通过cDNARDA法分离和识别盐藻(Dunaliella salina)盐胁迫相关基因

采用cDNA代表性差异分析 (RDA)技术 ,对盐藻在盐胁迫时差异表达的基因进行了分离鉴定 .在分离到的 10个基因中 ,有 5个与已知基因同源 (包括叶绿素a b结合蛋白基因、蛋白磷酸酶I催化亚基基因和 3个核糖体蛋白基因 ) ,还有 5个未知功能基因则是首次在盐藻中被分离 .值得注意的是 ,所有这 5个已知基因的功能都与细胞分裂或盐胁迫有关 .结果表明 :取样时盐藻细胞仍处于恢复阶段 ,所分离到的基因对于盐藻耐盐可能具有重要意义 ;蛋白磷酸酶I的下调表达可能是盐藻调节离子平衡的一个重要过程和细胞分裂受阻的原因所在 ;盐藻减缓细胞分裂速度可能是为了减少能量消耗 ,以留出足够的能量来应对盐胁迫 ;其它 5个未知基因可能也与盐藻适应盐胁迫机制有关 .     

新疆盐生植物的钙调蛋白基因克隆与序列分析

采用RT-PCR扩增的方法,从新疆盐生植物花花柴(Karelinia caspica)、盐爪爪(Kalidium foliadum)和盐桦(Betula halophila)中分别克隆获得了450bp的cDNA片段.基因测序和序列同源性分析的结果表明,所克隆的基因片段均包含了钙调蛋白基因完整的读码框架.新疆花花柴钙调蛋白基因与盐爪爪钙调蛋白基因同源性达86%,盐爪爪与盐桦同源性达86.77%,花花柴与盐桦同源性达85.11%.新疆盐生植物钙调蛋白基因与其它已发表的植物钙调蛋白基因同源性均在80%以上,显示植物钙调蛋白基因具有高度保守性.     

杜氏盐藻外源基因稳定表达系统的构建

建立了一种单细胞海水绿藻--杜氏盐藻(Dunaliella salina Teod.)的外源基因稳定表达系统.通过电激法将携带乙肝病毒表面抗原基因(HBsAg)和氯霉素乙酰转移酶基因(CAT)的质粒转入盐藻细胞内,CAT基因为筛选基因.PCR和Southern杂交结果显示,HBsAg基因已经整合到盐藻基因组中.Northern杂交结果表明,转化成功细胞内的该基因已转录成mRNA.HBsAgELISA和Western杂交检测证明,HBsAg蛋白在转化的盐藻细胞内稳定地表达.同时,PCR和Southern杂交显示,CAT基因也已整合到盐藻基因组中.且CATELISA检测证明,CAT蛋白在转化体中也已稳定地表达.进一步对转化盐藻进行无氯霉素筛选培养,60代后,HBsAg基因依然稳定地存在并表达.本实验第一次报道了外源基因在杜氏盐藻细胞内的稳定表达.     

新疆3种藜科盐生植物NHX基因的克隆与序列分析比较

从新疆野生植物盐角草(Salicornia europaea)、盐爪爪(Kalidium foliatum)和盐穗木(Halostachys caspica)中分别克隆了约1.7kb的NHX基因cDNA片段,此片段均包含了NHX完整基因,三者之间有较高的同源性,盐角草NHX基因与盐爪爪NHX基因同源性达92.81%,盐角草与盐穗木同源性达92.19%,盐爪爪与盐穗木同源性达97.66%.它们与其它几种藜科盐生植物如滨藜、碱蓬、灰绿藜的NHX基因同源性也很高,达到80%以上,与拟南芥同源性也达到86%.此基因在植物尤其是藜科盐生植物中高度保守,其编码的功能性蛋白可能在影响植物耐盐中起作用.     

杜氏盐藻的耐盐机制研究进展和基因工程研究的展望

概述了杜氏盐藻 (Dunaliellasalina)的耐盐机制和基因工程的研究进展。盐藻的耐盐机制十分复杂 ,短时间内通过细胞体积的改变来调节渗透压平衡 ,之后通过甘油的合成与转化恢复细胞正常形态和大小。渗透调节过程中 ,还涉及到蛋白质的合成。cDNA文库和基因组文库已经建立 ;几种基因已被克隆 ,如碳酸酐酶基因和硝酸还原酶基因等 ;GUS(β_葡糖苷酸酶 )基因已成功地转入盐藻细胞内。另外 ,对盐藻的基因工程作了简单的展望     

杜氏盐藻两种碳酸酐酶基因启动子的克隆和功能研究

将克隆得到的杜氏盐藻DCA7和CA基因的启动子区与bar基因和NOS polyA终止子片段融合,分别构建成pMDDC-B和pMDC-B转基因杜氏盐藻表达载体。用基因枪法将两种表达载体转化人杜氏盐藻细胞,通过除草剂草丁膦筛选培养获得转化藻株,对转化藻株进行分析。对转化杜氏盐藻藻株的筛选培养结果表明：pMDDC-B和pMDC-B载体中的外源bar基因能在杜氏盐藻细胞中稳定或瞬时表达。同时在氦气压力为690kPa条件下,微弹轰击2次比微弹轰击1次或3次的效果更好。对pMDDC-B转化杜氏盐藻得到的稳定表达的转化藻株进行的PCR和Southern印迹分析的结果表明：外源的bar基因确已整合到杜氏盐藻基因组中。Northern印迹分析表明：DCA7基因启动子驱动bar基因在杜氏盐藻细胞中的表达效率受氯化钠浓度梯度调控。推测首次克隆得到的DCA7基因启动子可能是一种活性高、安全性好的高渗诱导性启动子;杜氏盐藻DCA7和CA基因启动子区的GT高度重复序列,可能与杜氏盐藻高度耐盐的分子机制有关。     

杜氏盐藻的耐盐机制研究进展和基因工程研究的展望

概述了杜氏盐藻（Dunaliella salina）的耐盐机制和基因工程的研究进展。盐藻的耐盐机制十分复杂,短时间内通过细胞体积的改变来调节渗透压平衡,之后通过甘油的合成与转化恢复细胞正常形态和大小。渗透调节过程中,还涉及到蛋白质的合成。cDNA文库和基因组文库已经建立;几种基因已被克隆,如碳酸酐酶基因和硝酸还原酶基因等;GUS（β_葡糖苷酸酶）基因已成功地转入盐藻细胞内。另外,对盐藻的基因工程作了简单的展望。     

盐藻线粒体GIY-YIG族归巢内切酶基因受到盐胁迫时增强转录

盐藻 (Dunaliellasalina (Chlorophyta) )极强的耐盐能力使之成为研究植物耐盐分子机制的重要模式生物 .在前期分离到的一个盐藻基因片段在盐胁迫时增强表达的基础上 ,通过RACE获得了该基因 5′端cDNA序列及部分 3′端cDNA序列 .序列分析结果表明 ,该基因是一个编码线粒体GIY YIG族归巢内切酶的Ⅰ型内含子基因 .RNase freeDNase处理及Northern杂交结果表明 ,盐藻线粒体DNA在盐处理组中可能发生了扩增 .这些结果结合前人的研究成果说明 ,该内含子基因的增强表达可能并非盐藻对抗盐胁迫的一种手段 ,而是盐藻对抗盐胁迫的副产品 .被该内含子基因插入的基因是盐藻对抗盐胁迫所需要增强表达的 .线粒体DNA的扩增可能是细胞在受到盐胁迫时线粒体数量增加的结果     

大豆耐盐相关QTLs鉴定和功能基因研究进展

大豆(Glycine max (L.) Merill)是重要的粮食作物和经济作物,盐胁迫能造成大豆产量的大幅度降低。本文综述了通过正向遗传学手段获得的大豆耐盐数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)以及通过反向遗传学方法获得的大豆耐盐功能基因方面的研究进展。目前,正向遗传学发掘基因主要有图位克隆(Map-based cloning)和全基因组关联分析(Genome-wide association study, GWAS)两种方案,其中通过图位克隆在大豆中已经获得了6个耐盐QTL位点并且定位了1个重要的耐盐基因;利用GWAS在大豆中获得了1个耐盐功能基因。利用反向遗传学在大豆中获得了大量的耐盐相关功能基因并在模式植物中验证了其功能,主要包括离子转运蛋白基因和转录因子基因。这些研究为揭示大豆耐盐分子机制以及通过分子标记辅助育种或转基因技术创制耐盐大豆奠定了基础。     

植物耐盐基因工程研究进展

盐害是影响植物生长和作物产量的主要因素之一。用于提高植物耐盐性的基因工程方法很多,最常见的就是在植物中过量表达抗盐相关的功能基因,包括植物信号传导蛋白基因、植物离子通道蛋白基因和合成小分子渗透剂的酶基因等。归纳了近年来植物耐盐基因工程的研究进展,并展望了植物耐盐基因工程的研究前景。     

植物盐腺泌盐及发育研究进展

盐腺是泌盐盐生植物抵御盐胁迫的重要表皮结构，泌盐盐生植物可以通过盐腺将体内多余的盐离子排出体外，从而避免盐胁迫。盐腺作为泌盐盐生植物实现高效抗盐的重要结构，在逆境生理、发育和进化等领域都引起了关注和讨论，集中在盐腺的超微结构、生理功能、泌盐机制以及发育模式等不同层面已有广泛的研究报道。本文综述了盐腺结构、分泌机制、盐腺发育的研究进展，总结了盐腺泌盐的可能途径以及盐腺发育的调控方式和关键基因，对未来盐腺泌盐和发育的研究提出了相关见解，讨论了盐腺这一独特形态学结构对于植物耐盐性的作用，并对提高植物耐盐性、培育耐盐品种提出了理论依据和建议，有利于深入解析植物耐盐适应演化、培育抗盐作物和高效利用盐碱地。     

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.     

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。     

嗜盐古菌R1中与真核同源基因rad25启动子的序列分析和启动活性研究

在盐生盐杆菌(Halobacterium halobium)R1中分析了真核同源基因rad25的转录,分析了rad25同源基因启动子片段的序列特征,用β_半乳糖苷酶基因(bgaH)为报告基因,利用启动子探针检测技术验证了rad25同源基因启动子片段在嗜盐古生菌WFD11中的启动功能;缺失分析进一步确认了rad25同源基因启动子具有嗜盐古菌启动子典型特征。从启动子和转录水平上证明盐生盐杆菌R1中真核同源基因rad25存在生物学功能,推测其可能在核苷酸切除修复(NER)起作用。     

超表达AVP1基因提高甜菜的耐低磷和耐盐抗旱性

为探讨H⁺-焦磷酸酶编码基因对甜菜磷吸收和抗性的影响，实现优良基因在甜菜基因工程中的利用，研究在甜菜中超表达拟南芥液泡膜H⁺-焦磷酸酶编码基因AVP1,对转基因甜菜分析其耐低磷、耐盐性和抗旱性。结果显示，AVP1基因在甜菜植株的叶片和块根中表达，且在逆境胁迫下增强表达量响应胁迫；低磷处理条件下，转基因甜菜与野生型甜菜相比具有更高的含磷量，可提高甜菜对磷的吸收利用效率；干旱、盐胁迫处理条件下，AVP1基因在转基因甜菜中显著上升，在盐胁迫或干旱处理条件下，转基因植株的生长受抑程度相对较轻。随着盐和干旱胁迫的加剧，转基因植株体内MDA含量与野生型植株相比较低而脯氨酸含量显著增加，AVP1基因可通过减轻逆境对甜菜细胞膜的损伤及提高甜菜细胞的渗透调节能力，进而增强甜菜对高盐和干旱胁迫的抗性。     

NAC转录因子在植物响应盐胁迫中的作用

盐胁迫是影响植物生长、发育和作物产量的环境因子之一。近年来，植物特异性转录因子在盐胁迫中的功能被广泛研究。其中，NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族的基因已被证实与非生物胁迫的耐受性有关。本文介绍了NAC转录因子的结构特征、参与的生长发育过程及其在盐胁迫调控中的作用，并对今后的研究方向进行展望，为揭示NAC基因在植物适应盐渍环境中的作用机制，以及培育耐盐作物新品种提供理论依据。     

短期盐胁迫下盐穗木的转录组分析

盐穗木（Halostachys caspica）是荒漠盐碱地广泛分布的盐生植物,具有极强的耐盐性。为揭示盐胁迫下盐穗木基因组层面的基因表达变化特性,通过对300和500mmol·L^-1 NaCl胁迫3h的盐穗木同化枝进行了转录组测序。有效序列组装共得到153298条平均长度为643bp的unigenes,进行GO和KEGG功能聚类,分别获得47个GO功能小类和118个KEGG通路。差异表达基因分析显示,短期低盐（300mmol·L^-1）响应基因有4432个,高盐（500mmol·L^-1）响应基因有2580个,两个胁迫的共差异基因有1245个,主要富集在细胞过程、代谢过程和响应刺激等类别中。从短期盐胁迫下盐穗木转录组筛选出渗透调节和活性氧清除的相关基因,大多为上调基因。说明盐穗木能够通过促进渗透调节和增强活性氧清除提高短期的盐胁迫适应能力。     

新疆盐穗木GRAS转录因子基因克隆及表达分析

利用抑制消减杂交法从藜科盐穗木属盐生植物盐穗木中分离得到了一个盐胁迫响应的表达序列标签(EST)片段,结合SMARTTMRACE技术获得了盐穗木GRAS转录因子基因的cDNA。序列分析表明,该基因全长2 090bp,含有1 635bp的阅读框,294bp的5′-UTR和161bp的3′-UTR,编码544个氨基酸,分子质量为61.503kD,理论等电点为6.1。系统进化树和Blast同源序列比对分析结果显示,该基因编码的蛋白具有GRAS家族特有的C端保守结构域,并与葡萄GRAS家族蛋白VvSCL13聚集在一起,故将该基因命名为HcSCL13(GenBank登录号KC68640)。实时荧光定量qRT-PCR分析表明,HcSCL13基因在盐胁迫后表达呈明显上调,初步推测Hc-SCL13基因可能与盐穗木的耐盐性相关。     

盐生植物盐爪爪甜菜碱醛脱氢酶基因的克隆及在盐胁迫下的BADH 基因的表达

根据已发表的几种藜科植物甜菜碱醛脱氢酶(BADH) 基因的同源保守区设计了一对引物, 采用RT-PCR 方法从盐生植物盐爪爪( Kalidium foliatum) 中扩增出BADH 基因的1 个开放阅读框架, 其核苷酸序列长1 503 bp , 推测的氨基酸序列全长为500 个氨基酸残基。核苷酸序列与藜科几种盐生植物如滨藜、碱蓬、菠菜、山菠菜和甜菜等的同源性为81% , 与甜土植物水稻的同源性为69%。氨基酸序列与以上两类植物(盐生植物和甜土植物) 的同源性比对为80% 和71% , 说明BADH 基因在藜科盐生植物中是一种较高保守的基因。BADH 基因编码的多肽在高等植物中行使重要的功能。用不同浓度的NaCl 胁迫处理盐爪爪植株, BADH mRNA 的表达水平比对照植株高, 说明盐爪爪BADH 基因的表达受盐诱导, 间接说明甜菜碱醛脱氢酶催化合成的甜菜碱作为渗透调节的小分子物质, 它的积累与盐胁迫存在紧密关联, 本研究为进一步从生理和分子水平阐明盐爪爪的耐盐机制提供一定的参考。     

杜氏盐藻基因工程研究现状及应用前景

杜氏盐藻(简称盐藻)作为一种新型生物反应器,成为藻类基因工程的研究热点之一.利用基因工程手段对盐藻进行遗传重组改造以生产外源性物质是目前研究的重要领域.从盐藻相关基因的克隆、cDNA文库的建立、基因组文库的构建、筛选标记的确立和外源基因的表达等五个方面概述了国内外盐藻基因工程的研究进展,并对基因工程技术在盐藻深入研究中的应用作了前景展望.