水稻DUF642家族基因的鉴定及在非生物逆境中的表达分析

DUF(domain of unknown function)家族,是指含有未知功能域的蛋白质家族,在植物生命活动中发挥着重要的调控作用. DUF642是其中一个高度保守的植物特异性的未知细胞壁相关蛋白家族,参与调控植物的生长发育以及逆境响应.在水稻全基因组内对DUF642家族成员进行了鉴定,并对其染色体定位、进化关系、基因结构、蛋白结构和启动子顺式作用元件等进行了系统的分析.结果显示,水稻DUF642基因家族有6个成员,分布在1号、3号、4号、7号染色体上.系统发育进化树分析可将6个水稻DUF642蛋白分为3个亚组,基因结构和蛋白结构保守基序分析都表明水稻DUF642家族成员在进化上具有较高的保守性.启动子顺式作用元件预测以及非生物逆境诱导表达模式分析表明,OsDUF642家族基因在水稻响应非生物逆境胁迫中具有重要作用.以上结果加深了对植物DUF642基因家族的认识,并为进一步阐明OsDUF642基因家族成员在水稻抵御非生物逆境中的生物学功能提供了参考依据.     

水稻bHLH基因家族成员表达模式分析

为了研究碱性-螺旋-环-螺旋（basic-helix-loop-helix，bHLH）转录因子的生物学功能，通过对开源数据库TIGR中水稻基因序列的预测，我们找到了水稻中的部分bHLH转录因子家族成员．用反转录-聚合酶链式反应（RT-PCR）的方法在水稻根、茎、叶、花和种子中，对这些成员的表达模式进行分析，然后与已有的拟南芥的表达信息进行比较．结果显示，部分序列相似度较高的bHLH基因，表达模式也较为相似，说明其在功能上可能存在联系．     

水稻白叶枯病菌luxR同源基因的克隆和表达

luxR基因是革兰氏阴性菌感应反应（Quorum Sensing,QS）LuxR／Luxl环路中起重要作用的基因．从水稻白叶枯病菌中分离到一个luxR同源基因,命名为xooR．xooR全长765bp,编码一个由254个氨基酸残基组成的转录因子,分子质量和等电点分别为28．3ku和8．72．XooR蛋白的N一端15AA-171AA是一个Autoindbind结构域,C-端191AA-245AA是一个HTH（helix-turn-helix）结合DNA结构域利用原核表达载体pET-24a（＋）和gfp基因构建融合蛋白表达系统,Western blot分析表明XooR-GFP融合蛋白大小为54ku,xooR基因成功地在E．coliB1．21中实现了表达．     

水稻胁迫应答基因OsABI8的克隆与表达分析

利用拟南芥abscisic acid-insensitive8(ABI8)基因的序列在NCBI核酸数据库中检索到水稻ABI8的序列信息,并设计特异性引物,以水稻cDNA为模板,利用RT-PCR技术,扩增出水稻ABI8 cDNA序列.将所得序列片段克隆到T载体上并进行序列测定,结果显示,该基因全长1 666 bp,开放阅读框927 bp,编码一个308个氨基酸的蛋白.该蛋白序列与普通小麦、一粒小麦、玉米、高粱、拟南芥菜等植物的ABI8基因序列高度同源,分别达到86.1%、86.4%、89.6%、90.3%及72.5%的一致性.利用荧光定量PCR法检测了QsABI8基因在ABA激素、干旱和盐胁迫下的表达谱,发现胁迫下植物积累更多的QsABI8 mRNA.     

水稻bHLH基因家族成员表达模式分析

为了研究碱性-螺旋-环-螺旋 (basic-helix-loop-helix, bHLH) 转录因子的生物学功能,通过对开源数据库TIGR中水稻基因序列的预测,我们找到了水稻中的部分bHLH转录因子家族成员.用反转录-聚合酶链式反应 (RT-PCR) 的方法在水稻根、茎、叶、花和种子中,对这些成员的表达模式进行分析,然后与已有的拟南芥的表达信息进行比较.结果显示,部分序列相似度较高的bHLH基因,表达模式也较为相似,说明其在功能上可能存在联系.     

水稻RSSG8基因启动子与GUS融合基因的构建及在烟草中的瞬间表达

使用染色体步移(Genome walking)法，从籼稻(Oryza sativa subsp．indica)桂朝2号基因组中克隆到长度为471bp的水稻精细胞优势表达基因RSSG8的启动子片段R8PN，并进行了全序列测定和分析．该段序列中含有3个CAAT-box，6个Gobox和多种植物顺式作用元件，但没有发现典型的TATA-box，推测为一种特殊的启动子结构，为了鉴定RSSG8基因的基本启动子元件，将二条长度不同的5’端侧翼区缺失体(分别长471bp，260bp)定向插入载体pBI121中，取代原有的CaMV 35S启动子，构了驱动报告基因GUS的植物表达载体pRGUS1，pRGUS2，通过农杆菌介导的瞬时表达法转化烟草叶片和花粉，快速鉴定启动子片段中起关键作用的区域，结果显示两个缺失片段都能启动GUS的表达，可以初步判定这两个片段具有启动子功能。     

水稻矮缩病毒基因组分析与部分基因片段的表达及功能研究

根据本实验室对水稻矮缩病毒中国福建分离株基因组全序列的测定。分析了其编码蛋白的功能,并将ＲＤＶＳ６,Ｓ９,Ｓ１０,Ｓ１１编码区ｃＤＮＡ分别克隆到表达载体ｐＴｒｃＨｉｓＡ,ｐＢＶ２２１,ｐＴｒｃＨｉｓＢ和ｐＢＶ２２１中,构建成表在挝 ｐＴＨ－Ｓ６,ｐＢＶＰ９,ｐＴＨ－２１０,ｐＢ－ＶＰ１１。     

水稻苹果酸脱氢酶基因的克隆及其在E.coli中的表达

以玉米苹果酸脱氢酶的基因为探针，从水稻幼苗cDNA文库筛选得到一条水稻新基因，它与玉米ZHO2序列的一致性高达87％，被命名为RcMDH(rice cytoplasmic malic dehydrogenase gene)，分析发现RcMDH具有完整的读码框，编码332个氨基酸，预计分子质量为36．5ku,导入大肠杆菌中表达，经检测证实该产物具苹果酸脱氢酶酶活性。     

过量表达AtA PX2基因提高水稻抗逆性

拟南芥抗坏血酸过氧化物酶2 (Arabidopsis thaliana ascorbate peroxidase 2,AtAPX2)是APX基因家族成员,在拟南芥逆境胁迫应答中起着重要作用。文章通过AtAPX2基因过表达载体构建、农杆菌介导遗传转化,获得AtAPX2基因水稻过表达植株。对过量表达AtAPX2的转基因水稻阳性植株的分析结果显示,其抗过氧化氢能力提高,对高温、盐胁迫耐受能力显著增强,田间植株秕谷率也明显低于野生型。研究结果表明,拟南芥抗坏血酸过氧化物酶基因AtAPX2在水稻中的过量表达,可通过提高清除活性氧能力而用于增强水稻对多种非生物胁迫逆境的耐受能力。     

一个水稻蛋白激酶的过表达分析及表达调控

对一个预测的具有光反应活性的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶STK进行过表达研究,构建了STK过表达载体,并用农杆菌介导的方法进行遗传转化,获得T0代转基因植株.对转基因阳性植株进行表达分析的结果表明,转基因植株STK基因的表达量显著高于对照,说明目的基因得到了过表达.另外,利用获得的过表达转基因植株对STK调控水稻中光周期相关的开花基因Hd1和Hd3a的表达进行分析,结果表明,Hd1及Hd3a的表达在转基因植株中明显上调,表明该蛋白激酶的基因可能位于Hd1和Hd3a上游,对于Hd1和Hd3a的表达具有重要的调控作用.     

水稻基因ST1的克隆及原核表达

指出了基因ST1是决定水稻柱头和花柱形成的关键基因,属于水稻中的XHS基因家族.将ST1的全长cDNA序列构建到原核表达载体pET-28a中,并转化了表达菌株大肠杆菌BL21.经Western bolt验证表明:所表达80 kD蛋白即为目的蛋白,为后续的蛋白功能等研究提供了实验基础.     

水稻OsGASR4基因及其启动子的克隆与表达分析

对前期克隆的水稻GAST基因家族新成员OsGASR4开展研究,利用DNAMAN软件分析水稻OsGASR4进化树;检测GA处理野生型和d 18水稻突变体后OsGASR4表达变化;利用RT PCR方法分析该基因的时空表达特性;克隆了该基因上游长约2 082 bp调控序列,并利用网络工具预测启动子顺式作用元件,构建OsGASR4启动子GUS融合表达载体,通过农杆菌介导的水稻遗传转化.结果表明:OsGASR4蛋白具有典型的GASA保守结构域,启动子里含有多个与激素响应元件、光诱导相关元件以及逆境胁迫响应元件;GA_3处理降低了OsGASR4转录水平;RT PCR检测和GUS染色的结果表明,OsGASR4在水稻茎和幼穗的表达量相对较高.表明OsGASR4可能作为GA信号途径的抑制因子参与水稻茎和穗的早期发育.     

水稻中一个LRR-RLK基因OsInlk2的克隆与表达分析与表达分析

富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶（LRR-RLKs）在植物的生长发育过程中起到非常重要的作用，如细胞识别，抵抗病原体的入侵以及自交不亲和反应．现已克隆了一个水稻LRR-RLK基因OsInlk2，并对它进行了序列和表达分析，结果表明OsInlk2由三个部分组成，即胞外LRR结构域，跨膜区域和蛋白激酶区域．种内变异分析表明OsInlk2在籼稻中表达，而在粳稻中却不表达．另外组织表达分析表明OsInlk2在茎和幼穗中的表达量很高，而在叶片和根中的表达量较低．对珍汕97B三叶期幼苗进行盐胁迫和冷胁迫，结果表明随着NaCl浓度的提高，OsInlk2的表达呈先减后增的趋势；4℃低温处理8h，该基因的表达量比对照降低，但随着处理时间的延长，表达量却急剧上升．     

水稻(Oryza sativa L.)磷酸盐转运蛋白编码基因的表达研究

研究揭示了水稻磷酸盐转运蛋白编码基因的表达．低磷处理下，根系与叶片中的PTW-J，转录子迅速表达，处理7d时达到最高表达量．PTW-J mRNA的诱导积累具有元素的专一性，因为在缺氮、缺钾与缺铁情况下此基因不表达．缺磷处理后恢复供磷，PTW-J转录子积累量明显降低．这些结果说明，PTW-J基因表达是对磷素缺乏的早期反应机制．     

水稻磷转运蛋白基因OsPht1;6启动子表达载体转化系统的建立

通过PCR从粳稻（Oryza sativa L.cv.ssp.Japonica）的总DNA中扩增出一个磷转运蛋白基因（Phosphates transporter1;6;OsPht1;6,accession no AF536966）的启动子序列.以此为基础与二元表达载体PS1aG-3构建含Pht1;6启动子的植物表达载体,并通过根癌农杆菌介导转化了水稻武运粳7号品种.同时,对其愈伤组织高效再生体系和影响报告基因GUS瞬时表达的各种因素也做了比较研究.结果表明：①诱导水稻武运粳7号品种愈伤形成,3 mg/L 2,4-D的生长素浓度最适宜;②GUS基因高瞬时表达频率的条件为：工程菌液的浓度OD600值为0.7-0.8,浸染时间30 min,共培养时间3 d.利用这些再生转化条件,以EHA105为菌株转化浸染愈伤组织,获得了较高频率的Pht1;6启动子驱动的GUS基因瞬时表达.这些方法都有效地提高了抗性愈伤组织的形成率,该实验获得了转基因植株,经PCR检测,证实已将目的基因整合到水稻的基因组中.     

水稻LEC1A基因过量表达载体的构建及其转化

拟南芥的LEC1基因是胚胎发生的一个重要调控因子,控制着胚胎发育的多个不同方面.水稻的LEC1A基因与拟南芥的LEC1基因有比较高的同源性.利用RT-PCR克隆到水稻LEC1A基因并构建了该基因的过量表达载体,经农杆菌介导法将其导入水稻幼胚诱导的胚性愈伤组织,经组织培养和抗性筛选获得再生植株.经PCR鉴定成功获得了22株转基因水稻,为进一步研究水稻LEC1A基因的功能奠定了基础.     

水稻OsDDB2基因过量表达载体的构建及其转化

利用农杆菌介导法将构建好的水稻OsDDB2过表达载体导入水稻,共获得植株4株,经PCR检测确定4株皆为转基因植株.田间性状分析发现转基因植株的结实率(平均6.05%)远远低于野生型植株的结实率(平均87.4%).相应地,花粉粒I_2-KI染色结果显示转基因植株的花粉数远少于野生型植株的花粉数.这些初步实验结果为进一步研究水稻DDB2基因的功能奠定了基础.     

水稻中一个LRR-RLK基因OsInlk2的克隆与表达分析

富含亮氨酸重复序列的类受体蛋白激酶(LRR-RLKs)在植物的生长发育过程中起到非常重要的作用,如细胞识别,抵抗病原体的入侵以及自交不亲和反应.现已克隆了一个水稻LRR-RLK基因OsInlk2,并对它进行了序列和表达分析,结果表明OsInlk2由三个部分组成,即胞外LRR结构域,跨膜区域和蛋白激酶区域.种内变异分析表明OsInlk2在籼稻中表达,而在粳稻中却不表达.另外组织表达分析表明OsInlk2在茎和幼穗中的表达量很高,而在叶片和根中的表达量较低.对珍汕97B三叶期幼苗进行盐胁迫和冷胁迫,结果表明随着NaCl浓度的提高,OsInlk2的表达呈先减后增的趋势;4℃低温处理8 h,该基因的表达量比对照降低,但随着处理时间的延长,表达量却急剧上升.     

大肠杆菌不同表达水平基因之间的关联模式

以密码子适应性指数(CAI)作为描述基因表达水平特征的参数，运用信息论的方法研究了大肠杆菌不同表达水平的双基因间的关联强度；统计分析了各种3基因模式、4基因模式和6基因模式出现的相对使用频率．结果发现：同等表达水平的基因组成的模式不仅关联性很强，而且其相对使用频率也很高，而相反表达水平的基因组成的模式虽然基因问关联性也较强，但其对应的相对使用频率很低．