烟草叶绿体分裂基因NfFtsZ2-1的克隆与功能分析

FtsZ蛋白在叶绿体的分裂过程中担负着重要作用.高等植物中FtsZ蛋白的陆续发现和功能分析加深了人们对叶绿体分裂机制的认识.植物中的ftsZ基因可分为两个明显不同的家族,在对烟草ftsZ1家族的研究基础上,对烟草ftsZ2家族成员的NtFtsZ2-1基因做了进一步的功能分析.研究结果表明,NtFtsZ2-1在叶绿体的分裂过程中发挥着重要作用,该基因的过量与减弱表达均对叶绿体的形态和数目产生了明显的影响.     

烟草叶绿体分裂基因NtFtsZ2—1的克隆与功能分析

FtsZ蛋白在叶绿体的分裂过程中担负着重要作用。高等植物中FtsZ蛋白的陆续发现和功能分析加深了人们对叶绿体分裂机制的认识。植物中的ftsZ基因可分为两个明显不同的家族，在对烟草ftsZ1家族的研究基础上，对烟草FtsZ2家族成员的NzFtsX2—1基因做了进一步的功能分析。研究结果表明，NtFtsZ2—1在叶绿体的分裂过程中发挥着重要作用，该基因的过量与减弱表达均对叶绿体的形态和数目产生了明显的影响。     

龙胆FtsZ基因的克隆及其在花瓣发育过程中的表达

以用RT-PCR从龙胆中克隆的FtsZ基因的cDNA片段(约800bp)作为探针,从cDNA文库中筛选到全长cDNA.递推氨基酸序列分析表明,该cDNA编码的多肽具有FtsZ蛋白的典型保守序列,N端氨基酸序列具有质体导肽特征,推测在叶绿体内起作用.随着龙胆花瓣发育进程,与质体分裂相关的FtsZ基因表达逐渐减弱,类胡萝卜素生物合成代谢途径中的Zds基因表达逐渐增强;叶绿素含量降低而类胡萝卜素含量增高,叶绿体逐渐转变成花色体,花色由绿转黄.     

烟草质体分裂相关基因NtFtsZ cDNAs的克隆及功能分析

通过RT-PCR和cDNA末端快速扩增(RACE)方法从烟草中克隆了两个质体分裂相关基因NtFtsZ1-1和NtFtsZ1-2的cDNA.推导的氨基酸序列分析表明,两者均具有FtsZ蛋白的典型特征和GTP结合位点;N端氨基酸序列分析也表明,NtFtsZ1-1和NtFtsZ1-2都具有质体导肽特征,发现了在高等植物中至少存在两个具有质体导肽的FtsZ;基于氨基酸序列的分子谱系分析也支持这一结果.核酸杂交表明两者在植物的不同发育时期具有相似的表达谱.将这两个基因转入E.coli中表达,它们能影响宿主菌的正常分裂,初步验证了其功能.这些研究提示在高等植物中FtsZ可能具有更多样化的功能.     

叶绿体CrFtsZ2蛋白对E.coli形态的影响

FtsZ蛋白在细菌的分裂中担任着重要作用,能够在分裂位点形成一个环状结构而控制细菌的分裂过程。胞内FtsZ蛋白浓度的异常升高或降低均可阻断正常的细胞分裂过程进而形成分裂异常的丝状菌体。我们为了进一步研究衣藻FtsZ蛋白的生物学活性,建立了CrFtsZ2-EGFP融合蛋白原核表达的对照体系。结果表明：低浓度IPTG促进转化有表达质粒pLGZ2的大肠杆菌JM109伸长,高浓度IPTG则抑制其伸长;融合表达质粒的过量表达导致宿主菌形成了丝状菌体,不但菌体长度随浓度梯度而有规律性的变化,而且CrFtsZ2-EGFP融合蛋白沿着宿主菌体的纵轴方向有规律地聚集成荧光点或荧光带。更进一步验证了衣藻CrFtsZ2蛋白的功能。     

过量表达SlOPA3-like基因对烟草叶片叶绿体发育的影响

3型视神经萎缩蛋白(Optic atrophy type 3,OPA3)普遍存在于真菌、植物和动物中,但它在植物中的功能尚不清楚。本研究构建了番茄OPA3-like (SlOPA3L)基因的过表达载体35S∶∶SlOPA3L并遗传转化烟草。与野生型烟草叶片相比,过量表达SlOPA3L基因的转基因烟草的子叶呈花叶状、部分组织失绿,转基因烟草的少数早期真叶呈花叶表型,随着叶片发育后又逐渐恢复正常。转基因烟草的叶片细胞表型分析表明:真叶花叶的叶片的海绵组织和栅栏组织发育受到显著的影响。这些结果表明:Sl OPA3L基因可能影植物叶片细胞的分裂和参与植物叶片发育早期的叶绿体形成。     

纤细裸藻褪色突变株的残留质体及其对核基因表达的影响

用氧氟沙星(Ofl)和链霉素(Sm)分别处理纤细裸藻获得褪色突变株.电子显微镜观察显示细胞中存在残留质体,其中一个Ofl突变株质体有原初类囊体膜形成,而两个Sm突变株质体内有异常致密、发达的膜结构.用PCR方法检查了质体DNA的9个基因,显示所有突变株均有核糖体蛋白基因丢失,其中一个Sm突变株仍保留质体DNA的大部分基因,其余突变株质体DNA则基本丢失.通过差异显示和RT-PCR方法证明叶绿体的退化在完全黑暗异养条件下也可导致某些核基因转录的变化.     

烟草新驱动蛋白NtTKR过表达对酵母生长的影响

为了解烟草新驱动蛋白NtTKR功能信息,构建了EGFP融合的NtTKR基因酵母表达载体并转入酿酒酵母W303诱导表达,荧光显微镜观察结果表明,诱导条件下的转化细胞发出明亮的绿色荧光,表明转入的NtTKR得到了高效表达.转化株在诱导和非诱导条件下培养3d,可见NtTKR过表达菌落比对照小的多;但通过绘制8h内生长曲线发现二者细胞数目无显著差别;表明NtTKR过表达对酵母细胞生长的抑制可能更多的是因为抑制其体积增大,而非分裂速度减慢引起的细胞数目降低.已知NtTKR在烟草受精卵、发育各个时期的胚、幼叶、根尖及茎尖等细胞分裂旺盛部位均优势表达,推测该基因在烟草中可能与上述各部位新生细胞的体积增大相关.     

番茄胞嘧啶甲基转移酶同源基因SlMET1功能研究

真核生物中,DNA甲基化作为表观遗传学修饰的重要手段之一,影响了植物的大量生长发育过程。文章通过生物信息学分析确定番茄中的胞嘧啶甲基转移酶同源基因(SlMET1)并对其进行进化关系的分析;利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术从番茄cDNA中扩增出胞嘧啶甲基转移酶同源基因(SlMET1)全长,构建SlMET1与绿色荧光蛋白融合表达载体,通过在烟草瞬时表达系统,对其进行亚细胞定位;实时定量PCR分析SlMET1基因在番茄不同组织中的表达模式;同时,构建SlMET1与HA标签蛋白融合表达载体,通过免疫共沉淀分析其与DDB1的相互关系。研究结果表明:SlMET1基因在番茄各个时期和组织中都有表达,其中,叶片和花中表达量较高,在果实的变色期和红果时期表达量较低;通过绿色荧光融合蛋白载体的表达,确定SlMET1基因只在番茄细胞核中表达;通过免疫共沉淀分析确定SlMET1和DDB1之间存在相互作用。该研究为研究DDB1以表观遗传学的方式调控植物生长发育过程奠定了理论基础。     

基因沉默抑制子HC-Pro表达载体的构建

RNA沉默广泛存在于植物等大多数真核生物中,能够防御外源基因的入侵和调控基因表达等.然而,基因沉默抑制子HC-Pro蛋白的具体功能的研究并不十分清楚.本文重点介绍了基因沉默抑制子HC-Pro的表达载体pBI121-HC-Pro的构建及HC-Pro基因在烟草(Nicotiana benthamiana)中的稳定表达.并利用半定量RT-PCR技术检测了目的基因HC-Pro的表达,检测结果表明我们获得了HC-Pro基因稳定表达的转基因烟草株系,为进一步深入研究基因沉默抑制子HC-Pro的功能奠定了实验基础.     

植物的谷胱甘肽转移酶家族

植物的谷胱甘肽转移酶(Glutathione transferases,GSTs;EC 2.5.1.18)是一个大家族;根据蛋白同源性和基因组织结构,植物GST分为φ、ζ、τ、θ、λ五类;GST主要在胞液中表达,是由约26kDa亚基组成的同源二聚体或异源二聚体,形成疏水的50kDa的蛋白;在不同组织和不同的环境条件下,基因表达差异很大.GST在植物的初级代谢和二级代谢、胁迫耐受、细胞信号等方面行使功能.     

烟草玉米黄质环氧化酶基因的转录表达模式及其功能研究

通过Real-time PCR检测了普通烟草(Nicotiana tabacum)红花大金元的玉米黄质环氧化酶(Zeaxanthin epoxidase,ZE)ZE基因在盛花期不同器官中的表达量.利用烟草脆裂病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术抑制本氏烟草(Nicotiana benthamiana)ZE基因的表达,在该基因沉默后,Real-time PCR检测其上游基因的表达变化;同时检测烟草中质体色素(β-胡萝卜素、紫黄质、新黄质、叶黄质、叶绿素a和叶绿素b)含量的变化.结果显示:ZE基因在盛花期的第10位叶片、第15位叶片和花萼中表达量较高.与对照组相比,在ZE基因沉默后,其上游的基因八氢番茄红素合成酶(PSY)、八氢番茄红素脱氢酶(PDS)、ζ-胡萝卜素脱氢酶(ZDS)、类胡萝卜素异构酶(CRTISO)、番茄红素β-环化酶(β-LCY)、胡萝卜素β-环羟化酶(β-OHase)和紫黄质脱环氧化酶(VDE)的表达量降低;烟草中质体色素的含量降低.以上结果说明:ZE基因作为类胡萝卜素合成通路下游的基因在该通路中发挥着重要的调控作用,该基因表达量的变化可以影响烟草中质体色素的含量,与烟草的光合生理过程也存在着密切关系.     

维隆气单胞菌外膜蛋白AII的植物瞬时表达系统的构建

以维隆气单胞菌HBJY01为模板通过PCR技术扩增其外膜蛋白AII(AvompAII)基因片段,将序列正确的AvompAII基因片段与含有黄色荧光蛋白(yellow fluorescent protein,yfp)基因的表达载体pCAMBIA1300重组,将该重组表达载体转化到农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)GV3101中用于转染烟草叶片细胞.通过激光扫描共聚焦成像系统检测方法和RT-PCR的方法来检测融合表达AvompAII基因的黄色荧光蛋白的表达与AvompAII基因在烟草叶片中的转录情况.从维隆气单胞菌HBJY01中克隆出大小为996bp的AvompAII基因序列,并成功构建了AvompAII蛋白的植物瞬时表达系统.通过该方法能方便可靠地构建植物瞬时表达系统,并进一步对维隆气单胞菌所引起的水产疾病的发现和实际生产应用提供了实验基础.     

表达长喙田菁SrPCS4烟草的获得及Cd抗性研究

植物螯合肽(phytochelatins,PCs)在植物解除重金属的毒性方面具有重要作用,是以谷胱甘肽为底物,在植物螯肽合成酶(phytochelatin synthase,PCS)催化下合成的.作者已经克隆得到的长喙田菁(Sesba-nia rostrata)植物螯合肽合成酶SrPCS4 cDNA长为1035 bp,其ORF编码177个氨基酸,以pHANNIBAL及pART27为基础,构建了CaMV35S启动子驱动的SrPCS4基因植物表达载体pAM25,采用电击转化方法将pAM25导入根癌农杆菌EHA105,并通过改良叶盘转化方法用该菌株对烟草进行了转化,对转基因烟草进行了PCR与northern-blot检测,研究结果表明得到了表达该基因的烟草,但表达该基因的烟草不能够提高对Cd的抗性.     

烟草反义Mlo基因表达载体的构建

获得烟草反义Mlo基因的植物表达载体pBI 121-Mlo,为进行烟草遗传转化,获得该基因表达的缺陷型植株打下基础.从烟草叶片中提取总RNA,利用RT-PCR技术扩增得到Mlo基因的c DNA,以此为模板设计反义引物,通过PCR扩增出反义Mlo基因,将此反义Mlo基因与T载体连接,测序正确后再将此反义片段与植物表达载体pBI 121连接,构建烟草反义Mlo基因的植物表达载体pBI 121-Mlo.经Kan选择筛选出反义重组菌落,碱裂解法小量提取质粒后,用Xba I和Bam HI双酶切后再进行电泳鉴定.结果表明,目的基因已与植物表达载体pBI 121连接成功.成功构建了烟草反义Mlo基因表达载体pBI 121-Mlo.     

基于过表达技术的烟草NtGGPPS1基因功能的研究

将NtGGPPS1-T质粒和spCAMBIA1300载体分别双酶切(SalⅠ和KpnⅠ)后连接,转化,挑取单克隆,筛选得到植物超量表达载体spCAMBIA1300-NtGGPPS1,并通过农杆菌介导侵染栽培烟草K326,在获得阳性转基因烟草后,进行定量RT-PCR以定量分析烟草牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因NtGGPPS1在转基因植株中的转录积累.同时,通过LC-MS和GC-MS检测转基因植株中质体色素和萜类化合物含量的变化.结果显示,与对照组相比,NtGGPPS1基因在编号为Nt1-OE1、2、3、4、7植株中表达上调,阳性转基因烟草中新黄质、紫黄质、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b和β-胡萝卜素6种质体色素,以及烟叶中代表性二萜类物质α-西柏三烯二醇(α-CBD)和β-西柏三烯二醇(β-CBD)的含量明显增加.以上结果表明,NtGGPPS1基因参与了烟草中质体色素和二萜类化合物的生物合成.     

珍稀濒危植物石山苏铁的SSR引物设计和遗传多样性分析

揭示珍稀濒危植物石山苏铁(Cycas sexseminifera)种群的遗传多样性水平和遗传分化大小,确定优先保护种群,对石山苏铁的有效保护和管理策略的制定具有重要意义。本研究基于简化基因组序列分析设计Simple Sequence Repeats (SSR)引物,并利用SSR引物进行遗传多样性检测。实验共获得6对SSR引物,6对引物共检测出37个观测等位基因(Na),其中最小观测等位基因数目为3,最大观测等位基因数目为12,平均每个位点等位基因数目为6.167。位点GZST002、GZST055、GZST065、GZST088是高度多态性位点(PIC>0.5)。石山苏铁各种群期望杂合度(He)为0.330-0.533,平均值为0.444,表明石山苏铁遗传多样性处于中等水平;7个种群的He值大小顺序为广西植物研究所引种(ZWS)>崇左广河(GH)>崇左排汝(PR)>隆安陇怀(LH)>崇左中干(ZG)>百色作登(ZD)>隆安新会(XH)。固定系数(F)为-0.161-0.480,平均值为0.074,其中LH、PR、XH 3个野生种群为负值,GH、ZD、ZG 3个野生种群的固定系数则大于0;7个种群的F值大小顺序为百色作登(ZD)>广西植物研究所引种(ZWS)>崇左中干(ZG)>崇左广河(GH)>隆安陇怀(LH)>隆安新会(XH)>崇左排汝(PR)。因此,综合各个遗传指标,石山苏铁需要重点保护和引种的野生种群是遗传多样性相对较高的崇左广河(GH)种群。同时建议开发更多的SSR引物和采集更广范围的石山苏铁野生种群,精准筛选遗传多样性高的优良种群,以利于更全面和准确地评估石山苏铁的遗传多样性水平和濒危机制。     

番茄Pti基因瞬时表达与互作检测

丁香假单胞菌所导致的细菌性斑点病是影响番茄产量和品质的重要病害,而番茄色氨酸苏氨酸激酶(Pto)是植物识别、防御这一病原菌的重要抗性蛋白。文章通过克隆番茄Pti(Pto interaction protein)基因Pti4、Pti5和Pti6,分别构建植物表达载体,利用农杆菌介导方法在烟草叶片中进行瞬时表达和western blotting检测,并进一步利用免疫共沉淀技术,在植物体系中检测了它们与番茄Pto蛋白的相互作用。实验结果表明,利用所构建Pti4、Pti5和Pti6基因植物表达载体,在烟草中获得了预期大小Pti4、Pti5和Pti6蛋白,并在植物体系中验证了它们与Pto蛋白的相互作用。该工作为深入研究Pti基因在番茄分子免疫途径的功能奠定了基础。     

苜蓿花叶病毒复制酶基因全长cDNA植物表达载体的构建和对烟草的转化

将苜蓿花叶病毒中国分离株(Alfalfa mosaic virus Chinese isolate，A1MV-Ch)的复制酶P2亚基(90 kD蛋白)基因的全长cDNA构建到植物表达载体pROKⅡ中，得到重组植物表达载体pAIMV-FL．用三亲融合法导入农杆菌LBA4404，并转化烟草，经PCR检测，获得了含全长cDNA的转基因烟草植抹．     

葡萄球菌GST-mTSST-1融合蛋白的纯化及其免疫活性鉴定

将DH5α/pGXmTSST基因工程菌用IPTG诱导表达,经超声波破碎、离心、收集上清再用谷胱甘肽琼脂糖凝胶柱(GS4B)亲和层析纯化金黄色葡萄球菌无毒诱变GST-mTSST-1融合蛋白.以SDS-PAGE分析该融合蛋白的表达量和纯度,经双向免疫琼脂扩散试验鉴定GST-mTSST-1融合蛋白的免疫活性.结果表明,GST-mTSST-1融合蛋白在重组菌中可溶性表达,通过GS4B胶亲和层析纯化,SDS-PAGE电泳分析得到纯度较高的目的蛋白,其相对分子质量约为47 000,与理论值一致.兔抗GST-mTSST-1抗血清可特异识别天然rTSST-1蛋白中与GST-mTSST-1融合蛋白相对应的抗原组份,证实GST-mTSST-1融合蛋白具有与野生型rTSST-1相同的表面抗原决定簇,具有较好的免疫原性.