蒙古沙冬青J蛋白基因AmJ20的克隆与表达分析

DNA J蛋白是植物中广泛存在的一类分子伴侣,对于维持正常和逆境条件下蛋白质的稳态具有重要作用。我们在前期通过对强抗逆植物蒙古沙冬青进行转录组分析,发现一个寒旱诱导表达的J蛋白即Am J20编码序列,但其3'端编码区不完整。本研究通过3'RACE获得其c DNA全长序列(800 bp),推测其编码蛋白由179个氨基酸残基组成,含一个典型的J结构域,属于Ⅲ型J蛋白,此外还具有叶绿体和细胞核双定位信号;利用半定量RT-PCR方法检测该基因在野外生长植株中的时空表达模式,发现其在春、夏、秋季只有微量表达,甚至检测不到转录本,而在严冬时节高表达,此外在叶片中的表达量明显高于根、嫩枝、花蕾和幼嫩果荚;利用RT-PCR方法克隆到该基因编码区c DNA并将其插入到植物超表达载体上,为通过转基因植物分析该基因的功能提供了理论依据。     

日本结缕草‘胶东青’DREB2.2基因克隆及表达模式研究

DREB(dehydration responsive element binding protein)是植物中普遍存在的一类重要转录因子,参与植物逆境响应和生长发育过程。以日本结缕草‘胶东青’为材料,克隆获得了DREB2.2基因的编码区序列,分析了该基因的生物信息学特征,通过半定量PCR技术检测其逆境表达模式。测序结果表明,‘胶东青’DREB2.2基因存在长、短两个转录本。长转录本DREB2.2-L编码区长1 067 bp,多含一个长50 bp的序列,阅读框提前终止,仅推测编码65个氨基酸。短转录本DREB2.2-S编码区长1 017 bp,推测编码338个氨基酸,蛋白质分子量37.3 KD,等电点p I为4.86,含有一个保守的AP2结构域和核定位序列,属于DREB亚家族A-2组成员。半定量PCR结果显示,DREB2.2-S和DREB2.2-L在正常生长条件下有表达,低温胁迫时表达量上调,胁迫2 h时最高,干旱胁迫2 h和24 h时轻度上调表达,高盐胁迫下表达量无显著变化。在相同条件下,DREB2.2-L的表达量均略高于DREB2.2-S。     

莲藕CBF2基因cDNA克隆及序列分析

目的:克隆莲藕CBF2基因的c DNA全长并对其进行序列分析。方法:根据已有的ESTs序列,设计3'和5'端RACE引物,运用RACE技术克隆莲藕CBF2基因c DNA全长。结果:克隆得到全长为1 560bp c DNA序列,其中包括350bp的3'非编码区和124bp的5'非编码区及一个1 086 bp的完整开放阅读框,编码362个氨基酸,序列末端有poly(A)尾。其核苷酸序列与NCBI数据库中大豆DREB2C/CBF2、马铃薯DREB2A/CBF2、黄瓜DREB2A/CBF2及花生DREB2A/CBF2的同源性较高,分别为83%、77%、76%和76%,因此把该基因命名为Lr CBF2。氨基酸序列进化树分析表明该基因与葡萄相关基因亲缘关系较近。结论:分离克隆得到莲藕CBF2基因,为进一步研究莲藕中该基因的功能奠定基础。     

DREB1A 转录因子蛋白的原核表达

DREB1A是DREB转录因子的一员,它们都含有一段与DNA结合的保守区域,由58个氨基酸组成,称为EREBP/AP2结构域(EREBP/AP2 domain)。一个DREB转录因子可以调控多个与植物干旱、高盐及低温耐性有关的功能基因表达。从拟南芥中克隆了DREB1A转录因子基因,成功构建了DREB1A基因的原核表达载体,转化E.coliBL21(DE3),经1 mmol/L IPTG诱导表达获得了DREB1A蛋白,但以包涵体形式存在。为以后深入研究DREB转录因子与DRE顺式作用元件相互作用的具体机制奠定了基础。     

蒙古沙冬青AmMYB4-like基因的克隆与表达分析

基于已有研究工作基础,从蒙古沙冬青[Ammopiptanthus mongolicus(Maxim)Cheng.f]中分离到1个编码MYB类转录因子基因,命名为Am MYB4-like。该序列长度为1 145 bp,含有一个由960 bp组成的开放阅读框,编码319个氨基酸,具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB转录因子。荧光定量PCR分析结果表明,Am MYB4-like在叶片中参与低温和干旱胁迫应答,在根中主要参与干旱胁迫应答。构建了p PZP212-Am MYB4-like植物表达载体,旨为进一步研究Am MYB4-like的功能奠定基础。     

玉米中与DRE元件结合的转录因子的克隆和结构分析

DREB类的转录因子特异性地与DRE 元件（脱水应答元件）结合,在植物感受干旱、高盐及低温等逆境条件时,激活一系列下游逆境应答基因的表达。进一步的研究发现,拟南芥DREB蛋白的DNA结合域（AP2区）中14位的缬氨酸和19位的谷氨酸对该类转录因子与DNA结合起着关键性的作用。利用酵母单杂交的方法,我们从玉米 (Zea mays L.) 的cDNA文库中分离到一个编码与DRE元件结合的蛋白的基因,命名为maDREB1。酵母体内的反式激活实验表明,该基因编码的蛋白能特异地与DRE元件结合并能激活下游报告基因的表达。对maDREB1蛋白14位和19位的氨基酸进行单点突变和双点突变实验,发现14位的缬氨酸突变为丙氨酸后maDREB1几乎丧失了其转录激活能力,而19位的谷氨酸突变为天门冬氨酸后maDREB1的转录激活能力也受到较大影响.     

蒙古沙冬青AmMYB-like基因的克隆与表达分析

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim)Cheng.f)是中国西北荒漠区唯一的常绿阔叶灌木,具有很强的抗寒和抗旱等耐逆特性。本研究以蒙古沙冬青为研究材料,从中分离到1个编码MYB类转录因子基因,命名为Am MYB-like。该序列长度为1 678 bp,含有一个由1 557 bp组成的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码518个氨基酸,具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB转录因子。荧光定量PCR分析结果表明,Am MYB-like在叶片中主要参与干旱胁迫应答,在根中主要参与低温及机械胁迫应答。构建了p PZP212-Am MYB-like植物表达载体,为进一步研究Am MYB-like的功能奠定了基础。     

玉米中与DRE元件结合的转录因子的克隆和结构分析

DREB类的转录因子特异性地与DRE元件（脱水应答元件）结合,在植物感受干旱,高盐及低温等逆境条件时,激活一系列下游逆境应答基因的表达。进一步的研究发现,拟南芥DREB蛋白的DNA结合域（AP2区）中14位的缬氨酸和19位的谷氨酸对该转灵因子与DNA结合起着关键性的作用。利用酵母单杂交的方法,我们从玉米（Zea mays L.)的cDNA文库中分离到一个编码与DRE元件结合的蛋白的基因,命名为maDREB1。酵母体内的反式激活实验表明,该基因编码和蛋白能特异地与DRE元件结合并能激活下游报告基因的表达。对maDREB1蛋白14位和19位的氨基酸进行单位突变和双点突变实验,发现14位的缬氨酸突变为丙氨酸后maDREB1几乎丧了其转录激活能力,而19位的谷氨酸突变为天门冬氨酸后maDREB1的转录激活能力也受到较大影响。     

转录因子DREB1A和DREB2A调控机制的比较分析

DREB转录因子即干旱应答元件结合蛋白质,它能特异结合启动子中含有DRE／C1KT顺式元件,激活许多逆境诱导基因的表达,增强植物对逆境的忍耐力。从DREB1A和DREB2A转录因子结构、功能、调控表达的基因以及蛋白稳定性等方面进行比较分析,为植物抗逆转录因子研究及应用提供依据。     

苦荞转录因子基因FtDREB1和FtDREB2的克隆及其对非生物胁迫的应答

基于苦荞(Fagopyrum tataricum)花期转录组数据,采用RT-PCR技术克隆到2个编码DREB类转录因子的基因,命名为Ft DREB1和Ft DREB2。氨基酸多重序列比对表明,其编码蛋白Ft DREB1和Ft DREB2具有与拟南芥DREB相同的保守AP2结构域。进化树分析表明,Ft DREB1和Ft DREB2与抗逆相关DREB转录因子归为A2亚家族。实时荧光定量PCR分析表明,在PEG模拟的干旱胁迫下,Ft DREB1和Ft DREB2表达量有所上升,峰值分别在2 h与12 h,分别为对照组的2.09倍(p0.01)和2.83倍(p0.01);低温与Na Cl胁迫下,Ft DREB1和Ft DREB2表达量均显著下降,趋势基本一致。本研究推测Ft DREB1和Ft DREB2基因以相似的应答模式参与了苦荞对不同非生物胁迫的应答过程。     

异源表达蒙古沙冬青AmDREB1F基因提高转基因拟南芥的耐逆性

脱水应答元件结合蛋白 (Dehydration-responsive element binding proteins,DREBs) 是一类重要的植物耐逆相关转录因子。蒙古沙冬青Ammopiptanthus mongolicus是中国西北荒漠区特有的强耐逆常绿阔叶灌木。为探明其AmDREB1F基因在耐受非生物逆境中的功能和作用机理,文中对该基因编码蛋白的亚细胞定位、表达模式和转基因拟南芥的耐逆性进行了分析。结果表明：AmDREB1F编码的蛋白质定位于细胞核内;在室内培养幼苗中,该基因在正常条件下不表达,在低温和干旱胁迫下有较明显表达,在高盐和高温胁迫下仅有微弱表达,而在脱落酸 (Abscisic acid,ABA) 处理下不表达;在野外生长植株的叶片中,其表达量在秋末、冬季和早春远高于其他季节,而不同器官相比,其在根和未成熟果荚中的表达量远高于其他器官;将AmDREB1F在拟南芥中组成型表达可提高多个受DREBs调控的胁迫响应基因的转录水平,增强转基因株系对干旱、高盐和低温以及氧化胁迫的耐性,同时导致其生长发育延滞,外施赤霉素3可消除生长延滞现象;将该基因进行胁迫诱导表达也可提高转基因拟南芥对上述非生物胁迫的耐受性,而不影响其生长发育。这些结果说明AmDREB1F可能通过ABA非依赖的信号途径在响应和耐受逆境胁迫中起正调节作用。     

沙冬青AmCaM1基因的克隆及其功能初步分析

钙调素(calmodulins, CaMs)是一类非常保守的Ca2+感受蛋白,在Ca2+信号转导中起重要调节作用。本研究分析了强抗逆植物沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)AmCaM1在非生物胁迫下的表达变化,克隆了该基因并将其构建到植物表达载体上,然后转化拟南芥进行了初步的功能分析。结果表明,AmCaM1的转录水平在低温、干旱和盐胁迫下迅速上调;其cDNA编码区由450 bp组成,编码蛋白含149个氨基酸残基,在其一级结构中具有四个保守的EF-手型基序;将该基因转化拟南芥可提高种子萌发期对水分胁迫的耐性,而对耐盐和耐冷性无明显作用。     

沙冬青AmNAC6基因的克隆与功能初步分析

以强抗逆植物沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim. ex Kom.) Cheng f.)为材料,克隆获得一个NAC转录因子基因Am NAC6的全长cDNA,并对其序列特征、蛋白质亚细胞定位和表达模式进行了分析。研究结果表明,Am NAC6基因的编码蛋白由304个氨基酸组成,具有NAC家族典型的结构特征,亚细胞定位实验证实该蛋白分布于细胞核内。表达图谱分析结果显示,在室内培养的沙冬青幼苗中,Am NAC6的转录水平受干旱、高盐、低温和高温胁迫的影响,其中在干旱诱导下该基因的转录水平上调较为明显;野外生长植株的嫩叶中,该基因的转录水平在中秋和初冬略低于其他季节,春季则低于其在侧根、嫩枝、花蕾和未成熟果荚中的转录水平。此外,本研究还将Am NAC6基因成功地构建到植物表达载体。     

沙冬青AmLEA5基因的生物信息学分析及非生物胁迫下的表达模式

本文对用固相扣除杂交方法从低温驯化沙冬青克隆得到的AmLEA5基因进行分子特性和表达模式分析,生物信息学分析表明该基因编码一种第5族胚胎晚期发生丰富蛋白（LEA）。AmLEA5基因全长693 bp,含有1个297 bp的开放阅读框,编码98个氨基酸,预测AmLEA5的分子量为10.6 kDa,是一种亲水性蛋白,有多个磷酸化位点。密码子偏好性分析表明该基因略偏好于用A或T结尾的密码子。系统发生分析表明,AmLEA5蛋白与蒺藜苜蓿LEA（ACJ84182.1）亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示AmLEA5的表达量在低温、干旱、盐和热胁迫条件下均有上调,尤其在低温胁迫后期富集量最高。亚细胞定位表明,用YFP标记的AmLEA5位于细胞质和细胞核内。一系列实验结果说明AmLEA5基因在沙冬青抵御非生物胁迫,尤其是在抵御低温胁迫机制中发挥重要作用。     

蒙古沙冬青保守microRNAs的鉴定及靶基因预测

蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)是生长在荒漠中的木本植物, 对于我国西北部干旱、半干旱区域的植被维护与恢复具有重要价值。蒙古沙冬青对干旱、低温等多种逆境具有较高的耐受性, 是研究林木耐受逆境生理与分子机制的合适材料。MicroRNA(miRNA)是一类长度约为21个核苷酸的内源性非编码小分子RNA, 在植物生长发育和逆境应答等生物学过程中发挥着重要的调控作用。目前, 许多植物物种的miRNAs已经获得鉴定, 但未见蒙古沙冬青miRNAs的相关报道。文章应用高通量测序和生物信息学分析方法对蒙古沙冬青幼苗保守miRNAs的类型、表达丰度以及靶基因进行了分析和预测。共鉴定了10个家族的19种保守miRNAs, 其表达丰度介于55~1920269个拷贝之间。通过在线软件psRNATarget预测了其中14个保守miRNAs的靶基因。对于这些靶基因的功能分析表明, 蒙古沙冬青的保守miRNA主要通过转录调控、激素信号途径、物质代谢和胁迫应答等生物学过程参与植物生长发育和环境响应。