盐胁迫对拟南芥AtPUB18基因的诱导表达及其启动子分析

用300mmol/L NaCl处理拟南芥幼苗,分别于处理后0、1、2、4、8、16、24、48h通过Northern Blot检测其AtPUB18基因的表达量。结果显示:拟南芥AtPUB18基因的表达量受高盐胁迫的诱导而升高,于处理后4h表达量达到最高,处理后16h表达量最低。采用PCR技术克隆AtPUB18的启动子,序列为1 974bp;序列分析发现启动子内含有大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件,如HSE、LTR、MBS及ABRE;将启动子克隆到表达载体pCambia1300-221-GUS中,驱动报告基因GUS表达。组织化学染色结果表明,未经过高盐处理的幼苗中GUS基因表达水平很低;300mmol/L NaCl处理后GUS基因表达量显著升高。研究表明,AtPUB18的表达受高盐胁迫诱导,且AtPUB18基因的启动子是一个盐胁迫诱导型启动子。     

拟南芥血红蛋白1的亚细胞定位

为研究拟南芥的血红蛋白1(AtGLB1)基因的亚细胞定位,该实验构建了拟南芥血红蛋白1基因与绿色荧光蛋白基因融合的植物表达载体pUCGFP/ AtGLB1.利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达,通过检测融合蛋白在洋葱表皮细胞中的分布来确定拟南芥血红蛋白1在细胞中的定位.荧光显微镜检测结果表明,AtGLB1基因表达产物主要定位在细胞核中,少量定位在细胞质中.     

SDF-1α基因与绿色荧光蛋白融合载体的构建及亚细胞定位

目的构建SDF-1α基因与绿色荧光蛋白的融合蛋白表达载体,进而观察SDF-1α基因编码蛋白在细胞内的定位情况。方法用EcoRI内切酶从pMD-T18一SDF-1α重组载体中酶切分离SDF-1α基因的完整ORF,构建pEGFP-C1-SDF-1α的融合表达载体,脂质体转染COS-7细胞,并在荧光显微镜下观察表达的融合蛋白。结果SDF-1α基因在COS-7细胞中高效表达,激光共聚焦的结果显示,SDF-1α基因定位在细胞质内。结论成功构建了pEGFP-C1-SDF-1α的融合表达载体,SDF-1α基因主要在细胞质中表达。     

两种瞬时表达体系研究拟南芥Profilin-1的亚细胞定位

使用两种瞬时表达方法研究Profilin-1(PRF1)的亚细胞定位,并比较了2种瞬时表达体系在亚细胞定位研究中的优缺点。利用拟南芥幼叶作为材料,提取叶片的RNA,采用特异性引物RT-PCR的方法克隆PRF1基因,连接到p CAMBIA1300-GFP的改造载体上,成功的构建p CAMBIA1300-GFP-PRF1的表达载体。然后分别利用PEG转化拟南芥原生质体、农杆菌浸染烟草叶片两种技术进行了瞬时表达,并在激光共聚焦显微镜下观察绿色荧光蛋白(GFP)融合蛋白的表达。研究结果表明,将PRF1基因导入拟南芥的原生质体和烟草表皮细胞后,融合蛋白绿色荧光均能被观察到,PRF1基因与GFP融合蛋白的产物在烟草表皮细胞中主要定位在细胞质和外周细胞器中,在拟南芥的原生质体中的细胞核和细胞质中都有定位。两种不同的瞬时表达体系中PRF1蛋白的定位出现了不同,这可能与同源或异源表达的植物的特性相关。     

猪白细胞介素18成熟蛋白基因的克隆与表达

目的克隆猪白细胞介素18(pIL-18)成熟蛋白基因,并在植物乳杆菌(Lb.plantarum)NC8中进行表达。方法通过RT-PCR方法从猪脾脏细胞中扩增出pIL-18成熟蛋白基因,克隆到T载体pMD18-T后测序;将阳性基因片段克隆至大肠埃希菌-乳酸菌穿梭表达载体pSIP-409构建重组表达载体pSIP-409-IL-18,进行酶切和PCR鉴定;应用电穿孔技术将其转化至Lb.plantarum NC8中,经SppIP诱导表达后,进行SDS-PAGE及Western-blot分析。结果经测序,pIL-18成熟蛋白基因核苷酸长度为579 bp,编码193个核苷酸;酶切和PCR鉴定证明成功构建了重组表达载体pSIP-409-IL-18;SDS-PAGE及Western-blot分析表明重组菌表达了18 kD的融合蛋白,该重组蛋白可以与鼠抗猪IL-18多克隆抗体反应。结论成功克隆了pIL-18成熟蛋白基因,并获得有生物活性的pIL-18重组乳酸菌,为研制开发IL-18重组乳酸菌制剂奠定基础。     

地衣芽孢杆菌耐高温α-淀粉酶基因的克隆、烟草瞬时表达及转化拟南芥的研究

从地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)中克隆到耐高温α-淀粉酶基因全长,构建了原核表达载体,转入大肠杆菌(Escherichia coli)中,使用IPTG于28℃诱导6小时后,通过SDS-PAGE检测到目的蛋白,分子量约为55 kDa,并通过酶活力检测实验证明该蛋白具有耐高温α-淀粉酶活性。同时构建了该基因融合GFP的植物表达载体,通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导瞬时转化烟草(Nicotiana tabacun)下表皮细胞并在荧光显微镜下观察,发现在烟草下表皮细胞的细胞质和液泡中均有绿色荧光。使用I_2-KI溶液对乙醇脱色后的烟草叶片进行染色,显色反应表明在烟草中表达的耐高温α-淀粉酶具有酶活性。最后,采用农杆菌介导的花蕾浸泡法将重组载体转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,筛选到稳定遗传的耐高温α-淀粉酶基因的拟南芥纯合子。研究结果为后期开展表达耐高温α-淀粉酶的转基因植物的相关研究奠定了实验基础。     

拟南芥谷氨酸受体基因的亚细胞定位

为明确拟南芥谷氨酸受体1.3基因(AtGLR1.3)的亚细胞定位,该实验以拟南芥(Arabidopsis thalianaCo-lumbia ecotype)为材料,运用PCR方法从其基因组中扩增得到了AtGLR1.3的启动子和基因序列,将其连接到载体pBIsGFP上,构建成AtGLR1.3基因与绿色荧光蛋白基因融合的植物表达载体,通过农杆菌介导的花序浸润法将重组载体转化拟南芥野生型,转基因植株通过激光共聚焦扫描显微镜观察显示,GFP荧光信号存在于细胞质膜上,表明AtGLR1.3为细胞膜蛋白.该结果为进一步研究AtGLR1.3的作用机理奠定了基础.     

AtRGS1-GFP融合蛋白对AtRGS1细胞定位的研究

应用Gateway克隆技术构建了以CaMV35S为启动子,含AtRGS1-GFP融合基因的植物表达载体,并分别用根癌农杆菌介导法和PEG介导法转化拟南芥野生型（C01）悬浮细胞系和幼苗叶片原生质体,利用荧光显微镜观察AtRGS1-GFP融合基因在转化受体系统中的表达与定位。结果显示,在含AtRGS1-GFP融合基因的转化细胞系中,GFP绿色荧光在细胞膜（壁）上特异表达;原生质体瞬时表达系统中,GFP绿色荧光在细胞膜上强烈表达,表明AtRGS1蛋白定位于细胞质膜上。     

拟南芥CAS基因的生物信息学分析及超表达载体构建

对拟南芥氰丙氨酸合酶(Cyanoalanine synthase,CAS)基因进行了生物信息学分析,并构建了CAS合酶基因的超表达载体,以期为后续功能研究奠定基础。生物信息学分析结果表明,编码拟南芥CAS合酶的CYS-C1和CYS-D1基因含有10个外显子和9个内舍子,定位于3号染色体,而CYS-D2基因有9个外显子和8个内含子,定位于5号染色体。三个基因编码的蛋白氨基酸序列相似度较高,CYS-C1蛋白偏碱性且主要在线粒体中起作用,而CYS-D1和CYSD2蛋白偏酸性,主要在细胞质中起作用;通过RT-PCR扩增了拟南芥CYS-C1,CYS-D1和CYS D2基因片段,并构建了超表达载体pBI121-35S-CYS-C1,pBI121-35S-CYS-D1和pBI121-35SCYS-D2,经检测重组质粒已转化到农杆菌GV3101中。     

TMV和PVY外壳蛋白双基因融合干涉及烟草转化

为了降低烟草花叶病毒(fobacco mosaic virus,TMV)和马铃薯Y病毒(potato virus Y,PVY)复合侵染对烟草带来的危害,本实验找到TMV-CP和PVY-CP基因部分保守序列,将保守序列进行双基因融合,此双基因即为RNAi的靶序列,用限制性内切酶将双基因从pMD18-T载体上切下,正反向连接到pUCCRNAi载体后,经酶切鉴定后定向连接到含超强启动子的pC2300-35S-OCS表达载体上,利用冻融法将此表达载体导入只含辅助质粒的根癌农杆菌中,构建含靶序列反向重复结构的RNAi双元载体系统,提取转化质粒,经酶切验证鉴定表明TMV和PVY外壳蛋白基因植物表达双元载体构建成功.并转化烟草,获得了3株对TMV和PVY抗性显著提高的转基因烟草.     

牵牛胁迫应答基因PnLOG2的克隆及功能验证

RING型E3泛素连接酶在植物应答非生物胁迫过程中发挥着重要功能。该研究从圆叶牵牛中克隆出RING型E3泛素连接酶基因PnLOG2,该基因序列号为XM_019321049.1。利用ORF Finder预测PnLOG2基因编码开放阅读框长度为912 bp (51~992 bp),编码313个氨基酸,蛋白分子质量34.38 kD,理论等电点为5.14。系统发育分析表明,PnLOG2基因与番茄亲缘关系最近。组织特异性分析表明,PnLOG2基因在牵牛不同组织均有表达,在老茎和新叶中表达量较高。qRT PCR分析结果表明,PnLOG2基因在圆叶牵牛根和叶中受干旱、盐碱胁迫诱导显著上调表达。通过异源表达PnLOG2基因于酵母细胞中,发现干旱、盐碱胁迫下PnLOG2基因提高了重组酵母的耐盐和耐旱能力,但降低了对碱的耐受性。该研究初步阐明了PnLOG2基因在干旱、盐碱胁迫下的功能,为进一步研究RING型E3泛素连接酶在非生物胁迫中的机理提供了理论依据。     

茶树CsCBF1基因克隆和转录活性分析

采用RACE技术克隆了一个受冷诱导的茶树CBF基因全长cDNA,命名为CsCBF1(GenBank登录号为EU563238)。CsCBF1cDNA全长序列为1 211bp,开放阅读框编码259个氨基酸。氨基酸序列分析表明,CsCBF1具有CBF家族典型的保守结构域,与其他植物的CBF具有较高的相似性;与拟南芥、辣椒和橡胶树编码的CBF相似性分别为56%、63%和56%。亚细胞定位结果表明,CsCBF1位于细胞核内。分别将10个CsCBF1缺失突变体与GAL4DNA结合域融合的结果显示,CsCBF1的羧基末端酸性结构域(第137位氨基酸至259位氨基酸)在酵母中具有转录激活活性。实时定量RT-PCR分析表明,CsCBF1基因受低温的快速诱导表达。     

荧光蛋白在双色蜡蘑中的构建与表达

菌根是真菌与植物之间形成的互惠互利的营养共生体,对生态环境有重大的意义。外生菌根真菌与植物互作机制以及真菌基因功能的深入研究都需要对菌根真菌进行遗传转化,本研究以外生菌根真菌模式生物双色蜡蘑(Laccaria bicolor)为研究对象,选择细胞核中的核小体蛋白H₂B基因为目的基因,以pCEBN为表达载体,融合红色荧光蛋白,最终构建在真菌中表达的双元载体,使用根瘤农杆菌介导转化法转化双色蜡蘑菌丝,随后利用PCR对真菌转化子进行验证后,通过激光共聚焦显微镜观察到菌丝细胞核中的红色荧光,成功将融合荧光蛋白转化菌根真菌,为后续研究菌根真菌中基因的亚细胞定位提供了实验平台。结果表明,利用双元载体和农杆菌转化方法,建立了高效的双色蜡蘑转化体系(93.33%),在激光共聚焦显微镜下观察到菌丝细胞核中红色荧光信号,验证了融合荧光蛋白在双色蜡蘑中的成功表达。本研究成功地构建了菌根真菌中的核小体蛋白和红色荧光蛋白融合表达的真菌转化体系。     

天山雪莲LEA14基因克隆及功能分析

从天山雪莲叶片低温诱导的EST文库中获得了1个胚胎发育晚期丰富蛋白基因(LEA)cDNA全长序列。序列分析表明,该基因含有1个468bp编码155个氨基酸的开放阅读框。NCBI保守域预测此蛋白属于LEA_2家族,命名为SiLEA14。系统进化分析表明,该蛋白与北柴胡的LEA-2蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,SiLEA14表达量在低温、盐和干旱胁迫条件下迅速升高。亚细胞定位结果表明,SiLEA14蛋白定位于细胞核中。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,测定并分析转基因植株在冷冻和盐胁迫处理下的生理指标,结果表明,SiLEA14基因在烟草中的过量表达提高了烟草的抗冻和耐盐能力。     

互花米草NHX2基因的克隆与功能鉴定

NHX2属于CPA1基因家族,编码Na~+/H~+逆向转运蛋白,控制液泡膜中活性K~+的摄取,同时调节气孔的关闭。该研究以耐盐植物互花米草为材料,采用PCR技术克隆NHX2基因,并将其转入拟南芥进行相关功能鉴定。结果显示:(1)成功克隆获得互花米草NHX2基因CDS序列(1 602 bp),命名为SaNHX2,该基因编码533个氨基酸,SaNHX2蛋白的分子量约为58.65 kD,定位于细胞核和细胞膜,表明SaNHX2基因可能发挥转录调控的功能。(2) qRT-PCR结果显示,在ABA、NaCl和干旱胁迫处理下,互花米草叶和根中SaNHX2基因的表达量均上调。(3)为进一步鉴定其功能,成功构建植物表达载体,将SaNHX2基因转入拟南芥;经RT-PCR检测结果显示,SaNHX2基因在转基因植株中过表达;高盐胁迫处理后,转SaNHX2基因拟南芥的主根长度、叶绿素总量和相关胁迫应答基因表达量均高于转空载拟南芥,表明转SaNHX2基因拟南芥的耐盐能力显著增强。研究表明,SaNHX2基因可能在盐胁迫调节机制中发挥调控作用,可作为改良农作物耐盐的重要候选基因。     

Analysis of a post-translational steroid induction system for GIGANTEA in Arabidopsis

Background  

To investigate the link between the flowering time gene GIGANTEA (GI) and downstream genes, an inducible GI system was developed in Arabidopsis thaliana L. Heynh. Transgenic Arabidopsis plant lines were generated with a steroid-inducible post-translational control system for GI. The gene expression construct consisted of the coding region of the GI protein fused to that of the ligand binding domain of the rat glucocorticoid receptor (GR). This fusion gene was expressed from the constitutive cauliflower mosaic virus 35S promoter and was introduced into plants carrying the gi-2 mutation. Application of the steroid dexamethasone (DEX) was expected to result in activation of the GI-GR protein and its relocation from the cytoplasm to the nucleus.     

小白菜BcUBCE2基因的克隆及表达分析

采用cDNA-AFLP和RACE技术从小白菜中克隆得到泛素结合酶E2基因(ubiquitin conjugating enzyme E2),命名为BcUBCE2。序列分析表明,BcUBCE2基因cDNA全长830bp,包含1个456bp的开放阅读框,编码152个氨基酸。结构分析发现,该序列包含一个泛素结合酶E2活性位点和一个高度保守的半胱氨酸。进化分析显示,小白菜BcUBCE2蛋白同拟南芥E2蛋白的亲缘关系最近。qRT-PCR分析表明,BcUBCE2基因在小白菜根、茎、叶中均有表达,铜处理10d时BcUBCE2基因的表达量最高。研究认为,BcUBCE2基因可能在铜胁迫响应中发挥重要作用。     

Exploring the role of a stigma-expressed plant U-box gene in the pollination responses of transgenic self-incompatible Arabidopsis thaliana

Recognition of “self” pollen in the self-incompatibility (SI) response of the Brassicaceae is determined by allele-specific interaction between the S-locus receptor kinase (SRK), a transmembrane protein of the stigma epidermis, and its ligand, the pollen coat-localized S-locus cysteine-rich (SCR) protein. The current model for SRK-mediated signaling proposes a central role for the plant U-box (PUB) Armadillo repeat-containing protein ARC1, an E3 ligase that interacts with, and is phosphorylated by, the kinase domain of SRK. According to the model, activated ARC1 causes the degradation of factors required for successful pollen tube growth. However, Arabidopsis thaliana plants transformed with functional SRK and SCR genes isolated from self-incompatible A. lyrata can express an intense SI response despite lacking a functional ARC1 gene. Here, we tested the possibility that a different member of the A. thaliana PUB protein family might have assumed the role of ARC1 in SI. Toward this end, we analyzed the AtPUB2 gene, which is annotated as being highly expressed in stigmas. Our functional analysis of a T-DNA insertion pub2 allele, together with yeast two-hybrid interaction assays and reporter analysis of AtPUB2 promoter activity, demonstrates that AtPUB2 does not function in SI. The results leave open the question of whether the proposed model of ARC1-mediated signaling applies to transgenic SRK–SCR self-incompatible A. thaliana plants.     

呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因的克隆及表达分析

该研究在呼伦贝尔黄花苜蓿(Medicago falcata L. cv. Hulunbuir)转录组测序基础上,通过RT PCR方法克隆获得了MfMYB30基因,并通过生物信息学和表达分析进行初步研究,为深入研究MfMYB30基因的功能和开发利用奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得呼伦贝尔黄花苜蓿MfMYB30基因,其ORF序列长为957 bp,编码318个氨基酸,相对分子质量为86.85 kD,理论等电点为5.11。MfMYB30蛋白为疏水性蛋白,无跨膜结构,无信号肽序列。(2)系统进化分析表明黄花苜蓿MfMYB30蛋白与紫花苜蓿MsMYB4、拟南芥AtMYB30、木豆CcMYB30、蒺藜苜蓿MtMYB30和大豆GmMYB60聚为一个类群,亲缘关系较近。(3)实时荧光定量PCR结果显示,MfMYB30在黄花苜蓿模拟刈割不同天数后的相对表达量呈先降低后升高的趋势,在刈割7 d后相对表达量达到峰值。(4)通过在拟南芥原生质体亚细胞定位分析发现,该蛋白定位于细胞核。研究推测,MfMYB30基因可能在黄花苜蓿刈割或放牧胁迫响应过程中发挥重要调控作用。