水稻OsNAP基因的功能分析及其在育种价值方面的研究

NAC转录因子是植物特异的转录因子.本研究通过从水稻日本晴(Oryza sativa L.)的基因组中克隆到一个与拟南芥衰老相关的基因AtNAP(Atlg69490)的同源基因OsNAP.OsNAP的ORF为1 179bp,推测其编码蛋白含有392个氨基酸,等电点为8.55,分子质量为42.195ku.为进一步研究OsNAP的功能,利用显性抑制元件SRDX构建其pCAMBIA1304-35S:OsNAP-SRDX表达载体,通过农杆菌浸染方法将其转化水稻中花11品种.T1代转基因植株通过潮霉素、RealtimePCR、和Western blot鉴定,筛选出4个OsNAP高表达的阳性植株.在种子成熟期,观察到T1代转基因4号植株较野生型相比有明显的延缓衰老的表型,其他农艺性状如单株分蘖数、单株总粒数、单穗饱和穗粒数、千粒重、结实率等都优于野生型.实验证明抑制OsNAP基因的表达能够延缓水稻叶片衰老并可以提高产量,具有潜在的育种价值.     

水稻组蛋白单泛素化连接酶基因(OsHUB1)的克隆及其表达分析

对模式植物拟南芥的研究发现,AtHUB1基因参与调控植物对灰霉病的抗性.为了研究水稻的抗病机理,笔者利用同源搜索从水稻数据库中获得了目标基因的序列,并通过RT-PCR技术从水稻中克隆了组蛋白单泛素化连接酶基因,命名为OsHUB1.该片段包含1个2 655 bp的开放阅读框,编码了1个885氨基酸的多肽.与NCBI数据库的比对结果表明:OsHUB1的氨基酸序列与短柄草(Brachypodium distachyon)、葡萄(Vitis vinifera)、杨树(Populus tomentosa)、大豆(Glycine max)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的泛素E3连接酶的同源性分别为78%,68%,68%,67%和62%.这些不同来源的组蛋白单泛素化连接酶都含有一个高度保守的RING指结构域.半定量表达分析结果表明:OsHUB1基因能够被水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)诱导表达,说明OsHUB1基因可能通过SA和JA介导的信号转导途径参与水稻的抗病反应.     

拟南芥中参与盐胁迫应答的基因 At1g14260的功能初探

拟南芥中未知基因At1g14260的表达受到多种非生物胁迫的诱导, 特别是在NaCl的诱导下, At1g14260的表达量明显增加. 对T DNA插入突变体at1g14260(salk 118406)的分析表明, 敲除了基因At1g14260的拟南芥相比野生型对盐胁迫更加敏感. 此外, 构建了融合表达载体PBi221 At1g14260 GFP并且成功转入拟南芥原生质体中, 在荧光显微镜下观察到融合蛋白定位于原生质体细胞核中. 因此, At1g14260可能参与了拟南芥中盐胁迫的过程.     

Fibrillin操纵子在甘蓝型油菜和拟南芥中的瞬时表达

将Fibrillin操纵子驱动的荧光素酶报告基因表达载体导入拟南芥原生质体中,研究基因表达调控,证明脱落酸(ABA)诱导报告基因的表达.同时将相同的质粒转化到甘蓝型油菜蜀杂9号原生质体中,获得与拟南芥中类似的表达结果.实验结果说明Fibrillin操纵子在拟南芥和油菜原生质体中均对ABA的诱导敏感.     

甘蓝型油菜BnBRI1基因的克隆及表达分析

以拟南芥油菜素内酯受体BRI1基因序列设计同源简并引物,利用同源克隆技术,克隆了甘蓝型油菜中编码油菜素内酯受体基因全长cDNA序列,命名为BnBRI1(GenBank:JX871217),该基因开放阅读框(ORF)大小为3591bp,与拟南芥中BRI1基因(GenBank:NM_120100)相似性为94.21%,编码1196个氨基酸,与拟南芥中BRI编码的氨基酸相似性为89.23%.采用实时定量PCR分析表明,BnBRI1基因在根、茎、叶中都有表达,但表达量存在显著差异.在两叶一心期和花期的根中表达量最高,四叶一心期和抽薹期的叶中表达量最高.     

豌豆PsSGR基因cDNA的分离及其遗传功能分析

拟南芥滞绿基因AtNYE1是衰老过程中调控叶绿素降解的关键基因.利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术,在豌豆(Pisum sativum)中分离获得了黄色子叶豌豆PsSGR基因和突变体绿色子叶豌豆PssgrGr基因的全长cDNA.为了验证AtNYE1同源基因PsSGR的功能,将黄色子叶豌豆PsSGR和绿色子叶豌豆PssgrЛ2775的编码区序列分别构建到带有花椰菜花叶病毒35S组成型强启动子和拟南芥叶片衰老特异诱导型启动子SAG12的植物表达载体上,经农杆菌介导、通过花序浸染法转化拟南芥滞绿突变体nye1-1.互补实验结果显示,PsSGR基因能够恢复拟南芥滞绿突变体nye1-1的滞绿表型,而PssgrЛ2775基因则不能.这一结果表明,豌豆PsSGR是负责豌豆子叶中叶绿素降解的调控因子.     

金钗石斛DnMSI1-like基因的克隆和表达分析

MSIL(MSI1-like)是一类在真核生物中保守的蛋白质,在动物和植物的发育过程中具有多种的功能.本研究从金钗石斛花芽中分离了一个MSIL蛋白的c DNA序列,长度为1 640 bp,含有一个长度为1 206 bp的开放阅读框;预测其编码的蛋白质在序列、结构域组织和空间结构上均与拟南芥At MSI1蛋白相似,故命名为Dn MSI1-like.Dn MSI1-like基因的表达具有明显的组织差异性,在金钗石斛的根、花和腋芽中表达较高,但在叶和假鳞茎中表达较低;低温处理时,花芽中Dn MSI1-like的表达急剧升高.研究结果为深入探索金钗石斛的生长发育如低温相关的开花调控机制提供基础.     

过表达E3泛素连接酶ABRv1通过泛素化CPK3提高拟南芥干旱耐受

拟南芥基因ABRv1编码了一个E3泛素连接酶,其表达量受到干旱胁迫的诱导.为了探究ABRv1功能,我们构建了ABRv1的过表达株系并进行干旱处理,结果显示ABRv1过表达株系OE-3具有90.4%的存活率,ABRv1过表达株系OE-7有88.2%的存活率,野生型Col的存活率则为53.8%,而abrv1突变体仅有7.7%的存活率,说明过表达ABRv1提高了拟南芥对干旱的耐受能力.我们还测定了干旱处理下的失水率,也能得出与上述一致的结论.此外,我们使用纯化的GSTABRv1、His-CPK3蛋白进行了体外pull-down实验和体外泛素化实验,结果证明ABRv1能够和CPK3发生相互作用,ABRv1具有E3泛素连接酶活性并且能够把CPK3单泛素化.结果揭示了ABRv1作为一个正调控因子通过泛素化作用底物CPK3参与了拟南芥的干旱胁迫应答过程.     

抗坏血酸对暗诱导拟南芥叶片衰老的影响

分析黑暗诱导衰老条件下3种内源抗坏血酸含量不同的拟南芥（GLDH基因超表达植株gldh236OE、哥伦比亚野生型Col和拟南芥抗坏血酸缺乏突变体vtc2-1）表型、抗坏血酸含量及叶绿素荧光参数等生理指标的变化,研究抗坏血酸对暗诱导拟南芥叶片衰老的影响.结果表明,黑暗胁迫后3种拟南芥抗坏血酸含量均呈下降趋势,与Col相比,vtc2-1的抗坏血酸含量显著降低（P005）,叶片黄化速度明显较快;gldh236OE叶片黄化速度较慢;黑暗均引起了PSII最大光能转化效率（Fv/Fm）和PSII实际光化学量子产量（Yield）降低,PSII的光合效率受到阻碍;也减少了vtc2-1非光化学猝灭（NPQ）,外施抗坏血酸对植株热耗散能力显著增强（P005）.研究表明,内源抗坏血酸含量的缺失会导致植株对黑暗胁迫的适应性降低,外施1 mmol/L抗坏血酸能部分缓解植物的黑暗胁迫.     

重组植物AHA2蛋白的真核表达及纯化

AHA2蛋白位于植物细胞质膜上,该蛋白在原核蛋白表达体系中无法重组表达.已经报道的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)表达体系操作复杂,成本高昂.本文将拟南芥aha2基因(全长2984bp)插入真核表达载体pPICZαA中,线性化质粒pPICZαA-aha2,电转化毕赤酵母X33细胞,通过同源重组获得工程菌.以0.5%甲醇诱导表达72h后,收获细胞.冷冻研磨细胞,离心并收集上清进行亲和层析和分子筛纯化.SDS-PAGE分析结果显示,目的蛋白为97kD的条带.本研究成功的在毕赤酵母X33细胞中实现了拟南芥AHA2蛋白的表达和纯化.     

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.     

拟南芥atfes1a突变体种子的热敏感性分析

根据基因芯片数据等生物信息学资料,我们锁定一些未知的且被高温诱导的基因,并获得了一个推测编码蛋白含armadillo/beta-catenin repeat(简称ARM)结构域的突变体salk-021784,该突变体缺失AtFes1A基因,该基因编码一种受高温诱导的ARM 蛋白.利用抗体检测了在拟南芥种子发育过程中AtFes1A的热诱导表达特征, 通过表型分析发现,热处理后的突变体种子萌发率明显低于热处理后的野生型,表明AtFes1A蛋白与拟南芥耐热有关.     

茶树糖基转移酶基因CsUGT73D1的研究

茶树鲜叶中,对茶饮色、香、味品质形成具有重要作用的风味化合物,常由糖基转移酶催化、生成糖苷化合物。其中,一些物质的合成受茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导。本研究基于茶树转录组数据库,发现糖基转移酶基因CsUGT73D1为MeJA诱导。该基因编码序列长1470bp,编码具有489个氨基酸残基的糖基转移酶,与葡萄、拟南芥和可可同源基因(VvUGT73D1、AtUGT73D1、TcUGT73D1)在系统进化分类上同属一组。实时定量PCR结果表明,CsUGT73D1基因在叶、雌蕊、花瓣和雄蕊中都有表达,但表达模式不同;其表达受MeJA、GA和ABA诱导。CsUGT73D1与GFP融合蛋白的瞬时表达结果表明,该蛋白定位于细胞质中。过表达该基因的转基因烟草和拟南芥生长发育进程加快、叶片腺毛减少。此外,转基因烟草叶片的分泌型腺毛数量比对照叶明显减少。因而推测,CsUGT73D1作用于多个生物学途径。     

佛手GRAS基因的克隆及表达分析

利用抑制消减杂交法从芸香科柑橘属不耐寒植物佛手中分离得到了一个表达序列标签(EST)片段,结合RACE技术克隆获得该基因的1 669 bp序列,编码区长1 236 bp,编码413个氨基酸.通过Blastn同源序列比对分析,结果显示该基因与拟南芥已知的GRAS基因同源性较高;与GenBank数据库比对分析,表明该基因具有GRAS特有的保守结构域.因此,命名该基因为:CmsGRAS(GenBank登录号:JF440647).用荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)的方法研究了该基因在低温胁迫处理下的表达特性,结果显示该基因在低温胁迫后的表达量有明显的变化.     

豌豆cop1 cDNA的克隆、序列分析及其在大肠杆菌中的表达

以拟南芥cop1 cDNA为探针,从豌豆(Pisum sativum) cDNA文库中克隆到了豌豆cop1 cDNA。序列分析表明,它全长为2863bp,其中包括604bp 5′非编码区、243bp 3′非编码区和2016bp编码区,编码672个氨基酸。在大肠杆菌中实现了豌豆cop1基因的高效表达。对拟南芥、豌豆和番茄3种植物cop1的序列同源性比较表明,cop1可能是一种进化上很保守的蛋白质。     

酵母双杂交系统筛选与AtTR1相互作用的蛋白

AtTR1是拟南芥中发现的与植物高温和高盐等非生物胁迫相关的全新基因.采用GAL4酵母双杂交系统,以AtTR1作为诱饵蛋白,对拟南芥cDNA文库进行筛选,获得了与AtTR1有潜在相互作用的蛋白质PATL6 (Patellin6).进一步采用GST pulldown方法在体外验证了PATL6与AtTR1的相互作用.采用Realtime PCR检测PATL6在NaCl和Mannitol处理后的表达情况,结果显示PATL6的表达受高盐和高渗的诱导,是一个与非生物胁迫应答相关的基因.这些实验结果为进     

AtGT-3b基因克隆及原核表达与纯化

GT-3b转录因子是一个受NaCl和病原体诱导表达的GT-1-like转录因子,它能与GT-1 cis-element( GAAAAA)相互作用,促进下游基因的表达,在植物耐盐中起着重要的调节作用.通过分离了拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtGT-3b基因,克隆到原核表达载体pCold TF中,并在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21中进行融合表达;通过纯化得到AtGT-3b融合蛋白,以期用于研究其与GT-1顺式作用元件在体外的相互作用.     

白菜型油菜RAV基因的克隆及表达分析

基于拟南芥RAV类转录因子的序列,通过RACE方法获得白菜型油菜RAV基因的cDNA序列,全长1 306bp,其中包括5′-UTR109bp,3′-UTR171bp,开放阅读框1 026bp,编码341个氨基酸,预测蛋白分子量为38.03u,理论等电点为9.2,含有相对保守的AP2和B3结构域.多序列比对和系统进化分析表明,油菜RAV与拟南芥RAV1具有很高的一致性,为88.0%.实时荧光定量PCR结果表明,油菜RAV基因受低温和盐胁迫的诱导,推测该基因在响应非生物胁迫中发挥重要作用.     

巴西橡胶树ADP核糖基化因子的鸟核苷酸交换因子基因(HbGNOM)的鉴定与表达

在橡胶树转录组测序的基础上,通过RT-PCR技术扩增得到了橡胶树的一个ADP核糖基化因子的鸟核苷酸交换因子基因(HbGNOM),该基因包含了一个4 410 bp的开放阅读框,编码了一个含1 470个氨基酸的蛋白.生物信息学的分析结果表明:橡胶树HbGNOM蛋白与麻风树、木薯、蓖麻和拟南芥的GNOM蛋白高度相似,相似性分别为97%,96%,95%和84%.半定量分析的结果表明:当橡胶树受到白粉病菌侵染时,HbGNOM基因在叶片中的表达明显升高,但其对炭疽病菌的侵染不产生应答;HbGNOM基因在叶片中的表达可受植物激素乙烯(ET)的诱导,但其对水杨(SA)和茉莉酸(JA)的处理没有明显应答,因此,HbGNOM可能与乙烯信号传导途径有关,并且参与了橡胶树对白粉病的抗病反应.     

茎瘤芥BjMYB1两个转录本的克隆与遗传转化研究

本研究根据茎瘤芥转录组测序筛选获得了一个MYB基因片段.通过RACE的方法,克隆得到了两条长度分别为975bp和864bp的全长序列,分析发现可能为茎瘤芥MYB基因的两种不同选择性拼接形式,并命名为BjMYB1-3和BjMYB1-4.对BjMYB1-3和BjMYB1-4做组织表达分析,发现这两个转录本在茎中特异表达.针对BjMYB1-3和BjMYB1-4的亚细胞定位分析,显示BjMYB1-4定位于细胞核,BjMYB1-3部分定位于细胞核.构建BjMYB1-3和BjMYB1-4的超表达载体转化拟南芥,结果显示相比于野生型拟南芥,BjMYB1-3超表达转基因株系生长状态更好,而BjMYB1-4超表达转基因株系没什么明显变化,说明BjMYB1-3在植株的生长发育过程中起着一定作用.