糙皮侧耳Pleurotus ostreatus子实体凝集素基因polectin2及其启动子的克隆及功能鉴定

凝集素在食用菌的生长发育、抗病虫等逆境及抗肿瘤等方面发挥着重要的作用,但是关于糙皮侧耳凝集素基因的抗逆功能研究还比较薄弱。因此,本文利用PCR技术克隆得到糙皮侧耳子实体凝集素polectin2基因及其启动子序列,测序和生物信息学结果显示该基因不含内含子,完整开放阅读框为408bp,编码136个氨基酸,预测蛋白分子量15.3k Da;启动子polectinpro序列长度为927bp,生物数据库PLACE分析结果表明polectinpro含有低温、干旱胁迫诱导和病程相关等抗逆元件。然后,构建含有GFP融合蛋白的重组植物表达载体pCAMBIA1302-polectinpro-gfp,并进行烟草遗传转化,结果证明该启动子能够在低温诱导下驱动gfp基因表达。同时成功构建了含有polectin2的重组植物表达载体pCAMBIA1301-polectin2并进行了烟草遗传转化;对阳性转化植株T1代和野生型种子进行低温胁迫实验,结果表明转基因种子萌发率明显高于野生型。综上所述,推测polectin2基因具有耐低温功能,且其启动子具有低温诱导活性。上述结果为进一步利用子实体凝集素polectin2基因提高食用菌的耐低温等抗逆功能提供了理论依据和技术支持。     

过表达TaLEA1和TaLEA2基因提高转基因拟南芥的耐盐性

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁。耐盐基因挖掘对作物耐盐育种非常重要。LEA蛋白家族是一个多基因家族,在植物应对非生物胁迫中发挥重要作用。本课题组前期研究阐明小麦TaLEA1基因在拟南芥中过表达可以提高转基因植物的耐盐性和抗旱性。本研究系统分析了小麦TaLEA2基因表达蛋白的理化性质、基因表达模式及启动子功能区域,并在拟南芥中过表达TaLEA2基因及共表达TaLEA1和TaLEA2基因,分析TaLEA2基因的抗逆功能及2个LEA基因的抗逆效果。结果表明,TaLEA2基因的表达产物属于第3组LEA蛋白,是稳定的亲水蛋白,富含α-螺旋、β-转角等结构。TaLEA2基因在小麦根、茎、叶、花、种子等不同组织中均有表达,盐胁迫条件诱导其高表达。在拟南芥中过表达TaLEA2基因,或过表达TaLEA1和TaLEA2基因都能够提高转基因拟南芥的耐盐性和抗旱性,转基因株系的种子萌发率、根长及叶绿素含量显著高于野生型,且双基因过表达的转基因植物的抗逆能力高于单个基因过表达株系。本研究结果为LEA基因抗逆机理的研究和多基因共转提高植物抗逆性提供了重要信息。     

基于转录组的葱蝇表皮蛋白基因家族的鉴定及在非滞育和冬滞育条件下的表达分析

【目的】昆虫表皮蛋白在昆虫的生长发育、抑制水分蒸发和抵御其他外界不良环境等方面起到重要的作用。通过转录组水平上葱蝇Delia antiqua表皮蛋白基因家族的鉴定及部分基因在非滞育和冬滞育条件下的表达规律分析,为进一步研究葱蝇表皮蛋白在滞育期的抗逆功能奠定基础。【方法】基于转录组数据,通过生物信息学方法对葱蝇表皮蛋白基因进行鉴定分析,系统进化和保守结构域分析并采用实时荧光定量PCR法比较分析了12个基因在葱蝇非滞育和冬滞育不同发育时期的表达变化。【结果】在葱蝇中鉴定出81个表皮蛋白基因,分别属于RR(71个基因)、CPAP(5个基因)和CPLC(5个基因)亚家族,其编码的蛋白质含有92~495个氨基酸,分子量约为8.692~52.2 k D,等电点为3.90~9.93。亚细胞定位预测结果显示67个全长表皮蛋白均为外分泌型。12个葱蝇表皮基因在非滞育和冬滞育过程中有明显不同的表达规律。【结论】葱蝇表皮蛋白基因RR-2型的保守基序中发生了基因突变,引起关键氨基酸的替换,这可能暗示它们在非滞育和滞育不同条件下,不同发育阶段中蛹皮结构重建和某些器官的发生方面发挥不同作用。该研究结果为进一步阐明葱蝇滞育蛹皮结构及抗逆功能的研究提供了重要理论基础。     

中华蜜蜂重要生物学特性相关功能基因研究进展

中华蜜蜂Apis cerana cerana Fabricisus是一种重要的经济动物,具有嗅觉敏锐,抗寒耐热,抗螨及采集能力强等特点.目前人们采用分子生物学的方法,对中华蜜蜂的基因组成、基因表达调控及基因功能分析等方面开展研究,揭示其特征行为的分子机理已成为该领域的研究热点之一.近年来,中华蜜蜂重要生物学特征功能相关基因(即蜂王浆蛋白相关基因、化学通讯相关蛋白基因和抗逆相关基因)在基因克隆、表达特性及功能研究等方面取得了重大进展.本文重点对此进行综述.     

小麦泛素结合酶TaE2的表达分析及蛋白互作

以小麦抗逆相关蛋白TaMAPK2作为诱饵,利用酵母双杂交系统筛选小麦cDNA融合表达文库,获得候选蛋白TaE2。生物信息学分析表明,TaE2基因属于泛素结合酶UCE2基因家族成员。半定量RT-PCR结果表明TaE2基因在小麦根、茎、叶和种子等器官中均有表达,荧光定量PCR显示TaE2基因在干旱、高盐和ABA胁迫下均上调表达。利用原核表达获得GST-E2融合蛋白并使用蛋白标记亲和层析柱纯化。本文报道的小麦TaE2基因,为进一步分析泛素蛋白酶体途径在小麦逆境响应中的功能和机制打下基础。     

柠条锦鸡儿CkLEA4基因克隆及表达分析

LEA蛋白是一种与植物抗逆相关的胚胎发育晚期丰富蛋白。该研究从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制削减杂交文库中筛选到1条LEA蛋白编码基因的部分序列,用RACE技术扩增得到该基因cDNA全长并对其进行了克隆。测序表明该基因cDNA长870bp,其中开放阅读框长510bp,编码169个氨基酸,推测蛋白分子量为17.03kD,等电点为9.3,是一种亲水蛋白。序列比对和系统进化分析表明,该基因属于LEA4基因家族成员,命名为CkLEA4。实时荧光定量PCR检测发现,CkLEA4基因在干旱、ABA和NaCl处理下均受到不同程度的诱导,说明CkLEA4基因可能与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫有关。     

钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

植物钙依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)是细胞Ca2 信号的受体,同时具有Ca2 受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变,这些基因在植物逆境胁迫的Ca2 信号转导中起着十分重要的作用,为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基因资源。     

植物泛素结合酶E2功能研究进展

泛素-26S蛋白酶体途径是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径,广泛参与植物生长发育相关过程。该途径中关键酶主要包括泛素活化酶(E1)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3),对靶蛋白泛素化起重要作用。在简单概述泛素化过程的基础上,主要对近年来植物E2蛋白在DNA修复、光周期和维管分化调控,缺素及抗逆胁迫响应中的功能进行综述,为今后该蛋白功能的深入研究及木本植物中该功能基因的发掘奠定基础。     

基因组学方法在植物抗逆性研究中的应用

由于植物抗逆性遗传极其复杂,因而植物抗逆性能(包括抗非生物胁迫如盐碱、干旱、低温等的能力和抗生物协迫如真菌、细菌、病毒和线虫的能力等)的提高受到了极大限制。近年来,基因组学的兴起对我们全面理解植物抗逆性起着革命性作用。结构基因组学将会使我们挖掘大量全新的抗逆基因,并能揭示各抗逆性基因的详细结构以及抗逆性遗传进化机理。功能基因组学将会阐明植物抗逆中的复杂的调控网络,揭示涉及抗逆蛋白的多样性。通过比较基因学的研究,可以把从模式植物上获得的抗逆遗传信息推广到基因组较复杂的植物上去。大规模的全新基因的发现及其在抗逆反应中的表达模式的研究和它们在抗逆应中作用的理解将会为利用遗传工程进行植物抗逆育种提供广阔的前景。     

自然生境下芦苇细胞中的未折叠蛋白反应

晚期胚胎富集蛋白（LEA蛋白）在芦苇中广泛存在，是影响芦苇抗逆的一种重要的功能蛋白。文章分析了LEA基因在不同自然生境下芦苇中的表达差异，并利用RT-PCR方法探究了LEA基因对于芦苇品种化鉴定的适用性。     

Identification of species‐specific genes from Leucaena leucocephala using interspecies suppression subtractive hybridisation

Leucaena leucocephala (leucaena) is a tropical tree‐legume, known for its high level of tolerance to various stress conditions including drought and diseases. We hypothesised that leucaena contains a specific set of genes for tolerance to various abiotic and biotic stresses, which may be either absent or not expressed in other legumes that are susceptible to these stress conditions. Interspecies suppression subtractive hybridisation (iSSH) was used to identify some leucaena‐specific genes using cDNAs from leucaena and Acacia confusa (acacia) as the tester and driver, respectively. Ninety‐six leucaena genes showing homologies to various plant genes with known functions and 46 other genes encoding hypothetical proteins (hyps) were identified. Twenty‐two genes encoded various stress‐related proteins including chitinase, PR‐10 protein, type 2 metallothionein, thaumatin‐like protein, germin‐like protein (GLP), molybdenum cofactor sulfurase (MCSU), aldehyde dehydrogenase, cysteine proteinase and Kunitz trypsin inhibitor. Conserved domain (CD) and position‐specific iterative (PSI)‐BLAST analyses predicted the possible functions of 15 hyps. The possible functions of the remaining hyps were predicted on the basis of various linear motifs. Six stress‐related genes and 22 hyps were identified that expressed at higher levels under drought conditions in leucaena. The stress‐related genes of leucaena identified through iSSH provide a foundation for future studies of molecular bases of stress tolerance in leucaena. These genes may also serve as a useful source of stress‐tolerant genes for crop improvement in the future.     

应用SSH技术研究NaHCO3胁迫下柽柳基因的表达

以NaHCO3胁迫紫杆柽柳(Tamarix androssowii)cDNA为试验方(tester),正常生长紫杆柽柳cDNA为驱动方(driver),应用SSH技术研究胁迫下柽柳基因的表达。经Northern杂交检测,共获得36个盐胁迫应答基因。Blastx分析表明,它们编码的蛋白与下列蛋白同源：抗氧化酶CAT和PRDX;海藻糖磷酸酶(trehalose phosphatase),该酶与海藻糖合成相关;多种调控蛋白,例如bZIP转录因子、MADS-box蛋白、富含甘氨酸RNA结合蛋白(glycine-rich RNA-binding proteins)、CCCH型锌指蛋白、F-box蛋白等等;早期光诱导蛋白(early light-induced protein),该蛋白可以保护和／或修复由胁迫引起的植物光合元件(photosynthetic apparatus)损伤;半胱氨酸蛋白酶(cysteine proteinase)和VPE(vacuolar processing enzyme),它们在植物细胞的死亡过程中起作用;以及脂质转移蛋白前体(lipid transfer protein precursor)、聚合泛素(polyubiquitin)、查尔酮合成酶、谷胱甘肽转移酶、NADPIDH、盐诱导S12蛋白、OEE1等蛋白。在获得的36个基因中,3个基因编码的蛋白分别与3个推定(putative)的蛋白即HAK2(K^ transporter)、钙结合蛋白和RNA结合蛋白具有同源性;同时,发现6个盐胁迫应答的新序列。上述结果提示柽柳的抗盐性可能不仅是依赖于盐腺的泌盐作用,而是一个多种抗盐途径和多基因协同作用的复杂体系。     

提高植物磷营养效率（候选）基因研究进展

低磷限制植物产量提高和品质改良是全球亟待解决的土壤养分问题之一,利用现代转基因技术结合常规育种手段培育磷高效新品种是解决这一问题的有效途径。目前,已有百余个磷营养效率候选基因被克隆,但真正用于植物转基因育种实践的却寥寥无几,且进展缓慢。究其原因可能是由于现有候选基因种类繁杂且未系统分类,有些基因的功能尚未明确,缺少克隆与育种交流平台等问题。鉴于此,本文将目前已克隆的植物磷营养效率候选基因按照其功能不同进行分析,对基因的生物学功能及其潜在应用价值进行归纳总结。这不仅为分子生物学家选择目标基因,解析植物磷高效分子机制提供参考,同时为育种学家进行基因转化,培育磷高效新品种搭建平台。     

Lipid metabolism modulation by the P2X7 receptor in the immune system and during the course of infection: new insights into the old view

For decades, scientists have described numerous protein pathways and functions. Much of a protein’s function depends on its interactions with different partners, and those partners can change depending on the cell type or system. The P2X7 receptor (P2X7R) is one such multifunctional protein that is related to multiple partners and signaling pathways. The relationship between P2X7R and different enzymes involved in lipid metabolism represents a relatively new field in P2X7R research. This field of research began in epithelial cells and currently includes immune and nervous cells. The P2X7R-lipid metabolism pathway is related to many biological functions of P2X7R, such as cell death and pathogen clearance, and this signaling pathway may be involved in many functions that are dependent on bioactive lipids. In the present review, we will attempt to summarize data related to the P2X7R-lipid metabolism pathway, focusing on signaling pathways and their biological relevance to the immune system and infection.     

NaHCO3胁迫下紫杆柽柳一些基因的表达

应用差异显示技术研究了NaHCO3胁迫下紫杆柽柳(Tamarix androssowii)基因的表达.经Northern检测共获得了17个基因片段,BLASTX分析表明,有2个基因与编码F-box类蛋白家族成员的基因同源性较高(F-box蛋白的功能为调节细胞周期转变、转录调控和信号转换,在植物抗逆防御系统中起重要作用);1个基因与翻译起始因子eIF成员有高的同源性(eIF在植物和酵母的抗盐胁迫中起重要作用);2个与分泌型过氧化物酶和过氧化物酶基因同源性高的基因片段;5个与盐碱胁迫密切相关的新基因,它们在胁迫前后差异表达明显.另外7个与已知基因同源性较高或有一定相似性,它们在抗盐碱胁迫中的作用尚待研究.     

EST analysis of gene expression in testis of the ascidian Ciona intestinalis

To explore the gene expression underlying spermatogenesis, a large-scale analysis has been done on the cDNAs from testis of the ascidian, Ciona intestinalis. A set of 5,461 expressed sequence tags was analyzed and grouped into 2,806 independent clusters. Approximately 30% of the clusters showed significant sequence matches to the proteins reported in DDBJ/GenBank/EMBL database including a set of proteins closely related to the gene regulation during spermatogenesis, functional and morphological changes of spermatogenic cells during spermiogenesis, and physiological functions of sperm, as well as those with housekeeping functions commonly expressed in other cells. Some clones show similarities to the proteins present in vertebrate lymphocytes, suggesting a primitive immune system in ascidians. We have also found some genes that are known to participate in hormonal regulation of spermatogenesis in vertebrates. The large majority of the genes expressed in Ciona testis show no significant matches to known proteins and the further analysis of these genes may shed new light on the molecular mechanism of spermatogenesis and sperm functions.     

盐胁迫下盐穗木差异表达基因的转录组信息分析

盐穗木是一种理想的耐盐模式植物,本文利用生物信息学方法分析盐穗木在盐胁迫下差异表达基因的转录组,为盐穗木耐盐机理及耐盐关键基因的储备提供理论依据。基于盐穗木在盐胁迫（600 mM NaCl）下差异表达的转录组数据,以代谢通路中基因表达数量最多的7条通路和与胁迫刺激响应相关的共8条通路为主要研究内容,筛选出上调和下调表达差异显著的unigene,将其与NCBI数据库中所有物种相关基因进行Blastx比对,筛选出通路中上调和下调差异表达最显著的unigene,同时对差异表达活跃的unigene进行分类汇总。共得到23组差异表达活跃的基因类群,分别是乙烯响应因子、WRKY转录因子、Myb转录因子、bZIP转录因子、葡聚糖酶、6-磷酸脱氢酶、醛脱氢酶、柠檬酸合成酶、蛋白激酶等,推测这些类群的基因在盐穗木耐盐机制中发挥重要作用。     

Molecular evolution of the moonlighting protein SMN in metazoans

The spinal muscular atrophy (SMA) associated protein survival of motor neuron (SMN) is known to be a moonlighting protein: having one primary, ancestral function (presumed to be involvement in U snRNP assembly) along with one or more secondary functions. One hypothesis for the evolution of moonlighting proteins is that regions of a structure under relatively weak negative selection could gain new functions without interfering with the primary function. To test this hypothesis, we investigated sequence conservation and dN/dS, which reflects the selection acting on a coding sequence, in SMN and a related protein, splicing factor 30 (SPF30), which is not currently known to be multifunctional. We found very different patterns of evolution in the two genes, with SPF30 characterized by strong sequence conservation and negative selection in most animal taxa investigated, and SMN with much lower sequence conservation, and much weaker negative selection at many sites. Evidence was found of positive selection acting on some sites in primate genes for SMN. SMN was also found to have been duplicated in a number of species, and with patterns that indicate reduced negative selection following some of these duplications. There were also several animal species lacking an SMN gene.