multigene family of β-glucosidases, contributes to drought tolerance in Arabidopsis. The T-DNA insertion mutant bglu10 exhibited a droughtsensitive phenoty...