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。     

川楝素抗肿瘤作用机制研究进展

川楝素(toosendanin)是从楝属植物的根茎及川楝果实(川楝子)中提取的一种三萜化合物。经研究证明其通过影响K+、Ca2+通道活性作用于神经系统、呼吸系统、神经肌肉接头及消化系统。近年来研究证明其通过诱导细胞分化及凋亡从而具有抗肿瘤作用,本文综述了川楝素的抗肿瘤作用及机制,为临床开发应用提供参考。     

锰、铁胁迫对商陆和高羊茅可溶性蛋白的影响

以锰超积累植物商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)和景观绿化植物高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)为研究对象,采用溶液培养和可溶性蛋白电泳(SDS-PAGE)的实验方法,检测经Fe2+、Mn2+胁迫后两种植物叶片可溶性蛋白的变化.结果表明,高质量浓度Mn2+ (≥700mg· L-1)胁迫促进商陆叶片可溶性蛋白的合成,特别是诱导分子质量＜ 26.60 ku的小分子蛋白大量表达；但Mn2+处理却抑制了高羊茅叶片可溶性蛋白合成.另外,Fe2+胁迫下商陆和高羊茅叶片可溶性蛋白含量逐渐降低,特别是分子质量位于21.50～39.20 ku之间的蛋白受到明显的抑制作用.总之,Mn2+胁迫下商陆叶片小分子蛋白大量表达可能是商陆对Mn2+胁迫具高耐受性原因之一.     

拟南芥中MRG2与BAF60相互作用的研究

拟南芥MRG2(Morf Related Genes 2)是MRG蛋白家族成员之一,可以识别组蛋白H3K4和H3K36甲基化修饰,但是对于它是否具有其他生物学功能,目前了解还非常有限.我们首先通过免疫共沉淀结合质谱分析获得了MRG2结合蛋白,并对其中一个染色质重塑SWI/SNF复合体亚基BAF60蛋白进行了深入研究.体外Pull-down和双荧光互补实验证实了MRG2和BAF60在植物体内体外都能相互作用.已有研究表明:BAF60抑制异戊烯转移酶IPT(ISOPENTENYL TRANSFERASE)基因转录.RNA-seq和RT-qPCR数据都表明在mrg1mrg2双突变拟南芥植株中多个IPT基因转录水平明显升高.ChIP实验结果证明MRG2蛋白富集于IPT3基因编码区.综上所述,在植物细胞中MRG2和BAF60蛋白相互作用共同调控了IPT3基因的转录.这些研究对于理解MRG2在基因表达调控方面的功能具有重要意义.     

供钾水平对空心莲子草富集3种重金属能力的影响

以空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)作为研究材料,通过模拟富营养化水体实验,研究空心莲子草在消减重金属污染方面的能力;同时通过供应足量钾离子,进一步揭示空心莲子草植株钾离子水平与重金属富集能力及抗逆之间的关系.研究结果表明,空心莲子草对重金属元素Mn2+、pb2+及Cd2+有较好的富集能力,主要在地上部积累;空心莲子草对这3种重金属元素的敏感程度为Cd2+＞ Pb2+＞Mn2+;在低浓度(1mM)K+供应下,高浓度(500 μM)的Mn2+、pb2+及Cd2+处理明显抑制空心莲子草的生长(Mn2+ 、pb2+抑制作用主要发生在根系,Cr3+抑制植物整株),与对照相比,生物干重分别降低8.7％、22.60％与74％,提高K+浓度(10mM)可显著缓解这3种重金属对植株生长的抑制,生物干重分别有效提高22.2％ 、39.3％与90.7％;此外,提高K+浓度(10mM)可显著提升植株对这3种重金属的耐受力和富集能力,整株水平上富集量分别提高23％、19％及30％.     

锰、铁胁迫对商陆和高羊茅可溶性蛋白的影响

以锰超积累植物商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)和景观绿化植物高羊茅(Festuca arundinaceaSchreb.)为研究对象,采用溶液培养和可溶性蛋白电泳(SDS-PAGE)的实验方法,检测经Fe2+、Mn2+胁迫后两种植物叶片可溶性蛋白的变化.结果表明,高质量浓度Mn2+(≥700 mg·L-1)胁迫促进商陆叶片可溶性蛋白的合成,特别是诱导分子质量<26.60 ku的小分子蛋白大量表达;但Mn2+处理却抑制了高羊茅叶片可溶性蛋白合成.另外,Fe2+胁迫下商陆和高羊茅叶片可溶性蛋白含量逐渐降低,特别是分子质量位于21.50～39.20 ku之间的蛋白受到明显的抑制作用.总之,Mn2+胁迫下商陆叶片小分子蛋白大量表达可能是商陆对Mn2+胁迫具高耐受性原因之一.     

S对As胁迫下桐花树幼苗巯基化合物含量的影响

本研究以红树植物桐花树(Aegiceras corniculatum(L.)Blanco)为实验材料,通过栽培试验研究硫(S)对砷(As)胁迫下桐花树幼苗巯基化合物含量的影响.As含量设为-As(0mg/kg)和+As(60mg/kg)2个处理,而S含量设为-S(0g/kg)、+S(1g/kg)和+HS(2g/kg)3个处理.结果表明:在-As处理组中,桐花树幼苗根、叶中非蛋白巯基(NPT)、谷胱甘肽(GSH)和植物络合素(PCs)等巯基化合物的含量均随着S的施入而有显著升高(p0.05);+As处理组桐花树幼苗根、叶中NPT和PCs含量在-S、+S、+HS处理下均要显著高于-As处理组(p0.05);在+As处理组中,桐花树幼苗根、叶中的NPT和叶中PCs含量随着S的施入显著升高(p0.05),且根中PCs含量与As含量呈显著正相关(r=0.82,p0.05).上述结果说明As的胁迫和S的施入均能促进巯基化合物的合成,显著提高As胁迫下的桐花树幼苗根、叶中巯基化合物特别是PCs的含量.S在红树植物As抗性中具有重要作用,在As污染下的红树林湿地中施入S可以通过巯基化合物代谢提高红树植物对As的抗性.     

水稻变异后代苗期耐低钾基因型的筛选

对30个来自富钾植物商陆DNA导入受体水稻品种粳85-5得到的性状稳定的变异后代材料在低钾营养液中进行培养,测定其三叶期幼苗K+吸收和H+释放速率.结果表明,在低钾溶液中,不同基因型水稻的K+吸收和H+释放速率差异显著,两者之间呈极显著正相关,变异后代的K+吸收和H+释放速率均比其受体的高.结合考察30个水稻基因型分蘖期的株高、苗干重、根干重,对其进行耐低钾能力评价,这些基因型水稻被分为1级(高)、2级(中)、3级(非)耐低钾基因型3类.     

獐牙菜亚族植物DNA条形码研究

为准确鉴定獐牙菜亚族植物(包含常用藏药"蒂达"(藏茵陈))的基原植物,实现对贮藏药材的标准化鉴别.本研究利用核基因ITS片段和叶绿体rbcL、mat K和trnH-psbA片段对獐牙菜亚族25种50个个体进行DNA条形码研究,结合4个候选条形码及其组合的种内、种间距离分布及物种鉴别率评价其在獐牙菜亚族植物中的应用效果.结果表明:核基因ITS片段不仅在单片段中鉴别率最高(80%),包含ITS片段的候选条形码组合的物种鉴别率均为100%,考虑mat K+ITS组合对种子植物的物种鉴别效果更好,推荐双条形码组合mat K+ITS为獐牙菜亚族植物的标准条形码.     

植物中的铵根及硝酸根转运蛋白研究进展

氮素(N)是植物需求量最大的营养元素,其利用率是影响植物生长和发育的主要因素。氮素的供需失衡会导致植物产量降低,过量施N肥还会造成环境破坏。NH4+和NO3-是可吸收利用的主要氮源。笔者分析了植物吸收NH4+、NO3-的转运蛋白及其相关基因的表达调控和功能的研究进展,认为在以后的研究中,应加强林木中与氮吸收相关基因的鉴定和认识,特别是加强氮素信号传导途径、NO3-及NH4+在植物体内的运输和调控机制、各蛋白组分间的相互作用、时间和空间表达模式和调控模式的研究。     

D-box附近泛素化位点突变对Cdc20介导的Sp100蛋白降解的影响

前期的研究发现Cdc20介导Sp100通过泛素-蛋白酶体途径降解,Sp100中的D-box在底物识别过程中具有重要作用.尽管在PML和DAXX中都存在典型的D-box序列,但是这两种蛋白都不能被Cdc20所识别.本研究中,我们构建了一系列含D-box的Sp100截断体来探讨Cdc20底物识别的必要序列.研究发现GFP-Sp100(152-182)截断体包含D-box但是不能被APC/C-Cdc20降解.GFP-Sp100(151K→G)突变潜在泛素结合位点后,Sp100降解显著受到抑制.远离D-box的潜在泛素化位点(217K,219K,225K)破坏后对Sp100降解没有影响.我们的结果表明,Sp100蛋白中D-box附近泛素化位点(151K)在Cdc20介导的蛋白降解中是必要的.     

拟南芥MATE转运蛋白DTX6参与镉离子的胞内运输

重金属镉是自然界广泛存在的一种环境污染物.镉离子可对动植物产生巨大的毒害作用,它通过食物链在人体内富集,最终严重威胁人类健康.在植物中,多药及毒素化合物外排蛋白(Multidrug and Toxic Compound Extrusion,MATE)可能参与包括铁(Fe²⁺)、锌(Zn²⁺)、铝(Al³⁺)以及镉(Cd²⁺)在内的金属离子的运输.实验室利用反向遗传学手段研究发现,拟南芥MATE转运蛋白DTX6(Detoxification 6)具有转运镉离子的能力,基因敲除突变体表现出对镉离子的抗性,在酵母中过表达DTX6使得酵母对镉离子极为敏感,而在拟南芥中过表达DTX6则抗镉表型不明显.进一步发现DTX6主要在根和下胚轴中表达,在酵母和拟南芥原生质体中,DTX6蛋白均定位于点状的囊泡结构中,与高尔基体存在共定位,据此我们推断DTX6可能参与镉离子在胞内的运输.     

常曲率空间中的极小子流形和Gauss映照

设V~(n+p)(K)是常曲率为K(K≠0)的(n+p)维空间形式,M~n是n维连通的Riemmann流形。M~n在V~(n+p)(K)中极小的充要条件是M~n的广义Gauss映照为调和映照,本文利用此结果,通过对Gauss映照能量的Laplacian作下界估计,得到极小子流形的一些性质。文中出现的有关概念和记号及指标约定,请参考文[1～4]。定理1 设S~(n+p)(K)是正曲率的空间形式,M~n是等距浸入在S~(n+p)(K)中的紧致极小的     

盐胁迫下5种木本植物体内Na~+、K~+含量变化及其与抗盐性的关系研究

对NaHCO3胁迫下5种木本植物苗木Na+、K+的吸收和积累及其与木本植物耐盐性的关系进行了研究.结果表明:随盐碱胁迫强度的增加,5个树种苗木地上部分Na+含量、地上部分Na+/K+总体上逐渐增加,地上部分K+含量逐渐降低.地上部分Na+含量依次为枸杞樟子松丁香南蛇藤白榆;Na+/K+含量依次为樟子松南蛇藤丁香枸杞白榆.研究表明,地上部分Na+含量可以作为评价不同树种抗盐性的有效指标,但对于非盐生植物与盐生植物应该区别对待,即非盐生植物地上部分Na+含量与抗盐性负相关,盐生植物地上部分Na+含量与抗盐性正相关.地上部分Na+/K+与抗盐性没有普遍联系,不能作为不同生活型木本植物抗盐性评价标准.     

二元双水相体系对欧李种仁清蛋白及球蛋白的萃取

为研究二元双水相体系对欧李种仁清蛋白和球蛋白的萃取条件,采用(乙醇+丙酮)(二者体积比为1∶2)/硫酸铵构成的二元双水相体系,对欧李种仁的清蛋白和球蛋白分别进行萃取,通过比较2种蛋白在此二元双水相体系中的分配系数、回收率等特性,最终确定欧李种仁清蛋白和球蛋白的最佳萃取条件。实验结果表明:当二元双水相体系组成为27.5%(乙醇+丙酮)(二者体积比为1∶2)和26%硫酸铵时,清蛋白的分配系数最小,萃取率达到最大;当二元体系组成为17.5%(乙醇+丙酮)(二者体积比为1∶2)和24%硫酸铵时,球蛋白的分配系数最小,萃取率达到最大。二元双水相体系为分离清蛋白与球蛋白提供了新的途径,在植物来源的清蛋白与球蛋白提取中具有良好的应用前景。     

拟南芥AtSuc3和AtSuc4基因的克隆及双价植物表达载体的构建

蔗糖转运蛋白在调节同化产物的分配过程中起重要作用。为了分析拟南芥蔗糖转运蛋白基因AtSuc3、At-Suc4的功能和协同作用,以哥伦比亚型拟南芥为材料,通过RT-PCR技术克隆了蔗糖转运蛋白基因(sucrose/H+cotransporters,SUCs)AtSuc3和AtSuc4的cDNA,利用甘薯贮藏蛋白基因(sporamin)的根部特异性启动子,构建了含有含有AtSuc3和AtSuc4 cDNA的单价植物表达载体pBI2301-q3-s3、pBI2301-q4-s4和双价植物表达载体pBI2301-q3-s3-q4-s4,为进一步分析该植物表达载体在调控库源关系中的作用以及在经济作物中的应用奠定基础。     

单叶算子的(U+K)轨道闭包及Putnam定理

通过研究一类解析的Toeplitz算子, 引出单叶算子的概念, 并刻画了它的(U+K)轨道闭包, 从而给出这类算子集合的(U+K)不变量. 最后得到关于这类算子的Putnam定理.     

K-Suslin树同ZF+┐AC的协调性问题

本文研究K—Suslin树(K>ω_1)同ZF+┐AC的相对协调性问题。证明了这样的结论:“存在K—Suslin树+ZF+┐AC”(K>ω_1且为后继基数)相对于ZF系统是协调的。证明方法是在ZFC的一个可数传递模型M(M中存在K—Suslin树T)和其generic扩张M[G]之间构造一个模型N,即M(?)N(?)M[G],使得在N中T仍为K—Suslin树且N(?)+ZF+┐AC,于是便有N(?)存在K—Suslin树+ZF+┐AC。该问题的证明过程中主要采用了力迫法。     

盐胁迫下植物细胞吸收Na^＋的可能途径

对植物细胞Na+吸收的主要研究手段和近年来的研究成果进行了综述.膜片钳技术、放射性同位素测定技术以及基因剔除和转基因技术常用于植物细胞Na+吸收的研究.具有吸收Na+活性的载体或通道有4类即高亲和K+载体、低亲和阳离子载体、K+通道和非选择性阳离子通道,其中非选择性阳离子通道被认为是盐胁迫条件下植物大量吸收Na+的主要途径.     

碳酸钙水溶液结晶的MD模拟

研究了温度对碳酸钙水溶液中Ca2+和CO2-3结晶的影响,应用分子动力学(MD)方法模拟了在不同温度下由方解石110晶面和300个水分子、2个Ca2+及2个CO2-3组成的水溶液系统,计算了温度为283 K～373 K的水溶液中水分子、Ca2+和CO2-3的扩散系数以及两种离子与表面的结合能.通过水分子和Ca2+及CO2-3的扩散系数的计算证明在温度为353 K时水溶液中离子最容易反应形成离子对,进而长成微晶,而在343 K时离子最不易结晶.通过结合能的计算,可以看出在313 K时离子与表面的结合能最大,此时离子最容易被晶体表面吸附而在表面上形成新的结晶,而在373 K时结合能最小.