低温胁迫后抗寒茶树品种‘紫阳圆叶’的基因差异表达分析

采用DDRT—PCR技术,对低温（4℃）胁迫处理不同时间（0、8、12、24和48h）后茶树[Camellia sinensis（Linn．）O．Ktze．]抗寒品种‘紫阳圆叶’（‘Ziyangyuanye’）叶片中差异表达的基因进行分离和测序,并采用半定量RT-PCR对差异表达基因的表达特性进行了比较。结果表明：有12个引物对扩增出有明显差异的cDNA片段,其中3个片段是与抗寒性相关的差异片段,分别被命名为Csgsf．Cscafl和Cscaf2,碱基数分别为217、316和232bp。比对结果显示：Cscaf与茶树品种‘安吉白茶’（‘Anjibaicha’）和‘龙井43’（‘Longjing43’）的谷氨酰胺合成酶基因的同源性分别为96％和91％,与菜豆（Phaseolus vulgaris Linn．）、蒺藜苜蓿（Medicago truncatula Gaertn．）、油棕（ElaeisguineensisJacq．）、西洋参（Panax quinquefolius Linn．）和水稻（Oryza sativa Linn．）等植物的谷氨酰胺合成酶的基因序列同源性均达到90％以上,因此,Cscafl应为茶树谷氨酰胺合成酶基因片段;Cscaf2与干旱胁迫条件下茶树表达的cDNA的同源性为100％,为茶树应答干旱和低温胁迫的基因片段;Cscafl未检索出同源序列,推测其为与冷胁迫相关的未知基因片段。半定量RT—PCR分析结果表明：Cscafl和Cscafl在低温胁迫的初始期即开始表达且表达量随低温胁迫时间延长逐渐下调;而Cscaf2的表达量随低温胁迫时间延长逐渐上调并在胁迫48h后达到最大,3个片段的表达特性均与差异扩增结果相符。     

黄花棘豆脱水素OoY_2K_4的鉴定及表达分析

该研究以黄花棘豆cDNA为模板,采用同源克隆法,从黄花棘豆转录组数据库中克隆获得1个响应逆境胁迫的胚胎发育晚期丰富蛋白基因,命名为OoY_2K_4;OoY_2K_4基因ORF为786bp,编码261个氨基酸,含有2个保守的Y片段和4个K片段,为典型的Y_2K_4类脱水蛋白亚家族成员;OoY_2K_4蛋白不具有跨膜结构域,不存在信号肽,亲水性极强,含有1个糖基化位点和17个磷酸化位点;亚细胞定位显示,OoY_2K_4蛋白定位于细胞质中。多序列比对发现,OoY_2K_4蛋白与其他物种第二组LEA蛋白(脱水素)序列高度保守;进化树分析显示,该序列与三叶草、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿相似度最高,亲缘关系最近。采用qRT-PCR对OoY_2K_4基因在干旱、高盐、低温以及脱落酸、乙烯、赤霉素处理下的表达分析显示,干旱和高盐胁迫可显著诱导OoY_2K_4基因表达,而低温胁迫下基本无变化;激素处理均可诱导OoY_2K_4基因高效表达,其中脱落酸诱导下OoY_2K_4基因表达最显著。研究推测,OoY_2K_4基因可能通过依赖ABA的信号途径参与黄花棘豆对干旱和高盐逆境胁迫的应答反应。     

茶树冷诱导基因的AFLP筛选及其表达分析

以中小叶茶树良种舒茶早和云南大叶种73-11为材料,于4℃低温处理4 d后,采用AFLP技术筛选出冷诱导下茶树差异表达基因并进行分析.结果显示,实验共获得41个差异片段(TDFs),其中舒茶早产生19条差异条带,73-11产生38条差异条带,两品种共有条带16条.所获得的差异片段按功能可划分为4类,即信号传导蛋白、转录因子、基础代谢相关蛋白、抗逆蛋白质,此外还有一些假设蛋白质以及未知蛋白.利用qRT-PCR对Kh1、Kh3和Kh11差异片段进行验证,结果显示这3个片段均被低温诱导,表达量上升.研究表明,茶树在低温胁迫下的逆境反应非常复杂,涉及多种代谢过程中的众多基因,而且大叶种比中小叶种对低温反应更为敏感.     

茶树冷诱导基因RAV的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树RAV基因cDNA克隆,其开放阅读框编码361个氨基酸,包含两个保守的结构域AP2和B3,与多种植物RAV蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树RAV基因受低温、乙烯、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的5.8、10.0和1.9倍。在成熟叶片、芽、嫩茎中RAV基因表达量相近,花蕾和嫩根中表达较低,而在种子中不表达。推测该基因在组织中的表达受到严格控制以及在响应非生物胁迫中发挥重要作用。     

茶树CsCIGR基因克隆及表达特性分析

该研究以茶树基因组数据库为基础,采用RT-PCR技术,从茶树‘龙井43’中克隆得到基因CsCIGR。序列分析显示,CsCIGR基因开放阅读框长度为1 677 bp,编码588个氨基酸。进化分析表明,CsCIGR属于GRAS家族的PAT1亚家族。多序列比对显示,茶树CsCIGR蛋白与其他植物的GRAS蛋白氨基酸序列具有很高的相似性。氨基酸理化性质分析显示,CsCIGR转录因子属于亲水性蛋白。亚细胞定位预测显示,CsCIGR可能位于细胞核中。启动子预测分析发现,CsCIGR启动子区域包含胁迫响应元件(STRE)、干旱应答元件(MYC)、厌氧诱导元件(ARE)等多种与逆境响应相关的顺式作用元件。荧光定量PCR分析结果显示,CsCIGR基因在低温(4℃)、高温(38℃)、干旱(200 g·L~(-1) PEG)、高盐(200 mmol·L~(-1) NaCl)胁迫下均能诱导表达,且对高盐,低温和高温胁迫响应更为明显,推测CsCIGR基因在茶树响应逆境胁迫中发挥重要作用。该研究为茶树抗性育种筛选基因提供了重要理论依据。     

小麦干旱诱导蛋白及相关基因研究进展

干旱胁迫条件下,小麦相关基因受到激活并表达产生干旱胁迫蛋白,主动适应干旱环境、维持个体存活和产量形成。介绍了小麦中一些干旱诱导蛋白及相关基因的研究进展,包括不同小麦品种、胁迫程度、发育阶段的差异性反应和共性特征、对主要干旱信号物质ABA和Ca²⁺的差异应答、以及新近发现的干旱诱导蛋白及相关基因的生物学特性及主要功能等。对于干旱诱导蛋白来说,研究手段和目标从过去以单向电泳技术为主、揭示蛋白条带的表达差异转到现在以双向电泳技术为主、以揭示蛋白质组中干旱诱导蛋白结构和功能的耦合。对于干旱诱导蛋白相关基因来说,研究内容主要包括功能基因和调控基因两大类,功能基因研究主要集中在LEA蛋白基因和透物质合成酶基因等几大类型上,而调控基因研究主要集中在转录因子和蛋白激酶等相关基因及其作用。对干旱诱导蛋白及相关基因在小麦栽培管理和产量育种中的应用前景展开了讨论。     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

甘菊CMO同源基因的分离与表达分析

利用半嵌套巢式PCR结合RACE技术从菊科植物甘菊[Chrysanthemum lavandulifolium(Fisch.ex Trautv.)Makino]中分离得到了一个长度为1 450 bp的片段.序列分析结果表明,其开放阅读框全长1 140bp,编码379个氨基酸残基;在GenBank 比对并进行系统进化分析可知,该片段为CMO同源基因,命名为ClCMO.利用不同胁迫处理进行分析发现,在非胁迫条件下ClCMO基因在甘萄茎、叶、花叶中均有表达信号,在根中没有表达;其可以响应干旱、高盐胁迫和脱落酸(ABA)的诱导,不响应冷热胁迫,并且其表达在水杨酸(SA)诱导下受抑制.这些结果表明,ClCMO基因是提高植物耐干旱、高盐能力的有效基因资源.     

玉米自交系干旱应答基因的鉴定

为开发耐旱分子选择标记提供有用信息,用mRNA差异显示技术分离耐旱玉米自交系‘81565’在干旱胁迫与灌溉对照之间差异表达的基因,发现MD1、MD2和MD3三个在干旱胁迫下差异表达的片段。MD1和MD2为下调表达,MD3为上调表达。序列分析和同源性比对表明,MD1与编码成熟酶的玉米叶绿体基因matK有97％的相似性,MD2与极端耐旱植物Sporobolus stapfianus编码丝氨酸／苏氨酸蛋白磷酸酶的PP2C基因有99％的相似性,MD3与属精氨酸／赖氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶类的水稻metacaspase酶基因有99％的相似性。根据MD2片段序列,结合电子克隆和RT-PCR方法,克隆出一条1731bp的全长cDNA序列,它编码388个氨基酸。此氨基酸序列包含丝氨酸／苏氨酸蛋白磷酸酶2C的催化中心结构域,被认定为玉米PP2C基因族的新成员,命名为ZmPP2Ca。实时荧光定量PCR结果表明,在干旱胁迫下,ZmPP2Ca基因在3个耐旱自交系中呈下调表达,在2个不耐旱自交系中呈上调表达。     

茶树CsGIF1基因的克隆及其对非生物胁迫的响应分析

GRF-INTERACTING FACTOR(GIF)基因是植物叶发育相关的一类重要调控因子,调节植物叶器官的发育。该研究采用RT-PCR方法从茶树‘龙井43’的叶片cDNA中克隆得到CsGIF1基因,并利用荧光定量PCR分析了高温(38℃)、低温(4℃)、干旱(200g·L-1 PEG)、盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)下CsGIF1基因的表达水平,以明确CsGIF1基因对非生物胁迫的应答特性,为茶树CsGIF1基因的逆境调控以及功能研究奠定基础。结果表明:(1)CsGIF1基因长666bp,编码221个氨基酸,具有高度保守的SNH结构域;CsGIF1蛋白为亲水性蛋白,理论相对分子质量为23 380,理论等电点为6.30;酸性氨基酸、碱性氨基酸、芳香族氨基酸和脂肪族氨基酸所占比例分别为7%、9%、5%和13%;蛋白质二级结构显示,茶树CsGIF1蛋白由38.01%的α-螺旋、10.41%的β-折叠、12.22%的延伸主链和39.37%的随机卷曲组成。(2)qRT-PCR分析显示,茶树CsGIF1基因对于4种非生物胁迫均有响应,但不同处理响应不同。其中在胁迫2h时,高温和低温胁迫下,CsGIF1基因相对表达量显著增加,分别为对照的3.54和5.69倍,且高低温胁迫下,CsGIF1基因响应明显大于干旱和盐胁迫。在高温、低温、干旱、盐等不同胁迫处理下,茶树‘龙井43’中CsGIF1基因的表达水平与对照相比均差异明显。     

茶树CsTMFs的克隆与表达分析

基于茶树全基因组数据,筛选鉴定茶树（Camellia sinensis(L.)O. Ktze.）TATA元件调控因子（TATA element modulatory factor,TMF）CsTMFs家族成员。克隆茶树叶片中CsTMFs编码区序列（coding sequence,CDS）全长。使用生物信息学方法对CsTMFs的保守结构域、基因结构、理化性质、蛋白质二级结构和系统发育关系进行分析。基于转录组数据进行组织特异性表达的分析,利用实时荧光定量聚合酶链式反应（real-time fluorescent quantitative PCR,qPCR）方法检测冷胁迫和干旱胁迫下CsTMFs在茶树叶片中的表达情况。结果表明,CsTMFs家族有2个CsTMF基因,序列CDS区长度分别为2 934和2 904 bp,均具有TMF-DNA-bd和TMF-TATA-bd完整保守结构域。CsTMF1和CsTMF2具有组织表达特异性,CsTMF1在花与茎中表达较高,CsTMF2在成熟叶与茎中表达较高。CsTMF1受冷胁迫诱导,CsTMF2受冷胁迫和干旱胁迫抑制。     

旱麦草EtAP2基因的克隆及其对干旱胁迫的响应表达

以旱麦草(Eremopyrum triticeum)为实验材料,利用RT-PCR技术从旱麦草叶片中克隆了1个AP2/ERF家族基因,命名为EtAP2(GenBank登录号KX622583)。EtAP2基因含有1 128bp开放阅读框,编码375个氨基酸,相对分子质量40.87kD,等电点为5.36。多序列比对和进化树分析表明,该基因编码蛋白具有2个AP2保守结构域,与小麦AP2/ERF家族蛋白具有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR分析表明,15%PEG 6000模拟干旱胁迫可诱导EtAP2基因在根和叶中表达,且在根中对干旱胁迫的响应大于叶片。研究表明,EtAP2可能参与旱麦草对干旱逆境胁迫应答的调节。     

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。     

茶树CsPNPO基因的功能鉴定与表达分析

PNP氧化酶是VB_6代谢途径中一个重要的转化酶。该研究以茶树‘龙井43’为材料,采用RT-PCR方法克隆PNP氧化酶基因,以pET22b(+)为载体构建原核表达载体,通过IPTG进行诱导表达并进行功能鉴定;采用荧光定量PCR方法分析茶树不同组织中CsPNPO基因的表达差异以及在低温和干旱胁迫下的表达特征,为进一步解析茶树VB_6的生理生化功能奠定基础。结果表明:(1)茶树CsPNPO编码框长度为1 503 bp,编码501个氨基酸,分子量为48.5 kD,理论等电点5.82,不含信号肽,属于亲水性的非分泌蛋白,定位于叶绿体;氨基酸序列分析结果显示,其有叶绿体转运肽区域、YjeF-N功能域和PNP氧化酶功能域。(2)成功构建pET22b(+)-CsPNPO原核表达载体,并在pH 8.5、37℃时测定重组蛋白有较强的PNP氧化酶活性。(3)荧光定量PCR检测结果显示,CsPNPO基因在茶树叶中的表达量最高,其次是茎,根的表达量最低仅为叶的十分之一,表明CsPNPO基因具有组织表达特异性;在低温和干旱条件下CsPNPO基因的表达量下降明显,推测CsPNPO基因可能参与了茶树对低温和干旱的逆境应答。     

香蕉水通道蛋白SIP2-1基因的克隆和表达分析北大核心CSCD

从香蕉中克隆了一个水通道蛋白(AQP)基因MaSIP2-1。序列分析表明,该基因存在一个完整的开放阅读框(ORF)717 bp,编码239个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明,MaSIP2-1所编码的蛋白与其他植物中AQP编码的蛋白具有较高的一致性。其中与马来西亚野生香蕉、油棕、麻风树、野茶树的AQP编码的氨基酸序列的同源性较高,分别为98%、74%、65%和63%。器官特异性分析表明,Ma SIP2-1在香蕉的根、茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎中表达量较高。通过对其在干旱、高盐、低温、涝害胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应干旱、高盐、涝害3种胁迫。     

陆地棉干旱胁迫相关基因GhTrx的克隆及表达

采用RACE和RT-PCR技术,克隆了陆地棉干旱胁迫硫氧还蛋白基因,利用荧光定量PCR技术分析该基因在不同组织和不同时期的表达情况.结果表明,陆地棉硫氧还蛋白基因(GhTrx)的cDNA全长1 340 bp,其中ORF 864 bp,推测编码288个氨基酸.该基因编码蛋白与杨树、蓖麻、拟南芥的相似性分别为70%、72%和76%,系统发育树分析显示,GhTrx与蓖麻中该蛋白的亲缘关系最近.RT-PCR分析显示,GhTrx基因表达受干旱胁迫诱导,在干旱诱导下,该基因在抗旱材料中H177中上调表达,在根中的表达量明显高于叶.研究表明,GhTrx基因在干旱胁迫时根部进行大量表达,对抵御外界的干旱威胁起到关键作用,可能对提高陆地棉抗旱性方面具有一定的作用.     

香蕉水通道蛋白SIP2-1基因的克隆和表达分析

从香蕉中克隆了一个水通道蛋白(AQP)基因MaSIP2-1。序列分析表明,该基因存在一个完整的开放阅读框(ORF)717 bp,编码239个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明,MaSIP2-1所编码的蛋白与其他植物中AQP编码的蛋白具有较高的一致性。其中与马来西亚野生香蕉、油棕、麻风树、野茶树的AQP编码的氨基酸序列的同源性较高,分别为98%、74%、65%和63%。器官特异性分析表明,Ma SIP2-1在香蕉的根、茎、叶片、花和果实中均有所表达,其中在茎中表达量较高。通过对其在干旱、高盐、低温、涝害胁迫下的表达结果分析显示,该基因响应干旱、高盐、涝害3种胁迫。     

割手密2C型蛋白磷酸酶ScPP2C基因的克隆与表达分析

割手密由于具有抗病、抗虫、抗逆等潜在的有利基因,历来被用于甘蔗的抗性遗传改良。在割手密中克隆编码2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C, PP2C)的基因,并分析其在干旱胁迫下的差异表达。本研究利用RT-PCR方法从割手密叶片中克隆得到PP2C基因的CDS全长序列,利用生物信息学在线软件对PP2C蛋白的理化性质、蛋白结构进行预测分析,并采用实时荧光定量的方法分析该基因在不同干旱处理下的差异表达。结果显示从割手密中克隆到一个全长951 bp编码316个氨基酸的2C型蛋白磷酸酶基因,命名为ScPP2C,GenBank登录号为MG322120。荧光定量分析表明,随着干旱胁迫时间的延长,其表达量呈先上调后下调的表达模式,说明该基因是干旱胁迫诱导型基因。本研究通过挖掘甘蔗野生种割手密中的抗旱新基因ScPP2C,为甘蔗野生种质资源开发利用、转基因抗旱甘蔗新品种的选育提供了参考依据。     

沙鞭PvDREB基因克隆与表达特异性分析

基于沙鞭的三代转录组数据,该研究利用PCR技术克隆DREB基因,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR分析该基因的表达模式以及在20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理下的表达特征,以探讨干旱胁迫下沙鞭DREB转录因子的功能和作用,为揭示PvDREB基因响应沙鞭的耐旱分子机制奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得一个沙鞭DREB基因,命名为PvDREB;PvDREB基因编码区长度831 bp、编码276个氨基酸,含有典型的AP2转录因子保守结构域;PvDREB蛋白是亲水性蛋白,不具有信号肽结构,存在跨膜结构和可能的糖基化及磷酸化位点。(2)系统进化分析显示,PvDREB基因与毛竹的DREB亲缘关系较近。(3)亚细胞定位预测表明,PvDREB蛋白定位于线粒体和细胞核中。(4)qRT-PCR显示,沙鞭根、茎和叶中PvDREB均可诱导表达但差异较大,且在茎中表达量最高,叶中次之,根中最低,具有明显的组织特异性;20%PEG-6000模拟干旱下,PvDREB基因在叶中的表达量随干旱胁迫时间增加而增加,12 h时达到最高,之后逐渐下降。研究推测,沙鞭PvDREB基因受干旱胁迫诱导表达,且...