烟草乙烯受体类似物NTHK2全长基因的克隆及其激酶结构域生化特性

应用5＇-RACE方法克隆到烟草NTHK2的全长cDNA.其全长cDNA共有3 216bp,其中5'非编码区为509bp,3＇非编码区为427bp,编码区为2 280bp,编码产物为760个氨基酸.NTHK2氨基酸序列与植物中的许多杂合型的两组分乙烯受体基因有较高的同源性,具有推测的组氨酸激酶结构域和接受域;但是,在激酶结构域中没有保守的组氨酸,而是被一个天冬氨酸残基所替代.为了研究其生化特性,在酵母中以融合蛋白的形式表达了激酶结构域.体外激酶分析表明,当有Mg2+存在的情况下NTHK2能够自我磷酸化.进一步的研究应阐明NTHK2在植物体内是否能够作为乙烯受体,参与乙烯的信号传导过程.     

烟草乙烯受体类似物NTHK2全长基因的克隆及其激酶结构域生化特性

应用5′-ARCE方法克隆到烟草NTHK2的全长cDNA。其全长cDNA共有3216bp,其中5′非编码区为509bp,3′非编码区为427bp,编码区为2280bp,编码产物为760个氨基酸。NTHK2氨基酸序列与植物中的许多杂合型的两组分乙烯受体基因有较高的同源性,具有推测的组氨酸激酶结构域和接受域。但是,在激酶结构域中没有保守的组氨酸,而是被一个天冬氨酸残基所替代。为了研究其生化特性,在酵母中以融合蛋白的形式表达了激酶结构域,体外激酶分析表明,当有Mg^2 存在的情况下NTHK2能够自我磷酸化。进一步的研究应阐明NTHK2在植物体内是否能够作为乙烯受体。参与乙烯的信号传导过程。     

一个具有S位点的水稻类受体激酶OsSRL参与干旱胁迫反应

植物在进化过程中针对干旱、高盐和高低温等逆境胁迫形成了多种适应机制, 植物类受体激酶作为重要的细胞信号传递分子在植物生长和抗逆境胁迫中发挥着重要功能。该文发现一个具有S位点的类受体激酶基因OsSRL可能参与水稻(Oryza sativa)的干旱胁迫反应。利用RNAi技术降低OsSRL的表达水平后, 转基因植株抗旱性增强, 并表现出幼苗存活率、叶绿素含量及鲜重增加等表型。进一步的研究表明30%PEG和100 μmol·L^–1ABA可诱导OsSRL基因表达, 利用RNAi降低其表达导致干旱诱导基因RAB16A及LEA3表达水平明显增加。表达模式分析发现OsSRL在胚芽、胚根、根、茎节以及花中表达。以上结果表明, OsSRL表达水平的降低增强植物的干旱耐受性, 其作为一个S-位点样类受体激酶可能参与了水稻对干旱胁迫的反应。     

水稻中受体激酶的系统树分析

植物受体激酶(RLKs)在植物细胞内的反应中发挥着重要作用.为了比较拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)和水稻(Oryza sativa L.)中受体激酶的进化关系,作者通过对北京华大基因研究中心(BGI)的籼稻蛋白质数据库进行BLASTP搜索,找到267个受体激酶类似基因,根据它们的胞外结构域可以将这些基因分为不同的类型.与拟南芥中受体激酶的系统树比较分析表明,不同类型的受体激酶具有不同的序列保守性,说明在植物进化过程中,不同类型的受体激酶具有不同的进化关系.水稻受体激酶与拟南芥受体激酶BRI1的多序列匹配结果也表明二者可能具有不同的磷酸化位点.     

植物乙烯信号转导研究进展

过去10年,对模式植物拟南芥的分子遗传学研究建立了植物乙烯信号转导线性模型.乙烯结合到受体上,经一条MAPK级联反应和转录级联途径将信号转导而产生乙烯反应.拟南芥乙烯受体家族由5个成员构成,ETR1、ERS1、ETR2、ERS2和EIN4.乙烯受体包括三个结构域:乙烯结合结构域、组氨酸激酶结构域和反应调控结构域.乙烯受体定位于内质网,与CTR1协同负调控乙烯反应.ENI2、EIN3/EIL、ERF1依次位于CTR1下游,正调控乙烯反应.EIN3属于转录激活因子调控蛋白家族,受转录后调控.乙烯稳定EIN3结构,EBF1/EBF2促进EIN3分解.ERF1是转录调控因子家族成员之一,是EIN3/EIL的直接作用目标.     

烟草乙烯受体研究进展(综述)

对近几年有关烟草乙烯受体基因研究的最新进展作简要介绍,并就今后该领域的研究方向进行探讨。已知烟草乙烯受体家族至少包括NtETR1、NtERS1、NTHK1和NTHK2等4种基因,其中NTHK1和NTHK2同源且有相似结构,两者的激酶活性与细菌双组分调节系统非常相似,激酶活性需要一些二价阳离子的参与。烟草乙烯受体在细胞内的作用位点还缺少研究。     

水稻中受体激酶的系统树分析

植物受体激酶(RLKs)在植物细胞内的反应中发挥着重要作用。为了比较拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)和水稻(Oryza sativa L.)中受体激酶的进化关系,作者通过对北京华大基因研究中心(BGI)的籼稻蛋白质数据库进行BLASTP搜索,找到267个受体激酶类似基因,根据它们的胞外结构域可以将这些基因分为不同的类型。与拟南芥中受体激酶的系统树比较分析表明,不同类型的受体激酶具有不同的序列保守性,说明在植物进化过程中,不同类型的受体激酶具有不同的进化关系。水稻受体激酶与拟南芥受体激酶BRI1的多序列匹配结果也表明二者可能具有不同的磷酸化位点。     

秀珍菇乙烯受体基因克隆及其在1-MCP保鲜处理下的表达

本研究通过生物信息与分子生物学手段,对秀珍菇乙烯受体基因进行克隆,并用荧光定量PCR检测1-MCP处理前后秀珍菇乙烯受体基因的表达情况。本研究克隆到1个秀珍菇可靠的乙烯受体基因PpuETR1,该基因编码的氨基酸序列含有保守的组氨酸激酶结构域,与双孢蘑菇的组氨酸蛋白激酶感应蛋白和植物的同源乙烯受体同源。该基因在1-MCP处理后表达量受到了明显的抑制,在贮藏期间均呈下调表达,这从分子水平上说明1-MCP抑制了乙烯受体基因的表达,从而减缓了乙烯信号通路对秀珍菇成熟衰老作用。实验结果为1-MCP对秀珍菇的保鲜作用机理研究提供了一定的数据支持。     

三叶木通光敏色素A基因的序列及表达分析

光敏色素( phytochrome,简称PHY)是植物体内最重要的光受体,参与调节植物种子萌发、幼苗生长、茎的伸长、子叶伸展直至开花控制等许多生理过程。该研究通过RT-PCR方法首次从三叶木通( Akebia trifoli-ata)中获得了编码光敏色素A的cDNA序列(命名为AktrPHYA1,GenBank登录号为KP864055)。结果表明：该序列由3496 bp组成,包含一个3426 bp的完整开放阅读框,编码1141个氨基酸。 AktrPHYA1编码的蛋白N端为光感受区域,包括一个GAF结构域、一个PHY结构域;C端为光调节区域,C端包括两个PAS结构域、一个组氨酸激酶A结构域和一个类似组氨酸激酶的ATP 激酶结构。同源蛋白比对显示,AktrPHYA1与耧斗菜、荷花的同源蛋白序列一致性分别为83％和82％。遗传进化树分析表明,单子叶植物和双子叶植物的光敏色素A基因分别聚为两支;在双子叶植物中,AktrPHYA1与耧斗菜、荷花PHYA聚在一起,说明三叶木通与耧斗菜、荷花遗传关系较近。 AktrPHYA1在三叶木通茎、叶片、雄花、雌花、种子中均有表达,且在种子中表达最强,在叶片中表达量最低。 AktrPHYA1的组织表达谱暗示了其在植物中可能的功能。该研究结果为三叶木通光敏色素A基因的功能研究奠定了基础。     

植物SAR和ISR中的乙烯信号转导网络

乙烯作为重要的信号分子在植物SAR和ISR中发挥重要作用。受病原物和其它激发子处理后,植物体内乙烯被合成,为内质网上一个His激酶类受体家族(Ⅰ型和Ⅱ型)所感知,在铜离子的转运活性下,乙烯与受体的结合使Raf-类Ser/Thr激酶CTR1失活。在CTR1的下游,EIN2、EIN3、EIN5/AIN1、EIN6、EIN7是乙烯反应的正调节子,负责乙烯信号的传导。EIN2编码功能未知的新的膜整合蛋白,而EIN5/AIN1、EIN6和EIN7尚未从分子水平上进行鉴定。定位在核内的DNA结合蛋白EIN3,直接作用于ERF1,调节乙烯反应基因的转录,激活植物防御素和病程相关蛋白基因的表达,使植物建立抗病性反应。     

乙烯信号转导及其在植物逆境响应中的作用

乙烯是一种重要的气态植物激素,在植物生长发育及响应生物或非生物胁迫过程中起着重要作用。在模式植物拟南芥中,乙烯首先被内质网膜上乙烯受体所感知,通过一系列下游信号组分进行转导,最终将信号传递到细胞核内转录因子,诱导相关目的基因的表达,从而显示乙烯反应。综述了近几年有关乙烯受体、乙烯信号转导组分及其调控因子的最新研究进展,同时对乙烯信号转导在植物逆境响应中的作用进行了探讨。     

一种转录受病原物接种和机械创伤诱导的水稻WRKY基因的鉴定

WRKY基因编码一类植物特异性转录因子,该类基因目前在双子叶植物中得到了较好的研究.为了研究WRKY基因在单子叶植物中的生物学功能,从水稻(Oryza sativa L.)中分离了OsiWRKY基因的cDNA.该cDNA可编码一个含482个氨基酸残基的蛋白质,该蛋白质预测的一级结构中含有一个WRKY结构域,在该结构域中发现了一个典型的C2-H2锌指结构模块.OsiWRKY预测的一级结构中还可能含有一个细胞核定位因子;利用瞬时表达体系,发现OsiWRKY与GFP绿色荧光蛋白(GFP)的融合蛋白的确定位在水稻细胞核中.在凝胶阻滞实验中,体外表达的OsiWRKY蛋白可特异地结合W-box顺式因子.在水稻白叶枯病原细菌接种实验中,OsiWRKy基因的转录本在抗病品种(IR-26)中的诱导增加强度明显高于感病品种(Jingang 30).在模拟接种的水稻中,OsiWRKy基因的转录本也表现诱导增加,但其诱导增加的起始时间和幅度要显著低于水稻白叶枯病原细菌接种的水稻植株.这些结果表明,OsiWRKY基因可能编码了一个含有WRKY结构域的转录因子,该转录因子可能参与了水稻对病原物接种和机械创伤的反应,但OsiWRKY蛋白调节两种反应的机制可能有所不同.     

烟草乙烯转录因子ERF基因NtTOE3的克隆、载体构建及表达分析

ERF（Ethylene-responsive factor）是一类具有AP2特征结构域的乙烯应答转录因子,在响应植物的逆境胁迫应答中起关键作用。为明确ERF家族成员TOE3在烟草中的生物学功能和调控机制,同源克隆普通烟草K326中NtTOE3基因cDNA全长,利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）表征基因表达模式,结合生物信息学分析,对基因功能和调控机制进行初步预测。结果表明,该基因全长1 356 bp,编码451个氨基酸残基,预测分子量为49.84 ku。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水蛋白,可能定位在细胞核,且与美花烟草（Nicotiana sylvestris）NsTOE3有96%的同源性,故命名为NtTOE3。组织表达分析发现,该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中茎中表达量最高。逆境胁迫试验表明,该基因能快速响应低钾、高盐、干旱、H₂O₂、ABA和4℃等逆境处理。表明NtTOE3转录因子在烟草非生物胁迫中起着重要调节作用。     

利用烟草瞬时表达系统检测高等植物基因的剪接加工

解析基因的剪接加工机制是了解植物形态建成、生长发育和逆境胁迫应答的重要环节．与动物相比,植物中相应的研究进展较为缓慢．利用农杆菌介导的烟草瞬时表达系统,分别对单子叶植物水稻BADH2和双子叶植物拟南芥GR7基因片段在烟草叶片中的转录后剪接加工进行分析．结果表明,一些重要剪接调控元件在植物中保守存在,而烟草瞬时表达系统可以作为研究高等植物剪接调控的重要工具,快捷灵敏地检测基因的剪接加工方式．     

香蕉苹果酸脱氢酶基因克隆及其逆境胁迫表达

从香蕉果实抑制差减文库中获得一条香蕉苹果酸脱氢酶基因片段,采用RACE技术获得全长,命名为MaMDH;MaMDH基因全长1 249bp,编码332个氨基酸。生物信息学分析预测其编码蛋白分子量约35 448Da,等电点为6.53。与已知植物苹果酸脱氢酶基因相比,氨基酸同源性均达92%。保守结构域分析发现,MaMDH基因具有NAD结合位点、苹果酸结合位点和二聚体结合位点。系统进化树比对分析表明,MaMDH与玉米和小麦的亲缘关系较近。MaMDH基因在乙烯利处理香蕉苗中上调表达;在盐、Al 3+胁迫和香蕉尖孢镰刀菌4号生理小种处理幼苗中先上调表达,后下调表达;在冷害胁迫幼苗中先下调表达,后上调表达;而在干旱胁迫、伤害胁迫幼苗中表达没有明显变化。研究表明,香蕉中的苹果酸脱氢酶基因具有响应生物胁迫和非生物胁迫能力,可能在香蕉适应衰老、盐、铝、低温胁迫和枯萎病菌侵染等逆境中发挥重要作用。     

一种转录受病原物接种和机械创伤诱导的水稻WRKY基因的鉴定

WRKY基因编码一类植物特异性转录因子,该类基因目前在双子叶植物中得到了较好的研究。为了研究WRKY基因在单子叶植物中的生物学功能,从水稻(Oryza sativa L.)中分离了OsiWRKY基因的cDNA。该cDNA可编码一个含482个氨基酸残基的蛋白质,该蛋白质预测的一级结构中含有一个WRKY结构域,在该结构域中发现了一个典型的C2-H2锌指结构模块。OsiWRKY预测的一级结构中还可能含有一个细胞核定位因子;利用瞬时表达体系,发现OsiWRKY与GFP绿色荧光蛋白(GFP)的融合蛋白的确定位在水稻细胞核中。在凝胶阻滞实验中,体外表达的OsiWRKY蛋白可特异地结合W-box顺式因子。在水稻白叶枯病原细菌接种实验中,OsiWRKY基因的转录本在抗病品种(IR-26)中的诱导增加强度明显高于感病品种(Jingang 30)。在模拟接种的水稻中,OsiWRKY基因的转录本也表现诱导增加,但其诱导增加的起始时间和幅度要显著低于水稻白叶枯病原细菌接种的水稻植株。这些结果表明,OsiWRKY基因可能编码了一个含有WRKY结构域的转录因子,该转录因子可能参与了水稻对病原物接种和机械创伤的反应,但OsiWRKY蛋白调节两种反应的机制可能有所不同。     

一个水稻多逆境响应基因OsMsr3克隆与表达分析

为深入探讨水稻对逆境的反应机理并寻找新的植物耐逆基因,采用Affymetrix水稻表达芯片(含51279个转录本)分析了培矮64S全基因组在不同逆境(高温、干旱、低温)胁迫下、不同生育时期叶片和穗中的表达谱,从中筛选出一个受多种逆境诱导表达的基因OsMsr3(Oryza sativa L.multiple stresses responsive gene3,GenBank登陆号为 FJ383169).定量实时PCR分析结果进一步证实了此基因在逆境条件下的诱导表达模式.用 RT-PCR方法扩增获得了包含其完整开放阅读框的cDNA克隆,序列分析表明,其ORF大小为480 bp,编码一个具有160个氨基酸残基的低分子量热激蛋白,推测分子量约为18.0 kD;pI约为6.8.对其编码的蛋白质进行分析,发现其羧基端存在一个HSP20的蛋白保守结构域,与其他植物中的低分子量热激蛋白的相似性介于33.7%～97.5%.对其可能的启动子序列分析,发现6类与逆境反应有关的顺式作用元件.推测该基因在逆境反应中起着重要的作用,进一步的研究正在进行中.     

植物丙酮酸磷酸双激酶的分子生物学和基因工程研究进展

丙酮酸磷酸双激酶是C4光合途径中的专一性酶,在C4光合作用中起着重要作用.综述了植物丙酮酸磷酸双激酶基因结构、基因进化、表达调控机理,概述了植物丙酮酸磷酸双激酶基因工程在植物光合生理方面的研究进展.     

大豆类受体蛋白激酶基因GmRLCK的克隆及初步分析

植物类受体蛋白激酶(receptor-likeproteinkinase,RLK)在高等植物生长发育和环境刺激的信号传导中起着重要的作用。本文报告了一个新的大豆类受体蛋白激酶基因的全长cDNA克隆及对其基因结构和功能的初步分析。研究表明该基因序列编码的蛋白包含一个跨膜域、一个具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的胞内域和一个缺少N-末端信号肽的胞外域。采用生物信息学方法分析表明,该基因与一些拟南芥菜类受体蛋白激酶基因具有很高的相似性,这些激酶N-末端都缺少信号序列,属于植物胞质类受体激酶(receptor-likecytoplasmickinase,RLCK)亚家族。因此命名该大豆基因为GmRLCK(GenBankAccessionNo.AY687390)。对GmRLCK激酶域中磷酸化可能性较高的位点进行了预测。RT-PCR的结果表明,GmRLCK在大豆子叶、根、花以及豆荚中都有较高的表达,而在胚根、茎和成熟叶片中的表达相对较弱。进化分析表明GmRLCK与一些衰老相关的植物类受体蛋白激酶具有较近的亲缘关系。     

烟草NtCBL1基因的克隆、表达载体构建及表达分析

CBL是一类Ca²⁺感受蛋白,在植物适应或抵制逆境胁迫的过程中发挥重要的作用。从烟草品种K326中克隆到了一个CBL1的同源基因,该序列包含了一个642 bp的开放阅读框,编码一个由213个氨基酸残基组成的蛋白,预测分子量为24.5 kDa,等电点为5.03。同源性分析结果显示,该基因与林烟草CBL1、甜辣椒CBL1等具有较高的同源性,故命名为NtCBL1。生物信息学分析表明,NtCBL1具有CBL家族保守的EF-hand钙结合结构域。组织表达分析发现该基因在成熟期的根、茎、叶、花中均有表达,在根中的表达量最高。逆境胁迫实验表明,该基因表达受低钾、高盐、干旱、ABA和低温诱导调控,参与烟草生物与非生物逆境胁迫的响应。并成功构建了NtCBL1-pBI121过表达载体。研究结果为解析NtCBL1在响应逆境胁迫的功能奠定一定理论基础。