刚毛柽柳ThDREB基因在酵母中的表达及抗逆能力分析

DREB蛋白能特异地与DRE（dehydration responsive element）顺式作用元件结合,从而调控下游多个与逆境相关基因的表达,在植物对多种逆境胁迫的应答反应中起重要调节作用。为了研究刚毛柽柳ThDREB基因是否具有抗逆功能,将ThDREB基因插入到酵母表达载体pYES2中构建成重组载体,转入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中获得重组型酵母。分别比较转ThDREB基因酵母和转空载体对照酵母在山梨醇、H₂O₂、CdCl₂、NaCl、Na₂CO₃、MgCl₂、-20℃胁迫处理之后的存活能力。结果显示,ThDREB基因能有效提高转基因酵母的抗干旱、盐、碱、氧化、重金属及低温胁迫的能力,表明ThDREB基因可能参与了柽柳多种抗逆调控过程。     

二色补血草LbDREB基因在酵母中的抗逆性分析

利用酵母表达系统研究了二色补血草的DREB基因（LbDREB）对不同胁迫的抗性。将LbDREB构建到酵母表达载体pYES2中,转化到酿酒酵母INVSc1菌株中,并以转空pYES2质粒的酵母INVSc1（pYES2）作为对照,通过比较两种酵母在不同胁迫下的存活率来研究LbDREB基因对NaCl、KH_2PO_4、Na_2CO_3、NaHCO_3、低温、干旱、CuSO_4和CdCl_2胁迫的抗性。结果表明,LbDREB转化的酵母在各种胁迫下的存活率均明显高于转空pYES2的对照酵母,说明LbDREB基因除了具有传统认为的抗旱、耐盐、抗寒的作用外,还具有抗KH_2PO_4、Na_2CO_3、NaHCO_3、CuSO_4和CdCl_2等胁迫的能力。     

紫杆柽柳MnSOD基因在非生物胁迫中的作用

构建了酵母表达载体pYES2-MnSOD,并将其转入酿酒酵母INVSc1,以转空载体pYES2的酵母INVSc1为对照,检测其抗NaCl、Na2CO3、NaHCO3和紫外线胁迫能力。结果表明,转MnSOD基因酵母在以上逆境因素胁迫下的存活率有明显提高,说明MnSOD基因具有较强的抗NaCl、Na2CO3、NaHCO3和紫外线胁迫能力。     

二色补血草LbGRP基因的克隆及抗逆能力分析

富含甘氨酸RNA结合蛋白(Glycine-rich RNA-binding proteins, GRP)是植物中重要的转录后调控蛋白, 在植物的生长发育及对胁迫的抗性调控等过程中起重要作用。文章从二色补血草(Limonium bicolor (Bunge) O.) cDNA文库中克隆出了富含甘氨酸RNA结合蛋白基因(LbGRP)的全长cDNA序列(GenBank登录号: GQ398238)。为了研究LbGRP的抗逆功能, 将其构建到酵母表达载体pYES2中, 转化到酿酒酵母INVSc1菌株中, 获得重组酵母INVSc1(pYES2-LbGRP), 同时将转空pYES2质粒的酵母INVSc1(pYES2)作为对照。对重组酵母INVSc1 (pYES2-LbGRP)和对照INVSc1(pYES2)进行NaCl、KCl、NaHCO₃、Na₂CO₃、干旱和冷冻胁迫, 比较它们在不同胁迫下的存活率。结果表明, INVSc1(pYES2-LbGRP)在各种胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1(pYES2), 证明LbGRP基因具有抗NaCl、KCl、NaHCO₃、Na₂CO₃、干旱和冷冻等胁迫的能力, 推测该基因参与了二色补血草的抗逆调控过程。     

橡胶树HbMC2在酵母中的表达和抗逆性分析

Metacaspase介导的程序性细胞死亡在植物生长发育、抵御生物和非生物胁迫过程中发挥重要作用。前期研究发现橡胶树metacaspase基因HbMC2的表达受干旱和高盐等非生物胁迫调控。为明确HbMC2的功能,采用RT-PCR从橡胶树中扩增HbMC2编码区序列并将其插入到pYES2载体中,构建酵母表达载体pYES2-HbMC2。将pYES2-HbMC2质粒转化到酿酒酵母INVSc1菌株中,获得重组酵母INVSc1(pYES2-HbMC2)。PCR及RT-PCR检测结果表明,HbMC2已成功转入重组酵母并能在半乳糖诱导下表达。与对照酵母INVSc1(pYES2)相比,重组酵母INVSc1(pYES2-HbMC2)在氧化、干旱和盐胁迫下的生长受到抑制、细胞死亡率增加。结果表明酵母中表达HbMC2降低了对非生物胁迫的抗性,HbMC2是非生物胁迫抗性的负调节因子。     

盐穗木转录因子HcSCL13转录激活的体外鉴定及植物表达载体的构建

通过同源重组的方法将盐穗木盐响应GRAS家族转录因子HcSCL13基因(GenBank登录号:KC68640)构建至酵母双杂交诱饵表达载体pGBKT7上,转化酵母菌Y2HGold,通过自激活性和毒性检测确定该转录因子的体外激活能力。试验表明,重组菌株pGBKT7-HcSCL13/Y2HGold对宿主菌无毒性,且该菌株表达的融合蛋白能够激活报告基因的表达,说明HcSCL13具有转录激活域,是一类转录因子。成功构建了HcSCL13基因的植物表达载体和亚细胞定位表达载体,为进一步在体内研究该基因的耐盐功能奠定了基础。     

玉米△12脂肪酸脱氢酶基因（FAD2）在酿酒酵母中的表达

玉米△12脂肪酸脱氢酶是催化油酸形成亚油酸的关键酶。将其编码基因FAD2（GenBank登陆号：DQ496227）克隆到酿酒酵母表达载体pYES2．0中,构建成重组质粒pYE／FAD2,转化到酿酒酵母进行诱导表达,同时以pYES2．0转化子为对照。气相色谱（Gc）分析表明,重组转化子亚油酸的含量占酵母总脂肪酸的1．54％,而对照未检测到亚油酸。表明FAD2基因具有编码△12脂肪酸脱氢酶的功能。为探索转译起始密码子周边序列的改变对FAD2基因表达产生的影响,将该基因的起始密码子上游序列进行修改,构建重组表达载体pYE／FAD2—1,转化酿酒酵母进行表达。GC分析表明,pYE／FAD2—1转化子的亚油酸含量占总脂肪酸含量的8．81％,是对照pYE／FAD2转化子的近5倍。     

金发草LEA 3 基因两个剪接体转化酿酒酵母的抗非生物胁迫功能分析

对金发草(Pogonatherum paniceum)第3组LEA蛋白(PpLEA3)基因两个剪接体进行分析,并利用酿酒酵母表达系统分析两个剪接体在不同非生物胁迫的响应差异.以PpLEA3基因两个剪接体(PpLEA3.a和PpLEA3.b)的重组载体pMD19-T-PpLEA3.a和pMD19-T-PpLEA3.b为模板,PCR法构建酵母表达载体pYES2-PpLEA3.a和pYES2-PpLEA3.b,并转化酿酒酵母细胞得到重组菌INV-PpLEA3.a和INV-PpLEA3.b.通过比较重组菌和对照菌(转空载体pYES2)在NaCl、NaHCO3、低温、干旱、UV胁迫下的恢复生长状况,结果表明两种重组菌胁迫后的生长情况明显好于对照菌,两个剪接体对非生物胁迫抵抗力的大小为:PpLEA3.a＞PpLEA3.b.两个剪接体在核酸序列上的差异导致了在蛋白亲水性和结构上的差异,最终导致了在抗逆能力方面的差异.     

酵母高效克隆表达T载体pYES2-T的构建及应用

为了在酵母中高通量、高效率地对外源基因进行克隆和表达,本研究以酵母表达载体pYES2为基础,构建高效克隆表达T载体。pYES2是酿酒酵母的一种高效表达载体,在其多克隆位点处设计插入XcmⅠ-Intron-XcmⅠ片段,同时将其载体中URA3基因中原有的XcmⅠ酶切位点进行定点突变,构建出pYES2-T酿酒酵母高效表达T载体。利用XcmⅠ酶切载体pYES2-T,使其产生两个突出的T末端,一方面可以通过PCR产物加A的方式直接进行TA克隆;另一方面可在半乳糖诱导启动子的调控下,对TA克隆后的外源基因在酵母中诱导表达。利用该系统高通量地对人工合成耐盐系列基因NLEAs进行筛选,研究结果表明,该系统可以在酿酒酵母中一步式完成片段克隆及耐盐基因的筛选。本研究构建的酵母表达T载体使用方便、效率高、成本低,应用前景广阔。     

碱茅(puccinellia tenuifolra)Put-Cu/Zn-SOD基因的克隆及在酵母中的表达

从碱茅根cDNA文库分离得到Put-Cu/Zn-SOD全长cDNA,其序列全长为2 700 bp,该基因的开放读码框为长615 bp,所编码的蛋白由204个氨基酸组成,其预测分子量约为20.6 kD、理论等电点约为5.63.Put-Cu/Zn-SOD氨基酸序列与水稻Cu/Zn-SOD序列有较高的同源性为87%.将Put-Cu/Zn-SOD基因构建到酵母表达载体pYES2,并转化至酵母(INVSc1).对pYES2-Put-Cu/Zn-SOD转化酵母进行盐碱、氧化胁迫实验.结果表明:重组酵母的抗盐碱、氧化能力明显高于对照(pYES2转化酵母),结果显示了碱茅的Cu/Zn-SOD基因在酵母表达中,具有提高酵母抗盐碱和耐氧化能力.     

转新疆雪莲去饱和酶基因sikSAD重组酵母低温和酒精耐受性分析

根据GenBank收录的sikSAD基因序列, 采用反转录PCR技术从新疆雪莲(Sasussured involucrata Kar. et Kir)中克隆了sikSAD基因, 并构建了pYES2-sikSAD大肠杆菌/酵母穿梭表达载体, 通过电击法转化酿酒酵母288C菌株, 并利用PCR和SDS-PAGE对转化酿酒酵母进行鉴定, 最后通过低温胁迫和酒精胁迫进行抗性初步分析及方差分析。结果表明: 低温胁迫实验中, 转sikSAD基因酿酒酵母在低温条件下仍能存活, 并且在温度恢复到28 °C时能迅速生长, 生长状态良好, 不饱和脂肪酸油酸的含量有明显的变化。酒精胁迫实验中, 其能耐受一定浓度的酒精, 并且耐受能力比非转基因酿酒酵母提高了十几个百分点。可见, 在低温胁迫和高浓度酒精条件下, 转新疆雪莲sikSAD基因酿酒酵母表现出了优良的活性和生长优势, 显示出较强的抗性特征, 用分子手段改造酿酒酵母, 为工业生产提供高质量的酿酒酵母奠定实验基础。     

Overexpression of a heat shock protein (ThHSP18.3) from <Emphasis Type="Italic">Tamarix hispida</Emphasis> confers stress tolerance to yeast

It is well known that plant heat shock proteins (HSPs) play important roles both in response to adverse environmental conditions and in various developmental processes. However, among plant HSPs, the functions of tree plant HSPs are poorly characterized. To improve our understanding of tree HSPs, we cloned and characterized an HSP gene (ThHSP18.3) from Tamarix hispida. Sequence alignment reveals that ThHSP18.3 belongs to the class I small heat shock protein family. A transient expression assay showed that ThHSP18.3 protein was targeted to the cell nucleus. Treatment of Tamarix hispida with cold and heat shock highly induced ThHSP18.3 expression in all studied leaves, roots and stems, whereas, treatment of T. hispida with NaCl, NaHCO₃, and PEG induced ThHSP18.3 expression in leaves and decreased its expression in roots and stems. Further, to study the role of ThHSP18.3 in stress tolerance under different stress conditions, we cloned ThHSP18.3 into the pYES2 vector, transformed and expressed the vector in yeast Saccharomyces cerevisiae. Yeast cells transformed with an empty pYES2 vector were employed as a control. Compared to the control, yeast cells expressing ThHSP18.3 showed greater tolerance to salt, drought, heavy metals, and both low and high temperatures, indicating that ThHSP18.3 confers tolerance to these stress conditions. These results suggested that ThHSP18.3 is involved in tolerance to a variety of stress conditions in T. hispida.     

Construction of a recombinant yeast strain converting xylose and glucose to ethanol

Candida shehatae gene xyll and Pichia stipitis gene xyl2,encoding xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XD) respectively,were amplified by PCR.The genes xyl1 and xyl2 were placed under the control of promoter GAL in vector pYES2 to construct the recombinant expression vector pYES2-PI2.Subsequently the vector pYES2-P12 was transformed into S.cerevisiae YS58 by LiAc to produce the recombinant yeast YS58-12.The alcoholic ferment indicated that the recombinant yeast YS58-12 could convert xylose to ethanol with the xylose consumption rate of 81.3%.