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。     

新疆小拟南芥烯醛双键还原酶基因对转基因烟草耐盐性的影响

为了研究前期从新疆小拟南芥中克隆的编码烯醛双键还原酶(alkenal reductase)Ap AER基因的功能,本研究构建了带有花椰菜花叶病毒(Ca MV)的35S启动子的植物过表达载体35S:Ap AER,并转化至农杆菌GV3101中,采用叶盘法转化烟草获得了转35S:Ap AER基因的烟草。用250 mmol/L的Na Cl溶液分别胁迫转基因和野生型烟草2和4 d,并测定了脯氨酸(Proline)和丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)及过量化物酶(POD)酶活力等生理指标。结果表明:高盐胁迫下14 d,转基因烟草的长势明显优于野生型烟草,转基因烟草普遍植株较高、叶片大、叶色深;转基因烟草的Proline含量、CAT及POD酶活力均高于对照,而反映质膜受损情况的MDA含量显著低于对照。表明过表达Ap AER基因,能提高转基因植株清除醛自由基的能力、提高脯氨酸等渗透调节物质的含量及相关还原酶活性,从而显著提高转基因烟草的耐盐性。     

大麦花粉愈伤组织诱导率与过氧化物同工酶关系初探

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳 (PAGE)分析不同大麦杂种F1花粉愈伤组织诱导率高低与过氧化物同工酶的关系 ,结果表明 :高诱导率基因型材料过氧化物同工酶的活性也较高 ,且较诱导率低的材料多出一条Rf0 .89酶带     

烟草浸提液对蚕豆根尖的遗传损伤

利用不同浓度的烟草浸提液对蚕豆根尖进行常温处理,结果对蚕豆根尖细胞造成不同程度的遗传损伤,而且根尖细胞微核率与烟草浸提液浓度成正相关。     

短命植物小拟南芥光周期调控基因CONSTANS的克隆与表达特征分析

目的光周期是影响植物生长发育的重要因素之一,CONSTANS (CO)是植物光周期开花途径中关键的基因。方法本研究基于短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)转录组数据库,获得1条与拟南芥CO基因At COL1基因序列高度相似的unigene,通过RT-PCR方法从小拟南芥中克隆了该CO同源基因,命名为Ap COL1;进行了基因的生物信息学分析及节律表达、组织表达和响应非生物胁迫的表达特征分析。结果研究结果表明Ap COL1具有两个Bbox和一个CCT结构域,氨基酸序列上与At COL1相似性高达86. 8%。系统进化分析表明Ap COL1与At COL1和琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)的Al COL1亲缘关系较近,且属于第I亚组成员。qRT-PCR实验表明在长日照和短日照条件下Ap COL1具有相似的昼夜节律表达特征; Ap COL1在小拟南芥各组织中均有表达,但在果荚中表达量最高。250 mmol/L Na Cl胁迫和20%PEG-6000模拟干旱胁迫12 h明显抑制Ap COL1基因的表达,并且随着胁迫时间的延长Ap COL1表达水平没有显著差异。在高温(40℃)胁迫下,Ap COL1基因的表达在24 h内先下降后上升并达到最高,48 h又下降到对照水平。低温(4℃)胁迫24 h之前,Ap COL1基因的表达没有明显变化,但处理48 h表达水平显著下降。结论本研究表明Ap COL1基因能够响应盐、干旱、高温和低温等非生物胁迫,暗示该基因在小拟南芥抵抗逆境胁迫中起着重要作用。     

小拟南芥转运蛋白基因及NHX2基因的克隆与表达

转运蛋白(transport protein)是膜蛋白的一大类,介导生物膜内外的化学物质及信号的交换。植物体内存在多个与Na~+转运相关的蛋白,其中液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白(Vacuolar Na~+/H~+antiporter,NHX)在离子稳态和提高植物耐盐性方面发挥着重要作用。为了深入了解转运蛋白基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)耐盐方面的作用,本研究首先基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据筛选出1157个转运蛋白基因,按功能分为Na~+转运蛋白,K~+转运蛋白,Ca~(2+)转运蛋白,ABC转运蛋白以及糖转运蛋白等,其中功能注释为Na~+转运蛋白的基因有24个。K均值(K-means)聚类分析结果显示,1157个转运蛋白基因分布于20个K subcluster,其中在K6、K9、K15子聚类中的基因数量分布较多,分别为172、193、190个。在分布于K6子聚类的Na~+转运蛋白基因中,有一个编码NHX2蛋白的基因经盐胁迫处理后明显上调表达。采用RT-PCR克隆了Ap NHX2基因,Ap NHX2开放阅读框1626 bp,编码541个氨基酸。Ap NHX2蛋白是一个典型的跨膜转运蛋白,具有12个跨膜结构区。系统进化分析表明Ap NHX2与拟南芥At NHX2亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,Ap NHX2基因在小拟南芥各组织中均有表达,但在花中表达量最高。为进一步研究该基因的功能,构建了过量表达载体35S∶Ap NHX2并转化农杆菌GV3101。本研究为进一步阐述转运蛋白基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。     

小麦液泡质子焦磷酸酶基因EST的克隆与分析

通过RT-PCR的方法在矮苏3小麦的总cDNA中克隆到一个与大麦液泡质子焦磷酸酶基因(VP)高度同源的EST。以该序列为基础,利用生物信息学的方法构建了一个编码小麦VP蛋白的全长EST重叠群,长2764bp,其包含一个长2355bp的完整开放读码框(ORF),编码785个氨基酸多肽。通过Southern杂交,将该VP基因定位在小麦染色体的第7同源群上。     

陆地棉GhBFT1基因的克隆、表达及亚细胞定位分析

植物的磷脂酰乙醇胺结合蛋白家族(PEBP)分为3个亚家族,其中BFT属于TFL1亚家族成员,在维持植物分生组织的无限生长方面起着重要作用。棉花是重要的经济作物,但BFT1家族成员目前没有相关的研究报道。本研究克隆Gh BFT1基因,开展基因表达、亚细胞定位分析,初步探索Gh BFT1基因在棉花中可能的功能。通过RTPCR的方法从新陆早33中克隆了一个Gh BFT1同源基因,ORF长度为525 bp,推测编码174个氨基酸,包含TFL1亚家族蛋白保守氨基酸位点His88/Asp144,同源建模分析表明Gh BFT1蛋白三维结构与TFL1家族蛋白的结构非常相似,进化树分析表明Gh BFT1基因与番木瓜、榴莲、哥伦比亚锦葵、可可等亲缘关系更为接近。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析表明Gh BFT1基因在棉花根、雄蕊、开花当天和开花后1天的胚珠中表达量较高。构建融合表达载体35S∶Gh BFT1-GFP,转化至农杆菌GV3101,然后转化本氏烟草叶片中,用激光共聚焦显微镜观察烟草叶表皮细胞,发现细胞质和细胞核中均有强烈的绿色荧光信号,表明Gh BFT1是细胞质和细胞核定位的蛋白。本研究对棉花家族基因做了一定的功能探索,为将来深入研究棉花BFT1基因在棉花生长发育和开花转变中的功能奠定基础。     

小拟南芥液泡膜H~+-PPase基因OpVP1的克隆、序列分析及表达

植物液泡膜质子转运无机焦磷酸酶(V-PPase)酸化植物液泡并为液泡的次级转运系统提供能量,在植物耐盐性起着重要的作用。为了克隆小拟南芥液泡膜H+-PPase基因,采用RT-PCR结合RACE的方法从小拟南芥叶片的cDNA中克隆了1个液泡膜H+-PPase基因,命名为OpVP1。OpVP1基因的cDNA全长为2698bp,开放阅读框(ORF)为2313bp,编码770个氨基酸。OpVP1蛋白与琴叶拟南芥、拟南芥相似性最高,分别为98.6%、98.4%。系统进化分析表明OpVP1基因属于Ⅰ型液泡膜质子焦磷酸酶基因。OpVP1蛋白的分子量是80745.9Da,等电点pI为5.13,含有14个跨膜螺旋结构。三维结构分析表明OpVP1蛋白是由2个单体组成的二聚体蛋白。qRT-PCR表明OpVP1基因在角果中表达高于根、茎、叶和花中的表达。     

小麦泛素融合降解蛋白基因全长cDNA的克隆及分析

实验利用RT-PCR技术，在小麦矮苏3品种中克隆了1个编码泛素融合降解蛋白基因的cDNA，并且含有完整的5′端，将该基因命名为Tufd1，利用RACE技术克隆了该cDNA的3′端。根据这2段cDNA克隆，设计特异引物，利用RT-PCR扩增出了Tufd1完整的开放读码框(ORF)，其编码区长948bp，编码315个氨基酸的多肽，在NCBI中运行BLAST。分析表明，Tufd1蛋白同拟南芥的UFD1蛋白有74％的同源性，在所编码的多肽链的N-端有UFD1保守结构域，可作为催化蛋白降解的信号。