黄瓜RGA基因的半定量RT-PCR表达分析

以黄瓜(Cucumis sativusL.)抗霜霉病品种东农129为材料,利用RT-PCR半定量法研究了接种霜霉病菌(Pseudoperonospora cubensisRostow)、喷施水杨酸(SA)和氯化钙(CaCl2)等不同处理对黄瓜抗病基因类似序列(RGA)表达的影响.结果表明:CsRGA1和CsRGA5基因的表达受霜霉病菌的侵染而启动或加强,外施SA和CaCl2都能够增强其表达;CsRGA4和CsRGA8属于组成型表达基因,其表达可能与霜霉病菌的侵染无关;CsRGA2的表达与外施SA和CaCl2缺乏密切关联.     

3种外源诱导剂预处理对甜瓜抗病特征及其Fom 2和CHT基因表达的影响

该研究选用水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、Ca~(2+)、无菌水(对照)作为外源预处理诱导剂,以抗、感枯萎病甜瓜品种为材料,分别于诱导预处理2d后接种甜瓜枯萎菌,并于接种5、7、9d时观察发病情况,进行病情调查;在接种后1、3、5、7、9d取甜瓜叶片,分析抗病甜瓜(MR-1)和感病甜瓜(M1-15)叶片中甜瓜抗枯萎病基因(Fom-2)、几丁质酶基因(CHT)的表达变化,以探寻提高防治甜瓜枯萎病菌侵染的技术途径。结果显示:(1)外源MeJA和SA预处理接种后2品种的病情指数显著低于对照,但Ca~(2+)处理后的病情指数与对照无显著差异。(2)经外源诱导预处理接种后,MR-1和M1-15品种叶片的Fom-2和CHT基因均出现差异表达,但Ca~(2+)诱导其上调表达的效果微弱。(3)经SA、MeJA诱导预处理接种后,2品种叶片的Fom-2和CHT基因表达总体均显著高于对照;Fom-2基因的表达抗病甜瓜MR-1分别在接种后5d、7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15则均在接种9d时达到峰值;CHT基因的表达抗病甜瓜MR-1则均在接种后7d时达到峰值,而感病甜瓜M1-15分别在接种后7d、9d时达到峰值。(4)Ca~(2+)处理对抗、感甜瓜叶片的Fom-2和CHT基因的表达均无显著影响。(5)相关分析表明,经SA、MeJA诱导预处理接种后,甜瓜枯萎病病情指数与Fom-2和CHT基因表达量有显著的相关性;而Ca~(2+)处理效果不显著。研究表明:SA、MeJA通过诱导Fom-2、CHT基因上调表达,进而使甜瓜的抗病性提高,而Ca~(2+)处理对两基因表达和甜瓜抗病性均无显著影响。     

高温处理防治黄瓜霜霉病的生理生化机制

以黄瓜感病品种‘长春密刺’为试材,通过室内盆栽试验研究高温对已感染霜霉病菌的黄瓜幼苗生理生化特征的影响.结果显示:(1)在黄瓜幼苗接种霜霉菌后8h,用45℃高温处理90min防治效果最明显.(2)与只接种霜霉病菌的黄瓜幼苗相比,接种霜霉菌后进行高温处理可显著提高叶片叶绿素含量,降低丙二醛含量;与对照相比,接种霜霉菌后进行高温处理可显著提高叶片几丁质酶活性,Western blotting验证了几丁质酶的活性变化.(3)SDS-PAGE结果表明,霜霉菌侵染可诱导一种28kD蛋白表达,高温处理后28kD蛋白的表达量降低.研究结果表明高温处理可能在杀死病原菌的同时,还诱导黄瓜幼苗对霜霉病产生了部分抗性.     

草酸诱导黄瓜幼苗对霜霉病的抗性与H2O2的关系

以长春密刺黄瓜幼苗为材料,对经草酸处理或霜霉菌接种后黄瓜叶片的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及H2O2含量的变化进行了研究.结果表明:草酸处理或霜霉菌接种均可诱导黄瓜幼苗叶片H2O2含量显著增加,且草酸预处理后接种的叶片比相应对照叶片能更快地积累H2O2;草酸处理后叶片SOD和POD活性均升高,而CAT活性却受到一定程度的抑制.研究发现,H2O2参与了幼苗对霜霉病的抗性诱导;叶片H2O2含量的增加与其SOD、POD活性升高、CAT活性下降有关;通过调节黄瓜叶片H2O2的含量来调控有关黄瓜霜霉病抗性的防御基因表达是草酸诱导抗性的机制之一.     

利用抑制差减杂交技术分离三角褐指藻在缺氮条件下上调表达的基因

为了阐明硅藻利用氮源的分子机制, 以三角褐指藻为材料, 利用抑制差减杂交技术, 分离鉴定了16个在缺氮诱导条件下上调表达的基因片段。其中, 与已知功能基因具有较高相似性的有7种, 都是跟氮源的吸收利用相关的。Northern blotting验证其中5个基因, 包括硝酸盐转运蛋白基因、铁氧化还原蛋白亚硝酸还原酶基因、铵盐转运蛋白基因、结合ATP盒的转运蛋白基因和嘌呤透过酶基因, 在缺氮诱导条件下转录水平有明显上调。     

大白菜霜霉菌诱导抑制性消减杂交cDNA文库的构建和分析

以抗霜霉病大白菜双单倍体系（DH）‘T12-19’为材料,构建了霜霉病诱导表达的正向抑制性消减文库,并利用反向Northern斑点杂交技术对768个阳性克隆进行了筛选,共获得57个病原菌诱导上调表达的克隆。测序后得到55条通读表达序列标签（ESTs）,对这些ESTs序列进行聚类和拼接分析,共获得50个unigenes。Blast分析表明,37个unigenes与已知基因高度同源,占全部非重复序列的67.3%。对已知功能基因按MIPS的分类方法进行功能分类,发现这些基因的功能主要涉及物质与能量代谢、转录调控、蛋白质合成与代谢、膜及转运、信号转导、抗病防御等。为了验证文库筛选结果的可靠性,采用实时荧光定量PCR技术分析了其中2个克隆BFCH10和BFIA7的表达谱。结果表明,这2个克隆在接种病菌6h后明显上调表达,与反向Northern斑点杂交结果基本一致。     

高温诱导黄瓜抗霜霉病机理

研究了高温对黄瓜霜霉病菌致病力的影响以及高温控制霜霉病发生的效果.结果表明,40 ℃高温处理2 h和45 ℃处理1 h对黄瓜霜霉病的诱导抗病性作用最明显,其在接种后4 d时的防效分别为58.40%和45.81%,到接种后6 d时,防效分别下降为39.35%和37.65%.经高温诱导后,过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶（Cht）、β-1,3-葡聚糖酶（Glu）活性均显著高于对照,与未诱导植株相比,高温诱导后叶片组织的细胞壁表面有大量木质素沉积,表明高温处理后黄瓜表现出对霜霉病的抗病性.     

黄瓜(Cucumis stavius L.)CSEBF1基因的克隆及其表达特性分析

通过对乙烯利诱导黄瓜茎尖SSH文库的筛选,采用RT-PCR和电子克隆技术,从黄瓜中克隆到一个EIN3-Binding F box protein 1基因,命名为CSEBF1基因(GenBank登录号为KF366911)。结果表明:CSEBF1基因的cDNA全长1 964bp,编码640个氨基酸,含有F-box蛋白保守区域和蛋白质泛素化作用底物识别必需结构—LRRs(leucine-rich repeats),氨基酸序列与拟南芥的同源性为60.47%。实时荧光定量RT-PCR法分析了CSEBF1基因在乙烯利诱导后植株不同部位的表达情况,表明该基因在叶片和根部处理8 h达到最高值,而在茎部16 h达到最高值。同时通过RTPCR方法检测茎、叶部乙烯信号转导相关基因的表达情况发现,CSEIN3基因于处理4 h在茎、叶诱导表达;CSCTR1基因在处理后8 h的茎和16 h的叶片有表达量;CSACS2基因在处理后2 h的叶片被诱导表达,并且表达量随后增加。CSACS1G基因(即F基因)于处理后4 h的叶片增强表达,随后持续较微弱的水平。     

亚精胺诱导黄瓜幼苗对白粉病抗性的研究

以黄瓜品种‘长春密刺’幼苗为材料,研究了亚精氨(Spd)诱导黄瓜幼苗对白粉病的抗性,并测定Spd处理和白粉菌接种对黄瓜叶片4种防御酶活性及3种防卫基因表达的影响。结果显示:(1)0.2～1.0mmol.L-1 Spd对黄瓜幼苗白粉病抗性均有不同程度的诱抗效果,并以0.8mmol.L-1 Spd处理效果最明显,诱导效率可达55.3%。(2)喷施Spd或接种白粉菌均可提高黄瓜叶片过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性,且诱导并接种处理的植株叶片上述酶活性均比只诱导不接种处理的上升速度更快;同时,Spd处理和接种白粉菌可以提高植株叶片中POX、PAL、PR-1a基因的表达量。研究表明,Spd处理可以诱导防卫基因表达的增强,提高防御酶活性,显著降低病情指数,增强黄瓜幼苗对白粉病的抗性。     

中国陕西地方性骨关节病软骨中线粒体功能紊乱相关通路

采用线粒体相关基因表达和IPA方法,对705个线粒体相关基因的基因表达进行分析.基于线粒体相关基因平均表达比值比,分析获得大骨节病软骨9个显著性上调差异表达的线粒体相关基因;通路分析发现大骨节病软骨氧化磷酸化、丙酮酸盐代谢和凋亡信号通路上调,提示软骨细胞线粒体功能紊乱在大骨节病发病机制中起重要作用.     

NO和钙信使系统在草酸诱导黄瓜叶片抗霜霉病中的作用

通过草酸及其与不同抑制剂亚甲基蓝、EGTA、氯丙嗪和Li+组合处理黄瓜叶片,研究了草酸与抑制剂不同处理组合方式对黄瓜叶片POD活性和叶片病情指数的影响,探讨NO、钙信使系统在草酸诱导叶片抗霜霉病中的作用.结果显示,10～70mmol/L草酸均能不同程度诱导黄瓜叶片POD活性的升高,提高叶片对黄瓜霜霉病的抗病性,降低叶片病情指数,并以30mmol/L效果最好.4种抑制剂分别与30mmol/L草酸同时或先于草酸处理,或草酸处理后一定时间再用抑制剂处理,均明显抑制黄瓜叶片POD活性的升高及病情指数的降低.研究表明,NO、Ca2+、钙调素(CaM)和磷酸肌醇均可能参与了草酸诱导黄瓜霜霉病抗性的信号转导过程.     

发育时期和光诱导对拟南芥AtSUC2基因表达的影响

蔗糖是高等植物中碳水化合物最主要的转运形式,对于植物的生长发育至关重要.植物体内蔗糖的转运主要依赖蔗糖转运蛋白,因此对于蔗糖转运蛋白基因的研究具有重要意义.拟南芥蔗糖转运蛋白AtSUC2在蔗糖装载中起主要作用,通过半定量RT-PCR测定拟南芥叶片不同发育时期和不同光强下AtSUC2基因的表达量,研究拟南芥特定发育阶段和光诱导作用下AtSUC2基因表达的影响.结果表明,在野生型拟南芥叶片中,AtSUC2基因在16 d幼叶、30 d营养期叶片、生殖期叶片中均表达,在16 d幼叶和生殖期叶片中表达强度较弱,在营养生长旺盛时(30 d叶龄)表达较高.同时,植株在暗处理12 h时,AtSUC2基因表达量降低,在强光处理12 h时,AtSUC2基因表达量与对照差异不显著,可能AtSUC2基因的表达受光诱导但与光强无关.     

一步法RT-PCR克隆水稻线粒体磷转运蛋白基因及其序列特征分析

以水稻广亲和品种Cpslo17幼穗为材料,用一步法RT—PCR（逆转录聚合酶链式反应）克隆了一个长度为1118bp的编码线粒体磷转运蛋白的OsMPT基因。序列分析表明其包含了基因完整的编码序列,编码由368个氨基酸组成的线粒体磷转运蛋白,它与玉米、大豆、Lotus japonicus、Betula pendula、拟南芥的线粒体磷转运蛋白氨基酸序列相似率分别为93．5％,85．6％,83．8％,83．7％,81．1％。氨基酸疏水谱分析显示它有线粒体磷转运蛋白家族高度保守的6个跨膜结构域。水稻线粒体磷转运蛋白N端富含精氨酸（Arginine）、丙氨酸（Alanine）和丝氨酸（Serine）。iPSORT预测其蛋白N端具有定位于线粒体的信号肽序列,进一步分析表明此编码区段有6个外显子和5个内含子。RT—PCR结果表明,OsMPT基因在水稻两个亚种粳稻和籼稻的叶片中均有表达,在Cpslo17营养器官和生殖器官中都有高水平表达。水稻线粒体磷转运蛋白的克隆和表达分析将为研究其结构和生物学功能奠定基础。     

'陕麦139'受条锈菌抑制表达相关基因的分析

以‘条中32’接种前后的小麦抗条锈病种质‘陕麦139’幼苗叶片为材料,利用抑制消减杂交技术,构建了条锈菌接种48 h小麦抗病品种叶片的抑制表达SSH-cDNA文库,通过测序以了解条锈菌侵染后被抑制表达的相关基因。从构建的文库中随机选取48个阳性克隆,进行测序,经过序列拼接等,获得高质量EST序列34条(Gen-Bank序列号为EL930132-EL930165),序列比对分析表明其中31条EST序列与已知功能的基因序列同源性较高,主要涉及植物的能量代谢途径、膜转运、信号传导及核酸加工等方面的基因,包括光合系统Ⅱ抗性蛋白D1、碳酸酵素、线粒体磷酸盐转运子、苹果酸脱氢酶、过敏性诱导反应蛋白和rRNA核酸内切酶等相关基因。此外,获得未知功能的EST序列3条。研究表明,小麦在条锈病菌侵染初期,许多基因的正常表达调控受到影响,如能量代谢和寄主细胞结构木质化,阻止小麦抗病过敏性反应等。     

马铃薯POTHR-1 cDNA的克隆及晚疫病菌和其他非生物因子诱导表达分析

利用RACE和重叠延伸相结合的方法,从经晚疫病菌接种诱导的马铃薯水平抗性材料叶片中克隆了一个POTHR-I基因(potato Phytophthora infestans-induced hypersensitive response related protein gene)的全长cDNA。序列分析表明,该基因编码225个氨基酸,与烟草harpin诱导蛋白基因hinI有很高的同源性(编码区核苷酸和氨基酸序列分别为83％和81％)。Southern杂交结果显示在马铃薯基因组中有2、3个拷贝。对其诱导表达模式研究表明：晚疫病病原菌接种36h后,该基因表达迅速增加;机械伤害及茉莉酸(JA)处理能够诱导表达;渗透胁迫(NaCI浸泡)能够诱导其微弱表达;但水杨酸(SA)不能诱导表达。该基因可能和病原与寄主互作时寄主产生过敏反应及细胞生理性死亡有关。     

水稻OsERF96应答病原菌的表达及启动子的功能分析

前人研究发现水稻Os ERF96(ethylene responsive factor 96)可应答白叶枯病病原菌的侵染,但其功能及表达调控机制仍不清楚,本研究进一步分析了该基因在水稻应答稻瘟病病原菌侵染及外源激素(SA和Me JA)处理下的转录情况,并分析了其启动子的诱导表达活性。结果表明:相对于对照组,Os ERF96在接种稻瘟病后1~4 d表达量显著上调,以第1天最高,此后逐渐下降,外源SA处理后Os ERF96表达量持续上调;利用Os ERF96启动子驱动GUS的转基因株系分析了Os ERF96启动子的诱导活性,结果表明GUS在根、茎和叶均有不同程度组成型表达,稻瘟病菌接种后4~7 d GUS活性持续升高。GUS活性定量表明,稻瘟病菌和SA处理条件下均出现了升高。综上所述,Os ERF96可应答白叶枯病或稻瘟病病原菌的浸染,其启动子是一个对病原菌侵染产生应答的诱导性启动子。     

死亡信号传递: 叶绿体与线粒体间信号交流调控植物程序性细胞死亡

程序性细胞死亡(PCD)是生物体受遗传调控的自主细胞死亡现象, 在植物生长发育和抵抗环境胁迫中起重要作用。PCD的发生可受线粒体中活性氧(ROS)诱导。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组早期的研究发现了1个拟南芥(Arabidopsis thaliana)细胞死亡突变体mod1, 并暗示植物细胞中存在叶绿体与线粒体之间的信号交流调控PCD, 但其中的具体作用机制尚不清楚。最近, 他们通过大规模筛选mod1突变体的抑制突变体, 克隆了3个新的抑制基因plNAD- MDH、DiT1和mMDH1。此3个基因分别编码质体定位的NAD依赖的苹果酸脱氢酶、叶绿体被膜定位的二羧酸转运蛋白1和线粒体定位的苹果酸脱氢酶1, 突变后都可抑制mod1中ROS的积累及PCD的发生。通过对这些基因进行深入的功能分析, 他们论证了苹果酸从叶绿体到线粒体的转运对线粒体中ROS的产生及随后PCD的诱导起重要作用。该研究拓展了我们对植物细胞中细胞器间交流的认识, 为我们深入理解植物PCD发生机制提供了新线索, 是该领域的一项突破性进展。     

苹果MpSNAT1的克隆与表达特性分析

以‘富士’和‘嘎啦’苹果(Malus pumila)叶片总RNA为模板,克隆5-羟色胺-N-乙酰基转移酶(SNAT)基因,利用DNAMAN、MEGA 5.1等软件对该基因进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR技术测定SNAT的表达水平。结果表明,获得的苹果SNAT全长c DNA序列为750 bp,编码249个氨基酸,命名为Mp SNAT1(登录号MF443136)。Mp SNAT1编码蛋白的理论分子量约27.8 k Da,为非分泌型、亲水的不稳定蛋白,具有乙酰基转移酶(GNAT)功能结构域。序列多重比对及系统进化树分析表明,Mp SNAT1编码氨基酸序列与桃和拟南芥的同源性高,一致性分别为91.2%和63.6%。炭疽叶枯病菌接种后,苹果叶中Mp SNAT1表达量升高,但‘富士’和‘嘎啦’中基因上调水平和持续时间存在显著差异。此外,外源褪黑素处理后,苹果叶中Mp SNAT1显著上调表达,但外源水杨酸(SA)处理后,Mp SNAT1表达量均不同程度降低,表明该基因表达不受SA诱导。     

马铃薯POTHR-1 cDNA的克隆及晚疫病菌和其他非生物因子诱导表达分析

利RACE和重叠延伸相结合的方法,从经晚疫病菌接种诱导的马铃薯水平抗性材料叶片中克隆了一个POTHE 1基因(potato Phytophthora infestans induced hypersensitive response related protein gene)的全长cDNA.序列分析表明,该基因编码225个氨基酸,与烟草harpin诱导蛋白基因hinl有很高的同源性(编码区核苷酸和氨基酸序列分别为83%和81%).Southern杂交结果显示在马铃薯基因组中有2～3个拷贝.对其诱导表达模式研究表明:晚疫病病原菌接种36 h后,该基因表达迅速增加;机械伤害及茉莉酸(JA)处理能够诱导表达;渗透胁迫(NaCl浸泡)能够诱导其微弱表达;但水杨酸(SA)不能诱导表达.该基因可能和病原与寄主互作时寄主产生过敏反应及细胞生理性死亡有关.