拟南芥CARK5激酶响应脱落酸信号的研究

为了研究拟南芥脱落酸（Abscisic acid，ABA）受体的翻译后修饰，本研究以能够磷酸化ABA受体的激酶CARK5作为研究对象，通过构建了转基因株系来检测CARK5在ABA信号途径中的功能.结果显示： CARK5能够促进ABA介导的抑制种子萌发、幼苗的形态建成以及主根的生长，但是过表达激酶失活型CARK5m（CARK5N250A）则跟突变体cark5表型类似.拟南芥中过表达CARK5增强植株抗旱性；ABA处理后，ABA响应标记基因RAB18表达量增加.这些结果说明，CARK5通过可以磷酸化ABA受体，正调控ABA信号通路.     

拟南芥CARK家族响应脱落酸信号的研究

植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物应对生物和非生物胁迫中起着重要作用.本研究利用以carks单基因突变体为亲本,构建双重突变体来检测CARKs在ABA信号途径中的功能.然后,分析多重突变体在ABA处理下,种子萌发率和子叶变绿的响应.结果显示:单基因突变体和双重变体与野生型相比,萌发率更高,双重突变体的子叶绿芽率高于单基因突变体.以上结果表明,CARKs家族基因在ABA信号途径中起正调控作用,而且它们的功能是冗余的.     

ABC1类蛋白激酶AtSIAK在植物抗盐胁迫响应中的功能研究

在拟南芥中克隆了一个编码ABC1 类蛋白激酶的基因SIAK (Salt Induction ABC1-like Kinase), RT-PCR检测SIAK基因在拟南芥的根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达,与利用SIAK基因的启动子驱动GUS报告基因的研究结果一致. SIAK基因受不同胁迫（ABA、SA、MV和NaCl）处理均有明显的上调表达,其中在NaCl处理下最明显.在不同浓度NaCl处理下,35S::SIAK 表达植株比WT 和siak1 突变体的种子萌发率和子叶变绿率,表明AtSIAK基因参与抗盐胁迫的响应.     

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.     

干旱胁迫下蒙古沙冬青AmNAC1基因的表达差异及功能分析

测定蒙古沙冬青NAC家族成员的编码基因AmNAC1在干旱胁迫和外源ABA处理下的表达模式,通过转基因拟南芥在干旱胁迫下的表型分析,探究AmNAC1的功能和作用机理.结果显示:AmNAC1在蒙古沙冬青幼苗中受干旱以及外源ABA的诱导;超表达AmNAC1可以不同程度地提高转基因拟南芥对干旱胁迫的耐性,也可以提高转基因拟南芥离体叶片和幼苗在自然干燥期间的保水能力,但对其种子萌发期响应外源ABA的敏感性无明显影响.结果表明AmNAC1在植物响应和抵抗干旱胁迫中起重要调节作用.     

棉花DELLA蛋白GhGAl4a基因在拟南芥中功能初步分析

为了探究棉花DELLA蛋白基因GhGAI4a在拟南芥中的功能,构建植物表达载体pBP35S：GhGAI4a和pBP35S：Ghgai4a,利用农杆菌介导的花滴法将其转入Col野生型拟南芥。结果显示,2个载体各自获得6个独立的转基因拟南芥纯合株系。分别统计48—96h种子萌发率,测量生长7d后幼苗的主根长度,与非转基因植株相比,过量表达GhGAI4a、Ghgai4a对拟南芥种子萌发及主根生长具有明显的抑制作用。1μmol／LGA处理转基因植株,GhGAI4a转基因植株主根长和萌发率均增大,而Ghgai4a转基因植株主根长度和萌发率均无显著变化。     

AtSIAK在植物抗盐胁迫响应中的功能研究

AtSIAK基因在拟南芥中编码ABC1类蛋白激酶,RT-PCR检测AtSIAK基因在拟南芥的根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达,与利用AtSIAK基因的启动子驱动GUS报告基因的研究结果一致.AtSIAK基因受不同胁迫(MV和NaCl)和激素ABA、SA处理均有明显的上调表达,其中在NaCl处理下最明显.不同浓度NaCl处理使35S::AtSIAK过表达植株比野生型(Columbia)和siak1突变体的种子萌发率和子叶变绿率高,表明AtSIAK基因参与抗盐胁迫的响应.     

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因，作为水稻开花的强诱导因子，对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能，目前的认识仍非常有限。在我们的研究中，通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析，发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid, ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子，结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制，暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强，同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高，表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述，Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发，这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。     

拟南芥RING finger结构域ABRv1基因的功能初步研究

拟南芥ABscisic acid responsive RING-v protein 1基因（ABRv1）编码一个含有RING finger结构域的E3连接酶。为了分析ABRv1的基因功能,我们首先构建了高表达载体pBI121- ABRv1,经农杆菌转化,花序浸染后得到T0代转基因种子,并经卡那霉素板筛选得到转基因苗,再经过两代的筛选获取了纯合的高表达株系ABRv1。通过DNA及RNA水平鉴定了该基因的T –DNA插入突变体abrv1。对突变体、高表达转基因株系及野生型进行ABA诱导处理,检测其萌发率、气孔关闭情况进行,发现ABA处理后突变体的萌发率降低,过表达株系萌发率升高;突变体株系气孔几乎未关闭,过表达株系气孔关闭非常明显。以上结果表明ABRv1基因在拟南芥的ABA信号应答响应中可能起负调控作用,为深入分析该基因的功能打下基础。     

硫化氢对拟南芥在干旱胁迫条件下的生理影响

以拟南芥野生型(WT)和H2S体内生成的关键酶编码基因LCD敲除突变体为实验材料,研究了内源H2S在干旱胁迫下对种子萌发和幼苗生长过程中抗氧化能力的影响.结果表明:lcd突变体与WT相比,干旱胁迫下种子的萌发受到显著抑制,萌发率下降约40％;幼苗体内的MDA含量显著增加,达到WT的1.56倍,差异极显著;同时幼苗体内的H2O2明显增加.正常条件下,lcd与WT相比各抗氧化酶活性均没有显著差异;干旱胁迫后,lcd的POD、CAT、SOD和APX的活性分别升高2.11、1.48、2.22和1.37倍,差异极显著;且与胁迫后的WT相比,这些指标也表现出显著性增高.以上结果表明内源H2S作为信号分子通过对抗氧化系统的调节,影响拟南芥种子萌发和幼苗生长发育.     

AhBG1转基因拟南芥的ABA敏感性和抗旱性研究

为探究花生基因AhBG1对拟南芥ABA敏感性和抗旱性的影响,以过表达AhBG1拟南芥为材料,检测其ABA敏感性及脱水处理下ABA质量分数、叶片失水率、干旱存活率及ABA稳态相关基因表达变化. 结果表明:AhBG1是编码花生β-葡萄糖苷酶的家族成员,定位于细胞质;与野生型相比,AhBG1过表达拟南芥植株在干旱条件下体内ABA水平提高,干旱存活率增加,增强有关生物合成途径和信号转导途径相关基因上调,抑制氧化代谢途径相关基因表达. AhBG1蛋白可能催化ABA-GE形成ABA,提高植物体内ABA的质量分数,通过影响ABA稳态相关基因的表达从而提高植物的抗旱性.     

拟南芥CARK3与RCAR12相互作用的研究

植物激素ABA是植物应对非生物胁迫的响应因子,广泛参与了植物生长发育的调控.ABA结合其受体后抑制PP2Cs的磷酸酶活性,释放SnRK2s,从而启动ABA信号转导途径.本文采用酵母双杂交系统,GST-pull down技术研究蛋白质激酶CARK3与ABA受体RCAR12在体外的相互作用,结果显示CARK3和RCAR12共转入酵母后,在三缺平板上能够正常生长;经His-Tag抗体检测,CARK3与RCAR12出现明显且单一的条带.同时,采用双分子荧光互补实验研究CARK3与RCAR12在体内的相互作用,结果显示CARK3与RCAR12共转化烟草后能观察到较强的荧光.体内外实验表明,CARK3与RCAR12存在明显的相互作用,CARK3可能通过直接磷酸化ABA受体RCAR12来调控ABA信号途径的生理应答.     

拟南芥AtGluRS相互作用蛋白质VDAC及其转基因植物表型分析

电压依赖性阴离子通道蛋白质(voltage-dependent anion channel,VDAC)是拟南芥谷氨酰tRNA合成酶(AtGluRS)相互作用的蛋白质．为了研究VDAC蛋白的功能和作用,通过构建VDAC稳定表达载体,农杆菌介导的方法转化拟南芥,筛选和鉴定出VDAC过量和抑制表达植株．研究结果证实VDAC的过量和抑制表达植株影响气孔关闭和种子萌发．VDAC的过量表达导致植株对ABA敏感,VDAC的抑制表达降低了植株对ABA的敏感性．推测VDAC蛋白可能参与ABA信号途径．     

F-box基因FOF2在拟南芥盐和冷胁迫响应中的功能分析

FOF2为F-box蛋白家族成员,其生物学功能尚不清楚.采用实时荧光定量PCR和生理学实验相结合的方法,对FOF2基因的表达模式及其在拟南芥抗盐和冷胁迫响应中的作用进行了分析.研究发现,FOF2在拟南芥根、茎生叶和果荚中表达较高,并且其表达受盐和冷胁迫诱导.FOF2过表达株系对盐胁迫敏感,与野生型相比种子萌发率低、幼苗主根较短;相反,fof2突变体对盐胁迫的敏感性则减弱.FOF2过表达和缺失突变体种子萌发对冷胁迫无响应,但其主根在冷处理中分别比野生型短或者长.盐处理下,FOF2过表达株系中盐胁迫反应相关基因的表达量显著降低,fof2突变体中则升高;冷处理下,FOF2过表达株系中冷胁迫反应相关基因的表达量显著升高,fof2突变体中则降低.结果表明,FOF2在植物抗盐胁迫响应中起负调控作用,在抗冷胁迫响应中则可能起正调控作用.     

拟南芥SnRK2.2/2.3激酶参与调节镉胁迫响应的机制探究

为探究拟南芥SnRK2.2和SnRK2.3基因对Cd胁迫响应的分子机制. 以野生型（WT）、双突变体SnRK2.2/2.3、过表达SnRK2.2和过表达SnRK2.3的转基因植物为材料,研究SnRK2.2和SnRK2.3基因与Cd胁迫响应的关系.发现过表达两个基因可以提高拟南芥对Cd的耐受性,表现为可以减少Cd、丙二醛（MDA）及活性氧（ROS）的累积量,增加抗氧化酶CAT、POD和SOD的活性. qRT PCR结果显示在Cd胁迫下,两种过表达植株中铁转运蛋白IRT1和转录因子FIT、bHLH038和bHLH039表达水平受到明显抑制,ABA合成相关基因AAO3和NCED3的表达量显著上调.在Cd胁迫下,两种过表达植株中ABA含量显著高于WT和双突变体. 以上结果表明：拟南芥遭受Cd胁迫时,SnRK2.2和SnRK2.3基因通过下调IRT1基因表达从而减少植物对Cd的吸收,同时通过增加内源ABA含量来缓解Cd对植物的毒害.     

OsNAC2转录因子介导生长素代谢通路调节水稻早期根的发育

NAC家族是植物特有的一类转录因子,在植物的生长发育和逆境胁迫等方面具有重要的功能.研究发现,OsNAC2基因的过表达(ON11)和RNAi(RNAi31)转基因株系,早期主根的长度有显著变化的特征.与野生型日本晴水稻(WT)相比,ON11植株的主根变短,而RNAi31的主根变长.通过对早期OsNAC2pro∶∶GUS株系根尖染色结果表明OsNAC2在根尖具有时序性表达.不同激素诱导OsNAC2表达谱和OsNAC2pro∶∶GUS株系对激素响应结果显示OsNAC2受生长素显著性诱导.结合芯片数据和qRT-PCR分析,OsNAC2转基因株系中生长素合成代谢及信号通路相关基因表达量变化较为明显.同时,ON11根尖淀粉粒发育及其向重力性受到抑制.因此,推测OsNAC2可能通过抑制生长素的合成代谢及信号通路相关基因的表达,降低生长素含量,并参与生长素响应通路,最终影响水稻根的生长.