柽柳 GF14基因的克隆与表达分析

生物体中普遍存在的14-3-3蛋白(也称GF14蛋白)能够参与植物的一系列应激响应过程。笔者以柽柳(Tamarix hispida)为材料,从6个柽柳cDNA文库中分离出5条GF14 基因,依次命名为ThGF14a—ThGF14e。对5条GF14 基因进行生物信息学研究,并利用qRT-PCR技术对胁迫处理后的基因表达模式进行分析。结果显示:ThGF14 蛋白除了N和C末端的氨基酸外均含有一个高度保守的14-3-3 结构域,这些ThGF14蛋白分属于ε-like 和 non-ε 两种类型; 大多数 ThGF14基因在NaCl、PEG、4 ℃、CdCl₂处理不同时间(6,24,48 和 72 h)的叶和根中能够被诱导表达(表达量>2倍),且不同基因间对非生物胁迫应答表现出差异,其中ThGF14c 基因在叶和根中不同胁迫条件下的表达水平均最高。研究表明,柽柳 ThGF14 基因能够参与植物的非生物胁迫应答响应过程。     

白桦BpTCP8基因生物信息学及表达特性分析

【目的】通过研究白桦BpTCP8基因的序列特征及其在不同组织部位、激素处理与胁迫应答中的表达特性,为揭示BpTCP8在白桦生长发育中的功能提供依据。【方法】利用生物信息学方法对BpTCP8基因进行分析,采用实时荧光定量 PCR 技术分析BpTCP8基因在不同组织部位、激素处理与胁迫应答中的表达特性。【结果】生物信息学分析发现,BpTCP8含有TCP家族高度保守的bHLH结构域;qRT-PCR分析结果表明,白桦BpTCP8在发育和衰老初期的叶片中表达量高,并在深裂型叶片、顶芽、木质部、韧皮部中都上调表达。在激素(GA₃、ME-JA、ABA)与非生物胁迫(PEG、NaCl、CdCl₂、NaHCO₃)处理下,BpTCP8都对其产生了相应的应答。【结论】BpTCP8基因可能参与到了白桦叶片成熟、叶型、顶芽、木质部和韧皮部的生长过程中;该基因在GA₃、JA处理中呈现正调控的应答模式,并且可能通过ABA信号途径影响植物抗旱,耐盐、碱、重金属胁迫等。     

柽柳GF14基因的克隆与表达分析（英文）

生物体中普遍存在的14-3-3蛋白(也称GF14蛋白)能够参与植物的一系列应激响应过程。笔者以柽柳(Tamarix hispida)为材料,从6个柽柳cDNA文库中分离出5条GF14基因,依次命名为ThGF14a—ThGF14e。对5条GF14基因进行生物信息学研究,并利用qRT-PCR技术对胁迫处理后的基因表达模式进行分析。结果显示:ThGF14蛋白除了N和C末端的氨基酸外均含有一个高度保守的14-3-3结构域,这些ThGF14蛋白分属于ε-like和non-ε两种类型;大多数ThGF14基因在NaCl、PEG、4℃、CdCl_2处理不同时间(6,24,48和72 h)的叶和根中能够被诱导表达(表达量2倍),且不同基因间对非生物胁迫应答表现出差异,其中ThGF14c基因在叶和根中不同胁迫条件下的表达水平均最高。研究表明,柽柳ThGF14基因能够参与植物的非生物胁迫应答响应过程。     

甘蓝型油菜BnHY5基因的表达模式及非生物胁迫响应分析

为探究甘蓝型油菜中HY5的表达情况,首先通过甘蓝型油菜基因组数据分析预测HY5及其同源基因HYH(HY5-Homologous),克隆获得了四个HY5(命名为BnHY5)以及三个HYH(命名为BnHYH)重复基因全长cDNA序列.其次,对BnHY5进行了蛋白结构预测、理化性质分析,研究结果表明:BnHY5蛋白为不稳定、亲水性蛋白,主要结构域为亮氨酸拉链.最后,探究了甘蓝型油菜中该基因的表达情况,用荧光定量PCR分析了BnHY5重复基因表达模式和响应非生物胁迫的情况,BnHY5四个基因中,BnHY5-2的表达水平最高,BnHY5-1、BnHY5-2不存在组织表达差异且表达水平高于BnHY5-3、BnHY5-4.BnHY5基因不仅响应高温、低温、镉、高盐非生物胁迫,而且参与ABA和GA_3激素信号响应,说明BnHY5在逆境胁迫中有重要作用.此外BnHY5重复基因在非生物胁迫下的表达模式发生改变,BnHY5四个基因的表达占比与不同类型胁迫处理相关,存在表达差异.     

短命植物小拟南芥光周期调控基因CONSTANS的克隆与表达特征分析

目的光周期是影响植物生长发育的重要因素之一,CONSTANS (CO)是植物光周期开花途径中关键的基因。方法本研究基于短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)转录组数据库,获得1条与拟南芥CO基因At COL1基因序列高度相似的unigene,通过RT-PCR方法从小拟南芥中克隆了该CO同源基因,命名为Ap COL1;进行了基因的生物信息学分析及节律表达、组织表达和响应非生物胁迫的表达特征分析。结果研究结果表明Ap COL1具有两个Bbox和一个CCT结构域,氨基酸序列上与At COL1相似性高达86. 8%。系统进化分析表明Ap COL1与At COL1和琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)的Al COL1亲缘关系较近,且属于第I亚组成员。qRT-PCR实验表明在长日照和短日照条件下Ap COL1具有相似的昼夜节律表达特征; Ap COL1在小拟南芥各组织中均有表达,但在果荚中表达量最高。250 mmol/L Na Cl胁迫和20%PEG-6000模拟干旱胁迫12 h明显抑制Ap COL1基因的表达,并且随着胁迫时间的延长Ap COL1表达水平没有显著差异。在高温(40℃)胁迫下,Ap COL1基因的表达在24 h内先下降后上升并达到最高,48 h又下降到对照水平。低温(4℃)胁迫24 h之前,Ap COL1基因的表达没有明显变化,但处理48 h表达水平显著下降。结论本研究表明Ap COL1基因能够响应盐、干旱、高温和低温等非生物胁迫,暗示该基因在小拟南芥抵抗逆境胁迫中起着重要作用。     

茭白低温胁迫下内参基因筛选和相关基因表达分析

为探究低温胁迫下茭白的最适内参基因，分别以低温(4℃)胁迫0,3,6,12,24,48,96 h的茭白叶片为材料，通过qRT-PCR技术和geNorm, NormFinder, BestKeeper, ReFinder软件分析8个候选内参基因ACT,H2B,UBQ,GAPDH,β-actin,60s,SKIP,AQP的表达稳定性；并利用筛选出的最适内参基因组合β-actin,H2B和ACT对响应低温胁迫相关基因的表达水平进行分析.结果表明：在低温胁迫中CDPK的表达量在前期上调，随后下调；DREB/CBF的表达量也有上调，但总体呈现波动变化；ICE1和WRKY的表达量先显著上调，在24 h达到较高水平，后期表达量下降.结果显示，这些基因在茭白中可能以不同的方式响应低温胁迫，为后续茭白低温响应分子机制的研究奠定了基础.     

BpMYB4基因在白桦中的遗传转化及低温胁迫应答反应

【目的】为了研究BpMYB4基因在冷胁迫反应中的功能,对其进行了白桦转化试验。【方法】采用定量PCR技术对BpMYB4基因在白桦的根、茎、叶、木质部、芽、茎段等18个组织部位的表达模式进行分析,然后克隆构建PGWB2-BpMYB4植物过表达载体,通过农杆菌介导法进行白桦合子胚的遗传转化,采用PCR和荧光定量PCR技术检测转基因白桦株系中BpMYB4基因的相对表达量,最后采用分光光度计法对BpMYB4转基因白桦进行了8项生理指标的测定。【结果】相对于芽的表达量,BpMYB4基因在第3片叶的叶脉和第1片叶与第2片叶之间嫩茎的表达量最高; 白桦的遗传转化总共获得了13个过表达株系,且BpMYB4基因已经成功整合到白桦基因组上,定量结果发现MYB-8、MYB-11、MYB-12转基因白桦中BpMYB4基因的表达量相对于非转基因对照株系(NT)上调幅度最大; 在低温胁迫下,过量表达BpMYB4基因提高了白桦的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、花青素(OPC)含量、过氧化氢酶活性(CAT)、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸(PRO)含量,同时降低了转基因白桦的丙二醛(MDA)的含量。【结论】BpMYB4转基因白桦在低温胁迫下能够产生具有保护作用的物质,具有一定的抵抗低温的能力,因此,可以将其培育成抗冻优选株系。     

四纹豆象小分子量热激蛋白基因的鉴定与表达分析

本研究利用生物信息学方法对NCBI数据库中四纹豆象(Callosobruchus maculatus)全部热激蛋白进行分析,从中鉴定出一种中央区具有典型α-晶体蛋白质结构域的小分子量热激蛋白基因,shsp27(Gen Bank编号FK669241.1)。采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)检测了四纹豆象4龄幼虫经不同温度(4、15、30、37℃以及4℃低温处理24 h后回复30℃)胁迫处理24 h后,shsp27 m RNA的相对表达量。分析结果表明,在4龄四纹豆象幼虫中,低温(4、15℃)与高温(37℃)胁迫处理后shsp27的相对表达量相对于对照组(30℃恒温培养组)均有上调响应,但对高温胁迫的响应程度略强,低温回复处理组的相对表达量也略高于对照组,但上升不显著,初步认为shsp27基因表达与四纹豆象耐寒热的适应性无直接相关性。     

白桦BpMYB21基因的克隆及其表达模式分析

【目的】研究了白桦(Betula platyphylla Suk.)MYB基因功能,分析其在茉莉酸(MeJA)和水杨酸(SA)诱导下的表达特性。【方法】以白桦为试材,通过RT-PCR等方法克隆得到1条白桦MYB转录因子家族基因序列,运用生物信息学方法,分析其蛋白质性质和亲缘关系,通过实时荧光定量PCR分析MeJA和SA诱导处理下该基因的表达特性及组织特异性。【结果】获得了1条新的白桦MYB转录因子家族基因,命名为BpMYB21,包含完整的开放阅读框,长度为1 014 bp,编码337个氨基酸。BpMYB 21蛋白与其他植物MYB氨基酸同源性为51%～64%,其中与胡桃(Juglans regia)MYB30-Like的亲缘关系最近。BpMYB21 在白桦根、茎、叶中均有表达,且在叶中的表达量高于茎和根,但差异不显著; 与对照相比,100 μmol/L MeJA和50 mg/L SA分别处理白桦苗6 h时,BpMYB21在茎和叶中的表达较高,处理12～48 h逐渐降低。【结论】BpMYB21为MYB转录因子家族新成员,与胡桃MYB基因亲缘关系较近。该基因响应激素诱导,推测其可能在白桦生长发育及在次生代谢过程发挥重要作用。     

辣椒抗菌蛋白cDNA的分离与表达的初步分析

本研究从经辣椒疫霉侵染处理的辣椒叶片cDNA文库中分离获得了一个辣椒抗菌蛋白cDNA阳性克隆,其长度为255bp,含有长度为85个氨基酸的开放读码框架,与其它植物抗菌蛋白或几丁质酶有不同程度的同源性,推测为辣椒抗菌蛋白,命名为CansLTPS.cDNA-AFLP分析表明,CansLTPS的转录受UV-B照射和辣椒疫霉侵染的诱导,外源脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、水杨酸(SA)等可不同程度的诱导CansLTPS基因的转录,而MeJA处理对CansLTPS基因的转录表达影响不大,表明CansLTPS基因可应答生物和非生物逆境胁迫,其上游可能涉及ABA、ETH、SA等介入的信号传递途径.     

Th2CysPrx基因提高酿酒酵母多种胁迫耐受性研究

【目的】过氧化还原蛋白是生物体调节体内氧化还原系统的一种重要蛋白质,在植物生长代谢中起重要作用。前期研究发现过表达刚毛柽柳Th2CysPrx基因的烟草和柽柳中4种抗氧化酶基因(ThGSTZ1、ThGPX、ThSOD和ThPOD)的表达水平上调, 转基因植株的NaCl胁迫耐受性提高。本实验探究Th2CysPrx基因除了响应NaCl胁迫应答,是否还参与其他盐胁迫和其他胁迫的应答。 【方法】将Th2CysPrx构建到pYES2酵母表达载体上,转化到酿酒酵母INVSC1细胞中,分析比较重组酵母(pYES2-Th2CysPrx)和对照酵母(pYES2)细胞在各种非生物胁迫后的生长情况。【结果】过表达Th2CysPrx基因的重组酵母细胞在低温、KCl和LiCl胁迫后存活率与对照相比差异不显著;但H₂O₂、NaCl或NaHCO₃胁迫后酵母细胞的存活率显著提高。此外,高于0.5 mol/L山梨醇或高温(达到44 ℃),或低于质量分数0.007% CdCl₂胁迫后,过表达Th2CysPrx基因能显著提高重组酵母的细胞存活率。【结论】Th2CysPrx基因可以显著增强酵母细胞对NaCl和NaHCO₃胁迫的耐受能力,以及特定的渗透胁迫、高温胁迫、氧化胁迫和重金属胁迫的耐受能力,但对低温、KCl和LiCl胁迫耐受能力无明显影响。     

3个白桦细胞色素P450基因生物信息学及表达分析

【目的】研究白桦细胞色素P450基因表达的组织特异性,以及在茉莉酸甲酯(MeJA)、水杨酸(SA)、赤霉素(GA₃)、脱落酸(ABA)、乙烯利和伤害处理下的基因表达模式。【方法】筛选白桦转录组,获得3个BpCYP450 基因,分别命名为BpCYP4、BpCYP5、 BpCYP14,利用生物信息学分析BpCYP450蛋白的分子结构特征及其与其他物种CYP450蛋白的亲缘关系。采用QRT-PCR技术,对白桦BpCYP450组织特异性、激素信号及伤害诱导下的表达特征进行分析。【结果】生物信息学结果表明BpCYP4、BpCYP5、BpCYP14 cDNA序列长度分别为1 569、1 584和1 530 bp,具有完整的开放阅读框(ORF),分别编码522、527和509个氨基酸,均为亲水性跨膜蛋白,主要定位于叶绿体。白桦BpCYP450与百脉根、扁豆及豌豆等豆科植物CYP450蛋白亲缘性较高。组织特异性分析结果显示,3个BpCYP450 基因在叶和根中表达较高,茎中较低。激素信号及伤害诱导结果表明,3个BpCYP450基因不同程度地响应MeJA、SA、GA₃、ABA、乙烯利激素信号及伤害诱导。【结论】3个BpCYP450基因均为CYP450基因家族的新成员,具有组织特异性及激素诱导表达特性,可能在白桦生长发育、抵御胁迫及代谢物合成中发挥重要作用。     

刚毛柽柳TheIF1A基因转入酵母的抗逆能力分析

翻译起始因子eIF1A基因是蛋白合成的重要调控因子之一,在一些植物中可能参与抗逆调控过程。为了研究刚毛柽柳TheIF1A基因是否参与抗逆过程,将TheIF1A基因插入酵母表达载体pYES2中构建成重组载体,转入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中获得重组型酵母,分别比较转TheIF1A基因酵母和转空载体对照酵母在山梨醇、H₂O₂、CdCl₂、CuSO₄、ZnCl₂、KCl、Na₂CO₃、MgCl₂、-20 ℃和53 ℃胁迫处理之后的存活能力。结果显示,TheIF1A基因能有效提高转基因酵母的抗干旱、盐碱、氧化、重金属及极端温度的能力,表明TheIF1A可能参与了柽柳多种抗逆调控过程。     

4种基因表达量和光合参数差异对白桦无性系幼苗生长的影响

【目的】分析1年生白桦(Betula platyphylla)无性系幼苗RBCS1A、RBCS3B、GO、RCA基因表达量和光合速率、蒸腾速率、气孔导度、瞬时水分利用效率、胞间CO₂浓度、羧化效率与苗高、地径的相关性,探索基因表达量和光合参数对白桦无性系幼苗生长初期的影响。【方法】在白桦双列杂交子代林中选择6株成熟的树木进行组织培养,随后将其扩繁为6个无性系,对1年生白桦无性系幼苗的生长量与光合参数和4个与光合作用相关的基因表达量进行测定分析。【结果】6种不同基因型白桦无性系幼苗的生长量与光合参数及基因表达量间差异显著(P<0.05);光合参数间表现出了密切的相关性,其中净光合速率与瞬时水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度、羧化效率显著正相关(P<0.05)。RBCS1A的表达量与RBCS3B显著正相关,RBCS1A的表达量与RCA显著正相关,GO基因的表达量与RCA显著负相关(P<0.05)。基因表达量与植物的蒸腾速率、净光合速率、瞬时水分利用效率及气孔导度间均表现出了显著相关性(P<0.05),但基因表达量和光合参数与白桦幼苗的苗高、地径相关性未达到显著水平(P>0.05)。【结论】1年生白桦不同无性系幼苗4种基因的表达量和6种光合参数间差异显著,并且表现出了密切的相关性,但与苗高、地径相关性不显著。说明在白桦幼苗生长的初期,4种基因的表达量和6种光合参数并不能够显著地影响白桦无性系幼苗的生长。     

青杄PwWrbA基因克隆及表达分析

色氨酸阻遏结合蛋白(tryptophan repressor-binding protein,WrbA)是一种重要的抗氧化酶类,参与了多种逆境反应。笔者通过RACE-PCR的方法克隆得到青杄WrbA基因的cDNA全长,共1 045 bp,编码区651 bp,编码203个氨基酸。利用生物信息学工具对其进行理化性质、二级结构和三级结构的分析,该蛋白理论分子质量21.80 ku,pI值6.43,N端11—15位氨基酸和C端112—165位氨基酸是FMN结合位点。荧光定量PCR和半定量RT-PCR发现青杄PwWrbA在各组织中都有表达,但在针叶中表达量最高。同时,PwWrbA在NaCl和ABA胁迫处理后表达量升高,H₂O₂也会影响其表达的改变,H₂O₂处理6 h后表达量上调。因此,PwWrbA是一个新的WrbA基因,推测其可能在青杄逆境胁迫应答中发挥作用。     

转BpmiR156基因白桦株系的耐盐性分析

【目的】探究植物年龄响应因子miR156的耐盐功能。【方法】以BpmiR156过表达白桦株系和非转基因对照株系为材料,通过PCR及qPCR分析各转基因株系中外源BpmiR156的稳定性及表达情况;同时对转基因及对照株系进行NaCl胁迫处理,调查胁迫后盐害指数、生理指标及生长速度。【结果】各转基因株系中外源BpmiR156已整合到白桦基因组中,且表达量显著高于非转基因对照株系;NaCl胁迫后,转基因株系的H₂O₂、丙二醛(MDA)含量及盐害指数高于对照株系,生长速度变慢。【结论】BpmiR156基因在白桦中稳定表达,BpmiR156基因过表达白桦株系与对照株系相比,在盐胁迫后盐害指数增加,生长速度变慢,膜系统损伤更严重,说明转入miR156基因在一定程度上降低了白桦的耐盐性。     

基于CRISPR/Cas9的毛果杨bHLH106转录因子的功能研究

目的 采用CRISPR/Cas9基因编辑系统创制毛果杨(Populus trichocarpa)bHLH106(Basic Helix-Loop-Helix 106)基因的突变体,分析植株的表型特征,初步揭示PtrbHLH106基因在毛果杨木材形成过程中的功能。方法 基于前期对毛果杨野生型(WT)茎干的不同细胞类型(形成层、木质部和韧皮部细胞)RNA-seq数据,克隆得到一个在形成层及木质部较高表达的bHLH基因PtrbHLH106。采用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制毛果杨PtrbHLH106的功能缺失突变体。对生长60、90、120 d的毛果杨ptrbhlh106突变体和WT植株进行表型观察;对生长120 d的植株各茎节进行石蜡切片,利用甲苯胺蓝染色观察并进行细胞统计分析。结果 获得毛果杨ptrbhlh106突变体;与WT相比,突变体植株的株高、地径无明显差异;在整个测量的生长周期中,第8茎节长度有缩短的趋势,茎节数量有增加的趋势;形成层细胞层数有增加的趋势但差异不显著,导管细胞孔径显著增大,纤维细胞数量显著减少。结论 ptrbhlh106突变体与WT植株在导管孔径和纤维细胞数量上存在差异,初步证明PtrbHLH106基因参与了调控毛果杨次生木质部的发育。