Transcritption regulation of soybean ribulose-l,5-bisphos-phate carboxylase small sub-unit gene by external factors

Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase small subunit gene (rbcS) is present with multi-gene family in plant genome. In Glycine max, the rbcS polypeptide (EC4.1.1.39) is encoded by a gene family containing 4—8 members. Three full-length rbcS cDNA clones were isolated and characterized from soybean seedlings, and both of their nucleotide and amino acid sequences showed high similarity. Differential accumulation of the rbcS mRNA was observed among roots, hypocotyls, cotyledons, epicotyls and leaves. The rbcS genes were up-regulated by various external factors such as salicylic acid (SA), salt stress and drought stress. The expression level of rbcS genes after being treated by 2.0 mmol/L SA and 0.4% NaCl, respectively, is 2.5—3.0-fold as high as that of control sample. Moreover, soybean rbcSmRNA was accumulated with diurnal variation but easily influenced by light and low temperature.     

细胞分裂素在mRNA和蛋白质水平上同时促进rbcS基因的表达

将紫萍半叶状体首先在不含细胞分裂素的培养液上于黑暗条件下培养10d，然后转移到长日照条件下、分别在含有或不含6—苄基嘌呤的新鲜培养液上培养．对半叶状体在培养过程中干重、叶绿素和可溶性蛋白含量方面的变化进行了分析，并且用Northern　blot的方法拉测了rbcS mRNA水平的变化，用SDS—PAGE分离和考马氏亮蓝染色的方法检测了其编码蛋白(1，5—二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶的小亚基，SSU)水平的变化．结果表明，6—苄基嘌吟显著地促进了半叶状体干重、叶绿素和可溶性蛋白含量、rbcS基因mRNA及其编码蛋白SSU水平的增加．由于在没有外源细胞分裂素的情况下，rbcS基因mRNA水平的增加并不能引起SSU水平的增加，所以认为细胞分裂素对该基因表达的促进作用同时发生在mRNA和蛋白质水平上．     

细茎大豆（G.gracilis）rbcS基因结构与分子进化分析

从细茎大豆的嫩叶中提取总ＤＮＡ，用ＰＣＲ方法扩增得到包含完整编码区的ｒｂｃＳ基因并将其克隆到ｐＢＬＵＥＳＣＲＩＰＴ载体中。完成全基因１０８９个核苷酸测序后，运用ＰＣＧＥＮＥ进行顺序编辑和同源比较，并应用ＭＥＧＡ１．０２１软件中的Ｎｅｉｇｈｂｏｒ－ｊｏｉｎｉｎｇ方面画出Ｒｕｂｉｓｃｏ小亚基仓的系统进化树。     

水杨酸对NaHCO3胁迫下桂西北喀斯特地区青冈栎种子萌发的影响

【目的】探讨外源水杨酸(SA)对NaHCO₃胁迫下青冈栎(Cyclobalanopsis glauca )种子萌发特征和生理特性的影响。【方法】研究两个SA浓度(0和0.50 mmol/L)和7个NaHCO₃浓度(0、24、48、72、96、120和144 mmol/L)共14个处理组合下,青冈栎种子萌发参数(发芽率、发芽指数和活力指数)、耐盐指数、相对盐害率、丙二醛(MDA含量)、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性以及渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸)含量的变化。【结果】①无SA处理时,在各NaHCO₃胁迫浓度下,青冈栎种子萌发参数和耐盐指数均低于对照组,相对盐害率则显著高于对照组。经SA处理后,种子萌发参数和耐盐指数均高于无SA处理组,相对盐害率则低于无SA处理组;当NaHCO₃浓度为0~72 mmol/L时,萌发参数和耐盐指数高于对照组,且在NaHCO₃为72 mmol/L时,萌发参数和耐盐指数最高,而相对盐害率最低。②无SA处理时,随NaHCO₃浓度的增加,种子POD和CAT活性先增后减,SOD活性显著低于对照组,MDA含量迅速增加。经SA处理后,在各NaHCO₃胁迫浓度下,种子抗氧化酶活性显著高于无SA处理组,MDA含量显著低于无SA组;且在NaHCO₃为72 mmol/L时,SOD和POD活性最高。③无SA处理组,在NaHCO₃各胁迫浓度下,种子中渗透调节物质都高于对照组;经SA处理后,渗透调节物质有不同程度增加,且在NaHCO₃为72 mmol/L时,其渗透调节物质含量最高。【结论】在喀斯特地区进行青冈栎播种育苗时,用0.50 mmol/L外源SA浸种,对72 mmol/L NaHCO₃胁迫的缓解效应最好。     

白桦BpGT14基因表达模式及对非生物 胁迫诱导的响应

为了揭示BpGT14基因的分子结构特征,明确糖基转移酶BpGT14基因的表达模式及其对非生物胁迫的响应机制,初步探索其在白桦生长发育中的功能,在克隆白桦GT14基因全长序列的基础上,利用生物信息学对其理化性质进行了分析,应用实时荧光定量PCR技术分析BpGT14基因在野生白桦植株雄花序、木质部、韧皮部及叶片4个不同部位不同月份的表达差异; 同时,选用白桦茎段悬浮细胞进行了水杨酸(SA)、盐胁迫(NaCl)、重金属镉(CdCl₂)及4℃低温非生物胁迫处理,检测目的基因对逆境的响应情况。研究结果表明,BpGT14基因开放阅读框为1 302 bp,编码433个氨基酸。分析其氨基酸序列发现,该蛋白含有乙酰氨基葡糖转移酶结构域,属于14家族的重要结构域。该蛋白与其他物种GT14蛋白比对分析表明,这些蛋白在100—350氨基酸区域内保守性较高,而且该基因与毛果杨的GT14家族基因同源性高达79%。不同部位不同月份的表达模式分析结果表明,BpGT14基因的表达具有部位及时间特异性,其各部位表达量均与月份相关,同时发现其在木质部、韧皮部及叶片中的表达量较高,而在雄花序中表达量较低。非生物胁迫处理结果显示,BpGT14基因对不同处理均产生响应,但其响应模式不尽相同:SA、CdCl₂及低温处理结果显示,处理初期(6 h)目的基因上调表达,6 h处理时分别达到了对照组的51.2、48.9及3.3倍,24 h后相对表达量与对照组相比均下调,只有低温处理在96 h恢复上调表达; NaCl处理使白桦BpGT14基因的表达量全部呈现下调趋势,24 h处理后,BpGT14基因表达量下调明显,24 h后比对照组降低了93.7%。     

Decrement of catalase mRNA level after salicylic acid treatment

Using the barley catalase cDNA as a probe, the effects of salicylic acid (SA) on catalase activity and gene expression have bene studied. The data indicated that higher than 3.0 mmol/I, SA inhibited catalase activity to a large extent and Northern blot analysis demonstrated that the decrease in catalase activity coincided with a decrease in its mRNA level. The important role of SA in plant systemic acquired resistance (SAR) and its possible mechanism are discussed.     

一个Ds插入标签基因OsPI—PLC2的分子鉴定及表达分析

在前期构建的水稻转座子标签插入突变体库中,鉴定了一个没有明显表型变化的Ds转座子标签系,发现Ds标签插入到一个编码磷脂酰肌醇磷脂酶C（PI-PLC）基因的第6个内含子中,分析该基因编码的氨基酸序列发现其含有已知的PI—PLC所具有的典型的X、Y和C2-like保守结构域,与已知的其它植物的PI-PLC蛋白有较高的同源性．另外,利用RT—PCR对该基因进行了表达分析,结果表明该基因在正常条件下表达量很低,但在胁迫条件下（机械损伤、盐、干旱、低温）或一些信号分子（SA、ABA）的诱导下大量表达,表明该基因参与植物对不良环境条件的信号转导途径,对于植物抵御不良环境条件具有重要作用．     

声波刺激对拟南芥基因表达的影响

运用银染mRNA逆转录差异显示(DDRT-PCR)技术,初步研究了声波刺激对拟南芥差异基因表达的影响.研究分离得到SA3、SG2-1、SG2-2、SG7-1、SG7-2、CA2共6个差异表达基因片段,进一步运用Northern点杂交确定SA3、CA2、SG7-1为阳性片段,其中SA3片段属于声波刺激特异表达基因, SG7-1片段属于声波刺激增强表达基因,CA2片段属于声波刺激抑制表达基因.研究结果表明植物在基因水平对声波刺激具有响应,为下一步探索植物响应声波应力的分子生物学调控机理奠定了基础.     

逆境胁迫下植物基因的表达与调控

探讨植物在逆境下的适应机制,综述了植物在逆境下相关基因的表达调控方式,由于植物生活的“不动性”使其不可避免地要受到各种逆境的冲击,经过系统的进化,植物本身能够建立起有效的适应乃至抗性机制。大量的研究认为,逆境胁迫下,植物体内脱落酸（ABA）和水杨酸（SA）的含量会发生明显的变化,从而诱导许多新基因表达以及蛋白质合成,来适应环境的变化。植物对环境的适应可能有两种机制。第一种机制是ABA与SA诱导核糖核酸（mRNA）的合成或使其稳定。第二机制是ABA与SA有引起逆境响应蛋白的积累和翻译调控。     

大豆bHLH转录因子家族成员的进化及功能分化研究

碱性螺旋-环-螺旋蛋白(basic Helix-Loop-Hleix,bHLH)转录因子家族是动植物中最大的转录因子家族之一,主要由碱性氨基酸区域和螺旋-环-螺旋区域组成,在动植物生长发育和胁迫应答反应中发挥着重要作用.本研究通过对大豆全基因组生物信息学分析和分子生物学研究手段,深入研究了大豆bHLH基因家族的进化机制,同时探讨了该基因家族在大豆中的功能分化.结果表明,大豆中含有340个非冗余的bHLH基因家族成员,通过对这些成员的Pfam蛋白结构域、Motif组成和系统进化关系的分析,将这些成员分为15组共24个亚家族,在大豆20条染色体上呈现不均匀分布.bHLH理化性质差异较大,编码的大豆氨基酸数量为91～815aa,相对分子量为10 273.88～91 300.38,理论等电点为4.56～10.40;碱性氨基酸区含有His5-Glu9-Arg13保守序列,与靶基因结合有关,HLH区含有Arg23和Arg55,与形成二聚体有关,同时含有5种保守元件.多数成员在大豆根以及花发育的5个时期中具有组织表达特异性,不同基因表达量差异较大.     

核桃JrEFM1转录因子响应逆境及激素的表达模式

MYB转录因子在调控植物生长发育和逆境响应方面发挥着重要的作用.通过克隆获得了核桃的1条R1-MYB类转录因子EFM基因(命名为JrEFM1),利用生物信息学和实时荧光定量RT-PCR(RT-qPCR)技术,分析在不同非生物及植物激素处理下JrEFM1的表达规律,探究了JrEFM1的基本生物学功能.结果显示,JrEFM1的编码区长为1 320 bp,编码蛋白含439个氨基酸,分子量为48.322 KDa,理论等电点为9.26.与葡萄、番薯等具有较近的进化关系.其启动子包含干旱胁迫(MBS)、热激响应(HSE)、水杨酸(SA)、玉米素(O2-site)和赤霉素响应(GARE-motif)等相关元件.对JrEFM1在干旱,冷害,热激,ABA,JA,SA处理下的表达情况进行分析,发现JrEFM1可被这些处理不同程度地诱导,同时根和叶表现出不同的转录水平.表明JrEFM1可响应逆境胁迫,并与激素信号通路相关;JrEFM1可作为核桃逆境响应机制研究及抗逆育种的优良候选基因.     

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。     

环鸟苷酸信使系统参与rbcS基因表达调控初报

以转ｒｂｃＳ－ＧＵＳ基因烟草悬浮细胞为材料,通过用荧光光度法检测报告基因ＧＵＳ酶的活性的方法,发现暗中培养的转基因烟草悬浮细胞细胞外ＣａＭ或红光处理后,ｒｂｃＳ基因表达明显增加,而细胞外ＣａＭ和红光同时处理却只使ｒｂｃＳ基因表达增加４－５倍。     

SA与高温锻炼对高温逆境下葡萄幼苗叶片钙离子水平的影响

为研究SA与高温锻炼（HA）对高温逆境下葡萄细胞中钙含量的影响,用原子吸收光谱法对其叶片中的可溶性钙及结合态钙含量进行了测定.结果表明：高温胁迫促进幼叶细胞中可溶性钙和总钙含量的增加,随着胁迫时间的延长,可溶性钙的增幅变大而总钙含量的增幅变小;经SA与HA分别处理后,可溶性钙和总钙含量的变化表现出同步性,并且它们都可以不同程度地缓减高温胁迫下钙含量的增加,以维持细胞中钙离子水平的稳定;特别是经HA处理后,可溶性钙含量的变化更加明显,各处理中的可溶性钙含量甚至都低于对照中的钙离子水平.所以从这个层面上说SA与HA对于提高葡萄抗热性的效果是一致的,但与SA相比,HA处理后的作用更为明显.     

铝对大豆根系分泌物的影响

以2个大豆品种(浙春3号和华春18)为实验材料,用砂培方法研究了不同浓度铝处理后大豆根系分泌物的变化.通过研究铝对大豆电解质外渗率、根系分泌氨基酸和糖的影响,探讨了铝胁迫下植物根系的生理反应.结果表明,在铝胁迫条件下,电解质外渗率和糖类的泌出量随铝离子浓度的升高而增加;在低浓度铝离子作用下,随铝处理浓度的升高,氨基酸的分泌量也增加:浙春3号,苯丙氨酸和脯氨酸在ρ(Al3 )＜20 mg/L时,丝氨酸、缬氨酸\,精氨酸和氨基丙酸在ρ(Al3 )＜40 mg/L时,色氨酸和赖氨酸在ρ(Al3 )＜60 mg/L时,而酪氨酸和亮氨酸直至ρ(Al3 )为100 mg/L时才达最大值;华春18,丝氨酸和缬氨酸在ρ(Al3 )＜20 mg/L时,色氨酸、精氨酸和氨基丙酸在ρ(Al3 )＜40 mg/L时,苯丙氨酸、酪氨酸和赖氨酸在ρ(Al3 )＜60 mg/L时,亮氨酸在ρ(Al3 )＜80 mg/L时,脯氨酸至ρ(Al3 )为100 mg/L时达最大值.当铝处理浓度高于相应浓度时,氨基酸的种类随铝浓度的升高而减少.说明大豆通过改变根系分泌作用而缓解酸铝的毒害.     

转AlNHX1基因大豆后代遗传稳定性及耐盐性分析

为了获得耐盐性有所提高的转AlNHX1基因大豆后代材料,以已获得的转AlNHX1基因的6个株系中的3个株系后代为研究对象,通过分别对这3个株系转基因大豆各后代进行PCR分子检测并结合耐盐性鉴定,以分析外源基因在转基因大豆中遗传稳定性和耐盐性.结果表明:AlNHX1基因在转基因植株的后代中遗传;选取3个株系中部分阳性植株做耐盐性检测,结果表明:转基因大豆耐盐性状均好于野生型大豆.在150mmol/L NaCl胁迫下,转基因大豆叶片中维持了相对较高的K+/Na+比值,相对含水量较野生型提高了9%,而渗透势降低了39%,表明转基因大豆具有较好的吸水和保水能力;在盐胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性较野生型大豆分别提高了45%与69%.综上,通过耐盐筛选获得的转AlNHX1基因大豆具有较强的耐盐性.     

抗盐基因Gm01g04890大豆子叶节遗传转化研究

利用根癌农杆菌介导的大豆子叶节转化方法,将转录因子HD-Zip家族基因Gm01g04890分别导入测序品种Willimas 82(W82)和小粒豆品种东农50(DN50)两种大豆品种的子叶节中.探讨了种子萌发时间、农杆菌菌液浓度、侵染条件、共培养时间和乙酰丁香酮(AS)浓度等因素对大豆子叶节形成不定芽的影响,优化了大豆子叶节遗传转化体系.T0代再生植株经草铵膦筛选以及RT-PCR检测,Gm01g04890基因已成功转入并整合于大豆基因组,获得了转Gm01g04890基因的DN50大豆抗性植株.     

Isochorismate synthase is required to synthesize salicylic acid for plant defence.

Salicylic acid (SA) mediates plant defences against pathogens, accumulating in both infected and distal leaves in response to pathogen attack. Pathogenesis-related gene expression and the synthesis of defensive compounds associated with both local and systemic acquired resistance (LAR and SAR) in plants require SA. In Arabidopsis, exogenous application of SA suffices to establish SAR, resulting in enhanced resistance to a variety of pathogens. However, despite its importance in plant defence against pathogens, SA biosynthesis is not well defined. Previous work has suggested that plants synthesize SA from phenylalanine; however, SA could still be produced when this pathway was inhibited, and the specific activity of radiolabelled SA in feeding experiments was often lower than expected. Some bacteria such as Pseudomonas aeruginosa synthesize SA using isochorismate synthase (ICS) and pyruvate lyase. Here we show, by cloning and characterizing an Arabidopsis defence-related gene (SID2) defined by mutation, that SA is synthesized from chorismate by means of ICS, and that SA made by this pathway is required for LAR and SAR responses.