水稻基因组MADS盒DNA的克隆和分析

利用来自金鱼草Squamosa基因的MADS盒序列作为异源探针 ,从水稻基因组Cosmid文库中筛选获得了 1个含MADS盒保守序列的DNA片段(RgMADS1 ) ,对RgMADS1进行的结构及功能研究表明 :RgMADS1中含有与已报道的MADS盒基因高度同源的区段 ;水稻基因组中存在多拷贝的含MADS盒的基因族 ;将RgMADS1与 35S启动子构成嵌合基因 ,转化拟南芥 ,转基因植株表型异常 ,主要是花型结构改变、花数目减少和花着生部位异常 .由以上分析初步认为 ,RgMADS1可能是水稻MADS盒基因家族中的一员 ,它们可能参与了花形态建成和发育过程中的功能调控     

与花球发生相关的BoCAL和BoAP1互作因子的筛选

CAL(CAULIFLOWER)基因与AP1(APETALA1)基因都是控制花分生组织发育的基因,二者都属于MADS-box转录因子编码基因,在拟南芥中,它们同时突变时会使花分生组织保持花序分生组织的无限分生特性,大量增生分生组织结构,形成花球表型。而花椰菜(Brasscia oleracea L.var.botrytis)中BobCAL基因单突变就能形成花球,显然两个物种中CAL的功能可能不同。为了研究芸苔属植物中CAL和AP1同源蛋白的功能,尤其是在花球形成方面的调控作用,我们利用酵母双杂交方法对拟南芥中结球甘蓝(B.oleracea vat capitata L.)BoCAL的互作因子进行了筛选。与BoCAL互作较强的四类蛋白,分别涉及蛋白质的磷酸化和去磷酸化、蛋白质的修饰、蛋白质的结合位点等,它们分别与转录调控途径及信号转导途径有着密切的联系,这些因子的获得为BoCAL作用机制研究提供了线索。我们同时检测了部分BoCAL的互作因子和BoAP1之间的互作关系以及部分已知的MADS盒转录因子分别与BoCAL和BoAP1的互作,结果表明BoCAL特异性地与SnRKβ2互作,BoCAL、BoAP1和拟南芥中同源蛋白都能与SVP互作,但与拟南芥中同源蛋白不同的是,BoCAL、BoAP1与FLM、SOC1(SUPPRESSOR OF CO OVEREXPRESSION 1)和AGL24(AGAMOUS-LIKE24)作用很弱或不能互作,暗示BoCAL和BoAP1与拟南芥中同源蛋白功能上是不同的。     

银杏MADS-box基因家族的表达及系统发育分析

MADS-box基因是真核生物中一类编码转录调控因子的基因家族,在植物花器官发育中发挥重要的调控作用。为了探究MADS-box家族基因在银杏花发育中的功能,本文对银杏花芽分化4个时期的样品进行转录组测序,筛选其中的MADS-box家族基因,利用生物信息学方法对筛选到的基因进行表达模式、蛋白结构、细胞定位和系统进化分析。结果显示:共得到15个银杏MADS-box家族基因。表达分析表明,目标基因根据表达模式可以分为3种类型。分析目标基因的编码序列显示,15个银杏MADS-box蛋白的主要构件均为α-螺旋和无规则卷曲;亚细胞定位预测主要在细胞核内;所有表达产物均包含MADS结构域。聚类分析显示,银杏MADSbox基因家族可分为6个亚类。银杏MADS-box基因家族中的new Gb2734、Gb38883、Gb28587和Gb33168可能在银杏开花调控中发挥重要作用;Gb16301可能是银杏花器官的发育过程中的关键基因。     

棉花MADS框蛋白基因(GhMADS1)的克隆

作为转录因子,MADS框蛋白基因在植物花器官发育中有着重要的功能。为研究棉花花器官发育的分子机理,以棉花花器官突变体CHV1(cotton homeotic variant)和徐州142正常植株为材料,利用棉花EST数据库资料,通过EST序列整合,从陆地棉徐州142花蕾中克隆出一个MADS框蛋白的编码区段,GenBank登录号为AF538965。该片段(GhMADS1)长713bp,包含一个711bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(236个氨基酸)与葡萄、烟草、矮牵牛、拟南芥和金鱼草等的AGL2组MADS框蛋白有很高的序列相似性。系统进化分析同样将GhMADS1基因归人AGt2组MADS框蛋白。RT-PCR分析显示,该基因在陆地棉的花瓣、雄蕊、胚珠和纤维中表达,特别是在花瓣中表达量最高,而在根、茎、叶等营养器官和棉花同源异型突变体CHV1(所有花器官均变为苞叶状叶性器官)的变异花蕾中不表达。这些结果说明GhMADS1基因可能在棉花花器官发育中有着重要的功能。     

GST pull-down筛选冠突曲霉MAT的互作蛋白*

目的: 冠突曲霉(Aspergillus cristatus)是一种同宗结合菌,它的产孢受渗透压调控,与构巢曲霉的光调控产孢机制存在较大差异。冠突曲霉的有性生殖主要受MAT1-1-1和MAT1-2-1调控,但MAT基因对该菌有性生殖的调控机制仍不清楚。期望筛选得到冠突曲霉MAT的互作蛋白,为深入研究冠突曲霉有性产孢机制奠定基础。方法: 利用GST pull-down联合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术筛选可能与冠突曲霉MAT1-1-1和MAT1-2-1互作的蛋白,结合ProteinPilot和冠突曲霉基因组注释结果进行互作蛋白的注释及GO分析,其中互作蛋白SI65_00917和SI65_03348利用RT-qPCR探索它们与有性发育的联系,并利用酵母双杂交技术初步验证它们与MAT蛋白的互作关系。结果: 成功构建了GST-MAT1-1-1、GST-MAT1-2-1表达载体,诱导表达纯化出目的诱饵蛋白,分别利用诱饵蛋白捕获冠突曲霉总蛋白中的互作蛋白,经分析、筛选共鉴定出与MAT1-1-1互作的蛋白56个,与MAT1-2-1互作的蛋白413个。GO分析表明,这些蛋白参与翻译调控、代谢过程、蛋白质转运及蛋白结合等生物学过程,具有核苷酸结合活性、催化活性、蛋白结合活性;RT-qPCR结果表明互作蛋白SI65_00917可能与有性发育相关。酵母双杂交结果表明,SI65_00917蛋白具有自激活作用,可能是转录因子;SI65_03348蛋白与MAT1-1-1、MAT1-2-1在酵母中均有互作。结论: MAT通过与其他蛋白直接或间接的相互作用调控其有性发育过程。     

家族性高胆固醇血症HDL-miRNAs调节血单核细胞功能机制

本研究通过生物信息学方法分析家族性高胆固醇血症患者外周血单核细胞差异表达基因、HDL载体差异表达miRNA及其生物学功能,研究差异HDL-miRNA与单核细胞差异基因的相关性,探讨HDL-miRNA调控外周血单核细胞功能机制,寻找动脉粥样硬化防治新靶点。运用R语言分析GEO数据库共享平台家族性高胆固醇血症外周血单核细胞基因及HDL-miRNA探针芯片得到差异基因及差异miRNA,利用miRwalk2. 0预测miRNA靶基因,并利用STRING进行蛋白互作分析,构建差异miRNA与差异基因之间的调控网络。运用GO及KEGG分析研究基因功能。利用GEO数据(GSE6054)筛选出834个差异表达基因,利用GEO数据(GSE25108)筛选出HDL上差异miRNA28个。交叉匹配得到由19个差异miRNA和56个差异基因组配对的74对miRNA-靶基因。GO富集分析56个差异基因主要富集于肾上腺素受体信号等分子功能。KEGG分析56个差异基因主要富集于造血谱系通路上。家族性高胆固醇血症差异HDL-miRNA与外周血单核细胞差异mRNA具有相关性,HDL-miRNA有通过调控血单核细胞功能的可能性,可能参与高胆固醇血症导致动脉粥样硬化过程。     

香蕉MuMADS1基因表达产物的亚细胞定位

MuMADS1是从香蕉果实cDNA文库中筛选分离到的一个MADS—box基因．通过生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白可能作为转录因子定位于细胞核中,而且芯片分析表明：该基因在果实成熟早期表达上调．是乙烯的上游调控因子,可能与花的发育、果实发育及成熟相关．为进一步深入研究该基因功能。构建了以绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein．GFP）为报告基因的融合植物表达载体pCAMBIA1304 MuMADS1．利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达．荧光显微镜检测结果表明。该基因表达产物定位于细胞核中．符合转录因子特性．     

水稻PKC蛋白Os07g48290与CATs的互作及表达模式分析

过氧化氢酶(catalase,CAT)能有效消除或减轻氧化损伤,其酶活性受磷酸化修饰调控。现运用PCR技术从水稻中克隆了一个与蛋白激酶Cδ(protein kinase Cδ,PKCδ)同源的Os07g48290基因。亚细胞定位分析发现Os07g48290主要定位在细胞膜上。酵母双杂交实验发现,Os07g48290能与CATs(CatA、CatB和CatC)相互作用,其中Os07g48290-CatC间的互作更强。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)与共定位实验进一步证实了Os07g48290与CATs的互作,并且其互作场所均位于细胞膜上。此外,Os07g48290和CATs的表达模式分析发现,Os07g48290和CATs主要在叶片中表达,而且其转录表达受NaCl与H_2O_2胁迫处理的诱导。总之,实验结果提示Os07g48290与CATs间可能存在磷酸化的互作形式,并以这种方式参与了水稻的盐及氧化胁迫的响应。     

玉米花序建成相关基因及其调控网络

从营养生长向生殖生长的转换是植物生命周期中最富戏剧性的发育过程.玉米花序发育经历花期决定及花序建成两个阶段.近年来,基于突变体的遗传分析,科学家已鉴定、分离了许多调控花序发育进程中各类分生组织身份、有限性和形态维持的基因,对这些基因的生物学功能、作用机理及调控途径等进行了深入研究,为阐明玉米花序建成的生物学基础积累了丰富的资料.本文对玉米花序建成相关基因的生物学功能及其作用机理进行了综述,重点描绘了这些基因间的互作与调控网络,以供相关研究参考.     

水稻窄叶突变体zy17的遗传分析和候选基因鉴定

器官大小调控是一个基本的发育生物学过程,受细胞分裂和细胞扩展的影响。然而,植物器官大小调控的遗传和分子机理仍不清楚。为了进一步了解器官大小调控的分子机制,文章分离了一系列水稻叶子宽窄改变的突变体。其中,窄叶突变体zy17叶变窄,同时伴有植株矮化、穗子变小、枝梗数和穗粒数降低的表型。遗传分析表明该窄叶性状受1个隐性基因控制;细胞学分析表明该突变体叶子的细胞数目和维管束数目显著降低,表明ZY17影响了细胞分裂。基因组重测序进一步筛选出ZY17的3个候选基因：Os02g22390基因突变发生在内含子区,编码蛋白为逆转座蛋白;Os02g28280和Os02g29530基因突变都发生在外显子区,其中Os02g28280编码一个功能未知蛋白,该基因突变后,发生碱基置换,产生非同义突变;Os02g29530编码一个含糖基转移酶相关的PFAM结构域的蛋白,该基因突变后,出现两个碱基的缺失,从而导致其蛋白翻译提前终止。对候选基因的深入研究,将揭示水稻叶子大小调控的机制。     

谷子 MADS-box基因家族的鉴定和表达分析

MADS-box基因是真核生物中一类重要的转录因子,参与调控多项植物的生长发育过程。然而关于谷子穗发育的MADS-box基因研究比较少。本研究使用序列相似性检索,在Phytozome 13.0数据库中筛选并且鉴定出了68个谷子MADS家族成员,并对这些家族成员的物理化学性质、系统发育树、染色体定位、表达谱等进行了全面的分析。结果表明,谷子MADS家族成员在染色体上分布不均匀,可以分为5个亚族。通过组织特异性表达谱分析得到,多数MADS基因在穗中表达量要高于其他器官。此外利用转录组测序技术对发育初期的谷穗和成熟期的谷穗进行了转录组测序分析,筛选到数个与谷穗分生组织发育相关MADS-box基因。为进一步揭示MADS-box基因在谷子穗发育过程中的作用奠定了重要的基础。     

棉花MADS框基因GhMADS3的克隆及其组成型表达对烟草花器官决定的影响

MADS框基因在植物花器官发育中发挥着关键性作用。为研究棉花花器官发育的机理,以徐州142花蕾为材料,利用EST数据库资料,通过EST序列整合,克隆出了一个MADS域蛋白的编码区段,GenBank登录号为AY083173。该片段(GhMADS3)包含一个732 bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列(244氨基酸)与可可,黄瓜,烟草,矮牵牛,金鱼草等的AG亚家族基因的序列相似性高。进化树重建分析将GhMADS3基因归入MADS框基因AG亚家族C功能分支的euAG分支。RT-PCR分析显示,该基因在雄蕊和心皮中表达,在根、茎、叶等营养器官,萼片,花瓣,花器官变异体chv1(所有花器官均变为苞叶状器官)的花蕾中不表达。将GhMADS3与35S启动子融合构建成嵌合基因转化烟草,转基因烟草植株花朵出现萼片(轮1)向心皮,花瓣(轮2)向雄蕊的转变,花器官表现明显的白化倾向。同时,在轮1观察到丝状结构的出现,该结构在此前类似的研究中尚无报道。这些结果说明,实验中克隆了一个有生物学功能的棉花的AG亚家族MADS框基因,该基因可能在棉花花器官发育中有重要的功能。     

利用酵母双杂交系统筛选水稻中与OsCRK5互作蛋白

水稻是重要的粮食作物,研究水稻生长发育调控机制可为水稻品种改良奠定理论基础。钙依赖蛋白激酶（calcium dependent protein kinases, CDPKs）是植物中重要的蛋白激酶,参与植物生长发育以及对环境反应的应答。水稻中的CRK5(CDPKrelated kinase 5)在蛋白序列和结构上与CDPK高度同源。为进一步研究OsCRK5在水稻干旱反应中的功能,本研究利用酵母双杂交筛库技术筛选了OsCRK5的互作蛋白。首先将OsCRK5的1-1 332 bp片段克隆至pGBKT7载体中,获得诱饵载体pGBKT7-OsCRK5,经测序无误后,转化至酵母菌株Y2H Gold中。在营养缺陷培养基中观察到重组蛋白不具有毒性作用及自激活活性,同时利用Western blot分析重组蛋白的表达。进一步利用水稻cDNA文库筛选OsCRK5的互作蛋白,共得到77个阳性克隆。功能预测结果显示,互作蛋白涉及蛋白质合成、贮存和降解过程、转录调控、植物细胞生长和分裂过程、能量代谢和细胞代谢等方面的功能。最后,从阳性克隆中选取参与植物干旱胁迫应答的两个蛋白OsWR1和OsDi19-1,利用酵母...     

水稻线粒体延伸因子OsEF-Tu基因的克隆及表达

[目的]克隆水稻线粒体基因Os EF-Tu并进行表达。[方法]RT-PCR分别扩增Os EF-Tu基因c DNA的5’端和3’端序列,重叠PCR克隆Os EF-Tu的c DNA序列。生物信息学分析Os EF-Tu基因,构建水稻线粒体基因Os EF-Tu原核表达载体并转化BL21(DE3),IPTG诱导表达融合蛋白。[结果]Os EF-Tu蛋白与多个高等植物线粒体延长因子EF-Tu蛋白具有同源性,p GEX-4T1-Os EF-Tu重组子构建成功并表达出带有GST标签的Os EF-Tu融合蛋白。[结论]水稻Os EF-Tu在高等植物中较为保守,原核表达Os EF-Tu融合蛋白在28℃诱导条件下包涵体中表达量高。     

水稻小穗器官发生分子调控机制的研究进展

小穗是否正常发育直接影响水稻的产量和后代繁殖,其发育的分子调控机制一直是作物生殖发育研究的热点之一。水稻小穗发育包括花分生组织命运决定及转变、退化颖片和不育外稃的发育、花器官属性确立和形态建成,以及花分生组织终止生长等一系列连续的过程。重点介绍近年来国内外研究者在四聚体模型、内外稃属性、花分生组织命运转变以及小穗发育的表观遗传调控等方向的最新研究进展。     

第二代测序技术用于水稻和稻瘟菌互作早期转录组的分析

稻瘟菌为了实现对水稻的有效侵染,在侵染水稻时可能通过表达和转运一定数量的效应蛋白进入到水稻细胞,抑制和干扰水稻的先天免疫机制。文章利用Solexa第二代测序技术,通过开展水稻和稻瘟菌互作早期转录组的测定和分析,克隆和鉴定在互作早期表达的稻瘟菌效应蛋白基因。利用序列同源比对,我们从总计约12.5 M条序列标签中,分离和鉴定了338 942条来源于稻瘟菌的序列,并最终定位到779个稻瘟菌预测基因。其中108个基因很可能参与了水稻和稻瘟菌互作过程,42个基因为预测的分泌蛋白基因。通过RT-PCR分析,最终确认了42个预测分泌蛋白基因中有12个基因在侵染水稻早期有显著的表达,而其中有4个基因表现为侵染早期特异表达。文章尝试利用第二代测序技术实现稻瘟菌侵染早期特异表达基因,尤其是分泌蛋白基因的快速克隆和鉴定,为稻瘟菌效应蛋白基因的克隆和功能鉴定提供了较为有意义的探索。     

2012年第8期《遗传》封面说明

水稻的开花时间、花序和花器官的形态结构对它们的产量和品质构成重要的影响。多少年来,水稻颖花发育的过程和机理,一直是人们很想揭开的奥秘。这不仅是因为水稻颖花在生长发育中处于中心位置,而且其花器官发育过程也为研究基因的表达调控与器官形态特征之间关系,提供了一个极其独特的思路。因此,阐明水稻颖花发育的遗传机制不     

细菌双杂交筛选大豆GmWNK1互作蛋白系统的建立及应用

本研究利用大肠杆菌双杂交系统构建了一个高质量的大豆根系cDNA文库,同时利用大肠杆菌双杂交表达载体pBT构建了融合表达质粒pBT．GmWNK1,经酶切和测序鉴定、诱饵融合蛋白的表达检测及诱饵融合蛋白的自激活鉴定后作为诱饵,从大豆根部cDNA文库中筛选与GmWNK1发生互作的蛋白质,共获得18个阳性克隆。经测序和同源性比对发现,有10个阳性克隆编码已知蛋白,8个为假阳性。研究结果为揭示WNK基因家族的生物学功能和调控机制提供了重要的参考数据和研究材料。     

拟南芥花分生组织决定基因AGL24对花发育的影响

AGAMOUS-LIKE 24(AGL24)基因编码MADS蛋白,在植物花发育的不同时期发挥着重要的作用。综述了AGL24如何通过和其他花分生组织决定基因的相互作用来影响拟南芥花的发育,调节开花时间,这将有助于人们对开花基因调控网络有更进一步的认识,能够在生产上有效的调控开花时间,从而为植物育种提供借鉴。     

一个水稻高效表达启动子Os252的分离

植物基因的表达受启动子的控制,高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要研究方面,也是表达调控研究的重要内容。根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252。将该启动子与GUS基因构建成表达载体并转入水稻。转基因水稻PCR分析表明,GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明,Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达。进一步GUS酶活性的测定表明,叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍。由于Os252来自于水稻,在叶和胚乳中活性高于35S启动子,因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。