用mRNA差异显示法分离冷胁迫香蕉幼苗叶片内水杨酸诱导表达的基因

用mRNA差异显示法对7℃低温胁迫3 d后的香蕉幼苗叶片进行研究,回收了18条在低温下水杨酸(salicylic acid,SA)诱导的差异带;反向Northern杂交证明,SA在低温胁迫下能诱导7条差异带高表达.对其中最显著表达的两条差异带(G和A)进行克隆和测序,结果显示,G片段序列与大豆在冷胁迫环境下两个高表达基因片段的部分序列有92%同源性;A片段未发现其同源性基因片段.     

小金海棠中三价铁螯合物还原酶基因的表达分析

以从铁高效基因型小金海棠中克隆得到的三价铁螯合物还原酶基因片段为探针,对小金海棠进行Southern杂交。结果显示,三价铁螯合物还原酶基因在小金海棠基因组中为单拷贝。Northern杂交结果表明:在根中,三价铁螯合物还原酶基因的转录受缺铁胁迫诱导,并随缺铁胁迫时间的延长而增强;在叶中,此种基因的转录水平很高,但不受低铁胁迫诱导。根中的三价铁螯合物还原酶活性随缺铁胁迫的时间进程而不断增强,动态变化与其转录水平的变化趋势一致。     

缺铁胁迫下4种果树砧木中三价铁螯合物还原酶基因的表达

用活力染色法观测 4种果树砧木中FCR基因表达的结果表明 ,小金海棠 (M .xiaojinensis)和香橙 (C .junos)在缺铁胁迫下根吸收区FCR活性明显增强 ,增强幅度显著强于丽江山荆子 (M .rockii)和枳 (P .trifoliata)。用拟南芥的FCR基因 (FRO2 )做探针 ,进行组织印迹的RNANorthern杂交。结果表明 ,在缺铁胁迫下 ,在小金海棠和香橙中均有与FRO2类似基因的强烈表达 ,而在同样胁迫条件下的枳和丽江山荆子中表达却很微弱。这种分子水平上的反应与通常所熟知的生理反应是一致的 ,说明小金海棠和香橙忍耐缺铁环境的生理机制和分子基础类似 ,FCR在它们忍耐缺铁的生化反应中起着非常重要的作用 ,FCR基因在 4种果树砧木中的表达水平高低与它们忍耐缺铁的能力呈现正相关。并且 ,在小金海棠和香橙的根、茎、叶等营养器官的特定组织细胞中 ,均能检出高水平的FCR基因转录产物 ,表明耐缺铁能力强的小金海棠和香橙体内存在高效的铁运输和利用机制     

外源ATP对盐胁迫下油菜幼苗生长的影响

研究了外源ATP处理对盐胁迫下油菜幼苗生长的影响,探讨了过氧化氢(H_2O_2)和钙离子(Ca~(2+))作为信号分子在ATP对油菜幼苗耐盐性调控过程中的作用。结果表明:与单独Na Cl处理相比,ATP+Na Cl处理降低了油菜幼苗死细胞数量、ROS(■和H_2O_2)含量、离子(Ca~(2+)、Na~+、Cl~-)含量、MDA含量及Na~+/K~+比和相对电导率,增加了叶片中叶绿素、脯氨酸、可溶性糖含量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性,提高了抗氧化酶基因(CAT、SOD、APX、GR)、NADPH氧化酶基因(RBOHD、RBOHF)、P5CS1基因、MAPK激酶基因(MAPK3、MAPK6)、耐盐基因(NHX1、SOS1)转录;与ATP+Na Cl处理相比,ATP+Na Cl+抑制剂(DPI、DMTU和EGTA)处理下油菜幼苗中相对电导率、MDA、叶绿素、脯氨酸、可溶性糖含量和抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性及上述基因表达量均呈不同程度降低,表明外源ATP可提高Na Cl胁迫下油菜叶片细胞活性、ROS含量、离子含量、叶绿素含量、渗透调节物质、抗氧化酶活性及相关基因的表达量,缓解膜质损伤。此外,H_2O_2和Ca~(2+)信号分子也参与了ATP增强油菜幼苗耐盐性过程的调控。     

菘蓝IiLEA基因的克隆及胁迫表达分析

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白),是指胚胎发育后期种子中大量积累的一系列蛋白质,大量研究表明这些蛋白质的积累与渗透胁迫耐受性密切相关.该实验以250 mmol/L NaCl溶液处理9 h的菘蓝幼苗为材料,经RT-PCR方法扩增得到LEA基因,命名为IiLEA.经测序确认该基因含有648 bp的开放阅读框,编码由215个氨基酸组成的亲水性蛋白质.对培养30 d的菘蓝无菌幼苗进行自然干旱处理和盐胁迫处理,Northern杂交结果显示,正常生长条件下,IiLEA基因在菘蓝幼苗体内不表达,随着胁迫时间的延长其表达量逐渐增加,到9 h时表达量达到峰值,干旱处理和盐处理有相似结果,表明该基因可能受逆境胁迫诱导表达.     

异源表达番茄LeMPK3基因提高烟草的抗低温胁迫能力

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号系统在植物应对环境胁迫中发挥重要作用。为了探讨LeMPK3基因在低温胁迫中的功能,我们从番茄中分离了LeMPK3基因并将其转化到烟草中,获得了异源表达LeMPK3基因的转基因烟草。RT-PCR分析结果表明,番茄幼苗在低温和高温胁迫及外源物质——过氧化氢(H2O2)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)处理下LeMPK3基因的表达量提高。在烟草中异源表达LeMPK3基因可以提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,增加脯氨酸和可溶性糖的含量,增强逆境相关基因的表达。说明异源表达番茄LeMPK3基因提高烟草对低温的抗性。     

NaCl胁迫增强杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片光系统Ⅱ的耐热性

NaCl胁迫对杂交酸模幼苗光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的最大光化学效率没有影响,但是增强了PS Ⅱ的耐热性.热胁迫条件下,与未经盐胁迫处理的叶片相比,经NaCl 200 mmol/L处理的杂交酸模幼苗叶片,其PS Ⅱ最大光化学效率下降较小,反映OEC受伤程度的指标Fk/Fj上升较小.此外,光化学猝灭系数(qP)、PS Ⅱ反应中心光能捕获效率(Fv1/Fm1)、PS Ⅱ光化学转换效率(ΦPS Ⅱ)的下降以及QB-非还原性反应PS Ⅱ反应中心的相对含量上升程度也较小.探讨了盐胁迫增强杂交酸模幼苗叶片PS Ⅱ耐热性的可能机理.     

夜间低温对番茄幼苗磷素吸收及转运的影响

以‘辽园多丽’番茄幼苗为试材,采用营养液栽培模式,以夜温15℃为对照,对夜间低温(6℃)影响番茄幼苗磷素吸收及转运过程的因素进行研究。结果显示:(1)夜间低温胁迫导致番茄幼苗根系活力受到显著抑制。(2)夜间低温条件下,番茄幼苗根系中酸性磷酸酶活性无明显变化,而其地上部酸性磷酸酶活性增强,且以叶片中活性增加较大。(3)夜间低温胁迫使根系中磷酸盐转运蛋白基因LePT1和LePT2的相对表达量较对照增加,地上部磷酸盐转运蛋白基因LePT1的表达受到抑制,且叶片中受到的抑制作用更显著。(4)夜间低温胁迫处理营养液中剩余磷素含量始终多于对照;其番茄幼苗地下部和地上部中磷素绝对含量均下降,且叶片比茎的下降幅度更大。(5)夜间低温胁迫使番茄幼苗伤流强度下降,伤流液中磷素含量随着处理天数的增加而增加,在处理第9天时极显著高于对照。研究表明,夜间低温导致番茄幼苗根系活力降低,诱导植株中磷酸盐转运蛋白基因LePT1的表达下调以及伤流强度降低,从而引起磷素由茎向叶片中的转运过程受到明显抑制。     

盐生植物海滨锦葵幼苗盐胁迫下基因差异表达分析

利用cDNA-AFLP技术对海滨锦葵幼苗盐胁迫下叶片和根部的基因差异表达模式进行分析和比较, 并对部分盐胁迫应答的转录衍生片段进行了回收、测序和功能推测, 以从转录水平分析海滨锦葵的耐盐分子机制。结果显示：(1) 盐胁迫下海滨锦葵幼苗叶片和根部的基因差异表达多以量的变化为主, 包括盐胁迫下基因表达上调、下调或随盐处理浓度高低和胁迫时间长短而波动的差异表达模式; 只有少量基因的差异表达表现出质的变化, 如盐胁迫下基因沉默或诱导表达; (2) 仅在盐胁迫处理2 h的海滨锦葵幼苗根部, 基因的差异表达以质的变化为主的类型比例略高于量的变化类型比例; (3) 盐胁迫应答基因在不同组织中上调、下调、诱导或沉默的比例随胁迫处理时段而动态变化, 在刚胁迫时基因表达的差异加剧, 而后随胁迫处理时段的延长而渐趋稳定。结果预示, 从基因表达水平探讨植物的耐盐分子机理, 尽管有一定的规律可循, 但由于不同组织对盐胁迫的应答是动态变化的过程, 海滨锦葵不同组织在盐胁迫不同阶段的基因时、空、序表达特征并没有固定的程式。对部分盐胁迫下上调或诱导表达的转录衍生片段(Trivially distributed file system, TDFs)进行的序列分析和功能推测表明, 苗期海滨锦葵在盐胁迫下应答基因至少涉及3类：(1) 离子平衡重建或减少胁迫损伤相关基因(特别是运转蛋白类); (2) 恢复盐胁迫下植物生长和发育相关基因：如参与能量合成和激素调节途径相关基因等; (3)信号转导相关基因及功能未确定的新基因。文章并对盐胁迫应答基因的差异表达模式与海滨锦葵的耐盐性关系进行了讨论。     

NaCl胁迫增强杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片的米勒过氧化反应

200 mmol/L NaCl胁迫对杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片光系统Ⅱ最大光化学效率(Fy/Fm)没有影响,但是显著降低了光合速率和气孔导度,导致细胞间隙CO2浓度和叶绿素含量增加.同时,盐胁迫引起活性氧清除关键酶超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性上升.在光合作用诱导过程中,无论是对照叶片还是盐胁迫叶片,米勒过氧化反应均维持一部分光合电子流.光合作用达到稳定状态后,盐胁迫叶片仍能够通过米勒过氧化反应维持部分光合电子流.强光下,低氧(2%)抑制米勒过氧化反应对对照叶片光抑制程度没有明显影响,而显著增加盐胁迫叶片的光抑制程度.据上述结果推测:盐胁迫下米勒过氧化反应的增强有助于消耗过剩的激发电子,从而降低强光下杂交酸模幼苗叶片的光抑制程度.     

水稻双链RNA结合蛋白同源基因OsRBP的克隆及其表达的分析

在基因数据库中发现两个水稻EST片段与大白菜BcpLH基因的双链RNA结合结构域 (dsRBD)有同源的区域 ,根据同源片段的位置特征设计引物 ,用RT-RCR扩增粳稻 (Oryzasativasubsp .japonica)愈伤组织的cDNA ,得到大小为 1.8kb的DNA片段。该cDNA片段含完整的编码区 ,有两个典型的dsRBD ,分别与BcpLH的dsRBD在氨基酸水平上同源性为 75 %左右 ,故将其命名为OsRBP。RT -PCR表达分析显示该基因在未成熟的种子和愈伤组织中表达 ,在根、茎、叶、穗、成熟种子及胚芽鞘中没有表达信号 ,由此推测该基因的表达可能与种子和胚的早期发育相关。该研究首次从水稻中分离到双链RNA结合蛋白基因 ,并初步研究了其表达方式 ,为进一步探讨水稻重要器官的发育和植物中双链RNA结合蛋白的调节作用奠定了基础     

高羊茅MAPK基因的克隆与表达分析

丝裂原活化蛋白激酶(M APK)是生物体内信号转导的重要组分,与生长、发育和逆境胁迫反应密切相关.为了研究草坪草对非生物逆境胁迫反应的分子机理,利用同源基因克隆法从4℃低温诱导的草坪草高羊茅(F estu-ca arund inacea Schreb.)幼苗cDNA文库中分离得到一个M APK的cDNA即F aMAPK 1,F aMAPK 1编码369个氨基酸残基的蛋白激酶,该蛋白激酶具有TEY的磷酸化基序.据推测的氨基酸序列的BLA ST同源性分析表明,F aM APK 1蛋白与水稻O sM APK 4蛋白的一致性为91.1%.N orthern杂交检测F aMAPK 1基因对逆境胁迫反应的结果表明冷(4℃)处理对根中F aMAPK 1基因的表达没有明显影响,但诱导叶中F aMAPK 1上调表达.而且低温(4℃)、高盐(250 mm o l/L N aC l)、干旱和100μm o l/L ABA都诱导叶中F aMAPK 1上调表达,表明F aM APK 1蛋白可能在高羊茅对非生物逆境胁迫的反应中起重要作用.     

Characterization of two proteinase inhibitor (ATI) cDNAs from alfalfa leaves (Medicago sativa var. Vernema): the expression of ATI genes in response to wounding and soil microorganisms

cDNAs encoding two Bowman-Birk proteinase inhibitors were isolated from the leaves of alfalfa (Medicago sativa). The cDNAs are derived from a small gene family (3 to 10 genes) encoding alfalfa trypsin inhibitors (ATIs). Each cDNA clone encoded a mature ATI that was part of a larger, putative preprotein. ATI mRNAs are continuously expressed in flower parts, but are mechanically wound-inducible in the stems and leaves. ATI mRNA is shown to be continuously present in roots of soil-grown plants, but its presence is primarily in response to microorganisms present in the soil. Additionally, while mechanical wounding of the alfalfa roots induced ATI mRNA synthesis both in the roots and in the leaves, microbial infection of the roots triggered ATI mRNA synthesis in the roots but not in the leaves. These results suggest that both local and systemic signalling pathways for proteinase inhibitor synthesis are present in alfalfa plants.     

棉花PTS2受体基因(GhPex7)的克隆及表达分析

利用cDNA—AFLP差异片段F010,通过RACE延伸、EST、检索等方法获得了一个棉花过氧化物酶体定位信号2受体蛋白基因(peroxisomal targetingsignal type 2 receptor,GhPex7p)的编码序列。该cDNA包含一个954bp的开放阅读框,编码317个氨基酸,推测其等电点为5．603。同源性分析表明：推测GhPex7与拟南芥、酵母、果蝇、小鼠和人的Pex7p基因存在序列相似性,其中与拟南芥的同源性最高,为83％,并具有3段WD-40蛋白家族的保守域,与拟南芥AtPex7的编码蛋白同类。Southern杂交结果表明该基因在陆地棉基因组中存在两个拷贝。Northern blotting和RT-PCR分析表明该基因在棉花根、茎、叶、花、胚珠和纤维中均表达,但茎、叶组织中的表达水平明显高于胚珠和纤维。     

Er5, a tomato cDNA encoding an ethylene-responsive LEA-like protein: characterization and expression in response to drought, ABA and wounding

We report the isolation by differential display of a novel tomato ethylene-responsive cDNA, designated ER5. RT-PCR analysis of ER5 expression revealed an early (15 min) and transient induction by ethylene in tomato fruit, leaves and roots. ER5 mRNA accumulated during 2 h of ethylene treatment and thereafter underwent a dramatic decline leading to undetectable expression after 5 h of treatment. The full-length cDNA clone of 748 bp was obtained and DNA sequence analysis showed strong homologies to members of the atypical hydrophobic group of the LEA protein family. The predicted amino acid sequence shows 67%, 64%, 64%, and 61% sequence identity with the tomato Lemmi9, soybean D95-4, cotton Lea14-A, and resurrection plant pcC27-45 gene products, respectively. As with the other members of this group, ER5 encodes a predominantly hydrophobic protein. Prolonged drought stress stimulates ER5 expression in leaves and roots, while ABA induction of this ethylene-responsive clone is confined to the leaves. The use of 1-MCP, an inhibitor of ethylene action, indicates that the drought induction of ER5 is ethylene-mediated in tomato roots. Finally, wounding stimulates ER5 mRNA accumulation in leaves and roots. Among the Lea gene family this novel clone is the first to display an ethylene-regulated expression.     

番茄GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA的克隆、表达及定位

GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶催化GDP-D-甘露糖的合成,是植物抗坏血酸生物合成途径中上游的关键酶。以马铃薯GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA序列为信息探针,在GenBank dbEST数据库中找到65条高度同源的番茄EST序列,通过序列拼接及RACE-PCR得到了番茄该基因的全长cDNA序列,命名为LeGMP。LeGMP与马铃薯GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA序列一致率为96％,推导的氨基酸序列与马铃薯、烟草、紫苜蓿、拟南芥的GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因的一致率分别为99％、97％、91％、89％。经Northern杂交分析,LeGMP在番茄根、茎、叶、花、果实中都有表达,但表达水平有差异。利用75个番茄远缘杂交重组系（IL系）将LeGMP定位在番茄第3染色体上的D区段（3-D）。     

荒漠昆虫小胸鳖甲Ras GTP酶激活蛋白基因 MpRasGAP 的克隆及低温表达分析

【目的】丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen activated protein kinase, MAPK)级联是细胞的重要信息传递系统之一,Ras GTP酶激活蛋白（Ras GTPase-activating protein, RasGAP）基因 RasGAP 和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase, JNK）基因 JNK 分别是MAPK信号转导途径的上、下游基因。本研究旨在确定荒漠昆虫小胸鳖甲 Microdera punctipennis RasGAP 及 JNK 基因对低温的响应情况。【方法】从荒漠甲虫小胸鳖甲中克隆获得 RasGAP 基因的cDNA序列,利用生物信息学分析软件分析其氨基酸序列并构建进化树,利用实时荧光定量PCR检测低温胁迫条件下 RasGAP 和 JNK 基因的表达情况。【结果】小胸鳖甲RasGAP cDNA的开放阅读框2 523 bp,命名为 MpRasGAP （GenBank登录号：KM677930）,编码840个氨基酸,分子量96.594 kDa,编码蛋白MpRasGAP属于RasGAP超家族。MpRasGAP与赤拟谷盗 Tribolium castaneum RasGAP的氨基酸序列一致性达89%。小胸鳖甲在4℃和-4℃低温胁迫1 h后,MpRasGAP 的mRNA水平都显著高于室温对照（25℃）。小胸鳖甲在4℃处理3 h或-4℃处理1 h后, MpJNK 的mRNA水平也显著升高。【结论】本研究结果表明小胸鳖甲MpRasGAP 和 MpJNK 的mRNA水平受低温诱导。研究结果有助于深入研究荒漠昆虫在低温下MAPK信号转导途径的作用机制。