OsCOI1,水稻中一个受茉莉酸甲酯和脱落酸诱导表达的F-box家族基因

利用Blast检索、EST分析和RT-PCR,在水稻中分离到一个与拟南芥COI1同源的新基因,命名为OsCOI1.OsCOI1编码595个氨基酸.推测的OsCOI1编码蛋白有一个F-boxmotif和16个富含亮氨酸的重复序列,这与拟南芥COI1相似.OsCOI1在氨基酸水平上和COI1有很高的同源性(74%).经半定量RT-PCR法和RNA印迹分析,表明水稻中OsCOI1表达水平在经茉莉酸甲酯和脱落酸处理后呈明显变化,但不受水杨酸和乙烯的影响,说明OsCOI1可能在茉莉酸信号途径和脱落酸途径中具有特定功能.     

长春花茉莉酸-异亮氨酸合成酶CrJAR1生物信息学分析与原核表达

长春花(Catharanthus roseus)可以产生多种萜类吲哚生物碱,其中包括多种天然的抗癌药物,但合成含量很低,茉莉酸信号通路可以调控这些萜类吲哚生物碱的生物合成,茉莉酸-异亮氨酸合成酶为茉莉酸信号通路中的关键元件。为了研究其功能,该文以长春花叶片为材料,分析了CrJAR1基因所编码的氨基酸序列,并进行原核表达。结果表明:CrJAR1基因编码了585个氨基酸,该蛋白不存在跨膜区域,定位于细胞质中,且该蛋白不含有信号肽; 进一步系统进化树分析表明, 长春花CrJAR1与笋瓜和番木瓜的JAR1同源性最高; 对二级、三级结构进行预测,发现CrJAR1蛋白主要由α-螺旋构成; 同时,成功构建了pET-30b-CrJAR1重组表达质粒,并经IPTG诱导后在大肠杆菌BL21中异源表达,经16、37 ℃分别诱导至16 h后,均显示出最高的表达量。综上结果,对长春花中CrJAR1蛋白进行生物信息学分析,并成功在大肠杆菌中进行异源表达,这对体外该蛋白功能的研究具有深远影响,为调节茉莉酸信号通路甚至调控长春花中次级代谢产物的生物合成提供了指导     

海南龙血树茉莉酸受体基因DcCOI1的鉴定和表达分析

茉莉酸是植物响应生物和非生物逆境胁迫的关键激素之一,而茉莉酸信号受体蛋白(Coronatine-insensitive protein 1, COI1)在茉莉酸信号转导过程中发挥着关键作用。本研究基于海南龙血树转录数据中的转录本序列,利用注释拼接和RT-PCR的方法首次鉴定了1个编码海南龙血树茉莉酸受体COI1基因(命名为DcCOI1, GenBank登录号为MF193604),DcCOI1基因长度为2 274 bp,包含一个1 785 bp的完整开放阅读框,编码594个氨基酸,Dc COI1蛋白与芦笋COI1序列的一致性为94%,系统进化分析中与芦笋、剑兰划为同一分支,同属于单子叶植物大类。生物信息学分析显示,其编码蛋白包含COI1的蛋白的F-box特征结构域,分子量为64.14 k D,理论等电点为6.09,为非分泌型蛋白,且不含跨膜结构域,包含52个磷酸化位点,主要在细胞质中发挥生理作用;二级结构主要有α螺旋(43.10%)和无规则卷曲(29.63%)构成。实时荧光定量PCR检测发现DcCOI1在海南龙血树根、茎、叶和花中均有表达,根和茎中的表达量较高,而花中的表达量最低。此结果为阐明海南龙血树血竭形成过程中茉莉酸的调控作用研究奠定了基础。     

甘蓝型油菜BnDGAT1基因表达的特异性分析

该研究从甘蓝型油菜中克隆获得了二酰甘油酰基转移酶基因（DGAT）,命名为BnDGAT1,并对该基因编码的氨基酸序列、蛋白结构域和系统进化树进行分析。结果表明:该基因编码的氨基酸序列包含二酰甘油酰基转移酶等多个功能结构域,并具有8个疏水跨膜结构区。系统进化分析表明,BnDGAT1与芥菜、拟南芥、旱金莲中DGAT1系统进化关系相对较近。利用定量PCR对BnDGAT1基因的RNA转录表达分析表明,在不同组织和角果的不同发育阶段,BnDGAT1基因的表达具有组织特异性,且在角果不同发育阶段,其RNA转录水平随着角果发育的成熟表达明显下调。     

香鳞毛蕨 1 脱氧 D 木酮糖 5 磷酸合酶基因的克隆及表达分析

1 脱氧 D 木酮糖 5 磷酸合酶(DXS)是甲基 D 赤藓醇 4 磷酸(MEP)途径中控制影响植物萜类化合物合成的第一个限速酶。该研究对香鳞毛蕨(Dryopteris fragrans)DfDXS基因进行序列特征及生物信息学分析,并通过qRT PCR技术分析其在外源激素、干旱、盐胁迫、高温及低温处理下的表达模式,旨在探究DfDXS基因在香鳞毛蕨萜类生物合成及抗逆机制中的作用,为进一步解析香鳞毛蕨抗逆分子机制奠定基础。结果显示：(1) DfDXS1基因全长2 139 bp,编码712个氨基酸,而DfDXS2全长2 160 bp,编码719个氨基酸;结构域分析显示,其具有典型的转酮醇酶保守域,包含焦磷酸硫胺素结合位点和转酮醇酶结构域;DfDXS氨基酸序列与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)和银杏(Ginkgo biloba)的DXS等关系较近。(2)水杨酸(SA)处理下,DfDXS基因的相对表达量先升高后降低;脱落酸(ABA)抑制DfDXS的表达;DfDXS1/2在茉莉酸甲酯(MeJA)处理下相对表达水平均显著高于对照;乙烯利(Eth)抑制DfDXS的表达,但DfDXS1处理3 h时表达水平显著高于对照。(3)聚乙二醇(PEG)、高温和低温均诱导DfDXS1上调表达。研究推测,香鳞毛蕨DXS基因在萜类物质合成与逆境胁迫机制中发挥着重要的作用。     

地黄C3H基因的克隆及生物信息学分析

香豆酸-3-羟化酶属于植物中最大的蛋白酶细胞色素P450家族之一,在植物生命活动中发挥着重要作用。为了解地黄香豆酸-3-羟化酶基因RgC3H合成毛蕊花糖苷的功能,该研究基于地黄代谢组学分析获得KEGG途径中的C3H,采用多重比对在NCBI中获得同源基因的一个保守序列,并基于该保守序列和地黄SRA数据库,采用电子克隆和RT-PCR克隆技术获得地黄C3H基因全长CDS(RgC3H),对其进行生物信息学分析。结果表明:RgC3H基因全长为1 530 bp,且编码一个含509个氨基酸、分子量为57.91 kD、无信号肽的蛋白质; 基于氨基酸序列的结构分析显示,RgC3H有一个保守区域-P450结构域; 系统进化分析结果显示,RgC3H与芝麻和猴面花的C3H基因具有很高的同源性。上述结果为进一步研究RgC3H基因在地黄毛蕊花糖苷生物合成途径中的作用奠定了基础。     

白菜BcMAF2基因克隆及功能验证

为了揭示白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino）开花调控转录因子（MADS AFFECTING FLOWERING 2）MAF2在开花过程中的作用,该研究通过同源克隆的方法获得BcMAF2基因的全长序列。结果表明：（1）BcMAF2基因含有1个长度为588 bp开放阅读框,编码196个氨基酸;将BcMAF2蛋白氨基酸序列与其他物种MAF2氨基酸比较表明,BcMAF2基因与其他物种中该基因具有高度保守的结构域。（2）将BcMAF2与YFP和HA标签融合,构建亚细胞定位载体pEarleyGate101 BcMAF2 YFP HA,采用农杆菌介导法将其瞬时表达于本氏烟草（Nicotiana tabacum）叶片中,激光共聚焦显微镜观察发现BcMAF2蛋白定位于细胞核中,表明BcMAF2符合作为转录因子的功能。（3）将BcMAF2基因遗传转化拟南芥中进行功能验证,通过蛋白印迹试验获得5个过表达株系,且在选取的蛋白表达量较高的第8、10株拟南芥中均表现出明显延迟其抽薹开花表型。研究推测BcMAF2基因可能参与植物开花的春化途径。     

忽地笑LaSUVH1基因克隆与功能分析

为了深入探究忽地笑(Lycoris aurea)组蛋白赖氨酸甲基转移酶(histone lysine methyltransferase, HKMT)基因的功能,该研究根据前期转录组测序结果,采用RT PCR方法克隆得到一个组蛋白赖氨酸甲基转移酶基因LaSUVH1。序列分结果表明, LaSUVH1基因的编码区(coding sequences, CDs)序列长2 007 bp,编码668个氨基酸残基;LaSUVH1蛋白不具有信号肽结构,无跨膜结构,为亲水性蛋白,含有SET、YDG/SRA、Pre SET和Post SET结构域;序列比对和系统进化树分析发现,LaSUVH1与芦笋AoSUVH1 like蛋白亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,LaSUVH1基因在忽地笑不同组织部位均有表达,且在叶中表达量最高。经潮霉素筛选成功获得3个反义过表达LaSUVH1的转基因拟南芥株系。进一步功能分析发现,反义过表达LaSUVH1促进了拟南芥幼苗侧根的发生,降低了拟南芥对NaCl的耐受性,增加了拟南芥种子萌发对脱落酸(ABA)的敏感性,表明LaSUVH1基因响应盐胁迫应答可能依赖ABA信号通路。     

三倍体枇杷花期调控基因EjAGL6的表达特性和功能分析

以三倍体枇杷(Eriobotrya japonica) ‘华玉无核1号’的花芽为材料,采用基因克隆技术获得EjAGL6基因,分析其序列、亚细胞定位特性以及在二倍体和三倍体枇杷早晚花品种中的表达水平。采用花序浸染转化拟南芥,并利用实时荧光定量PCR分析转基因拟南芥植株的EjAGL6基因表达量,进一步观察野生型与EjAGL6转基因拟南芥的表型差异,分析EjAGL6基因的功能,为解析EjAGL6基因参与三倍体枇杷花期调控机制提供理论依据。结果显示：(1)成功获得MADS box基因EjAGL6;该基因的编码区序列(CDS)为732 bp,编码243个氨基酸,分子质量为27.88 kD,等电点为 9.05,脂溶指数为 79.05;系统进化树分析表明,枇杷EjAGL6与苹果MdAGL6蛋白质的相似性较高,聚在同一分支。(2)蛋白序列比对发现,EjAGL6的M区有57个氨基酸,I区有30个氨基酸,K区有82个氨基酸,C区有74个氨基酸,其中C区包含高度保守的AGL6基序Ⅰ和AGL6基序Ⅱ。(3)亚细胞定位分析表明,EjAGL6蛋白定位在细胞核,具有典型的MADS box转录因子亚细胞定位特性。(4)实时荧光定量PCR分析表明,EjAGL6基因在二倍体和三倍体枇杷早、晚花品种中均有表达,主要集中于小花分化期(S6)、花蕾露白期(S7)和盛花期(S8),且EjAGL6基因在二倍体和三倍体早花品种中的花蕾露白期的表达量均较高。(5) 转基因拟南芥株系的EjAGL6基因表达量显著高于野生型拟南芥;转EjAGL6基因植株表型观察显示,EjAGL6基因在拟南芥中过量表达能够使转EjAGL6基因拟南芥的开花时间提前1周左右。研究认为,EjAGL6基因可促使枇杷开花时间提前,推测EjAGL6基因在花蕾露白期发挥调控花期的关键作用。     

马尾松HDR基因克隆及其对旱与盐胁迫的响应

干旱和土地盐渍化是制约林业可持续发展的重要因素,植物在遭受生物或非生物胁迫时,会在叶片释放萜类等挥发性物质。1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(HDR)是MEP途径的末端活性酶,具有提供前体萜类物质和主要限速作用。为探究马尾松HDR基因是否参与干旱和盐胁迫条件下的胁迫响应,该研究克隆了马尾松HDR基因开放阅读框,并初步分析了其生物信息、组织特异性表达水平和初步功能。结果表明:(1)PmHDR基因编码区长度为1 458 bp,编码485个氨基酸,其编码蛋白包含LytB/IspH基因超家族的核心序列和PLN02821多功能结构域,属于HDR家族。(2)PmHDR密码子使用偏好性较弱,偏好使用A/U结尾的密码子,烟草、拟南芥与酿酒酵母更适合作为其异源表达受体。(3)qRT-PCR结果显示,PmHDR基因在马尾松老叶中表达量最高,其次为幼叶、幼茎和老茎,在根中表达量最低。(4)构建基因表达载体pBI121-PmHDR并转化拟南芥,转基因拟南芥对干旱和盐胁迫表现出更强的抗逆性。以上研究结果表明PmHDR参与了植物干旱和盐胁迫的响应和调节,并为马尾松抗逆育种提供了一定的理论支持。     

Oryza sativa COI Homologues Restore Jasmonate Signal Transduction in Arabidopsis coi1-1 Mutants

CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1) encodes an E3 ubiquitin ligase complex component that interacts with JAZ proteins and targets them for degradation in response to JA signaling. The Arabidopsis genome has a single copy of COI1, but the Oryza sativa genome has three closely related COI homologs. To examine the functions of the three OsCOIs, we used yeast two-hybrid assays to examine their interactions with JAZ proteins and found that OsCOIs interacted with OsJAZs and with JAZs, in a coronatine dependent manner. We also tested whether OsCOI1a and OsCOI1b could complement Arabidopsis coi1-1 mutants and found that overexpression of either gene in the coi1-1 mutant resulted in restoration of JA signal transduction and production of seeds, indicating successful complementation. Although OsCOI2 interacted with a few OsJAZs, we were not able to successfully complement the coi1-1 mutant with OsCOI2. Molecular modeling revealed that the three OsCOIs adopt 3D structures similar to COI1. Structural differences resulting from amino acid variations, especially among amino acid residues involved in the interaction with coronatine and JAZ proteins, were tested by mutation analysis. When His-391 in OsCOI2 was substituted with Tyr-391, OsCOI2 interacted with a wider range of JAZ proteins, including OsJAZ1, 2, 5∼9 and 11, and complemented coi1-1 mutants at a higher frequency than the other OsCOIs and COI1. These results indicate that the three OsCOIs are orthologues of COI1 and play key roles in JA signaling.     

丹参抗性基因SmORA1的克隆及诱导表达分析

该研究采用PCR方法从丹参中克隆出一条乙烯应答因子结合蛋白(ERF)转录因子编码基因,命名为SmORA1,GenBank登录号为KT359598。经分析发现该基因全长648bp,不包含内含子,编码206个氨基酸残基。编码蛋白SmORA1含有典型的AP2结合结构域。表达分析结果表明,SmORA1主要在丹参根中表达,且该基因的表达明显受到茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)、乙烯(ET)、机械创伤和病原菌等逆境信号的诱导,但低温和脱水情况下SmORA1表达下调。研究表明,SmORA1参与丹参生物胁迫反应,可整合JA、ABA、ET和病原菌等胁迫信号途径。     

Mutation of Oryza sativa CORONATINE INSENSITIVE 1b (OsCOI1b) delays leaf senescence

Jasmonic acid (JA) functions in plant development, including senescence and immunity. Arabidopsis thaliana CORONATINE INSENSITIVE 1 encodes a JA receptor and functions in the JA‐responsive signaling pathway. The Arabidopsis genome harbors a single COI gene, but the rice (Oryza sativa) genome harbors three COI homologs, OsCOI1a, OsCOI1b, and OsCOI2. Thus, it remains unclear whether each OsCOI has distinct, additive, synergistic, or redundant functions in development. Here, we use the oscoi1b‐1 knockout mutants to show that OsCOI1b mainly affects leaf senescence under senescence‐promoting conditions. oscoi1b‐1 mutants stayed green during dark‐induced and natural senescence, with substantial retention of chlorophylls and photosynthetic capacity. Furthermore, several senescence‐associated genes were downregulated in oscoi1b‐1 mutants, including homologs of Arabidopsis thaliana ETHYLENE INSENSITIVE 3 and ORESARA 1, important regulators of leaf senescence. These results suggest that crosstalk between JA signaling and ethylene signaling affects leaf senescence. The Arabidopsis coi1‐1 plants containing 35S:OsCOI1a or 35S:OsCOI1b rescued the delayed leaf senescence during dark incubation, suggesting that both OsCOI1a and OsCOI1b are required for promoting leaf senescence in rice. oscoi1b‐1 mutants showed significant decreases in spikelet fertility and grain weight, leading to severe reduction of grain yield, indicating that OsCOI1‐mediated JA signaling affects spikelet fertility and grain filling.     

拟南芥ABA敏感突变体asm1的分离与鉴定

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究材料,从T-DNA突变体库中筛选分离得到1株脱落酸(ABA)敏感突变体asm1(ABA sensitive mutant 1,asm1),在含有ABA的培养基中,与野生型相比,asm1突变体的根伸长明显受到抑制,且其种子萌发结果显示asm1对ABA同样表现出敏感特性。在生长发育方面,asm1突变体抽苔时间提前,植株矮化,并且荚果长度明显小于野生型。利用远红外成像系统分析发现,在干旱胁迫下asm1突变体叶面温度高于野生型;失水率分析显示突变体失水率降低以及水分散失减少。遗传学分析表明,asm1是单基因隐性突变且与一个T-DNA插入共分离;通过图位克隆成功获得候选基因ASM1。RT-PCR结果显示,在突变体中ASM1的表达受到抑制,并且能够调控多种ABA信号通路和胁迫应答基因的表达水平。研究结果表明,ASM1可能参与调控ABA信号转导并应答干旱胁迫。     

水母雪莲通气组织形成的相关基因SmLSD1克隆及表达

该研究以水母雪莲为实验材料,通过RT-PCR结合RACE技术克隆了通气组织形成相关基因SmLSD1(GenBank登录号为OL690334),并对该基因在不同胁迫下的表达量及编码蛋白结构进行测定分析。结果表明：(1)水母雪莲SmLSD1基因全长965 bp,包含537 bp的开放阅读框,编码178个氨基酸。(2)同源序列比对发现,水母雪莲SmLSD1蛋白与菊科植物牛蒡LSD1的氨基酸序列相似性最高,达到98.31%。(3)亚细胞定位显示SmLSD1基因主要在细胞核和细胞膜上表达;原核表达显示,SmLSD1基因编码氨基酸的分子量约为18 kD。(4)荧光定量分析显示,SmLSD1基因在根、茎、叶中均有表达,且在叶片中表达量最高;在低温、低氧及紫外胁迫下,SmLSD1基因的表达量下调。研究推测,SmLSD1基因在水母雪莲通气组织的形成以及对逆境胁迫的响应中发挥着重要作用。     

三浅裂野牵牛ItSGT1基因克隆及分析

SGT1(suppressor of the G2 allele of skpl)是多种植物抗病基因介导的抗病信号途径中的重要元件.该研究利用RT-PCR和RACE方法克隆出甘薯近缘野生种三浅裂野牵牛的SGT1基因,命名为ItSGT1.该基因含有一个长度为1 087 bp的开放阅读框,编码361个氨基酸,分子量约为40.1 kD,等电点为5.05.Blast及多序列比对分析表明,该基因与其他植物中的SGT1具有较高的相似性,且具有SGT1蛋白典型的功能域结构,即TPR区、VR1区、CS区、VR2区和SGS区.Southern杂交结果显示,SGT1基因在三浅裂野牵牛基因组中是多拷贝基因.组织特异性表达分析表明,ItSGT1基因在三浅裂野牵牛的根、茎和叶中均有表达.     

Phytochrome-regulated EBL1 contributes to ACO1 upregulation in rice

The 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase gene (ACO1) was upregulated in rice (Oryza sativa L.) phyAphyBphyC mutants lacking any phytochrome and containing the GCC box element, a binding site for rice ethylene-responsive element binding protein 1 (OsEREBP1), in its promoter region. Since the OsEREBP1-like gene EBL1 (OsEREBP1-LIKE 1) was significantly downregulated in phyAphyBphyC mutants, EBL1 was suspected to repress ACO1 expression in wild-type plants. However, ACO1 was downregulated in EBL1 RNA interference plants, and the total length of these plants was slightly shorter than that of wild-type plants. This study shows that EBL1 is positively regulated by phytochrome B and associated with ACO1 upregulation.