利用抑制性扣除杂交技术克隆水稻磷饥饿诱导基因

磷素是植物生长所必需的重要元素.在缺磷环境中,植物能够调节自身的形态、生理生化和基因表达水平来适应环境的变化.为研究水稻(Oryza sativa L.)耐低磷胁迫的分子机理,采用抑制性扣除杂交技术(SSH)构建磷饥饿诱导的水稻根系扣除cDNA文库.通过文库筛选和测序获得18个已知基因和47个功能未知基因.这些基因参与了不同的代谢过程,包括磷吸收和转运、信号传导、蛋白质合成和降解、碳水化合物代谢和胁迫反应.Northern杂交结果表明,在磷饥饿胁迫下这些基因呈现不同的表达模式,并且不同代谢过程中的基因对磷饥饿有着不同的反应.     

水稻氮饥饿诱导基因的克隆与表达分析

为了解水稻(Oryza sativa L.)对氮饥饿反应的分子与基因背景,利用RaSH策略构建了水稻氮(N)饥饿诱导cDNA文库.通过反向Northern筛选该文库,获得氮饥饿诱导的18个功能已知基因和2个功能未知基因.这些已知基因涉及碳代谢、次生代谢产物合成、蛋白质分解代谢、激素代谢、信号转导、生长调控过程及转录因子.这些基因表现出不同的时空表达模式.研究结果表明了植物对氮饥饿反应涉及互相关联的多种生理与分子机理,提供了相关的一些基因信息.     

水稻氮饥饿诱导基因的克隆与表达分析

为了解水稀(Oryza sativa L.)对氮饥饿反应的分子与基因背景,利用RaSH策略构建了水稻氮(N)饥饿诱导cDNA文库。通过反向Northern筛选该文库,获得氮饥饿诱导的18个功能已知基因和2个功能未知基因。这些已知基因涉及碳代谢、次生代谢产物合成、蛋白质分解代谢、激素代谢、信号转导、生长调控过程及转录因子。这些基因表现出不同的时空表达模式。研究结果表明了植物对氮饥饿反应涉及互相关联的多种生理与分子机理,提供了相关的一些基因信息。     

水稻液泡ATPaseB亚基基因的克隆及其在低磷胁迫下的表达特征分析(英)

利用抑制性扣除杂交 (SSH)技术构建水稻 (OryzasativaL .)根系磷饥饿诱导cDNA文库 ,获得编码液泡ATPase (V_ATPase)B亚基的克隆 ,通过反转录PCR方法获得该基因的完整序列。该基因编码 4 87个氨基酸 ,含有一个保守的ATP结合位点 ,其蛋白分子量为 5 4 .0 6kD ,等电点为 4 .99。Southern印迹表明 ,V_ATPaseB亚基基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在。氨基酸同源性分析发现 ,V_ATPaseB亚基是一个较为保守的蛋白亚基 ,其序列变化伴随生物的进化过程同步进行。Northern印迹表明 ,V_ATPaseB亚基在水稻根系中受到磷饥饿诱导表达 ,磷饥饿 6～ 12h出现表达高峰 ,而在叶片中表达高峰有所滞后 (2 4～ 4 8h)。在缺磷环境条件下 ,ATPaseB亚基可能通过提高其表达量 ,进而提高质子转运活性 ,形成跨膜的电化学梯度 ,为体内储备磷跨液泡膜运输提供能量 ,从而提高植物体内磷的利用效率及其耐低磷的能力。     

水稻液泡ATPase B 亚基基因的克隆及其在低磷胁迫下的表达特征分析

利用抑制性扣除杂交(SSH)技术构建水稻(Oryza sativa L.)根系磷饥饿诱导cDNA文库,获得编码液泡ATPase (V-ATPase) B亚基的克隆,通过反转录PCR方法获得该基因的完整序列.该基因编码487个氨基酸,含有一个保守的ATP结合位点,其蛋白分子量为54.06 kD,等电点为4.99.Southern印迹表明,V-ATPase B亚基基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在.氨基酸同源性分析发现,V-ATPase B亚基是一个较为保守的蛋白亚基,其序列变化伴随生物的进化过程同步进行.Northern印迹表明,V-ATPase B亚基在水稻根系中受到磷饥饿诱导表达,磷饥饿6～12 h出现表达高峰,而在叶片中表达高峰有所滞后(24～48 h).在缺磷环境条件下,ATPase B亚基可能通过提高其表达量,进而提高质子转运活性,形成跨膜的电化学梯度,为体内储备磷跨液泡膜运输提供能量,从而提高植物体内磷的利用效率及其耐低磷的能力.     

水稻液泡ATPase B亚基基因的克隆及其在低磷胁迫下的表达特征分析

利用抑制性扣除杂交（SSH）技术构建水稻（Oryza sativa L.）根系饥饿诱导cDNA文库,获得编码液泡ATPase（V-ATPase）B亚基的克隆,通过反转录PCR方法获得该基因的完整序列。该基因编码487个氨基酸,含有一个保守的ATP结合位点,其蛋白分子量为54.06kD,等电点为4.99。Southern印迹表明,V-ATPase B亚基基因在水稻基因组中以单拷贝形式存在。氮基酸同源性分析发现,V-ATPase B亚基是一个较为保守的蛋白亚基,其序列变化伴随生物的进化过程同步进行。Northern印迹表明,V-ATPase B亚基在水稻根系中受到磷饥饿诱导表达,磷饥饿6～12h出现表达高峰,而在叶片中表达有所滞后（24～48h）,在缺磷环境条件下,ATPase B亚基可能通过提高其表达量,进而提高质子转运活性,形成跨膜的电化学梯度,为体内储备磷跨液泡膜运输提供能量,从而提高植物体内磷的利用效率及其耐低磷的能力。     

通过cDNA微阵列鉴定水稻(Oryza sativa L.) 盐胁迫应答基因

利用水稻耐盐品种兰胜构建了一个高质量的cDNA文库以鉴定水稻盐胁迫应答基因, 从cDNA文库中提取约15000个质粒, 并用Biomek 2000 高密度点阵系统或手工操作, 将这些质粒点于尼龙膜上. 通过这种方法鉴定了30个盐应答基因, 对其中的12个基因通过Northern杂交进行表达分析, 确证了cDNA微阵列的杂交结果. 30个基因中, 18个基因受盐诱导, 另外12个基因受盐抑制, 其中27个在GenBank数据库中有同源序列. 根据功能, 这些基因大致可以分为5类：光合作用相关基因、物质运输相关基因、代谢相关基因、耐逆相关基因以及其他未分类的基因. 研究结果表明, 盐胁迫影响了植物生长发育的多个方面, 其中有些基因可能在植物体的耐盐过程中具有重要作用.     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析（英文）

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT-PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示:(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT-PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

氮磷饥饿诱导的水稻糖转运体基因的cDNA克隆和鉴定

运用快速扣除杂交 (RaSH)方法构建了水稻氮饥饿诱导的cDNA文库。从该文库获得了一个cDNA克隆OsNSI1 (Oryzasativanitrogenstarva tion inducible 1 )。该全长cDNA编码 5 77个氨基酸 ,蛋白分子量为 6 1 .2kD。推测得出的氨基酸序列与其他物种的糖转运体有很高的同源性。水合性分析表明OsNSI1包含有 1 2个跨膜区域和一个中心亲水环。这些数据提示OsNSI1是一个糖转运体蛋白。Southern印迹分析表明OsNSI1是一个单拷贝基因。Northern印迹分析表明OsNSI1主要在叶及根中表达 ,氮、磷饥饿能强烈诱导其表达增强     

水稻ES1参与生物钟基因表达调控以及逆境胁迫响应

生物钟参与调控植物所有的生长阶段和发育活动。维持植物生物钟稳定的基因在这一过程中起着决定性作用。在克隆了ES1 (EARLY SENESCENCE 1)基因并证明该基因影响水稻(Oryza sativa)叶片失水的基础上, 以前期分离得到的水稻突变体es1-1作为研究对象, 对es1-1及其野生型(日本晴)苗期的地上部分和地下部分进行基因芯片分析。结果表明, es1-1主要的上调基因有42个, 下调基因有14个, 这些差异基因涉及24种代谢途径, 包括调节水稻生物钟的途径(4个)、甲烷代谢途径(3个)和苯基丙氨酸代谢途径(3个)等。进一步对水稻生物钟相关基因进行表达图谱分析, 结果表明, 与野生型相比, es1-1中生物钟相关基因出现了不同程度的差异表达。对es1-1和野生型进行冷胁迫处理, 结果表明es1-1表现更加耐冷, 且冷处理后生物钟基因在日本晴(NPB)和es1-1中都表现出不同程度的差异表达。此外, 在分蘖盛期接种白叶枯菌, 发现es1-1对特定的白叶枯菌具有一定的抗性。由此推测ES1基因参与调控水稻生物钟基因的表达以及响应水稻部分逆境胁迫, 这为更深入研究水稻生物钟基因提供了新线索。     

Cloning and characterization of miRNAs from maize seedling roots under low phosphorus stress

MicroRNAs (miRNAs) are a class of small, non-coding regulatory RNAs that regulate gene expression by guiding target mRNA cleavage or translational inhibition in plants and animals. In this study, a small RNA library was constructed to identify conserved miRNAs as well as novel miRNAs in maize seedling roots under low level phosphorus stress. Twelve miRNAs were identified by high throughput sequencing of the library and subsequent analysis, two belong to conserved miRNA families (miRNA399b and miRNA156), and the remaining ten are novel and one of latter is conserved in gramineous species. Based on sequence homology, we predicted 125 potential target genes of these miRNAs and then expression patterns of 7 miRNAs were validated by semi-RT-PCR analysis. MiRNA399b, Zma-miR3, and their target genes (Zmpt1 and Zmpt2) were analyzed by real-time PCR. It is shown that both miRNA399b and Zma-miR3 are induced by low phosphorus stress and regulated by their target genes (Zmpt1 and Zmpt2). Moreover, Zma-miR3, regulated by two maize inorganic phosphate transporters as a newly identified miRNAs, would likely be directly involved in phosphate homeostasis, so was miRNA399b in Arabidopsis and rice. These results indicate that both conserved and maize-specific miRNAs play important roles in stress responses and other physiological processes correlated with phosphate starvation, regulated by their target genes. Identification of these differentially expressed miRNAs will facilitate us to uncover the molecular mechanisms underlying the progression of maize seedling roots development under low level phosphorus stress.     

Development of a Low-cost Polymerase Chain Reaction-based Method for Studying Differentially Expressed Genes in Developing Rice Leaves

Gene expression studies are important for revealing gene functions putatively involved in biological processes. We were interested in identifying differentially expressed genes during leaf development in rice, We combined the RNA arbitrarily primed-polymerase chain reaction (RAP-PCR) and dot blot hybridization methods to screen a rice leaf primordium cDNA library. Three developmental stages during vegetative growth were examined. The cDNA clones showing different hybridization patterns were further analyzed and verified. Here we demonstrate that the combination of RAP-PCR and dot blot hybridization could provide an efficient and relatively low-cost cDNA library screening approach to discover genes not previously known to be associated with leaf development in rice. We believe that the findings described here will help to elucidate the molecular mechanism(s) underlying the developmental processes of rice leaf.