采用RT-PCR扩增方法从犁苞滨藜中扩增NHX基因

采用RT-PCR扩增的方法,从新疆野生植物犁苞滨藜中克隆获得1.7 kb的cDNA片段,测序和序列分析表明该基因片段包含NHX基因完整的读码框架.序列同源性分析结果显示犁苞滨藜NHX基因与滨藜NHX基因同源性高达95%,与碱蓬同源性达到86%,与柑桔同源性为88%,与拟南芥同源性为84%,表明它是植物中高度保守的一种基因,同时说明野生植物犁苞滨藜中也存在与拟南芥相似的植物耐盐相关基因.     

湖北海棠MhPR1a基因的克隆与表达特性分析

以水杨酸诱导的湖北海棠[ Malus hupehensis (Pamp.) Rehd.]全长cDNA文库和基因组DNA为模板,克隆其PR1a基因(MhPR1a)的全编码区序列,并对该序列进行生物信息学分析;在此基础上利用荧光定量RT-PCR技术对湖北海棠根、茎和叶中该基因的表达特性及经过10μmol·L-1ABA、4℃低温处理及苹果蚜虫(Aphis citricola van der Goot)侵染后叶中该基因的表达特性进行了测定.结果表明:克隆获得的MhPR1a基因全长518 bp,最大开放阅读框为492 bp,编码162个氨基酸残基;编码的蛋白质为酸性蛋白,其相对分子质量为16 960,等电点pI 5.46;其基因组DNA序列与cDNA序列完全一致,说明MhPR1a基因内部没有内含子.湖北海棠MhPR1a基因与苹果(M.domestic Borkh.)和沙梨[Pyrus pyrifolia( Burm.f.)Nakai] PR1基因的cDNA序列及其编码的氨基酸序列同源性均较高,其中cDNA序列的同源性均为97％,氨基酸序列的同源性分别为95％和97％;系统树也显示MhPR1a基因编码的氨基酸序列与苹果和沙梨的亲缘关系最近,聚为一类.MhPR1a基因编码的氨基酸序列具有SCP保守结构域,含有1个信号肽和6个保守的半胱氨酸残基.在湖北海棠的叶、茎和根中MhPR1a基因均能表达,在根中的表达量最高.10 μmol·L-1ABA和4℃低温处理48 h后均可诱导MhPR1a基因的表达,且相对表达量明显高于对照(处理0h);苹果蚜虫也可诱导MhPR1a基因的表达,说明MhPR1a基因在湖北海棠抵抗植食昆虫和低温胁迫的过程中可能发挥着重要作用.     

香蕉MaCAM基因克隆及表达分析

从香蕉根的cDNA文库中获得了一段香蕉钙调蛋白基因的片段,采用RACE技术获得其全长,命名为MaCAM。该基因全长845bp,编码149个氨基酸。生物信息学分析表明,该蛋白属稳定蛋白,其等电点为4.12,有2个保守的EFh功能结构域。与已知植物的钙调蛋白基因相比,一致性达90%以上。其中与粳稻、油棕、胡萝卜、甘蔗的CAM编码的氨基酸序列的一致性分别为99.33%、96.71%、98.00%、98.66%。系统进化树比对分析显示,香蕉与甘蔗的亲缘关系最为密切。器官特异性分析表明,MaCAM在香蕉的根、球茎、叶片、花和果实中均有所表达,在根中表达量最高,花中次之,而在叶片中的表达量最低。     

枳PPF-1同源基因的克隆及分析

以枳[Poncirus trifoliata(L.)Raf.]实生苗为材料,采用RT-PCR及RACE技术,获得了PPF-1(开花、衰老相关基因)同源基因的cDNA全长序列PtPPF-1,该cDNA全长1 493 bp,编码452个氨基酸,与豌豆PPF-1、拟南芥ALB3、水稻PPF-1及葡萄一未命名基因的氨基酸序列同源性较高,说明PPF-1基因在进化过程中可能变异较小。半定量RT-PCR分析表明PtPPF-1在叶片中表达量最高,顶芽和茎中相似,在根中未检测到,表明该基因功能与叶绿体有关。     

荠菜CRABS CLAW的克隆与拟南芥遗传转化

根据GenBank收录的CRC基因cDNA序列设计引物,以短角果荠菜(Capsella bursa-pastoris)为材料,通过RT-PCR扩增出与拟南芥CRC基因同源的全长cDNA,进行测序、比对及同源性分析.结果显示,克隆的该基因cDNA序列与报道的拟南芥CRC序列一致性达到93%,可以推断其为荠菜CRC基因的cDNA(cbCRC).以Ti质粒pWM101为载体,构建了由CaMV35S启动子调控的cbCRC基因植物表达载体pWM101-cbCRC, 采用根癌农杆菌滴注柱头法转化拟南芥,获得了转cbCRC基因的拟南芥植株.转基因拟南芥心皮果荚形态大小发生了一定的变化,说明荠菜cbCRC基因在拟南芥中的表达对拟南芥心皮形态和大小都产生了一定影响,但其并没有使拟南芥表现出荠菜短角果的形态.     

蒺藜苜蓿MtROP10基因的克隆及其功能初探

目的:克隆并研究蒺藜苜蓿ROP基因的功能,为研究该基因家族在共生途径中的作用提供依据.方法:采用RACE方法,从蒺藜苜蓿中克隆MtROP基因,利用生物信息软件比对同源性及ROP蛋白特征结构分析,利用RT-PCR方法分析该基因的组织特异性表达,构建该基因的过表达载体并转化拟南芥.结果:获得了蒺藜苜蓿ROP家族中与拟南芥ROP10高度同源的MtROP10全长序列.氨基酸编码序列具有明显的ROP家族蛋白的结构域特征.该基因在花中高表达,根中低表达.拟南芥中过表达MtROP10,可导致根毛变粗、变短、分叉.结论:MtROP10属于植物ROP家族蛋白,可能在根毛的极性生长方面具有较为重要的功能.     

绞股蓝法呢基焦磷酸合酶基因的克隆及其序列分析

目的:克隆并分析绞股蓝法呢基焦磷酸合酶(FPS)基因的全长序列。方法:参照罗汉果法呢基焦磷酸合酶基因,设计扩增绞股蓝FPS基因的3′RACE引物,采用3'RACE和5'RACE法克隆绞股蓝FPS基因全长cDNA。结果:获得绞股蓝FPS基因全长cDNA序列共1288个核苷酸,包含一个1026核苷酸的开放读框,编码342个氨基酸残基,推断该蛋白的相对分子质量为3.94×104。NCBI Blast结果显示绞股蓝FPS基因编码蛋白的氨基酸序列与已知的植物FPS氨基酸序列的同源性为91%~74%,核酸序列的同源性为88%~78%。结论:克隆了绞股蓝FPS基因全长cDNA序列,为进一步研究绞股蓝FPS基因的表达及三萜皂苷合成通路关键酶分子的进化奠定了基础。     

丹参环阿屯醇合酶基因克隆及表达分析

以丹参cDNA为模板,克隆了丹参环阿屯醇合酶(cycloartenol synthase,CAS)基因的cDNA序列(SmCAS),对其序列进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR方法研究了该基因在丹参不同器官及不同胁迫处理下的表达模式。结果显示:该基因全长2 346bp,包含2 271bp开放阅读框,编码756个氨基酸。预测其编码蛋白分子量为86.16kD,具有氧化鲨烯环化酶超家族典型的DCTAE结构域和QW结构域。该基因推测的氨基酸序列与人参、田七、积雪草、甘草、拟南芥的相似性分别为83%、84%、83%、81%和80%。SmCAS基因在丹参根、茎、叶、花中均有表达,在花中表达量最高;而且SmCAS基因能够响应ABA、低温和干旱的诱导。     

野生大豆SAMS同源基因的克隆及分析

硫腺苷甲硫氨酸作为甲基供体在转甲基反应中起到重要作用.从低温(4℃)、高盐(200 mmol/L NaCl)及干旱(30%PEG)处理的东北野生大豆幼苗叶片中提取总RNA,经反转录合成cDNA第一链,以cDNA第一链为模板,应用已知的EST序列设计一对PCR引物扩增SAM合成酶基因的全长序列,最后经BLAST比较分析,确定所获得的SAMS基因序列完整性.所得序列长1185 bp,具有完整的开放读码框,编码394个氨基酸,与棉豆和苜蓿的SAM合成酶基因的核苷酸序列的同源性分别为89%、85%.构建了以pET-32b为基础的原核表达载体并进行原核表达分析,分析SAMS基因的表达情况.为后续的抗逆性功能验证奠定基础.     

光皮桦中4-香豆酸辅酶A连接酶基因Bl4CL的克隆和表达分析

以从光皮桦茎叶组织提取的mRNA为模板,根据其他已克隆到的阔叶类树种中4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)基因的同源序列设计兼并引物,进行RT-PCR扩增,获得部分基因片段,然后结合5’,3’RACE方法从光皮桦中扩增出1个4CL基因的全长cDNA序列,命名为Bl4CL。该基因cDNA全长为1983bp(GenBank登录号FJ410448),具有完整的开放阅读框架(69～1697bp),编码蛋白为542个氨基酸,包含一个AMP结合功能域和一个含有12个氨基酸的功能基序。与其他植物中的4CL进行同源性比对的结果显示,Bl4CL蛋白与东北白桦的同源性最高,达到了98%。该基因在光皮桦的根和茎中表达量较高,而在花和叶中的表达量低。     

蒺藜苜蓿花器官特异基因的表达分析

蒺藜苜蓿(Medicago truncatula G)花器官特异表达基因是参与其花器官形成与发育的重要基因。筛选蒺藜苜蓿的花器官特异表达基因,寻找这类基因在其他模式植物中的直系同源基因,并将其表达模式在不同植物间进行比较,有利于深入的理解这类基因在蒺藜苜蓿花器官发育中的功能。根据蒺藜苜蓿表达谱,并以其PISTILLAZA(PI)基因为模板,文章筛选了97个蒺藜苜蓿花器官特异表达基因(Ratio≥10,且Z≥7.9).通过同源比对,确定了这类基因在拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)、大豆(Glycinemax L.)、百脉根(Lotusjaponicus L.)和水稻(Oryzasativa L.)中的直系同源基因。对这类基因在5种植物中的表达量、表达部位和功能进行比较,发现进化关系较近的植物,直系同源基因的表达变异较小,而进化关系较远的植物,直系同源基因的表达变异较大。进一步对表达分化较大的直系同源基因进行启动子分析,发现不同植物中直系同源基因表达模式的变化与启动子中调控元件的特性有关。     

蒺藜苜蓿花器官特异基因的表达分析

蒺藜苜蓿(Medicago truncatula G.)花器官特异表达基因是参与其花器官形成与发育的重要基因。筛选蒺藜苜蓿的花器官特异表达基因, 寻找这类基因在其他模式植物中的直系同源基因, 并将其表达模式在不同植物间进行比较, 有利于深入的理解这类基因在蒺藜苜蓿花器官发育中的功能。根据蒺藜苜蓿表达谱, 并以其PISTILLATA(PI)基因为模板, 文章筛选了97个蒺藜苜蓿花器官特异表达基因(Ratio≥10, 且Z≥7.9)。通过同源比对, 确定了这类基因在拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)、大豆(Glycine max L.)、百脉根(Lotus japonicus L.)和水稻(Oryza sativa L.)中的直系同源基因。对这类基因在5种植物中的表达量、表达部位和功能进行比较, 发现进化关系较近的植物, 直系同源基因的表达变异较小, 而进化关系较远的植物, 直系同源基因的表达变异较大。进一步对表达分化较大的直系同源基因进行启动子分析, 发现不同植物中直系同源基因表达模式的变化与启动子中调控元件的特性有关。     

Overexpression of MtCAS31 enhances drought tolerance in transgenic Arabidopsis by reducing stomatal density

? Dehydrins are a type of late embryogenesis abundant protein. Some dehydrins are involved in the response to various abiotic stresses. Accumulation of dehydrins enhances the drought, cold and salt tolerances of transgenic plants, although the underlying mechanism is unclear. MtCAS31 (Medicago Truncatula cold-acclimation specific protein 31) is a Y(2)K(4)-type dehydrin that was isolated from Medicago truncatula. ? We analyzed the subcellular and histochemical localization of MtCAS31, and the expression patterns of MtCAS31 under different stresses. Transgenic Arabidopsis that overexpressed MtCAS31 was used to determine the function of MtCAS31. A yeast two-hybrid assay was used to screen potential proteins that could interact with MtCAS31. The interaction was confirmed by bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assay. ? After a 3-h drought treatment, the expression of MtCAS31 significantly increased 600-fold. MtCAS31 overexpression dramatically reduced stomatal density and markedly enhanced the drought tolerance of transgenic Arabidopsis. MtCAS31 could interact with AtICE1 (inducer of CBF expression 1) and the AtICE1 homologous protein Mt7g083900.1, which was identified from Medicago truncatula both in vitro and in vivo. ? Our findings demonstrate that a dehydrin induces decreased stomatal density. Most importantly, the interaction of MtCAS31 with AtICE1 plays a role in stomatal development. We hypothesize that the interaction of MtCAS31 and AtICE1 caused the decrease in stomatal density to enhance the drought resistance of transgenic Arabidopsis.     

System, trends and perspectives of proteomics in dicot plants Part II: Proteomes of the complex developmental stages

This review is devoted to the proteomes of the complex developmental stages of dicotyledoneous (dicot) plant materials. The two core technologies, two-dimensional gel electrophoresis (2-DGE) and mass spectrometry (MS), independently or in combination with each other, are propelling dicot plant proteomics to new discoveries and functions, with the establishment of tissue-specific and organelle proteomes, mostly in Arabidopsis thaliana and Medicago truncatula, revealing their complexity and specificity. These experimental proteomes have provided a good start towards the establishment of high-density 2-DGE reference maps and peptide mass fingerprint databases, for not only the model dicot plants, A. thaliana and M. truncatula, but also other important dicot plants, which will serve as a basis for proteomes of many other dicot plants and plant materials.