番茄SlMYB86基因的原核表达及缺氮胁迫下的表达分析北大核心CSCD

MYB转录因子参与植物细胞形态与模式建成、次级代谢的调控以及生物和非生物胁迫应答等反应。该研究采用RT-PCR方法扩增了番茄SlMYB86基因,并进行了聚类分析和保守域序列分析,构建原核表达载体和诱导纯化蛋白,利用qRT-PCR和Western blot检测SlMYB86在缺氮复氮下的表达水平,为深入探究番茄MYB86转录因子在缺氮胁迫下的功能奠定基础。结果表明:(1)番茄SlMYB86与番茄SlMYB26在进化树上属于同一分支,亲缘关系较近,且SlMYB86含有2个Myb_DNA-binding保守结构域,属于R2R3-MYB型转录因子。(2)qRT-PCR分析发现,SlMYB86基因在番茄根和叶中均有表达,缺氮胁迫下SlMYB86表达较对照显著增加。(3)成功构建pET-28a-SlMYB86原核表达载体并转化E.coli BL21(DE3),SDS-PAGE和Western blot结果表明,SlMYB86蛋白的最佳诱导条件为0.5 mmol/L的IPTG、37℃诱导8 h;目的蛋白相对分子量大约为41 kD,与预期大小一致,并获得较高纯度的SlMYB86原核蛋白。(4)将纯化的SlMYB86蛋白免疫小白鼠获得抗体,利用该抗体进行Western blot分析发现,番茄中SlMYB86蛋白在缺氮胁迫后表达上调,表明番茄SlMYB86基因参与了缺氮胁迫的应答。     

水葫芦三种铵转运蛋白基因片段的克隆及表达

目的:为了探讨水葫芦对富营养化水体中铵态氮吸收的分子机理。方法:采用简并引物克隆了3种水葫芦铵转运蛋白基因(EcAMT1、EcAMT2和EcAMT3)片段,并对这3个基因在不同形态的氮素条件下的表达进行了研究。结果:相比缺氮,铵态氮和硝态氮条件下,EcAMT1基因的表达被抑制,而EcAMT2和EcAMT3的表达刚好相反,铵态氮和硝态氮条件反而能够促进基因表达。结论:说明不同类型的铵转运蛋白基因的表达对外界环境因素的响应各不相同。     

氮磷亏缺对小麦TaIPS基因表达的影响

为了解小麦高效利用土壤磷的分子机理和实现对小麦缺磷的分子诊断,以普通小麦(Triticum aestivum L.)小偃54为材料,克隆了5个受缺磷诱导的IPS基因,同源比较结果显示,小麦IPS基因属于典型的受缺磷条件特异诱导的TPSI1/MT4小基因家族.对小麦根系和地上部的半定量RT-PCR研究结果表明,与全营养处理对照相比,3叶期小麦幼苗经过缺氮、缺磷和氮磷同时缺乏处理8d后,缺磷显著增加了根系中3个TaIPS1(TaIPS1.1、TaIPS1.2和TaIPS1.3)基因和地上部TaIPS1.1基因的表达,中度上调了根系中2个TaIPS2基因(TaIPS2.1和TaIPS2.2)的表达,轻度上调了地上部TaIPS1.2和2个TaIPS2基因的表达.通过比较5个基因在根系和地上部对缺磷的响应,认为TaIPS1.1是一个较理想的用于诊断小麦植株磷素丰缺的基因.缺氮不仅降低了3个TaIPS1基因在根系中的表达,并抑制了IPS基因对缺磷的响应.这一研究结果预示了TaIPS基因对低磷胁迫的响应依赖于植株体内的氮素营养状况.     

索罗金小球藻异养转自养过程中基因表达的全局调控

为提高异养条件下索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)蛋白质含量, 扩大该藻株在食品和饲料领域的应用, 研究发现当异养条件下培养的C. sorokiniana GT-1细胞转入光自养培养条件后, 蛋白质含量显著提高。通过转录组学分析揭示了C. sorokiniana GT-1在异养转自养过程中基因表达发生全局变化, 其中糖酵解途径与磷酸戊糖途径上调, 氮转运和同化途径中的关键酶的编码基因明显上调, 且谷氨酸族氨基酸和丙酮酸族氨基酸的生物合成途径的多个酶在转录水平上显著增强。研究还发现在异养条件下藻细胞仍然可以表达部分光合作用蛋白的编码基因, 当转入光自养条件后24h内绝大多数光合作用相关蛋白编码基因的转录被激活。结果表明在异养转自养条件过程中蛋白质含量的升高与氮的吸收及利用增加、还原能合成的增强、部分氨基酸的合成上调及光合作用蛋白质的大量合成有关。研究为后续如何通过培养条件优化或代谢工程改造提高C. sorokiniana GT-1产蛋白质的能力提出了新的思路。     

磷亏缺对小麦TaIPS基因表达的影响

为了解小麦高效利用土壤磷的分子机理和实现对小麦缺磷的分子诊断,以普通小麦（Triticum aestivum L.）小偃54为材料,克隆了5个受缺磷诱导的IPS基因,同源比较结果显示,小麦IPS基因属于典型的受缺磷条件特异诱导的TPSI1/MT4小基因家族.对小麦根系和地上部的半定量RT-PCR研究结果表明,与全营养处理对照相比,3叶期小麦幼苗经过缺氮、缺磷和氮磷同时缺乏处理8d后,缺磷显著增加了根系中3个TaIPS1（TaIPS1.1、TaIPS1.2和TaIPS1.3）基因和地上部TaIPS1.1基因的表达,中度上调了根系中2个TaIPS2基因（TaIPS2.1和TaIPS2.2）的表达,轻度上调了地上部TaIPS1.2和2个TaIPS2基因的表达.通过比较5个基因在根系和地上部对缺磷的响应,认为TaIPS1.1是一个较理想的用于诊断小麦植株磷素丰缺的基因.缺氮不仅降低了3个TaIPS1基因在根系中的表达,并抑制了IPS基因对缺磷的响应.这一研究结果预示了TaIPS基因对低磷胁迫的响应依赖于植株体内的氮素营养状况.     

微重力诱变大肠杆菌快速生长突变株特性

利用旋转培养装置处理大肠杆菌,筛选生长曲线发生变化、提前进入对数期的突变菌株,对菌株进行基因芯片的表达谱分析和质谱分析,研究微重力条件下微生物的生理代谢变化和对微重力条件的适应机制。结果发现突变菌株有114个差异表达基因,其中99个基因表达上调。表达上调基因主要集中在ABC转运系统、糖代谢、三羧酸代谢、磷酸转移酶系统、核酸代谢、脂类代谢等方面。质谱分析从蛋白水平上验证了这个结果。表明经过微重力处理可以筛选到生长加快的菌株,生长加快是菌株相关代谢水平上调的结果。空间微重力通过对微生物生长代谢相关基因的影响来使菌株适应空间环境。     

拟南芥中一个类似钙调素蛋白的基因结构及其缺磷、缺钾诱导表达

通过拟南芥芯片杂交分析发现推测的钙调素基因(GenBank accession No.Atlg76650)与低磷胁迫有关.对该基因的结构研究确认了该基因编码一个含有三个EF-hand结构域的类似钙调素的蛋白,Northern检测表明该基因在缺钾、缺磷条件下诱导表达,但在缺氮、高盐等胁迫条件下不受影响.经RT-PCR和启动子融合GUS转基因植株的组织化学染色分析,表明该基因在拟南芥中为全株表达,但各器官中表达丰度不尽相同.     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

缺氮及氮素形态对烟草幼苗糖代谢的影响机理初探

为了探明缺氮及不同氮素形态对烟草幼苗糖代谢的影响机理。该试验以‘中烟100’为试材,设置正常供氮为对照(CK,NO3-∶NH4+=1∶1)、缺氮(T1)、单一铵态氮(T2)和单一硝态氮(T3)4个处理的沙培试验,检测烟株功能叶片的全氮、还原糖、总糖、蔗糖淀粉的含量及糖代谢相关酶的活性,并分析根、茎、叶等3个部位糖代谢关键基因(SUT1、INV、GBSSI、AGPase)的表达差异。结果显示:(1)烟株功能叶片的全氮含量表现为T3CKT2T1。(2)与CK前期相比,T1处理显著增加了烟株叶片的还原糖、总糖、蔗糖及淀粉含量,降低了淀粉酶的活性,但对转化酶活性影响不显著;其中烟株叶片淀粉积累表现为T1T2CKT3。(3)缺氮及氮素形态对糖转运蛋白基因(SUT1)、焦磷酸化酶基因(AGPase)和颗粒淀粉合成酶基因(GBSSI)等关键基因的表达影响显著。研究认为,缺氮及不同氮素形态下烟草幼苗氮素利用率与淀粉积累成反比,其中蔗糖转运蛋白基因(SUT1)在氮素形态影响烟叶糖代谢过程中起关键作用。     

杜氏盐藻DsKASⅢ基因的分离鉴定及其在氮胁迫下的表达分析

分离鉴定杜氏盐藻(Dunaliella salina)β-酮脂酰-ACP合酶Ⅲ(β-ketoacyl-ACP synthase Ⅲ,DsKASⅢ)基因并解析其编码蛋白理化特征及功能。依据同源克隆,分离杜氏盐藻DsKASⅢ基因编码序列,采用生物信息学方法解析DsKASⅢ编码蛋白的理化特性及功能,qRT-PCR检测缺氮条件下DsKASⅢ的表达谱,并检测细胞总油脂和β-胡萝卜素含量的变化。结果表明,杜氏盐藻KASⅢ基因含有9个外显子,ORF为960 bp,编码蛋白为319 aa。DsKASⅢ蛋白理论等电点pI为6.21,分子量为33.3 kD。亚细胞定位预测DsKASⅢ蛋白呈镶嵌状锚定在叶绿体内膜上,这种构象有助于利用能量高效率催化生化反应。DsKASⅢ蛋白二级结构主要由α-螺旋(35.11%)、β片层(25.71%)和无规则卷曲(27.90%)组成。三维模拟显示,DsKASⅢ蛋白以同源二聚体形式发挥催化功能的。系统发育分析表明,DsKASⅢ蛋白与莱茵衣藻KASⅢ蛋白亲缘关系最近,暗示其可能有共同的进化来源。qRT-PCR分析揭示,氮胁迫培养条件下,DsKASⅢ基因的表达显著升高,且在缺氮第3天时,表达量达峰值,比正常氮充足培养高1.1倍。氮胁迫培养的藻细胞总脂含量和β-胡萝卜素含量分别比正常氮充足培养的藻细胞提高49.05%和33.20%。氮胁迫能诱导DsKASⅢ基因的上调表达,进而促进杜氏盐藻细胞合成和积累高量油脂和β-胡萝卜素。研究为全面阐明氮胁迫条件下杜氏盐藻油脂及β-胡萝卜素合成及调控机制提供了科学依据。     

磷和葡萄糖及细胞分裂素对拟南芥SEN1基因表达的影响

拟南芥SEN1基因受衰老诱导.将该基因启动子融合报告基因萄聚糖酶(glucuronidase,GUS)基因转入拟南芥,通过染色并测定GUS活性发现,缺氮、缺磷、缺钾诱导叶中SEN1表达,而只有缺磷能导根中SEN1表达.缺磷对根叶中SEN1的诱导被3%葡萄糖和细胞分裂素抑制.3%葡萄糖胺在根和叶中均诱导SEN1表达,外源细胞分裂素不能抑制这种效应.结果表明:SEN1基因可受缺磷信号特异调控,并受糖信号和细胞分裂素负调控;葡萄糖胺能大大促进根和叶中SEN1表达,且不受细胞分裂素的负调控.     

两个小麦磷转运蛋白基因的分离、功能鉴定和表达研究

磷是能量代谢、核酸以及许多生物膜合成的重要底物。在光合作用、呼吸作用等过程中发挥了重要作用。中国大多数小麦产区的土壤存在着缺磷的问题。磷饥饿给小麦生产造成了很大损失。培育耐低磷小麦是解决这一问题的一个重要途径。在磷饥饿的过程中,哪些基因的表达发生了变化．它们是如何变化的,弄清楚这些问题对于培育转基因耐低磷小麦具有重要的意义。磷转运蛋白基因在植物吸收磷的过程中发挥着重要作用。利用RT—PCR的方法,我们从普通小麦“小偃54”中分离了两个磷转运蛋白基因TaPT8和TaPHT2;1。通过与酵母突变体互补分析表明这两个基因都能够与磷吸收功能存在缺陷的酵母突变体实现功能互补,在低磷条件下有促进酵母突变体吸收磷的作用。进一步分析表明TaPT8属于Pht1家族。TaPHT2;1属于Pht2家族。运用RQRT—PCR的方法进行分析后发现TaPT8在根中表达,受磷饥饿的诱导;TaPHT2;1主要在绿色组织中表达,受磷饥饿的抑制,受光的诱导。TaPT8可能主要参与了小麦的根从土壤中吸收磷的过程。TaPHT2;1可能在磷从细胞质向叶绿体内转运的过程中发挥了重要作用。     

The expression profile of genes in rice roots under low phosphorus stress

Phosphorus (P) is one of the most essential macronutrients required for plant growth. Although it is abundant in soil, P is often the limiting nutrient for crop yield potential because of the low concentration of soluble P that plants can absorb directly. The gene expression profile was investigated in rice roots at 6, 24 and 72 h under low P stress and compared with a control (normal P) profile, using a DNA chip of 60000 oligos (70 mer) that represented all putative genes of the rice genome. A total of 795 differentially expressed genes were identified in response to phosphate (Pi) starvation in at least one of the treatments. Based on the analysis, we found that: (i) The genes coding for the Pi transporter, acid phosphatase and RNase were up-regulated in rice roots; (ii) the genes involved in glycolysis were first up-regulated and then down-regulated; (iii) several genes involved in N metabolism and lipid metabolism changed their expression patterns; (iv) some genes involved in cell senescence and DNA or protein degradation were up-regulated; and (v) some transmembrane transporter genes were up-regulated. The results may provide useful information in the molecular process associated with Pi deficiency and thus facilitate research in improving Pi utilization in crop species.     

The urea transporter DUR3 is differentially regulated by abiotic and biotic stresses in coffee plants

The high costs of N fertilizers in the coffee production emphasizes the need to optimize fertilization practices and improve nitrogen use efficiency. Urea is widespread in nature, characterizing itself as a significant source of nitrogen for the growth and development of several organisms. Thus, the characterization of genes involved in urea transport in coffee plants is an important research topic for the sustainable production of this valuable cash crop. In the current study, we evaluated the expression of the DUR3 gene under abiotic and biotic stresses in coffee plants. Here, we show that the expression of a high-affinity urea transporter gene (CaDUR3) was up-regulated by N starvation in leaves and roots of two out of three C. arabica cultivars examined. Moreover, the CaDUR3 gene was differentially expressed in coffee plants under different abiotic and biotic stresses. In plants of cv. IAPAR59, CaDUR3 showed an increased expression in leaves after exposure to water deficit and heat stress, while it was downregulated in plants under salinity. Upon infection with H. vastatrix (coffee rust), the CaDUR3 was markedly up-regulated at the beginning of the infection process in the disease susceptible Catuaí Vermelho 99 in comparison with the resistant cultivar. These results indicate that besides urea acquisition and N-remobilization, CaDUR3 gene may be closely involved in the response to various stresses.