YlRas2调控解脂耶氏酵母二型性转换的下游作用分子—Hoy1的鉴定

[目的]寻找解脂耶氏酵母中受YlRas2控制的参与菌丝形成调控的新基因,揭示新的受YlRas2控制的信号传递途径。[方法]在菌丝形成能力缺陷的Ylras2"突变体中进行基因的随机过量表达,筛选菌丝形成能力获得回复的突变体,通过TAIL-PCR方法鉴定突变体中发生过量表达的基因。[结果]筛选得到27个菌丝形成能力获得回复的突变体,经鉴定其中的一个突变体发生过量表达的基因为HOY1,它编码一个转录因子,经确认HOY1基因的过量表达的确可以回复Ylras2"突变体的菌丝形成缺陷。HOY1基因的启动子序列分析和转录活性检测结果都显示HOY1可能是转录因子Mhy1调控的靶基因。[结论]Hoy1和Mhy1可能在YlRas2的下游发挥作用,它们可能是YlRas2调控菌丝形成的新信号传递途径的成员。     

Nodal信号靶基因dusp4抑制斑马鱼中内胚层形成

丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-2(MKP-2/DUSP4)具有酪氨酸磷酸酶和丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性, 可以作用于MAPKs(Mitogen-activated protein kinases)底物, 使其去磷酸化。但dusp4在脊椎动物胚胎发育中的功能还所知甚少。为深入了解dusp4在发育中的作用, 文章首先检测了其在斑马鱼胚胎的表达。通过整胚原位杂交实验, 发现dusp4是斑马鱼母源表达的基因, 并且随着发育的进行, 在原肠早期特异表达在中内胚层区域。进一步的实验表明, Nodal信号对dusp4的表达至关重要。过表达Nodal信号的配体sqt、dusp4的表达水平明显升高, 而在缺失Nodal信号的突变体MZoep中, 几乎检测不到dusp4的表达。此外, 文章利用反义核苷酸Morpholino (MO)敲降dusp4的表达, 中内胚层标识基因gsc、sox17和sox32的表达水平显著升高, 而过表达dusp4对中内胚层的形成没有明显的影响, 表明dusp4对中内胚层形成的抑制作用是必需的, 但不是充分的, 可能还有其他未被鉴定的协同作用因子。以上研究结果表明, dusp4基因的表达受到Nodal信号调控, 在原肠期具有抑制中内胚层形成的作用。     

水稻矮化小穗突变d18新等位基因的发现及生理功能分析

株高和穗型是决定水稻产量密切相关的农艺性状.本研究从粳稻品种台北309经甲基磺酸乙酯诱变的群体中分离出一个能稳定遗传的矮化小穗突变体,主要表现矮化、粒长增加而宽度变小和穗型变小等特点.遗传分析表明,该突变体受单隐性核基因控制.定位于水稻第1号染色体的Indel标记P4和P5之间,物理距离约为20 kb.由于该区间只有一个已经克隆的矮化基因Dwarf18(d18),其功能编码赤霉素3β-羟化酶(GA3ox2).所以,表明突变基因与d18可能等位.测序比对发现,该突变基因的第2个外显子发生了1个碱基(G)的缺失,造成无义突变,实时荧光定量PCR结果显示,OsGA3ox2基因在突变体中表达量显著下降.因此,将该突变基因暂命名为d18-1.组织切片观察结果显示,与野生型相比,突变体的茎部倒三节间纵向细胞长度显著变短,但细胞数目增多.生理功能结果分析表明,突变体对外源激素GA更敏感,但对外源激素BR不如野生型敏感.检测与GA和BR生物合成与信号传导途径相关基因的表达结果发现,与野生型相比,在突变体中参与GA失活基因OsGA2ox3出现了下调表达,GA生物合成相关基因OsGA20ox2和OsGA3ox2也出现了下调表达,GA信号传导途径中的关键基因都没有明显的差异表达变化.另外,参与BR的合成或者信号传导途径的大部分相关基因在突变体中的表达都出现了下调.由此证明,突变体矮化是由于GA激素的不能正常合成所导致,并且对外源活性BR的响应通路受损而造成对BR激素的低敏感反应.另外,对孕穗期的野生型和突变体的幼穗进行转录组测序分析表明,与野生型相比,突变体检测到1497个差异表达基因,这些差异基因涉及苯丙素的生物合成、糖代谢和碳代谢等.因此,推测突变体中的OsGA3ox2基因发生了无义突变影响了GA和BR生物合成与信号传导途径以及穗型发育相关调控途径,这为更深入研究调控水稻矮化以及穗型的遗传网络提供了新的信息.     

Nodal/Smad2靶基因的系统鉴定及其在早期胚胎发育中的功能机制

Nodal/Smad2信号通路在脊椎动物胚胎中内胚层诱导及其背腹分化中发挥着主导作用,但是在胚胎早期发育中,Nodal/Smad2信号调控哪些靶基因表达,这些靶基因如何在Nodal/Smad2信号下游发挥作用,人们仍然所知甚少。以国家自然科学基金委员会"细胞编程与重编程的表观遗传机制"重大研究计划为依托,王强实验室在全基因组水平上对斑马鱼胚胎原肠早期Nodal/Smad2信号通路的靶基因进行了系统鉴定,并通过分析Smad2结合区域的其他转录因子保守的结合序列的出现频率,鉴定了一批潜在的Smad2的协同转录因子。研究发现,Nodal/Smad2的靶基因主要由转录因子、发育相关基因及重要信号通路的调控因子组成,其中F-actin捆绑蛋白Fascin1a和鸟核苷酸交换因子Net1分别通过调控受体内吞与Smad2转录活性反馈调控Nodal信号转导和中内胚层形成,而BPTF做为Smad2协同转录因子,通过调节核小体滑动来调控wnt8a表达,在中枢神经系统后部化过程中发挥重要作用。相关研究工作构建了Nodal/Smad2信号在斑马鱼中内胚层诱导及体轴建立中的分子网络,为理解脊椎动物早期胚胎发育过程中的基因表达调控机制提供了有意义的线索。     

敲除AMP1基因可以提高干旱响应基因的表达量从而增强拟南芥的抗旱能力

干旱严重影响植物的生长发育及农作物产量,因此研究植物的干旱反应机制显得至关重要.我们发现在拟南芥中一个推测的谷氨酸羧肽酶, AMP1, 其缺失突变体amp1的抗旱能力大大增强.基因芯片分析表明,amp1突变体抗旱能力的提高与许多干旱响应基因的高表达息息相关,例如,在amp1突变体中2个干旱诱导表达的转录因子基因,DREB2A和DREB1A的表达量升高;AT1G61340 (LEA 蛋白)的表达量也升高了很多,它在干旱条件下具有解毒和缓解细胞伤害的作用.而且,在amp1突变体中DREB2A 转录因子的2个下游基因RD29A 和COR47受干旱诱导的表达量和时间都比野生型中高和早. 在突变体中一些参与蛋白代谢、糖代谢和脂代谢的基因上调,一些保护和解毒相关基因表达量也升高,这些都可以给突变体在抗旱反应过程提供一定的保护作用.因此,我们认为AMP1基因在干旱胁迫反应中对干旱响应基因的表达起到一个负调控作用.实验中我们还发现, amp1突变体具有较低的水势与非常发达的根系,这也可能在抗旱反应中起到了一定作用.     

敲除AMP1基因可提高干旱响应基因的表达量从而增强拟南芥的抗旱能力

干旱严重影响植物的生长发育及农作物产量,因此研究植物的干旱反应机制显得至关重要.我们发现在拟南芥中一个推测的谷氨酸羧肽酶,AMP1,其缺失突变体amp1的抗旱能力大大增强.基因芯片分析表明,amp1突变体抗旱能力的提高与许多干旱响应基因的高表达息息相关,例如,在amp1突变体中2个干旱诱导表达的转录因子基因,DREB2A和DREB1A的表达量升高;AT1G61340(LEA蛋白)的表达量也升高了很多,它在干旱条件下具有解毒和缓解细胞伤害的作用.而且,在amp1突变体中DREB2A转录因子的2个下游基因RD29A和COR47受干旱诱导的表达量和时间都比野生型中高和早.在突变体中一些参与蛋白代谢、糖代谢和脂代谢的基因上调,一些保护和解毒相关基因表达量也升高,这些都可以给突变体在抗旱反应过程提供一定的保护作用.因此,我们认为AMP1基因在干旱胁迫反应中对干旱响应基因的表达起到一个负调控作用.实验中我们还发现,amp1突变体具有较低的水势与非常发达的根系,这也可能在抗旱反应中起到了一定作用.     

光信号转导因子HY5调控拟南芥分枝的功能研究

光是影响植物分枝的重要外在环境因素,但光信号因子HY5（ELONGATED HYPOCOTYL5）是否调控植物分枝目前尚不清楚。创制了HY5转基因超表达植株,并获得商业化T-DNA插入突变体纯合植株。通过比较野生型（WT）、超表达植株（HY5-OE）、突变体（hy5-215）的分枝数目发现,与野生型相比,超表达植株分枝数目显著增加,而突变体分枝数目则显著减少。进一步比较这些遗传材料的拟南芥植株分枝的负调控关键因子BRC1（BRANCHED1）转录本水平差异,发现与野生型相比,超表达植株中BRC1转录本显著下调、突变体中显著上调。研究结果表明,HY5通过抑制拟南芥分枝关键负调控因子BRC1的转录水平,进而促进拟南芥的分枝。研究结果为阐明HY5调控分枝的生物学功能提供了一定的理论依据。     

灰葡萄孢菌AUR1基因内含子对肌醇磷脂酰神经酰胺合成酶表达的影响及致病性

【目的】AUR1编码的肌醇磷脂酰神经酰胺(IPC)合成酶是真菌鞘脂代谢的关键酶,在转录水平和翻译水平研究AUR1内含子对其基因表达的影响,以及AUR1内含子对相关致病因子的影响,为内含子调控基因表达的分子机制提供理论依据。【方法】实时定量PCR测定野生型灰葡萄孢菌(BcAUR1)和AUR1缺失115 bp内含子突变体(BcAUR1a)的mRNA表达量,高效液相层析测定IPC合成酶活性,分别采用辣根过氧化物酶法、邻苯三酚自氧化法、愈创木酚法和紫外分光光度法测定单位菌体的H2O2含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的酶活力。【结果】突变体BcAUR1a的IPC合成酶基因cDNA测序结果表明,IPC合成酶无氨基酸突变。实时定量PCR和高效液相层析的结果表明BcAUR1a的AUR1基因mRNA表达量和IPC合成酶活力比野生型BcAUR1分别增加了50.2%和14.16%。短梗霉素A(AbA)显著刺激BcAUR1 H2O2、SOD、POD和CAT的分泌,但对BcAUR1a的这几种物质的分泌无显著影响。【结论】突变体BcAUR1a的AUR1基因在转录和翻译水平上表达上调,AbA显著增强野生型灰葡萄孢菌致病力,但对突变体影响较小。突变体产生了对AbA的抗性,推测AUR1基因内含子在AUR1基因表达调控中起转录抑制子的作用。     

应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因

以甘蓝型油菜(Brassica napus)野生型(宁油10号)及其柱头授粉功能缺失突变体FS-M1为材料,使用油菜基因表达谱芯片筛选甘蓝型油菜柱头特异表达基因。在含有16 540个基因的油菜基因表达谱芯片中(43 803探针),获得了4 410条差异表达探针,选择部分差异表达基因进行实时定量PCR,所得结果与芯片检测结果相吻合。其中,野生型较FS-M1显著上调且获得209个功能注释的探针,对应198个基因,这些特异表达的基因主要富集在水解酶、转移酶、氧化还原酶和转录因子中;涉及较大的基因家族包括:细胞色素P450基因、GDSL脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH转录因子基因、过氧化物酶家族和受体激酶基因等。推测这些基因与甘蓝型油菜柱头发育及授粉功能有关。     

The role of the zebrafish nodal-related genes squint and cyclops in patterning of mesendoderm

Nodal signals, a subclass of the TGFbeta superfamily of secreted factors, induce formation of mesoderm and endoderm in vertebrate embryos. We have examined the possible dorsoventral and animal-vegetal patterning roles for Nodal signals by using mutations in two zebrafish nodal-related genes, squint and cyclops, to manipulate genetically the levels and timing of Nodal activity. squint mutants lack dorsal mesendodermal gene expression at the late blastula stage, and fate mapping and gene expression studies in sqt(-/-); cyc(+/+) and sqt(-/-); cyc(+/-) mutants show that some dorsal marginal cells inappropriately form hindbrain and spinal cord instead of dorsal mesendodermal derivatives. The effects on ventrolateral mesendoderm are less severe, although the endoderm is reduced and muscle precursors are located nearer to the margin than in wild type. Our results support a role for Nodal signals in patterning the mesendoderm along the animal-vegetal axis and indicate that dorsal and ventrolateral mesoderm require different levels of squint and cyclops function. Dorsal marginal cells were not transformed toward more lateral fates in either sqt(-/-); cyc(+/-) or sqt(-/-); cyc(+/+) embryos, arguing against a role for the graded action of Nodal signals in dorsoventral patterning of the mesendoderm. Differential regulation of the cyclops gene in these cells contributes to the different requirements for nodal-related gene function in these cells. Dorsal expression of cyclops requires Nodal-dependent autoregulation, whereas other factors induce cyclops expression in ventrolateral cells. In addition, the differential timing of dorsal mesendoderm induction in squint and cyclops mutants suggests that dorsal marginal cells can respond to Nodal signals at stages ranging from the mid-blastula through the mid-gastrula.     

Single-cell internalization during zebrafish gastrulation

During gastrulation, germ layers are formed as prospective mesodermal and endodermal cells internalize and come to underlie the ectoderm [1-9]. Despite the pivotal role of gastrulation in animal development, the cellular interactions underlying this process are poorly understood. In zebrafish, mesoderm and endoderm formation requires the Nodal signals Cyclops and Squint and their cofactor One-eyed pinhead (Oep) [10-14]. We found that marginal cells in maternal-zygotic oep (MZoep) mutants do not internalize during gastrulation and acquire neural and tail fates at the expense of head and trunk mesendoderm. The lack of internalization in MZoep embryos and the cell-autonomous requirement for oep in Nodal signaling enabled us to test whether internalization can be achieved by individual cells or whether it depends on interactions within a group of cells. We found that individual MZoep mutant cells transplanted to the margin of wild-type blastula embryos initially internalize with their neighbors but are unable to contribute to the mesendoderm. In the reciprocal experiment, single wild-type cells transplanted to the margin of MZoep mutant embryos autonomously internalize and can express the mesendodermal markers axial/foxA2 and sox17. These results suggest that internalization and mesendoderm formation in zebrafish can be attained autonomously by single cells.