拟南芥At5g66070基因在ABA处理下的初步研究

本研究以拟南芥为实验材料,探索基因At5g66070在植物激素ABA处理条件下的相关生理功能.结果表明,在10μMABA处理下,该基因的表达量明显升高,表明该基因受到ABA的诱导.亚细胞定位发现AT5G66070定位在细胞核.通过DNA及RNA水平筛选鉴定At5g66070基因T-DNA插入纯合突变体,然后经根瘤农杆菌介导法进行遗传转化,筛选获得过表达转基因株系.表型分析发现经ABA处理后,突变体相对于野生型而言根长较短,表明突变体对ABA更为敏感.气孔关闭实验发现10μM ABA能诱导突变体气孔关闭,而野生型和过表达无显著影响.以上结果表明At5g66070在拟南芥的ABA胁迫响应中起负调控作用.     

2种非生物胁迫和7种激素对水稻OsAQP基因表达的影响

OsAQP是从cDNA文库中分离的一种新的水稻水通道蛋白基因,本实验室前期利用半定量RT-PCR技术发现该基因的表达与非生物胁迫、植物激素有关.本文采用qRT-PCR方法,检测了干旱、高盐胁迫以及ABA等7种植物激素对OsAQP在幼苗期水稻根和叶中表达的影响,结果显示干旱、高盐以及7种植物激素MeJA,SA,6-BA,GA,IAA,ABA,BR均能不同程度诱导OsAQP基因上调表达,在根中的诱导上调水平显著高于叶,提示该基因功能涉及生长发育、抗逆应答等多种生物学过程,且与水稻的根的关系更为密切.     

布氏轮藻肌动蛋白基因家族的全基因组鉴定及表达分析

为了解肌动蛋白actin在轮藻植物生长发育中的潜在功能，本研究利用生物信息学方法对布氏轮藻肌动蛋白基因家族进行了鉴定及表达分析.在布氏轮藻中共鉴定出16个肌动蛋白基因，将其重命名为CbACT1～CbACT16,其氨基酸长度为361～1182 AA,相对分子质量为39 886.71～117 256.72 Da,等电点介于4.68～8.93;亚细胞定位预测显示15个肌动蛋白基因位于细胞质中，1个位于叶绿体中；二级结构结果表明肌动蛋白基因主要以无规则卷曲和α螺旋为主；共线性分析中仅发现一对源自片段重复的旁系同源基因；系统发育结果表明轮藻肌动蛋白基因可以分为两个亚家族，结合基因结构及保守基序分析，同一亚家族倾向于具有相似的外显子分布，较多的共有基序；基于启动子顺势作用元件分析表明，16个肌动蛋白基因参与了许多与生物和非生物胁迫、激素调节和光反应有关的生命活动.组织表达分析显示，16个基因在四种不同组织中存在差异性表达，表明它们在不同组织的生长发育过程中具有不同的功能.因此，轮藻肌动蛋白基因家族可能参与了轮藻植物不同组织的发育过程及响应生物和非生物胁迫等的过程.     

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.     

硝普钠及其光解产物对日本晴水稻幼苗生长和5种激素标记基因表达的影响

以粳稻品种日本晴水稻为材料,检测硝普钠及其光解产物KNO_2、K_4Fe(CN)_6对幼苗生长的影响,并采用qRT-PCR技术检测了5种植物激素标记基因在经上述处理后在幼苗根中的表达水平.结果表明SNP能够显著抑制水稻幼苗的根长和株高;SNP对根生长的抑制主要是通过其光解产物K4Fe(CN)6实现的.SNP和K_4Fe(CN)_6处理都能够抑制生长素、细胞分裂素、脱落酸和赤霉素4种激素标志基因在水稻根中的表达,但是SNP处理可以抑制一氧化氮标志基因OsNOA1的表达,而K_4Fe(CN)_6则上调该基因的表达.     

拟南芥中一个参与热胁迫应答基因功能的初步研究

在拟南芥中发现了一个受热诱导的基因At4g19430,经Real time PCR分析表明该基因受热诱导后表达量显著升高.组织特性的分析发现其在拟南芥不同组织中均有表达,但在叶中表达量最高.亚细胞定位结果表明At4g19430蛋白定位在细胞质中.筛选并鉴定了该基因的突变体,并分析了其在热胁迫时的表型,结果表明该基因的突变体对热胁迫非常敏感,在热胁迫的条件下突变体存活率明显下降.     

水稻中两个同源异型结构域转录因子的亚细胞定位

为了对水稻同源异型结构域转录因子HD-ZipⅢ家族中的HDZ1和HDZ2进行亚细胞定位,利用RT-PCR技术从水稻cDNA中扩增HDZ1和HDZ2的编码区(去除终止密码子序列),与绿色荧光蛋白GFP编码框融合,构建2个转录因子的瞬时表达载体,采用农杆菌介导的转化方法转化至烟草中进行瞬时表达分析.结果表明:PCR扩增所得为目的基因片段HDZ1和HDZ2;二者与载体质粒pCAMBIA35S-GFP连接获得的融合表达载体成功移至烟草中并表达;确定HDZ1主要定位于烟草叶片的气孔中,而HDZ2定位于烟草表皮细胞的细胞膜上.二者在亚细胞中的定位不同,可能在水稻生长发育中所起的作用也不相同.     

藜麦热激蛋白60(CqHSP60)基因家族生物信息学和表达模式分析

为了探究藜麦HSP60基因(CqHSP60)的结构特征、基因功能和表达模式,基于藜麦全基因组和转录组数据,利用生物信息学方法对CqHSP60基因家族进行鉴定和系统分析。依据亚细胞结构定位分为了三个亚组,每个亚组具有相似的Motif和基因结构;通过RNA-Seq数据对CqHSP60基因在不同发育阶段进行了表达分析,并对在热、干旱、盐胁迫等不同处理条件下CqHSP60基因的胁迫响应进行了分析,结果表明CqHSP60基因在花簇和干种子中表达量较高,并对不同的胁迫模式均有响应;在CqHSP60基因的启动子区发现了多个与胁迫相关的顺式调控元件,这表明这些基因在多重胁迫下受到应激响应。     

两个水稻叶片反向卷曲突变体的表型及遗传分析

为了揭示水稻叶片卷曲的形态建成,分析了水稻Ac/Ds转座子插入突变体库中的2个叶片反向卷曲突变体的表型及组织形态.研究发现,与野生型平展叶片相比,内卷突变体和外卷突变体叶片中泡状细胞数目明显减少,这可能是造成水稻叶片卷曲的重要原因.另外,内卷突变体叶片主脉薄壁细胞少,薄壁细胞崩裂形成的气腔面积较大.对2个卷叶突变体的纤维素含量进行测定发现,内卷突变体叶片及茎杆中纤维素含量明显减少,而外卷突变体叶片及茎杆的纤维素含量与野生型没有显著差异,说明2个卷叶突变体叶片的卷曲可能由不同基因突变造成.分析了2个水稻卷叶突变体的遗传规律,结果表明,二者均由隐性单基因控制.     

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.     

水稻花期干旱胁迫应答基因Os07g0422100启动子的克隆及鉴定

水稻作为需水量最大的作物之一,对于水分的胁迫异常敏感.对处于花期的水稻进行干旱胁迫处理,利用基因芯片技术筛选出在水稻花穗中特异性表达的应答干旱胁迫的基因Os07g0422100.在对该基因的研究中发现,该基因的表达图谱有较高的专一性,且该基因的启动子属于诱导型启动子,仅在受到干旱胁迫的水稻花穗中表达.利用Os07g04...     

拟南芥AtWNK9基因的定位及表达分析

AtWNK9为拟南芥WNK（With no lysine kinase）激酶家族成员，其功能尚不清楚.采用生物信息学和生物学实验相结合的方法，对AtWNK9蛋白结构、亚细胞定位、启动子元件、基因表达模式进行了分析.研究发现，AtWNK9定位在细胞核中；该基因在拟南芥根中高效表达，其表达受ABA，NaCl、葡萄糖、热和冷等非生物胁迫处理强烈诱导.结果表明，AtWNK9为非生物胁迫反应相关基因，并可能参与根的生长发育.     

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.     

人类T型钙通道α1G和α1H亚单位基因在细胞增殖中的功能

已经发现T型钙通道的表达与细胞增殖关系密切,然而T型钙通道的表达是细胞增殖的原因还是结果有待进一步研究.利用过量表达人类T型钙通道α1G和α1H亚单位基因(CACNA1G和CACNA1H)的HEK-293细胞研究了这两种基因在细胞增殖中的直接作用.通过RT-PCR和标准全细胞膜片钳记录分别从mRNA转录水平和T型钙通道蛋白功能水平验证了α1G和α1H亚单位基因的过量表达;从生长曲线分析得到了细胞群体倍增时间,HEKα1G 细胞为(13.7±0.3)h,HEKα1H 细胞为(14.0±0.4)h,都短于对照HEK-293细胞的(22.1±1.1)h.流式细胞分析结果表明,在稳定转染细胞处于S期的细胞百分率比对照HEK-293细胞高,相反地处于G1期的百分率比对照HEK-293细胞低.结果表明,T型钙通道α1G和α1H亚单位基因的过量表达都能显著促进细胞增殖,这一作用可以被T型钙通道特异性阻断剂mibefradil抑制.Western杂交结果提示了T型钙通道的过量表达是通过提高与细胞周期有关的蛋白质(CDK2,cyclin A和cyclin E)的表达水平刺激了细胞周期的进程从而促进细胞增殖.     

拟南芥NCED3基因在水稻中的过量表达可以提高水稻的干旱胁迫耐受性

9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是高等植物脱落酸(ABA)生物合成途径中的关键酶,其催化的裂解反应直接生成ABA的前体物质.本文应用拟南芥rd29A诱导型启动子和35S组成型启动子成功地将AtNCED3基因在水稻中过量表达,通过耐旱性筛选实验证明转基因水稻对干旱胁迫的耐受性有了显著提高,并且该优良性状在T2代中得到稳定遗传.进一步的分析表明,过量表达AtNCED3可以促进转基因水稻种子的休眠;在含rd29A诱导型启动子的转基因水稻中检测到ABA下游基因OsBZ8的表达;推测 AtNCED3在水稻中的过量表达可能会提高水稻中内源 ABA的水平,从而提高植株的耐旱性.     

MYB家族转录因子OsMYB84通过ABA信号通路参与盐胁迫响应

MYB家族是植物中最大的转录因子家族之一,功能广泛,这类蛋白在植物器官形态建成、次生代谢、激素代谢和信号途径起关键调控作用.从水稻中克隆R2R3-MYB家族转录因子OsMYB84,聚类分析结果表明OsMYB84为拟南芥MYB84同源基因,洋葱表皮亚细胞定位研究显示OsMYB84为核定位蛋白.器官表达谱和原位杂交分析实验显示OsMYB84在水稻叶枕、茎以及根中高表达.构建OsMYB84过表达体系,筛选出纯合株系.与野生型相比,OsMYB84转基因水稻的株高明显矮化,因此推测OsMYB84可能通过影响茎和叶枕处侧生分生组织进而改变株高.另一方面,激素和胁迫表达谱分析结果表明,OsMYB84受到ABA、高盐的显著诱导.同时,OsMYB84显著提高了转基因水稻的耐盐特性,减少细胞损伤并且也提高了转基因水稻种子对ABA的敏感性,这暗示着OsMYB84基因可能通过依赖ABA信号通路参与水稻盐胁迫应答反应.     

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.     

番茄SlCDT1a基因克隆及功能分析

文章通过同源克隆从番茄叶片中克隆到SlCDT1a基因,亚细胞定位结果显示SlCDT1a定位在细胞核中。此外,构建SlCDT1a过表达载体,并利用农杆菌介导法转化番茄得到SlCDT1a过量表达植株。番茄中的CUL4-DDB1-DET1作为泛素连接酶参与许多重要的生长发育过程,包括细胞分裂等。该研究利用免疫共沉淀实验发现SlCDT1a与CUL4、DDB1和DET1均有较强的相互作用,结果表明番茄SlCDT1a基因可能参与细胞有丝分裂;半定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)分析结果发现,SlCDT1a过表达植株T1代中细胞周期Cyclin B基因转录水平明显高于野生型,该结果进一步表明了SlCDT1a在细胞周期中可能起到的关键作用。研究结果为深入理解SlCDT1a在番茄生长发育过程中的作用奠定了重要基础。     

小拟南芥激素相关基因及GH3.6的克隆与表达

植物激素是植物体内产生的一些微量的、能调节自身生理过程的有机化合物,生长素是一种重要的植物激素,在植物生长发育的过程中起着重要作用。为了探索激素相关基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)逆境适应过程中的作用,本研究基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据库,首先筛选出2156个激素相关基因,包括生长素、脱落酸、乙烯、水杨酸、茉莉酸、油菜素内酯、细胞分裂素及赤霉素相关的基因,其中生长素和脱落酸相关基因所占比例最多并且多为上调表达。进一步通过分层聚类(H-Cluster),K均值聚类(K-means Cluster)和密度聚类(SOM Cluster)分析持续上调的基因,发现一个编码吲哚乙酸酰胺合成酶的基因GRETCHEN HAGEN 3. 6(GH3. 6)在高盐胁迫过程中明显上调表达。采用RT-PCR克隆小拟南芥Ap GH3. 6基因,其开放阅读框长为1839 bp,编码612个氨基酸。系统进化分析表明,Ap GH3. 6与山"菜(Eutrema salsugineum) GH3. 6进化关系最近,属于同一进化分支。转录组数据分析表明在250 m M Na Cl下,Ap GH3. 6持续上调表达;实时荧光定量PCR分析表明Ap GH3. 6在小拟南芥各个组织中均有表达,但在花中表达量最高;高盐胁迫表达分析表明,随着胁迫时间增加,Ap GH3. 6表达量不断升高。为了进一步研究该基因的功能,构建了植物过量表达载体35S∶Ap GH3. 6并转化农杆菌GV3101。本研究为深入分析激素相关基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。