枸杞Lb14-3-3b基因的表达分析及转烟草研究

在宁夏枸杞(Lycium barbarum L.)品种宁杞1号花药发育差异蛋白质组学研究的基础上,克隆了一个花药发育相关基因Lb14-3-3b,证实该基因在花器官中优势表达。本试验进一步利用荧光定量PCR技术分析枸杞Lb14-3-3b基因在花药发育过程中不同时期的表达特征,并通过构建植物过表达载体Lb14-3-3b-pCambia1305. 1-35s,经根瘤农杆菌介导法转化模式植物烟草,探究该基因在植物生长发育中的功能。结果表明,在枸杞花药发育的各个时期,Lb14-3-3b都有表达,在花药二核花粉时期表达量最高。与野生型烟草相比,转Lb14-3-3b基因烟草生长发育迟缓,植株矮小,花器官畸变,花瓣缺少致使花型趋于四角化,雄蕊及花丝数目缺少且发育异常。推测枸杞Lb14-3-3b基因在烟草生长发育及花器官发育中起调控作用,研究结果为进一步探讨该基因在枸杞生长发育中的调控作用提供参考依据。     

棉花半乳糖苷酶基因启动子的分离及其在转基因烟草中的表达

β-半乳糖苷酶(β-galactosidase, EC 3.2.1.23)由植物中广泛分布的一类糖基水解酶组成, 被认为与细胞壁多糖的代谢相关. 棉花(Gossypium hirsutum) β-半乳糖苷酶基因已被成功分离, 被命名为GhGal1. RNA杂交实验显示该基因在棉花纤维发育的伸长期优势表达. 为了分析GhGal1基因的时空表达调控, 本研究构建了GhGal1启动子区域(1770 bp)与β-葡糖醛酸糖苷酶(glucuronidase, GUS)基因融合的双元载体, 通过农杆菌转化烟草植株. 对转基因植株分析的结果表明: 此转基因果实中的GUS活性比阴性和阳性对照的活性高. GUS组织定位分析表明: β-半乳糖苷酶基因能在根组织的分生区、子叶、维管束组织、果实和表皮毛中表达. 此外, 调控区域的序列分析揭示该序列含有一些果实/种子特异表达以及与表皮毛表达相关的保守元件. 这些结果显示了GhGal1启动子在转基因烟草植株中的时空表达特征, 并提供了GhGal1基因参与棉花纤维发育的一些重要线索.     

LEAFY同源基因研究进展

LEAFY(LFY)同源基因存在于所有的陆生植物中,在植物花发育早期表达,并在花发育过程中抑制茎端分生组织的营养生长,调控花分生组织和花器官的形成,使转LFY基因植株提前开花,LFY同源基因与其上下游基因共同调控花发育过程.LFY同源基因的蛋白质结构在不同物种间保守性很高,但它们的表达部位差异很大.该文总结了近年来国内外已经克隆到的LFY同源基因的表达、功能及其在果树、花卉、粮食作物上的应用,以期为植物花发育的深入研究提供参考.     

植物花发育的分子机理研究进展

花的发育分为开花决定、花的发端和花器官的发育三个阶段。植物开花由多条途径诱导,包括光周期和光质诱导、春化作用、自主途径、赤霉素诱导、碳水化合物诱导等;植物体本身也存在着开花抑制途径。各种开花诱导途径能激活花分生组织特性基因,使茎端分生组织转变为花分生组织。花器官的发育由器官特性基因决定,这些基因的精确表达需要花分生组织特性基因的激活和多个正、负调节因子的调控;另有一类基因控制着花发育的对称性。花发育机理的研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。     

植物花发育的分子机理研究进展

花的发育分为开花决定、花的发端和花器官的发育三个阶段。植物开花由多条途径诱导,包括光周期和光质诱导、春化作用、自主途径、赤霉素诱导、碳水化合物诱导等;植物体本身也存在着开花抑制途径。各种开花诱导途径能激活花分生组织特性基因,使茎端分生组织转变为花分生组织。花器官的发育由器官特性基因决定,这些基因的精确表达需要花分生组织特性基因的激活和多个正、负调节因子的调控;另有一类基因控制着花发育的对称性。花发育机理的研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。     

烟草tga1a基因的表达对外源基因在植物中表达的影响

烟草DNA结合蛋白TGA1a可特异地作用于CaMV35S增强子的激活序列as-1(-83~-63), 并表现为转录激活功能. 为了研究tga1a基因的表达对外源基因在植物中表达的影响, 将它置于维管束特异性启动子rolC下游, 并与CaMV35S启动子控制的报道基因串联成一种反式调控系统, 构建了植物表达载体, 同时, 以CaMV35S和rolC分别控制的报道基因构建植物表达载体为阳性对照. 通过农杆菌介导方法转化烟草和分子鉴定, 证明报道基因存在于转化烟草基因组中, 分别测定了不同转基因单株的GUS活性, 结果表明: rolC控制下的tga1a的表达显著增强了CaMV35S控制下的报道基因表达, 其GUS活性明显高于CaMV35S或rolC单独调控报道基因的转化植株, 单株的最高GUS活性达到两个阳性对照的10倍以上. 组织化学定位证实该串联系统使GUS蛋白主要集中在维管束组织. 这一研究结果为提高外源基因在转基因植株中的表达水平和外源基因的组织特异性表达创立了一个新模式.     

植物MADS-box基因的研究进展

MADS-box基因是一类重要的转录调控因子,在动物、植物、真菌中都有分布。在植物中从根、茎、叶到花的发育,果实的成熟MADS-box基因都起作用,尤其是在开花植物中花的发育,开花时间的控制等方面起着重要的作用。综述了MADS-box基因的分类、进化、结构、以及MADS-box基因在植物花器官发育,开花时间的控制,果实的成熟等方面的作用。     

拟南芥花分生组织决定基因AGL24对花发育的影响

AGAMOUS-LIKE 24(AGL24)基因编码MADS蛋白,在植物花发育的不同时期发挥着重要的作用。综述了AGL24如何通过和其他花分生组织决定基因的相互作用来影响拟南芥花的发育,调节开花时间,这将有助于人们对开花基因调控网络有更进一步的认识,能够在生产上有效的调控开花时间,从而为植物育种提供借鉴。     

拟南芥春化作用相关基因FLC的表达调控及天然早花突变体的研究进展

植物开花是从营养生长到生殖状态的重要发育转变,是多种内在因子和环境因素共同作用的结果。在拟南芥开花调控网络中,开花抑制基因FLC处于枢纽地位。FLC的表达受许多来自环境和生长发育的信号调控,主要包括：PAF1复合体、SWR1复合体成员,FRI依赖途径、自主途径和春化作用途径基因。本文主要综述了影响FLC表达的春化相关基因及天然早花突变体的研究进展,并根据最新的研究成果提出该研究领域的研究方向和重点。     

风信子AGL6同源基因在拟南芥中异位表达引起提早开花和器官同源转化

本文对风信子(Hyacinthus orientalis L.)与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AGL6的同源MADS盒基因HoAGL6进行了功能研究. 基因表达分析结果显示, HoAGL6 mRNA在花序芽、花被、心皮和胚珠中积累, 但未出现于雄蕊、营养器官的叶和鳞片中. 这说明HoAGL6参与了风信子花的形成, 以及花被和子房的发育. HoAGL6在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中异位表达, 转基因植株表现为株型矮小, 极度提早开花, 并失去花序的不确定性. 因此, HoAGL6参与了开花时间调节. 另外, 35S::HoAGL6转基因拟南芥植株频繁出现器官同源转化, 包括花萼、花瓣和叶片转化为心皮状结构或子房结构, 且雄蕊缺失或数目减少. 此结果表明, 在转化植株中HoAGL6参与了花器官特性决定. 进一步的研究表明, 在35S::HoAGL6的拟南芥转化植株中显著提高了开花时间调节基因SOC1和花分生组织特征基因LFY的表达水平, 并且HoAGL6的异位表达也在叶片中激活了花器官特征基因AG和SEP1的表达. 这些结果支持在拟南芥中HoAGL6通过促进SOC1和LFY的表达来调节开花时间, 以及通过激活AG和SEP1参与了花器官发育.     

植物MADS-box 基因FRUITFULL(FUL)研究进展

植物MADS-box基因家族的不同成员在植物生长发育过程中起着非常重要的作用。拟南芥MADS-box 基因FRUITFULL(FUL) 在控制拟南芥开花时间、花分生组织分化、茎生叶形态以及心皮和果实的发育中起到重要作用。其他植物中,FUL的同源基因也在调控花发育,果实发育以及叶片发育等方面各自起到重要作用。本文综述了FUL基因及其同源基因的表达模式和功能,并就其在农作物及果树育种上的潜在应用价值进行了讨论。     

NAC1上游调控区表达特征及其与侧根激素诱导的关系

从拟南芥(Arabidopsis thaliana）中克隆到与侧根原基发生相关的转录因子基因NAC1上游调控区序列,构建由该序列驱动β-葡聚糖苷酶基因(GUS)的植物表达载体并转化烟草(Nicotiana Tabaccum),经筛选获得了在根组织高GUS活性而地上部痕量表达的转基因烟草植株。对转基因植株进行GUS活性和染色分析,结果表明NAC1上游调控区驱动的GUS基因表达具有根部组织特异性,在侧根顶端分生组织区、侧根原基基部和幼嫩侧根基部表达。用IBA,GA₃,GA₄₊₇处理转基因植株根部,NAC1上游调控区驱动的GUS表达均增强,表明生长素、赤霉素可显著诱导NAC1上游调控区的表达,并参与侧根发生的调控。     

MADS-box基因在植物发育中的功能

MADS-box基因是一类序列特异的调节基因家族,是同源异型基因。它编码的蛋白质是一类转录因子,在植物的发育尤其在花器官的发育调控中起作用。文章介绍MADS-box基因调控植物开花的作用模式、MADS-box基因间的相互调控以及MADS-box基因功能的研究进展。     

油菜质膜水孔蛋白BnPIP1基因启动子区的克隆及初步的功能分析

利用双链接头介导PCR的染色体步行技术, 克隆了油菜质膜水孔蛋白BnPIP1基因上游1.6 kb的调控区域(GenBank登录号为AF472487). 序列分析表明, 该片段中含有种子萌发特异性序列及维管束特异性序列. 将其全长片段及5′端不同长度的缺失片段与gus(uidA)基因连接构建植物表达载体, 转化烟草. GUS组织化学染色表明, 全长1.6 kb片段具有较强的启动子活性. GUS染色主要分布在细胞迅速增生的部位及维管束组织中. 启动子缺失试验的GUS染色结果表明, -1610~-1030 bp区段的缺失使gus基因的表达明显变弱, 推测该区段含有启动子的正调控元件; -1030~-902 bp可能存在强烈抑制基因表达的负调控元件; -902~-19 bp的片段亦可驱动gus基因的高水平表达.     

拟南芥ASK1与COI1形成蛋白复合体并调控雄性不育

茉莉素(茉莉酸及其衍生物)是一类新的植物激素, 对植物的生长发育以及调控植物抗性起重要作用. COI1基因已被证明介导茉莉素所调控的植物育性和抗性. 用生物化学和分子生物学手段, 证明了ASK1与F-box蛋白COI1发生相互作用, 并在植物体内形成蛋白复合体. 利用反义RNA策略进行功能分析, 表明ASK1调控植物的雄性不育. 这为阐明茉莉素调控植物生长发育的分子机理提供了重要线索.     

朵丽蝶兰MADS-box基因DtpsMADS1的克隆与表达特性

植物MADS-box基因家族编码高度保守的转录因子,参与了包括花器官发育和开花在内的多种发育进程。为阐释兰科植物成花的分子调控机制,根据MADS-box基因保守序列设计简并引物,用RACE方法从朵丽蝶兰花葶中克隆到1个MADS-box家族基因,该基因cDNA全长960 bp,包含37 bp 5'UTR,一个738 bp的开放阅读框(ORF)和185 bp 3'UTR,共编码245个氨基酸。序列和系统进化树分析表明,该基因与其他植物的MADS-box基因具有很高的同源性,属于AP1/FUL-like亚家族,命名为DtpsMADS1,GeneBank登录号为JQ065097。实时荧光定量PCR检测结果显示:DtpsMADS1具有明显的组织表达特异性;在根和叶中,DtpsMADS1在花前期和花后期表达量较高;苗期和盛花期表达量较低;DtpsMADS1在花葶中的表达趋势与根和叶相似;而在花器官中,DtpsMADS1只有痕量表达。由此推断,DtpsMADS1可能参与开花进程调控,而不参与花器官的形态建成。     

高效Bt抗虫基因表达结构的构建及其在转基因烟草中表达行为的研究

构建了高效植物表达载体pBinMoBc,其携带有超强表达复合启动子OM及Ω因子控制下的CryIA?基因,作为对照,本实验构建了含有CaMV35S启动子控制下的CryIA?基因的植物表达载体pBinoBc。分别使用两个植物表达载体转化烟草,ELISA检测表明,在pBinMoBc转基因烟草中CryIA?基因的平均表达水平是pBinoBc的2.44倍,最高可达可溶蛋白的0.255%。抗虫检测结果表明,pBinMoBc转基因烟草与pBinoBc转基因烟草相比,具有更强的抗棉铃虫效果。上述结果表明,OM启动子比CaMV 35S启动子更具有实际应用价值,此结果在植物抗虫基因工程研究中具有重要意义。     

日本晚樱PrseSHP基因的克隆与功能分析

采用同源克隆方法结合RACE技术,从日本晚樱(Prunus lannesiana)品种‘大岛樱’中克隆到花发育调控相关的PrseSHP基因(GenBank登录号为GU362645)。PrseSHP基因序列全长1 223bp,包含1个长741bp的完整开放阅读框,编码246个氨基酸和1个终止密码子。分子系统发生分析表明,PrseSHP属MADS-box转录因子的PLE/SHP进化系,并与蔷薇科植物的SHP同源蛋白聚于同一进化分支;蛋白序列比对显示,该转录因子拥有M、I、K和C共4个结构域,且其C末端结构域中包含高度保守的AGⅠ和Ⅱ基序。基因表达分析表明,PrseSHP基因主要在‘大岛樱’的花瓣、雄蕊、雌蕊和幼果等器官中表达,在花萼中仅能检测到微弱的转录信号,在幼叶中不表达,与其他植物SHP同源基因的表达模式有一定的差别。功能分析显示,转PrseSHP基因拟南芥植株明显比野生型拟南芥弱小,转基因拟南芥在6~8片莲座叶后即抽薹开花,时间较野生型拟南芥(14~17片莲座叶后抽薹开花)明显提前,证明异位表达的PrseSHP基因能促进拟南芥早花,其在花发育过程中可能参与调控植物开花。     

羽衣甘蓝胁迫应答基因BoRS1转化烟草的初步研究

将克隆于羽衣甘蓝的胁迫应答基因BoRS<、I>1连入中间载体p35S 2 30 0 ::gus ::noster相应位点,成功地构建了含BoRS1基因的植物双元表达载体p35S 2 30 0 ::BoRS1::noster,并通过农杆菌介导法对烟草进行了遗传转化。PCR检测结果表明目的基因BoRS1已成功地导入并整合到烟草基因组中。RT PCR分析显示,在不同的转基因烟草植株中BoRS1表达量存在差异。转BoRS1烟草的耐干性和甘露醇胁迫研究表明,BoRS1基因的表达对提高植物抗干旱胁迫能力有一定的作用。     

菜豆重金属响应基因PvSR2在烟草中的表达及镉抗性分析

重金属特异诱导基因PvSR2(Phaseolus vulgaris stress-related)是从法国菜豆中克隆出来的, 为了研究该蛋白能否提高植物的抗重金属能力, 将PvSR2基因插入到植物转化中间载体pCAMBIA2301中CaMV 35S启动子的下游, 用根癌农杆菌介导的叶盘法将其导入烟草中, 在含有100 mg/L Kan的MS培养基上筛选, 获得了转基因植株. PCR和Southern杂交结果表明PvSR2已整合在烟草基因组中, GUS和Northern分析表明PvSR2在转基因烟草中获得表达. 重金属抗性实验表明: 与野生型烟草相比, PvSR2转基因烟草具有较高的抗重金属镉(Cd)的能力. 组织Cd含量分析显示: 在低浓度Cd (0.5~0.75 mmol/L)处理时, Cd在PvSR2转基因烟草与野生型烟草根中的累积量没有明显的差别, 而在高浓度Cd(0.1 mmol/L)胁迫下, 转基因烟草根中Cd的累积量低于野生型烟草, 说明PvSR2的表达能够提高植物的抗重金属能力, 同时表明PvSR2可能与重金属在植物中的运输和积累有一定关系.