朝鲜淫羊藿EkCDPK基因的克隆及表达分析

钙依赖蛋白激酶(Calcium-Dependent Protein Kinase, CDPK)是在植物抗逆胁迫信号转导途径中起关键作用的酶。该研究采用RT-PCR结合RACE技术,从朝鲜淫羊藿(Epimedium koreanum Nakai)中克隆获得一个全长2 036 bp的钙依赖蛋白激酶基因(EkCDPK)。结果显示:(1)EkCDPK基因cDNA为1 410 bp,5′-UTR长387 bp, 3′-UTR长239 bp,编码469个氨基酸。EkCDPK蛋白保守结构域N端为S_TKc domain,C端为EF-hand domain,该蛋白具有1个CDPKs典型结构Ser/Thr蛋白激酶活性位点、1个ATP位点、4个Ca~(2+)结合位点、1个跨膜结构域、无信号肽的稳定亲水性蛋白质,二级结构主要由α-螺旋(43.71%)和无规则卷曲(37.10%)构成。(2)系统进化分析表明,EkCDPK与菘蓝CDPK蛋白表现出较高相似性(95%)。(3)实时荧光定量PCR分析表明,EkCDPK基因在根、茎、叶与花组织中均有表达,根中表达量最高,茎次之;干旱胁迫后15 h内表达量显著高于对照组,之后表达量开始下降;盐胁迫5、15和25 h后EkCDPK基因表达量均明显高于对照组。(4)成功构建了pET-28a-EkCDPK原核表达载体,诱导出约50 kD蛋白质,与预测大小一致,表明重组蛋白EkCDPK表达成功,为采用基因工程手段提高朝鲜淫羊藿抗逆性能研究奠定了基础。     

马铃薯StSnRK2.1基因克隆与生物信息学分析

SnRK2基因对植物的逆境胁迫具有重要的调节作用,以马铃薯‘陇薯3号’(Solanum tuberosum)为试材,采用RT-PCR方法从马铃薯试管苗中克隆得到1个SnRK2.1基因cDNA,命名为StSnRK2.1,提交GenBank注册,注册号为JX280911。通过生物信息学分析,该基因开放阅读框全长1 008 bp,编码335个氨基酸。预测蛋白质分子量约为37.77 kD,等电点为5.37,蛋白质二级结构预测α-螺旋42.39%,延伸链16.42%,β-折叠7.46%,无规卷曲33.73%,具有疏水性,为膜内蛋白。亚细胞定位显示该基因出现在细胞质及微体中的可能性较大。肽链可能有7处丝氨酸磷酸化位点,2处苏氨酸磷酸化位点,以及3处酪氨酸磷酸化位点,因此推测该基因在植物抗逆中有重要的作用。     

柠条锦鸡儿CkLEA1基因克隆及表达分析

植物受到逆境胁迫后,大量逆境响应基因会被诱导表达,LEA蛋白编码基因就是与植物抗旱、抗冷等非生物胁迫密切相关的一类基因.从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制性削减杂交文库中筛选到了一条LEA蛋白编码基因并进行了克隆.序列比对与系统进化分析显示该基因属于LEA3基因家族成员,命名为CkLEA1(GenBank登录号是KC309408).克隆得到该基因gDNA长469bp,包含两个外显子和一个内含子;cDNA长357bp,包含300bp的开放阅读框,推导编码99个氨基酸的蛋白质.利用荧光定量PCR技术对CkLEA1基因在各种逆境胁迫条件的表达情况进行初步研究表明,CkLEA1受干旱、ABA、冷、热、盐和碱等处理不同程度地诱导,推测其与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫的机制有关.     

不受ABA诱导的SnRK2蛋白激酶家族研究进展

蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2),广泛存在于多种植物,不同SnRK2的磷酸化机制可能涉及通过高渗性和ABA的激活,在植物抵抗逆境过程中起到重要生理功能。本综述主要结合SnRK2蛋白激酶家族的最新研究进展,综述其分子结构、活性调控、作用机制及其生理学功能等,着重介绍不受ABA诱导的SnRK2激酶在植物生长与应答逆境胁迫中的相关研究,ABA独立的SnRK2s作为植物对非生物胁迫响应的正调节器,参与体细胞胚胎发生的诱导,在拟南芥中表达增强了植物对干旱,寒冷和盐度耐受性。到目前为止,关于ABA独立的SnRK2家族成员的信息很少,还需对ABA独立的SnRK2家族进行深入研究,为系统探究植物逆境应答机制提供资料依据。     

盐桦BhNHX的克隆及其与CaM在胁迫下的协同表达

以盐桦组培苗为材料,通过RACE技术克隆了液泡膜Na /H 反向运输体基因BhNHX,采用DNAman软件和BLASTN对cDNA序列进行分析并与其他植物的NHX基因进行同源性比较,最后对BhNHX和钙调蛋白基因(CaM)在各种胁迫条件下的协同表达进行半定量的RT-PCR分析.结果显示:(1)获得了BhNHX的全长cDNA序列,包含1 623 bp的开放阅读框架,编码一个540个氨基酸的多肽,有11个推测跨膜区,与已报道的液泡膜Na /H 反向运输载体蛋白跨膜区数目一致;(2)BhNHX的核酸序列与其他植物NHX具有较高同源性,与葡萄NHX序列一致性达到76%;(3)BhNHX和钙调蛋白基因CaM可同时被盐、低温、干旱所诱导;但ABA只能较明显诱导BhNHX的表达,而对CaM的诱导表达不明显.研究表明,在盐桦受到盐、低温及干旱胁迫时BhNHX和CaM可能协同表达,而在ABA诱导时两者可能具有不同的表达调控模式.     

茶树CsNCED2基因的克隆和表达分析

该研究以铁观音茶树品种叶片为材料,通过RT-PCR技术,克隆了茶树脱落酸(ABA)合成途径关键限速酶——9-顺式环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因的全长cDNA序列。该基因cDNA全长1 931bp,包含1 821bp完整开放阅读框,共编码606个氨基酸残基。NCBI同源分析结果表明,与葡萄VvNCED2相似性最高(78%),命名为CsNCED2(NCBI登录号:MF765770)。氨基酸序列分析显示,其具有NCED家族的FLNO2258保守结构域,以及MIAHPKxDP和HDFAITE保守结构域序列;在保守区存在4个Fe2+活性组氨酸结合位点,N-端含有叶绿体转运肽。实时荧光定量PCR分析表明,CsNCED2基因在铁观音叶、茎和花中表达量较高;白茶萎凋和乌龙茶做青均可以诱导CsNCED2基因显著上调表达;除干旱胁迫抑制CsNCED2表达外,ABA和低温胁迫均能够诱导CsNCED2基因显著上调表达。表明CsNCED2基因在茶树ABA合成代谢以及胁迫响应中发挥重要作用。     

陆地棉GhPYR1基因的克隆和功能分析

植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物应对干旱、盐碱等逆境胁迫以及植物种子萌发、根伸长、芽休眠等阶段发挥重要作用。PYR/PYL/RCAR蛋白家族是ABA受体,与ABA结合后能够启动ABA信号传导通路,诱导ABA应答基因的表达。利用电子克隆和RT-PCR技术从陆地棉中克隆了Gh PYR1基因,其编码的Gh PYR1蛋白与拟南芥中At PYR1蛋白相似度为73%。将Gh PYR1蛋白序列与拟南芥14个PYR/PYL/RCAR家族成员蛋白序列进行比对并构建进化树,发现它与拟南芥PYR/PYL/RCAR蛋白亚家族III亲缘关系最近。过表达Gh PYR1基因的T3代拟南芥在外源ABA处理下,其种子萌发和初期根生长均滞后于野生型,表现出对ABA更加敏感;高盐和干旱胁迫对转基因种子的萌发抑制更强烈,但苗期胁迫处理下转基因拟南芥的长势却明显优于野生型;同时在外源ABA诱导条件下ABA应答基因RD29A、RAB18的表达量较野生型有明显提高。以上结果说明Gh PYR1基因编码的蛋白是ABA的受体,过表达该基因能够提高植物对ABA的敏感性和增强应对逆境胁迫的能力。     

青稞HbSnRK2.4的克隆及其序列特征与表达特性分析

干旱胁迫是制约农作物生产的重要限制因素之一,研究并增强作物的抗旱性具有重要意义。Sn RK2(Sucrose nonfermenting 1-related protein kinase 2)基因编码一类蔗糖非酵解型蛋白激酶,该酶在ABA信号转录途径和抗渗透胁迫中起着重要作用。以青稞(Hordeum vulgare subsp.vulgare)抗旱品种喜马拉雅10号为材料,利用RT-PCR技术克隆获得了Sn RK2基因全长c DNA序列,命名为Hb Sn RK2.4(登录号:KJ699389)。生物信息学分析表明,该基因全长1 310 bp,编码362个氨基酸序列,蛋白分子量为41.94 k D,等电点(p I)为5.96。Prosite Scan分析结果表明,Hb Sn RK2.4含有多个干旱胁迫响应蛋白的作用位点,如酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点及N-豆蔻酰化位点等。利用实时定量PCR方法研究了Hb Sn RK2.4在干旱胁迫条件下及复水后不同时间点的表达情况,发现Hb Sn RK2.4在土壤绝对含水量为33.4%时表达量最高,随着土壤绝对含水量的下降而下调表达;当达到作物正常生长所需的土壤绝对含水量时又开始上调表达;进行干旱胁迫后(15.5%)基因表达量下降;复水后8 h时恢复正常表达水平。     

植物体内干旱信号的传递与基因表达

干旱是严重影响植物生长发育的重要环境胁迫因子之一。干旱能影响植物的水分状态,使植物缺水遭受伤害。近年来,相继从拟南芥等植物中克隆出了一些受干旱诱导的基因,如蛋白激酶基因、光合基因、渗透调节基因、功能蛋白基因（如LEA基因）等。干旱等胁迫信号经历一系列的传递过程,最后诱导这些特定基因的表达。在植物体中,可能存在依赖ABA型和不依赖ABA型两条干旱信号的传递途径。近年来从高等植物中分离出一系列调控干旱相关基因表达的转录因子,通过转录因子之间以及与其它相关蛋白之间的相互作用,激活或抑制干旱等胁迫因子诱导的基因表达。     

非生物逆境胁迫下ZmCIPK10基因表达分析

干旱、高盐、低温、高温等非生物逆境严重影响植物的生长发育,研究参与逆境胁迫应答基因具有重要的理论意义和应用价值。从玉米中克隆了一个CIPK蛋白激酶基因,暂时命名为ZmCIPK10。该基因全长2 730 bp,转录长度2 100 bp,编码438个氨基酸。顺式元件分析发现在基因启动子区域存在ABRE、HSE、TC-rich repeats等推测的逆境顺势元件。荧光实时定量PCR结果表明ZmCIPK10在干旱、低温、盐胁迫下表达量上调,在ABA、高温胁迫下表达量下调。研究结果初步证实ZmCIPK10基因响应非生物逆境胁迫,为ZmCIPK10参与植物逆境信号途径及其功能研究提供理论依据。     

新疆无苞芥Na~+/H~+逆向转运蛋白基因OpNHX1的克隆、表达分析与功能验证

从耐盐植物无苞芥中克隆获得了1个Na+/H+逆向转运蛋白基因NHX1,命名为OpNHX1(GenBank登录号:KC200248)。OpNHX1基因cDNA全长2 153 bp,包含一个1 605 bp的开放阅读框,编码534个氨基酸。系统进化树分析表明,OpNHX1编码产物与拟南芥、小盐芥亲缘关系较近,属于同一进化分支。实时荧光定量PCR分析表明,该蛋白基因在无苞芥根、茎、叶、花和荚果中均有表达,其中茎中表达量最高。半定量RT-PCR分析表明,该基因受高盐、干旱、低温及ABA的诱导上调表达。进一步将该基因在拟南芥中过量表达,显著提高了转基因植株在盐胁迫下的存活率,说明OpNHX1基因参与了植物的耐盐性。酵母功能互补试验结果显示,该基因转化酵母Δnhx1后可以补充NHX1的缺失,表明OpNHX1参与Na+/H+的转运。     

褐藻胶寡糖提高小麦抗旱能力的初步研究

由褐藻胶多糖降解的褐藻胶寡糖(Alginate oligosaccharides,AOS)是一种潜在的植物激发子。本文对褐藻胶寡糖提高小麦抗旱能力进行初步探讨。采用水培试验,利用20%聚乙二醇-6000模拟干旱胁迫,小麦生长被严重抑制。外源施加褐藻胶寡糖的小麦处理组与胁迫处理组相比,苗长、根长、鲜重和相对水含量分别增加了17.9%、26.2%、43.1%和32.7%。此外,褐藻胶寡糖处理组小麦抗氧化酶活性明显增强,且丙二醛(MDA)含量减少了37.9%。ABA信号通路中参与抗旱胁迫响应基因,如胚胎晚期丰度蛋白基因(LEA1)、蔗糖非发酵1-相关蛋白激酶基因(SnRK2)、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因(NCED),均被外源褐藻胶寡糖上调表达。褐藻胶寡糖可能参与了ABA依赖性信号通路,缓解干旱对小麦的胁迫作用,增强小麦抗旱能力。     

植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶家族研究进展

蛋白质磷酸化与去磷酸化过程在细胞的信号转导网络中起关键的作用,是生物体中普遍存在的一种调节机制。植物中的蛋白激酶通过磷酸化和去磷酸化在调节ABA信号传导、能量缺失反应和非生物胁迫反应过程中有着重要的作用。其中,植物蔗糖非发酵-1相关蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase,SnRK)是植物蛋白激酶家族中一个重要家族,它们与酵母中的SNF1(sucrose non-fermenting-1,SNF1)和哺乳动物中的AMPK(AMP-activated protein kinase,AMPK)同源,具有与它们相似和自身独特的功能,根据其氨基酸序列的同源性和表达模式的差异可分为3个亚组:SnRK1、SnRK2和SnRK3。目前,在拟南芥、水稻、豆科植物、高粱以及苔藓植物等基因组中都发现了大量的SnRK蛋白激酶,它们广泛参与了植物的生长发育、病虫害防御、ABA和非生物胁迫等各种信号的应答反应。     

两个小麦14-3-3基因的特征、亚细胞定位及其对非生物胁迫的响应(英文)

为了探讨14-3-3基因在小麦逆境胁迫应答中的调控作用,利用RACE技术克隆了两个包含完整编码框的14-3-3基因(命名为Ta14R1和Ta14R2),其中Ta14R1 cDNA长999 bp,编码262个氨基酸,而Ta14R2 cDNA长897 bp,编码261个氨基酸。Ta14R1/Ta14R2-GFP融合载体瞬时表达结果显示,Ta14R1和Ta14R2蛋白均定位于细胞质和细胞膜,但不在叶绿体中。荧光定量PCR分析表明,Ta14R1和Ta14R2均在萌发1 d的胚芽鞘中表达量最高;在高温、低温、模拟干旱和ABA处理下,两个基因在小麦的根和叶中都受胁迫诱导而且显著上调表达,推测这两个14-3-3基因通过依赖ABA的非生物胁迫响应途径发挥作用,可能参与了小麦中高温、低温和干旱胁迫的耐受调节过程。     

内蒙古白绒山羊erk2基因的克隆及表达模式分析

旨在克隆内蒙古白绒山羊erk2基因cDNA并分析其基本表达模式。采用RT-PCR方法克隆白绒山羊erk2基因cDNA。通过在线软件Blast进行核酸序列分析,用SMART与Psite进行氨基酸序列分析。定量RT-PCR检测erk2基因在绒山羊组织中的表达特异性。免疫组化法检测绒山羊睾丸中erk2表达。克隆到的内蒙古白绒山羊erk2基因cDNA片段 (GenBank Accession No.JX569765) 长1 083 bp,包含了编码360个氨基酸残基的全长ORF,氨基酸序列与牛的ERK2 (Bos Taurus BC133588.1) 同源性为100％。SMART分析表明,ORF编码的蛋白包含了活化位点“TEY”及具有丝氨酸/苏氨酸激酶催化活性的S-TKc结构域。Psite分析表明,含2个N-糖基化位点、1个依赖于cAMP/cGMP的蛋白激酶磷酸化位点、3个蛋白激酶c磷酸化位点、5个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、2个N-豆蔻酰化位点、2个异戊二烯基结合区 (CAAX box)、7个微体羧基端靶向信号、2个蛋白激酶ATP结合区标记及一个丝/苏氨酸蛋白激酶活性区域标记。PSORT (k-NN prediction) 程序预测其定位于细胞质中。定量RT-PCR分析显示erk2基因mRNA丰度在心脏、皮肤以及乳腺组织中mRNA丰度较高,脾、肾中的表达相对较低。在睾丸中检测到ERK2蛋白表达。     

桑树MaPP2C8基因克隆及其干旱胁迫下的表达

该研究基于桑树转录组测序结果及基因组数据库,采用PCR技术,克隆获得桑树2C型蛋白磷酸酶基因MaPP2C8的cDNA及其启动子序列,运用生物信息学方法对序列进行分析,并采用qRT-PCR方法检测MaPP2C8在干旱胁迫处理下的表达特性,为进一步研究MaPP2C8基因在干旱胁迫响应中的功能奠定基础。结果显示:(1)MaPP2C8基因cDNA全长为1 309 bp,开放阅读框(ORF)全长为1 053 bp,编码350个氨基酸。(2)MaPP2C8蛋白与桑科其他植物亲缘关系较近,归属于PP2Cs家族中的A亚族。(3)MaPP2C8蛋白分布于细胞中的多个位置,包括细胞质、细胞核及细胞膜等。(4)克隆获得MaPP2C8基因编码起始位点上游长度为1 612 bp启动子序列,该启动子含有3类激素相关的顺式作用元件,且与ABA相关的元件多达3个。(5)MaPP2C8基因受干旱胁迫诱导上调表达,复水处理后,其表达量显著下调。研究表明,MaPP2C8基因在桑树响应干旱胁迫过程中可能起重要作用。     

小桐子SnRK1蛋白激酶α亚基基因的克隆及原核表达分析

植物蔗糖非发酵-1型相关蛋白激酶1(Sucrose non-fermenting-1 related protein kinase 1,SnRK1)与酵母SNF1及哺乳动物AMPK同属进化上保守的SNF1蛋白激酶家族,参与响应由胞内低能量/低糖状态所引起的信号转导过程。基于小桐子基因组数据,利用生物信息学方法鉴定到小桐子SnRK1蛋白激酶α亚基基因,并克隆到该基因的全长cDNA序列,命名为JcSnRK1α。结果表明,该cDNA序列全长1 700 bp,完整开放阅读框1 545 bp,编码514个氨基酸,分子量为58.8 kD,理论等电点为8.57。基因结构显示,其包含11个外显子与10个内含子。具有包含T-loop区域的激酶结构域、自抑制调控结构域UBA及激酶相关结构域KA1。另外,在该基因启动子序列中鉴定到TATA框、CAAT框及响应高温、低温、干旱、创伤、赤霉素等应答元件。qRTPCR分析显示,小桐子JcSnRK1α基因具有器官表达特异性,在茎与根中表达量较高,而在叶片中表达量相对较低,同时,在茎与根中都属于低温诱导表达基因,分别在低温胁迫3 h与0.5 h达到最大表达量,较对照提高2.04与3.16倍。构建其原核表达载体pGEX-4T-1-JcSnRK1α,并在Rosetta中诱导表达,得到84.8 kD的蛋白条带,与理论融合蛋白的分子量一致。本研究为开展小桐子JcSnRK1α基因的功能鉴定以及其在信号转导与逆境应答中的机制奠定了基础。     

植物非ABA依赖型SnRK2研究进展

SnRK2是植物特有的一类Ser/Thr类蛋白激酶,在植物逆境生理过程中扮演了重要的角色。根据生物学特性可将SnRK2分为SnRK2a和SnRK2b两组,从系谱发生分析,SnRK2家族成员又可分为三个亚族,分别为Group Ⅰ、Group Ⅱ和Group Ⅲ,其中Group Ⅰ属于SnRK2b组,不能被ABA激活,为非ABA依赖型。本文主要总结了非ABA依赖型SnRK2的研究进展,为深入开展非ABA依赖型SnRK2逆境胁迫机制研究提供参考。     

割手密SnRK2基因家族全基因组鉴定及干旱胁迫表达分析

【目的】探究割手密SnRK2基因家族成员在干旱胁迫中的调控机制,为抗旱性甘蔗品种的选育提供侯选基因。【方法】以全基因组数据为基础从割手密中鉴定SnRK2基因,并对其进行生物信息学分析和干旱胁迫下的表达分析。【结果】在割手密基因组中共鉴定出11个SnRK2基因家族成员,命名为SsSnRK2.1-SsSnRK2.11,且这些基因不均匀地分布于8条染色体上。SnRK2蛋白的氨基酸残基数为227～580,分子质量为25 683.53～64 695.8 kD,等电点为4.62～8.94,且均为亲水性蛋白。系统发育树可将其分为3个亚组,且同亚组中的保守基序基本相似,外显子数量以7～9个为主。SsSnRK2基因家族成员的启动子中含有多种激素类和逆境胁迫响应类的作用元件。割手密SsSnRK2基因家族成员的表达具有组织特异性。所有的SsSnRK2基因均能不同程度地响应干旱胁迫。【结论】割手密SnRK2基因家族在响应干旱胁迫过程中发挥重要作用,可为割手密的抗逆性研究提供一定的理论依据。