陆地棉GhCDPK1基因响应干旱胁迫的功能初探

钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)是一类重要的钙信号感受蛋白和响应蛋白,在植物干旱、低温、盐碱等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。为探讨陆地棉GhCDPK1基因在干旱胁迫下所起的作用,该研究利用实时荧光定量PCR技术分析了PEG模拟干旱胁迫下该基因的表达量,发现GhCDPK1基因受干旱胁迫诱导。通过构建植物表达载体pCAMBIA2300-GhCDPK1,采用农杆菌介导的叶盘法转化模式植物烟草,发现干旱胁迫下转基因植株保水能力明显高于野生型植株,叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白含量及POD、SOD活性也高于野生型植株,而丙二醛含量低于野生型植株。研究结果表明,GhCDPK1基因作为正向调控因子响应干旱胁迫诱导,过表达GhCDPK1基因可以使植株积累更多的渗透调节物质、增强抗氧化系统酶的活性和维持细胞膜的稳定性来提高植物抵御外界干旱胁迫的能力。     

谷子PAL基因家族全基因组的鉴定和表达分析

苯丙氨酸解氢酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)基因家族参与苯丙烷类代谢过程,通过调控植物抗病次生物质的合成在植物抗逆反应中发挥重要作用。为明确谷子PAL基因家族在逆境胁迫下的表达规律,该研究利用生物信息学方法对谷子PAL基因家族进行鉴定和表达分析。结果表明:谷子具有11个PAL基因,在进化树中可分为3个亚家族,SiPAL7独自进化为一支。通过构建蛋白结构域发现PAL基因家族成员均含有保守的PAL结构域。启动子分析显示,PAL基因含有应答激素、逆境胁迫等多种因子的顺式作用元件,说明PAL基因广泛参与不同生物学调控过程。RT-qPCR结果显示,谷子PAL基因家族多为诱导型表达,不同光照条件下PAL基因表达量变化明显,不同基因具有不同响应模式,说明谷子PAL基因家族在参与光调节反应中发挥重要作用。谷子PAL基因高度保守,广泛响应不同非生物胁迫,具有表达特异性。该研究结果为揭示PAL基因家族在调节谷子抗性及胁迫应答过程中的作用提供了参考。     

巨桉BRI1基因的克隆和表达分析

为了解BRI1基因在巨桉中的功能,采用PCR技术克隆了EgrBRI1基因,分析了EgrBRI1的生物信息学和亚细胞定位,并对EgrBRI1基因响应激素和胁迫的差异表达进行了分析。结果表明,EgrBRI1基因全长3 893 bp,编码1 197个氨基酸。EgrBRI1蛋白稳定,空间结构复杂,存在3个motifs,主要定位于细胞膜。茉莉酸甲酯和油菜素内酯(BR)处理后,EgrBRI1基因在叶片中的表达上升,而水杨酸处理则没有明显的变化。盐胁迫和冷胁迫下,EgrBRI1基因表达表现为先下降后上升的趋势。因此,EgrBRI1基因能快速对外施激素做出响应,并在巨桉抗逆方面发挥重要作用,这可能是通过对BR信号的响应来实现的。     

龙眼DCL家族基因的启动子分析及时空表达

为了解龙眼DCL基因的功能,该试验对龙眼基因组数据提取的DlDCL1、DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4基因序列进行启动子顺式作用元件及其受miRNA调控的分析;并以龙眼胚性愈伤组织为材料,研究了DlDCLs不同基因成员在非生物胁迫和外源激素处理下的表达情况。结果显示:(1)龙眼DCL基因启动子中除了TATA和CAAT外,还具有大量的光反应元件、激素应答元件、胁迫响应元件、组织特异性调控元件及植物生长发育相关的顺式调控元件,提示龙眼DCL基因启动子转录活性可能受到光、激素信号及逆境胁迫因素的诱导。(2)对调控龙眼DCL基因的miRNA进行筛选,结果显示DlDCL1受miR162和miR1024调控,DlDCL4受miR390和miR396调控。(3)实时荧光定量PCR显示,在一定浓度范围内,外源激素GA3、ABA和ETH均能下调DlDCLs基因的表达,而高浓度ETH处理则显著上调DlDCLs的表达。(4)高浓度蔗糖(6%)处理时DlDCL2、DlDCL3和DlDCL4显著上调表达,而低浓度(0.1%)处理时DlDCL1显著上调表达;不同温度处理下,DlDCL1在34℃时显著上升,DlDCL3随着温度的提高相对表达量逐渐减低;而DlDCL2和DlDCL4表达量差异不明显;NaCl胁迫处理下,DlDCLs在1h处理时表达量下调,但在其他不同时间点则上调表达。研究表明,龙眼DCL基因在外源激素及非生物胁迫处理下,并非是简单的一对一响应,而是存在较为复杂的响应机制。     

酵母Ty1和Ty3转座调控机制研究进展

LTR(Long Terminal Repetition, LTR)反转录转座子广泛存在于真核生物界,是逆转录病毒的进化祖先。LTR反转录转座子有两个古老的家族,Ty1/Copia和Ty3/Gypsy。目前关于LTR反转录转座子转座机制及调控机制研究最透彻的是来源于酵母的两个活性转座子Ty1和Ty3。全面综述了Ty1和Ty3的分子生物学机制相关的最新研究进展。系统总结了Ty1和Ty3的结构特征及转座特性,归纳了Ty1和Ty3与宿主共生的调控机制,为进一步了解酵母LTR反转录转座子相关转座调控机制提供参考。     

FaSPS1基因对草莓果实成熟调控的分子机理

该研究以草莓品种‘红颜’(Fragaria×ananassa‘Benihoppe’)为试材,分析了草莓果实发育不同阶段蔗糖磷酸合成酶基因(FaSPS1)的表达量变化,采用PCR方法克隆FaSPS1基因,构建带有报告基因的e-GFP植物表达载体,通过瞬时转基因方法转化草莓果实,采用观察绿色荧光和检测目的基因表达量的方法鉴定转基因植物,并分析FaSPS1基因超表达和反义表达后草莓果实的成熟发育以及与成熟相关的基因表达量变化,探究FaSPS1基因在果实成熟发育中的特殊作用,为深入了解草莓果实发育和成熟调控的分子机理提供思路。结果显示:(1)成功克隆得到FaSPS1基因(GenBank登录号AB267868.1);成功构建带有报告基因e-GFP的FaSPS1基因超表达载体和反义基因表达载体,通过瞬时转基因方法转化并经荧光和目的基因表达量检测的方法鉴定获得转FaSPS1基因草莓植株。(2)与空载对照和非转基因果实相比,FaSPS1基因过表达可促进草莓果实成熟,能够使草莓果实成熟期提前,且果实中蔗糖果糖含量升高;但反义表达后会抑制草莓果实成熟,果实中苹果酸含量升高。(3)基因超表达或者反义表达后,草莓果实成熟相关基因的表达量受到不同程度调控,其中糖代谢基因FaSPS2/3、FaSUT1,果实成软化基因FaEXP1、FaEXP3、FaXYL1以及激素代谢基因FaJAZ1、FaJAZ2、FaJAZ8、FaOPR3、FaPYL1、FaPYL8、FaPYL9、FaNCED1表达量变化最明显。研究推测,FaSPS1基因可能通过影响草莓果实中和成熟相关的糖代谢基因、果实软化基因以及激素代谢基因来调控草莓果实成熟。     

香菜CsEF 1α基因克隆与表达分析

翻译延伸因子EF 1α(elongation factor 1 alpha)是细胞中最丰富的蛋白质之一,其在确保mRNA正确解码以产生细胞蛋白质方面发挥重要作用。该研究采用RT PCR扩增方法克隆香菜CsEF 1α基因序列,利用生物信息学对CsEF 1α基因结构、序列特征及系统进化等进行分析,并采用qPCR探究CsEF 1α基因在香菜不同生长时期和非生物胁迫下的表达模式,为进一步揭示EF 1α基因调控机制的研究奠定基础。结果显示：(1)成功克隆获得香菜CsEF 1α基因序列;CsEF 1α基因包含1个1 344 bp的开放阅读框,编码447个氨基酸,分子式为C₂₂₀₂H₃₅₄₄N₅₉₄O₆₄₄S₂₀,蛋白质分子量为49.29 kD,等电点为9.12;氨基酸序列组成中赖氨酸数量最多(49个,占11.0%),色氨酸数量最少(3个,占0.7%);属碱性蛋白。(2)CsEF 1α蛋白主要由无规则卷曲(36.91%)和α 螺旋(30.43%)构成,定位于细胞质;系统进化树分析显示,CsEF 1α与胡萝卜、野生番茄、青蒿素和非洲菊的亲缘关系较接近;启动子分析包括4种植物生长发育元件、3种激素响应元件和3种胁迫响应元件。(3)qRT PCR结果显示,CsEF 1α基因的表达量随着香菜生长发育时间的延长而升高,并且与转录丰度的变化一致;CsEF 1α基因对4种不同非生物胁迫的响应表达模式有所差异;随着胁迫时间的延长,在盐胁迫下CsEF 1α基因表现出先升高后降低趋势,而在低温、高温和干旱胁迫下表现出先降低再升高的趋势。研究表明,CsEF 1α基因参与了香菜对非生物胁迫的应答,在香菜生长发育和非生物胁迫中具有重要调控作用。     

芒果MSOC1基因的克隆与表达分析

MADS-box转录因子在多种植物的发育过程、特别是花器官的发育过程中发挥着重要的作用。为研究MADS-box转录因子在芒果花器官发育中的作用,利用RT-PCR和RACE技术分离到1个芒果的SOC1基因,命名为MSOC1(GenBank登录号为KP404094)。MSOC1编码区为733bp,编码223个氨基酸,蛋白质相对分子质量为25.6kD,理论等电点为8.96。序列比对和系统进化树分析表明,MSOC1具有保守的MADS-box及半保守的K区,属于MADS-box家族SOC1/TM3亚家族。组织特异性表达分析表明,MSOC1基因在芒果各个组织部位均有表达,但在茎、叶和花芽中表达量高,而在根和花中表达量低。     

沙柳SpsLAS基因超表达对拟南芥营养生长的影响

用沙柳SpsLAS基因构建35S∷SpsLAS超表达载体并转化野生型拟南芥,对转基因拟南芥进行表型观察,利用荧光定量PCR,对分枝、生长素及细胞分裂素相关基因进行表达分析。结果显示:(1)成功构建35S∷SpsLAS超表达载体,并获得9株纯合转基因株系,且转基因株系的萌芽速率快于野生型(对照),生活周期也较长;其中7个株系表现为生长迅速、株高增加、莲座叶叶片增大、分枝增加,2个株系表现为矮化、分枝增加、育性降低等一系列变化。(2)荧光定量PCR显示,与对照相比24h时转基因株系幼苗生长素及细胞分裂素途径关键基因无明显变化,4d时各基因在各转基因株系呈上调趋势;30d时分枝相关基因RAX1、RAX3表达量均上调,而MAX1、MAX3、REV、AXR1无明显变化。研究表明,SpsLAS基因过表达对拟南芥株型、莲座叶有明显影响,该研究结果为进一步研究该基因对分枝调控机制奠定了基础。     

花生类受体蛋白激酶基因AhBAK1的克隆及原核表达

BAK1是富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶,参与调控植物先天免疫反应过程中的程序性细胞死亡过程。实验室已有的花生铝胁迫转录组数据揭示AhBAK1为铝胁迫响应基因。为研究其在花生抗铝机制中的作用,该文分析了铝胁迫下AhBAK1在花生耐铝品种‘99-1507’和铝敏感品种‘中花2号’(‘ZH2’)根尖中的转录变化,采用RT-PCR技术进行扩增AhBAK1的完整CDS序列,并对序列特征进行了分析。结果表明:AhBAK1显著响应铝处理,且在‘99-1507’中有着更强的诱导表达; AhBAK1包括625个氨基酸残基,属富亮氨酸重复区类受体激酶,具跨膜域和蛋白激酶催化结构域,不存在信号肽,预测定位于细胞质膜;我们进一步构建了含有AhBAK1激酶域的pGEX-6p-1-AhBAK1-CD重组质粒,体外诱导表达出约70kD可溶性蛋白,经凝胶亲和层析纯化,最终得到基于蛋白印迹实验(Western Blot)验证正确的重组蛋白。为进一步研究AhBAK1的生物学功能和生化功能奠定了基础。     

拟南芥抵抗丁香假单胞杆菌过程中AZI1基因功能研究

AZI1属于脂转移蛋白家族,它在拟南芥抵抗病原菌侵染过程中可能起着传递信号物质的作用。该实验以过表达和T-DNA插入突变体及野生型拟南芥植株为材料,通过RNA印迹、蛋白质免疫印迹和原位免疫组织化学方法,研究了拟南芥壬二酸诱导基因AZI1对丁香假单胞杆菌的抗性功能。结果表明:(1)AZI1基因可以被丁香假单胞杆菌、H2O2和乙烯利诱导,它可能参与水杨酸和乙烯介导的抗菌途径。(2)蛋白质免疫印迹实验结果显示,丁香假单胞杆菌侵染叶片的叶柄渗出液中存在AZI1蛋白及其同源物EARLI1,并能够与其他蛋白质形成复合体,说明AZI1有可能通过维管组织移动到个体的其他部位,与信号分子的转移有关。(3)AZI1及其同源物EARLI1主要在花序茎的木质化部位表达,过表达AZI1基因能够促进木质素的合成,提高拟南芥对丁香假单胞杆菌的抗性。     

白念珠菌CaGDT1基因的功能研究

人类跨膜蛋白TMEM165与酿酒酵母Sc Gdt1均属于阳离子/钙离子交换器家族的成员,在本研究中,通过序列比对在白念珠菌中发现了Sc GDT1的同源基因Ca GDT1,表型互补实验显示Ca GDT1基因的表达能够抑制Sc GDT1基因缺失所造成的钙离子敏感性,证明Ca GDT1是Sc GDT1的同功基因。此外,通过同源重组原理敲除了Ca GDT1的2个等位基因。表型筛选结果表明gdt1/gdt1缺失株对钙离子、细胞壁和内质网3种胁迫均不敏感,而对酮康唑和特比萘芬2种抗真菌药物具有耐受性。     

蛋白-O-岩藻糖基转移酶1基因CfPOFUT1在果生炭疽菌中的功能分析

【目的】蛋白-O-岩藻糖基转移酶1 (protein O-fucosyltransferase 1,POFUT1)是催化蛋白质O-岩藻糖基化的关键酶,在动物和人体内被证明调控一系列的生理病理过程,然而POFUT1基因在果生炭疽菌乃至真菌中还未见报道。本研究旨在克隆果生炭疽菌中CfPOFUT1基因,并分析其生物学功能。【方法】利用RT-PCR技术扩增CfPOFUT1的基因并进行生物信息学分析,构建了CfPOFUT1基因的沉默和过表达载体,通过PEG介导法将载体导入原生质体中获得CfPOFUT1基因的沉默和过表达突变体。测定了野生型菌株、CfPOFUT1沉默菌株和过表达菌株在PDA上的菌丝生长、分生孢子产生、萌发与附着胞形成、胁迫应答和致病力、杀菌剂敏感性等生物学表型。【结果】与野生型菌株相比,基因过表达突变体产孢量显著增加,致病力增强,对嘧菌酯敏感性降低,但对多菌灵和咪鲜胺敏感性增强。基因沉默突变体产孢量减少,细胞壁完整性、内质网应激敏感性提高,致病力减弱,对嘧菌酯敏感性提高,但对多菌灵和咪鲜胺敏感性降低。【结论】CfPOFUT1基因参与调控果生炭疽菌分生孢子产量,细胞壁完整性、内质网对应激和药剂敏感性,并对其致病性也具有一定的影响。     

Phytochrome-regulated EBL1 contributes to ACO1 upregulation in rice

The 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase gene (ACO1) was upregulated in rice (Oryza sativa L.) phyAphyBphyC mutants lacking any phytochrome and containing the GCC box element, a binding site for rice ethylene-responsive element binding protein 1 (OsEREBP1), in its promoter region. Since the OsEREBP1-like gene EBL1 (OsEREBP1-LIKE 1) was significantly downregulated in phyAphyBphyC mutants, EBL1 was suspected to repress ACO1 expression in wild-type plants. However, ACO1 was downregulated in EBL1 RNA interference plants, and the total length of these plants was slightly shorter than that of wild-type plants. This study shows that EBL1 is positively regulated by phytochrome B and associated with ACO1 upregulation.     

Characterization of CaGSP1, the Candida albicans RAN/GSP1 homologue

Gsp1p is a small nuclear-located GTP binding protein from the yeast Saccharomyces cerevisiae. It is highly conserved among eucaryotic cells and is involved in numerous cellular processes, including nucleocytoplasmic trafficking of macromolecules. To learn more about the GSP1 structure/function, we have characterized its Candida albicans homologue. CaGsp1p is 214 amino acids long and displays 91% identity to the ScGsp1p. There is functional complementation in S. cerevisiae, and its mRNA is constitutively expressed in the diploid C. albicans grown under various physiological conditions. Disruption of both alleles was not possible, suggesting that it could be an essential gene, but heterozygous mutants exhibited genomic instability.     

转Cry1Ac/1Ab基因棉花对异色瓢虫生长发育及其捕食功能的影响

【目的】为探究转Cry1Ac/1Ab基因棉花对异色瓢虫生长发育及其捕食功能的影响。【方法】以转Cry1Ac/1Ab基因棉与其亲本常规棉为实验材料,利用取食不同棉花品种叶片的棉铃虫饲喂异色瓢虫幼虫。【结果】与常规亲本棉相比,取食饲喂转基因棉花叶片的初孵棉铃虫幼虫的异色瓢虫幼虫从1龄发育至化蛹期时间延长0.77 d,但差异不显著;除1龄幼虫体重增加(0.0773 mg)外,其余各龄期幼虫体重均有所下降,但差异均不显著;异色瓢虫1、2、3、4龄幼虫对初孵棉铃虫捕食量均随棉铃虫密度的增加而增加,捕食功能反应均符合HollingⅡ圆盘方程。【结论】转Cry1Ac/1Ab基因棉花对异色瓢虫生长发育无显著影响,饲喂取食转Cry1Ac/1Ab基因棉花的棉铃虫对异色瓢虫捕食功能无显著差异。     

共表达PDI1、MDH1和HAC1基因对重组毕赤酵母分泌表达葡糖氧化酶的影响

葡糖氧化酶(GOD)可催化葡萄糖生成过氧化氢和葡萄糖酸,在工业上被广泛应用。在构建的一株整合多拷贝GOD基因且含有HAC1表达单元的重组毕赤酵母G/GMH1的基础上,共表达分子伴侣二硫键异构酶基因PDI1和苹果酸脱氢酶基因MDH1,考察PDI1、MDH1基因与HAC1共表达后对GOD分泌表达的影响。这些基因共表达后对重组菌的生长无明显影响。PDI1和MDH1分别与HAC1共表达后,重组菌G/GMH1-PDI1和G/GMH1-MDH1的胞外GOD产量达到11 731. 9U/g DCW和1 1047. 6U/g DCW,比出发菌提高了17. 3%和10. 4%,前者达到了目前所报道摇瓶培养的最高单位菌体酶活水平。而三基因共表达重组菌G/GMH1-PDI1-MDH1的GOD产量略有下降。在所构建的菌株中,GOD基因的转录水平仅在G/GMH1-PDI1-MDH1中略有提高,与酶产量的提高无直接关系。与出发菌相比,共表达基因的转录水平在新构建的菌中有不同程度的升高,说明这些基因被成功转录。PDI1和MDH1基因转录在G/GMH1-PDI1和G/GMH1-MDH1中分别被上调,可能与GOD产量提高有关。虽然GOD、HAC1、PDI1和MDH1基因在G/GMH1-PDI1-MDH1中均被上调,但并未促进酶产量的提高。     

Genome Analysis inNeurospora crassa;Cloning of Four Lociarginine-1(arg-1),methionine-6(met-6),unknown-7(un-7), andribosome production-1(rip-1) and Associated Chromosome Walking

We have cloned fourNeurospora crassagenes by complementation analysis. Cloned genes include thearginine-1(arg-1),methionine-6(met-6),unknown-7(un-7), andribosome production-1(rip-1) loci. Chromosome walks were initiated in ordered cosmid libraries from the cloned loci. A total of about 700 kb of theNeurosporagenome is covered in these walks.     

Intragenic recombination in the CSR1 locus of Arabidopsis

Four classes of herbicides are known to inhibit plant acetolactate synthase (ALS). In Arabidopsis, ALS is encoded by a single gene, CSR1. The dominant csr1-1 allele encodes an ALS resistant to chlorsulfuron and triazolopyrimidine sulfonamide while the dominant csr1-2 allele encodes an ALS resistant to imazapyr and pyrimidyl-oxy-benzoate. The molecular distance between the point mutations in csr1-1 and csr1-2 is 1369 bp. Here we used multiherbicide resistance as a stringent selection to measure the intragenic recombination frequency between these two point mutations. We found this frequency to be 0.008 ± 0.0028. The recombinant multiherbicide-resistant allele, csr1-4, provides an ideal marker for plant genetic transformation.