利用巴西橡胶树寡核苷酸芯片筛选死皮相关基因

以健康和死皮巴西橡胶树品系热研7．33—97树皮为实验材料,利用定制橡胶树寡核苷酸芯片筛选橡胶树死皮相关基因。在橡胶树寡核苷酸芯片包含的566个基因中,死皮与健康树树皮差异表达倍数在2倍或2倍以上的有56个,占筛选转录本总数的9．9％。在56个死皮相关基因中,死皮树中上调表达基因有3个,下调表达基因有53个。这些死皮相关基因共涉及8个功能分类,“抗性及防御反应”所占比例最高,接下来是“蛋白质合成、加工及转运”和“代谢和能量”,以上三类功能基因占66．07％。此外,死皮相关基因还涉及“细胞结构、生长及分化”、“细胞信号转导”、“转录相关”、“橡胶生物合成”和“未知功能”。为验证芯片结果的可信性,随机选取18个基因进行RT-PCR分析,结果表明被检测基因表达模式均与芯片结果完全一致。本研究鉴定并分析了死皮相关基因,为进一步揭示橡胶树死皮发生机制奠定了基础。     

巴西橡胶树橡胶生物合成关键基因REF,SRPP,HRT1和HRT2的表达分析

橡胶延长因子REF、小橡胶粒子蛋白SRPP、橡胶转移酶HRT1和HRT2是巴西橡胶树胶乳中的主要橡胶粒子蛋白,它们在橡胶生物合成中发挥重要作用,与橡胶树胶乳产量密切相关。为进一步探明REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达与橡胶树胶乳产量之间的关系,以成龄未开割橡胶树无性系热研7-33-97胶乳为材料,通过实时荧光定量PCR的方法,对割胶伤害、外源乙烯利和茉莉酸刺激的处理条件下,橡胶树胶乳中的REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达进行了分析。结果表明,随着割胶刀次的增加,REF基因在第4刀的表达量最高,而SRPP、HRT1和HRT2基因则在第6刀表达量达到最高;而在乙烯利和茉莉酸刺激处理下,REF、SRPP、HRT1和HRT2基因均在刺激8 h后表达量达到最高。因此,割胶(机械伤害)、外源乙烯利和茉莉酸刺激促进橡胶树产胶可能与它们提高橡胶生物合成相关橡胶粒子蛋白REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达具有密切关系。     

橡胶树热激蛋白HbHSP90.8-1基因的克隆与功能分析

白粉病是橡胶树生长发育过程中主要叶部病害之一。热激蛋白90（HSP90）分子伴侣在植物逆境胁迫抗性中起着重要作用。为研究HSP90家族成员结构及其在橡胶树抗白粉病中的功能,利用PCR技术从橡胶树品种热研73397叶片中克隆HbHSP90.8-1并采用生物信息学等技术对其结构和功能进行分析。结果表明,HbHSP90.8-1 cDNA序列全长2 844 bp,开放阅读框（ORF）2 454 bp,编码817个氨基酸。HbHSP90.8-1编码一个有信号肽、无跨膜结构且定位预测在内质网上的稳定亲水蛋白,存在HSP90 superfamily和HATPase superfamily结构域。系统进化分析结果表明橡胶树HbHSP90.8-1与木薯MeHSP90的亲缘关系最近,与麻风树JcHSP90聚为一类。通过qRT-PCR分析结果表明HbHSP90.8-1在橡胶树不同组织中均有表达,其在胶乳中的表达量最高;HbHSP90.8-1基因在白粉菌侵染、H₂O₂、ABA和ETH处理叶片中,表达量均呈现显著上调趋势;在MeJA和SA激素处理下,HbHSP90.8-1表达量呈现下调的趋势。说明HbHSP90.8-1参与橡胶树对白粉菌响应过程以及植物抗病相关激素信号转导途径。     

巴西橡胶树一个AP2／EREBP转录因子的克隆及表达分析

本文采用RACE技术从巴西橡胶树中鉴定出一个AP2／EREBP转录因子。该转录因子全长cDNANl225bp,最长开放阅读框699bp,预测编码蛋白包含232个氨基酸;序列比对分析发现,该转录因子具有一段保守的AP2／EREBP结构域,与拟南芥Soloist（At4g13040）具有较高的相似性,将该基因命名HbSoloist。半定量胙PcR分析结果表明,HbSoloist在巴西橡胶树的胶乳、叶片、树皮和花中均有表达。与健康橡胶树相比,死皮树胶乳HbSoloist表达量明显下降。研究发HbSoloist表达受乙烯利、茉莉酸和低温处理调控,表明HbSoloist基因可能在巴西橡胶树乙烯、茉莉酸和低温反应中发挥作用。     

巴西橡胶树HbγGCS基因克隆及表达分析

γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（TGCS）是细胞内谷胱甘肽（GSH）生物合成的限速酶,GSH在植物许多生理过程中发挥重要作用。本研究采用简并PCR和RACE技术获得巴西橡胶树γGCS基因全长cDNA序列,命名为HbTGCS（GenBank登录号：GU997638）。该基因全长2187bp,最长开放阅读框为1572bp,编码523个氨基酸。进化分析结果表明HbγGCS属双子叶植物γGCS亚类,同葡萄γGCS分为一组,与单子叶植物的亲缘关系较远。半定量RT-PCR结果表明HbγGCS基因在胶乳、叶片、树皮、花中均有表达,以花中表达量最大。健康橡胶树胶乳中HbγGCS达量高于死皮树。HbγGCS表达受乙烯、茉莉酸、过氧化氢、机械伤害、干旱、低温和高盐调控。     

橡胶树胶乳高表达热激蛋白HbHSP90.4基因抗逆功能分析

为了分析热激蛋白90（HSP90）基因在橡胶树（Hevea brasiliensis）逆境胁迫和激素转导中的作用,利用PCR技术从橡胶树品种热研73397胶乳中克隆得到HbHSP90.4基因全长cDNA序列,该基因含有1个2 451 bp开放阅读框（ORF）,编码816个氨基酸。生物信息学分析结果表明,HbHSP90.4含有HSP90 superfamily和HATPase superfamily结构域,属于HSP90家族成员。系统进化分析发现该蛋白与木薯MeHSP90具有较近的亲缘关系。亚细胞定位预测显示HbHSP90.4基因定位在内质网。qRT-PCR结果表明HbHSP90.4基因主要在橡胶树胶乳中表达。干旱、冷胁迫、橡胶树白粉菌侵染、H₂O₂和MeJA处理均可促进胶乳HbHSP90.4基因上调表达,而其在ETH、SA和ABA处理中均呈现显著下调表达。构建植物表达载体HbHSP90.4-mScarlet,为进一步的转基因植物的做成准备了材料。本研究为阐明胶乳HbHSP90.4基因响应橡胶树逆境胁迫过程和植物激素信号传导途径分子调控机制奠定坚实基础。     

橡胶树茉莉酸信号途径相关基因表达与橡胶产量的相关性

割胶促进橡胶树合成天然橡胶与激活乳管细胞的茉莉酸信号途径密切相关,但茉莉酸信号途径关键环节的基因表达水平与干胶产量的相关性尚不清楚。为了找到与产量相关的分子标记,该研究采用qPCR技术,分析了割胶条件下茉莉酸信号途径关键环节的9个相关基因在5个橡胶树魏克汉种质和5个1981’IRRDB种质乳管细胞中的表达。结果表明:大多魏克汉种质的株次干胶产量显著高于1981’IRRDB种质。在9个基因中,除了HbMYC4和HbMYC5,其余7个基因在大多橡胶树魏克汉种质中的表达量均显著高于1981’IRRDB种质,尤其是HbMYC3基因表达差异性好,与干胶产量相关性高,有望作为橡胶树产量育种的一个分子标记。这对育种周期长的橡胶树产量育种具有实际应用价值。     

死亡信号传递: 叶绿体与线粒体间信号交流调控植物程序性细胞死亡

程序性细胞死亡(PCD)是生物体受遗传调控的自主细胞死亡现象, 在植物生长发育和抵抗环境胁迫中起重要作用。PCD的发生可受线粒体中活性氧(ROS)诱导。中国科学院遗传与发育生物学研究所李家洋研究组早期的研究发现了1个拟南芥(Arabidopsis thaliana)细胞死亡突变体mod1, 并暗示植物细胞中存在叶绿体与线粒体之间的信号交流调控PCD, 但其中的具体作用机制尚不清楚。最近, 他们通过大规模筛选mod1突变体的抑制突变体, 克隆了3个新的抑制基因plNAD- MDH、DiT1和mMDH1。此3个基因分别编码质体定位的NAD依赖的苹果酸脱氢酶、叶绿体被膜定位的二羧酸转运蛋白1和线粒体定位的苹果酸脱氢酶1, 突变后都可抑制mod1中ROS的积累及PCD的发生。通过对这些基因进行深入的功能分析, 他们论证了苹果酸从叶绿体到线粒体的转运对线粒体中ROS的产生及随后PCD的诱导起重要作用。该研究拓展了我们对植物细胞中细胞器间交流的认识, 为我们深入理解植物PCD发生机制提供了新线索, 是该领域的一项突破性进展。     

SmGGPPS2对丹参酮合成的影响

香叶基香叶基焦磷酸合酶(GGPPS)是植物二萜类次生代谢物合成过程中的重要调控位点。在药用模式植物丹参(Salvia miltiorrhiza)中, GGPPS基因家族成员SmGGPPS2的生物学功能及其在丹参酮有效成分合成过程中的作用尚不明确。分别在丹参植株中过表达和RNA干涉SmGGPPS2基因, 并对转基因丹参中丹参酮含量和丹参酮合成相关基因表达量 以及转基因植物生理指标进行检测, 结果表明, 过表达SmGGPPS2株系中的丹参酮IIA和铁锈醇等脂溶性成分含量高于野生型; RNA干涉SmGGPPS2株系中的丹参酮IIA和铁锈醇等脂溶性成分含量均低于野生型。调节表达SmGGPPS2后, 丹参株系中SmHMGR1和SmCPS1等多个关键酶基因的表达都呈现明显的变化。此外, 调节表达SmGGPPS2还影响丹参植株抗性。以上结果表明, SmGGPPS2在丹参酮等萜类物质的合成中起重要的调控作用。     

高盐低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统的相关基因表达

采用Affymetrix水稻表达谱芯片,分析高盐和低温胁迫下水稻叶细胞内ROS清除系统的相关基因表达状况,探讨在响应非生物胁迫过程中水稻植株体内抗氧化防卫体系的积极作用。结果表明:(1)水稻叶细胞内ROS清除系统涉及187个基因和/或EST,由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸、谷胱甘肽、生育酚等和抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等组成。(2)在低温逆境下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因(2倍以上,下同)有5个,下调(0.5倍以下,下同)基因有2个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因5个,下调基因6个。(3)在高盐胁迫下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因有31个、下调基因13个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因27个,下调基因25个。(4)高盐和低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统相关基因的表达在籼粳稻间存在较大差异,并根据水稻基因表达谱芯片数据构建了水稻响应高盐和低温胁迫ROS清除网络图。     

橡胶树DELLA基因HbRGL1的克隆与表达分析

DELLA蛋白属于植物特异性GRAS家族,是植物生长的负调控因子。为揭示橡胶树DELLA基因在橡胶树生长发育中的分子调控机制,本研究从橡胶树热研7-33-97中克隆HbRGL1的cDNA全长序列,含1 851 bp的ORF,编码616个氨基酸。生物信息学分析表明HbRGL1属于不稳定的亲水蛋白,定位在细胞核上,含有DELLA和GRAS保守结构域。系统进化关系分析表明HbRGL1与橡胶树HbGAIL、木薯MeGAIL、蓖麻RcGAI、麻风树JcGAI聚为一类。qRT-PCR分析表明HbRGL1在橡胶树不同组织中的表达量差异显著,在花中的表达量最高。在生长素（IAA）、乙烯利（ET）和脱落酸（ABA）等不同激素处理叶片中HbRGL1表达量均呈现显著上调趋势,尤其对赤霉素（GA₃）的应答具有反应快速且上调表达倍数最高。本研究为进一步阐明HbRGL1在橡胶树生长发育中的功能奠定理论基础。     

橡胶树死皮病胶乳C-乳清差异表达蛋白质的筛选与鉴定

橡胶树死皮病(Tapping Panel Dryness,TPD)在世界各橡胶种植园普遍发生,给橡胶种植业带来严重的危害。为了更好地了解和阐明死皮病发生、发展的分子机制,本研究应用双向凝胶电泳技术（2-DE）比较橡胶树死皮株与健康株胶乳C-乳清蛋白质组表达的差异。采用固相pH梯度双向凝胶电泳分离橡胶树死皮株与健康株C-乳清的总蛋白质,凝胶经考染显色后,用PDQuest7.40图像分析软件进行比较分析,识别差异表达的蛋白质。这些点经过胶内酶切后进行基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析获取肽质指纹图谱(PMF),Mascot软件搜索SWISS-PROT和NCBInr数据库鉴定蛋白质。结果：①橡胶树死皮株与健康株C-乳清凝胶的平均蛋白质点数分别为1075±35和1134±27,其平均匹配的点数分别为982±38和1008±22,组内图像匹配率达91.89﹪和88.72﹪。②橡胶树死皮株与健康株C-乳清组间的平均匹配蛋白点数为970±25。利用MALDI-TOF-MS质谱技术对40个差异明显的蛋白点进行分析鉴定,通过查询数据库鉴定了27个蛋白质。本研究建立了分辨率高且重复性较好的橡胶树死皮株与 健康株胶乳C-乳清的双向凝胶电泳图谱,并应用质谱技术鉴定了其中表达差异的蛋白质点,这些差异表达的蛋白质可能参与了死皮发生和发展的过程。