过表达GA调控相关基因SmGASA4提高拟南芥抗逆性的研究

为了研究赤霉素(gibberellins,GAs)调控相关基因SmGASA4在植物的生长发育和应对外界胁迫方面的作用,本实验根据前期丹参根转录组数据库获得一个与 GA调控相关的基因SmGASA4,构建过表达载体转染拟南芥,并对过表达 SmGASA4 拟南芥表型进行观察,分别用干旱、200 mmol/L NaCl、200 μmol/L GA3、50μmol/L多效唑胁迫处理.在正常生长条件下,过表达植株叶片长度是野生型的1.21倍,果荚长度是1.25倍;干旱处理过表达拟南芥株高是野生型的1.54倍,果荚数量是2.46倍;过表达植株的抗盐能力要优于野生型;GA3处理过表达拟南芥株高是野生型的2.63倍、果荚数量是9.17倍, 对于阐明SmGASA4的抗逆功能具有重要意义.     

拟南芥PAL基因家族鉴定及表达模式分析

为研究苯丙氨酸解氨酶（PAL）作为苯丙烷类代谢途径的关键酶,在植物响应环境胁迫过程中的重要作用,本研究利用HMMER、Pfam与SMART等工具,从拟南芥全基因组中筛选获得 9 个PAL成员,分析其编码酶蛋白的理化性质、二级结构与保守基序等信息.同时,结合转录组与定量PCR分析PAL成员在干旱与盐胁迫条件下的表达模式.结果表明,拟南芥PAL成员的二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成;亮氨酸和丙氨酸为含量较高的氨基酸残基;拟南芥PAL成员含有 20 种不同的保守基序,其中motif6含有ASG活性位点,为所有PAL成员所共有;较多PAL成员具有光响应、激素响应、胁迫响应和生长发育相关的顺式调控元件.转录组学与定量PCR分析发现,AT3G53260.1、AT3G53260.2与AT3G47660.1的mRNA表达水平在干旱与盐胁迫后发生显著变化,推测这 3 条基因可能参与拟南芥对干旱及盐胁迫的响应过程,表明PAL基因在调控植物生长发育与非生物胁迫响应过程中发挥重要作用.     

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.     

过表达内质网小分子热激蛋白提高拟南芥的衣霉素抗性

内质网小分子热激蛋白是热激蛋白家族成员,具有分子伴侣活性.当植物受到内质网胁迫(ER-stress)时,内质网小分子热激蛋白具有缓解内质网胁迫的功能.我们将CaMV35S启动子驱动的内质网小分子热激蛋白基因AtHSP22.0导入拟南芥,Northern-blotting印迹分析表明,内质网小分子热激蛋白在转基因拟南芥中呈现组成型表达.转基因株系衣霉素抗性强于对照,说明AtHSP22.0的过量表达增强了拟南芥的衣霉素抗性,缓解了ER-stress.     

欧洲山杨bHLH转录因子家族全基因组分析

为了研究欧洲山杨中bHLH转录因子家族成员的分类和进化,分析其在干旱胁迫应激中可能行使的功能,本研究利用多种生物信息学手段从全基因组水平鉴定和解析欧洲山杨bHLH转录因子,并对干旱胁迫下的欧洲山杨根部转录组进行分析.结果显示,欧洲山杨的基因组中有167个bHLH转录因子家族蛋白.通过与拟南芥bHLH蛋白序列进行系统发育分析将其分为15个亚家族,并推测出39个PtbHLH的功能,这些功能表明bHLH转录因子家族涉及到欧洲山杨生长发育的多个生理过程.基因结构和motif分析显示,同一亚家族中几乎所有的PtbHLH都有相似的外显子/内含子排布和蛋白质motif结构.此外,利用RNA-seq数据分析干旱胁迫处理下PtbHLH基因的表达情况,筛选出4个潜在的bHLH抗旱蛋白.     

小拟南芥双键还原酶基因OpDBR的克隆及表达分析

从小拟南芥,又名无苞芥(Olimarabidopsis pumila,异种名Arabidopsis pumila)幼苗叶片c DNA文库中获得1条与拟南芥烯醛双键还原酶基因At DBR1(Gen Bank登录号为NP_197202.2)高度相似的EST序列,该序列包含1个1041 bp的最大开放阅读框(ORF),推测编码346个氨基酸(Gen Bank登录号为KU845686)。利用RT-PCR技术从小拟南芥叶片的c DNA中克隆了该基因,命名为Op DBR。比对分析结果表明,该基因属于中链还原/脱氢酶(medium chain reductase/dehydrogenases,MDR)超级家族,具有double bond reductase-like保守蛋白结构域;该蛋白的二级结构包含106个α-螺旋和48个β-转角。系统进化树分析结果表明,Op DBR编码产物与预测的亚麻芥烯醛双键还原酶(Gen Bank登录号为XP_010492631.1)遗传关系最为接近,属于同一进化分支。实时荧光定量RT-PCR(q RT-PCR)结果显示,Op DBR在小拟南芥的不同组织中都有表达,茎中表达量最高,根中最低。其在200 mmol/L Na Cl、4℃、100μmol/L ABA、20%PEG-6000处理下的表达结果分析显示,该基因可能在小拟南芥应对逆境胁迫时起着重要作用。     

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.     

四膜虫锌指结构蛋白Zfp1影响离子胁迫下金属硫蛋白基因的表达

金属硫蛋白对细胞的环境应激起到重要的调节作用,在重金属离子胁迫下上调表达。然而其具体的表达调节机制并不清楚。本研究从嗜热四膜虫克隆了锌指蛋白基因ZFP1(TTHERM-01002770),ZFP1基因无内含子,全长2 160bp,编码719aa。构建了ZFP1敲除载体pN-ZFP1,通过同源重组的方法敲除ZFP1基因获得ZFP1敲除的突变细胞。ΔZFP1对Cu2+和Cd2+的EC50值分别为53.0μmol/L和25.3μmol/L,低于野生型细胞83.1μmol/L和32.8μmol/L.Cu2+胁迫下,ΔZFP1突变细胞中MTT2、MTT3、MTT4和MTT5的转录水平降低,MTT1转录水平上调;Cd2+诱导下,MTT4转录水平降低,MTT1、MTT2、MTT3和MTT5的转录水平上调,敲除ZFP1基因影响了细胞对Cu2+和Cd2+的耐受性,ZFP1的缺失导致Cu2+和Cd2+诱导下金属硫蛋白基因转录水平变化。结果表明Zfp1参与了金属离子胁迫下嗜热四膜虫金属硫蛋白基因的表达水平。     

拟南芥DnaJ蛋白的过量表达对细菌耐盐性的影响

热激蛋白是植物在各种环境胁迫下产生的一种蛋白,其表达与多种胁迫的抗性有一定关系。从野生型拟南芥cDNA中克隆获得了编码442个氨基酸序列的DnaJ基因,其与大肠杆菌DnaJ基因含有相同的J区和半胱氨酸富集区。将DnaJ基因构建到pET32a的原核表达载体,过量表达DnaJ基因的细菌在含有0.5 mol/LNaCl的培养基中仍然可以生长,初步推断DnaJ的表达与耐盐性有关。     

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.