巴西橡胶树橡胶生物合成关键基因REF,SRPP,HRT1和HRT2的表达分析

橡胶延长因子REF、小橡胶粒子蛋白SRPP、橡胶转移酶HRT1和HRT2是巴西橡胶树胶乳中的主要橡胶粒子蛋白,它们在橡胶生物合成中发挥重要作用,与橡胶树胶乳产量密切相关。为进一步探明REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达与橡胶树胶乳产量之间的关系,以成龄未开割橡胶树无性系热研7-33-97胶乳为材料,通过实时荧光定量PCR的方法,对割胶伤害、外源乙烯利和茉莉酸刺激的处理条件下,橡胶树胶乳中的REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达进行了分析。结果表明,随着割胶刀次的增加,REF基因在第4刀的表达量最高,而SRPP、HRT1和HRT2基因则在第6刀表达量达到最高;而在乙烯利和茉莉酸刺激处理下,REF、SRPP、HRT1和HRT2基因均在刺激8 h后表达量达到最高。因此,割胶(机械伤害)、外源乙烯利和茉莉酸刺激促进橡胶树产胶可能与它们提高橡胶生物合成相关橡胶粒子蛋白REF、SRPP、HRT1和HRT2的基因表达具有密切关系。     

橡胶树DELLA蛋白编码基因HbGAI的克隆与表达分析

该研究采用RT-PCR与RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’胶乳中克隆了1个DELLA蛋白编码基因HbGAI(GenBank登录号为KT696439)。HbGAI全长cDNA序列2 050bp,包含1个长1 842bp的完整开放阅读框。序列分析显示,HbGAI基因编码613个氨基酸,其推导的蛋白含有DELLA和GRAS结构域,分子量为66.476kD,理论等电点为5.19,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白。进化树分析表明,HbGAI蛋白与其他植物中DELLA蛋白具有较高的相似性,与麻疯树JcGAI和蓖麻RcGAI亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,割胶和茉莉酸甲酯处理下调胶乳中HbGAI基因的表达,乙烯利处理4h内显著上调胶乳中HbGAI基因的表达,表明HbGAI基因可能在橡胶树割胶、茉莉酸、乙烯响应中发挥作用。     

巴西橡胶树HbMKK4基因的克隆及表达分析

采用RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’中克隆了1个促分裂原活化蛋白激酶的激酶(MKK)基因HbMKK4。该基因全长cDNA序列1 580bp,编码框1 059bp,编码352个氨基酸,含有S_TKc结构域,其编码蛋白的分子量为38.83kD,理论等电点为9.36。实时荧光定量PCR结果显示,HbMKK4在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达。割胶、茉莉酸甲酯和乙烯利均能上调胶乳中HbMKK4基因的表达,基因相对表达量分别在割胶后2h、茉莉酸甲酯处理8h和乙烯利处理4h后达到最高。研究结果推测HbMKK4可能通过MAPK信号途径参与茉莉酸信号途径的响应,可能在天然橡胶生物合成调控中起关键作用。     

乙烯利诱导胶乳基因HbEtIe的克隆与表达分析

在成功构建巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳差异表达cDNA消减文库的基础上,利用RACE技术成功克隆了一个新的乙烯利诱导表达胶乳基因HbEtIe。分析表明,该基因含有1个158 bp的内含子和2个长度分别为92 bp和178 bp的外显子;cDNA全长551 bp,包含1个270 bp的完整阅读框,174 bp的3′-UTR和107 bp的5′-UTR,推导氨基酸序列中含有一个未知功能结构域DUF581。HbEtIe基因在乙烯利刺激条件下的胶乳中特异性表达并受到乙烯利的调控,其表达量随处理时间的延长而增强。HbEtIe基因与拟南芥衰老相关基因SAG102具有较高的同源性暗示,HbEtIe可能参与了乙烯利诱导巴西橡胶树乳管衰老的分子调控。     

巴西橡胶树HbNAC24基因克隆和表达分析

该研究以巴西橡胶树为实验材料,从橡胶树胶乳cDNA中克隆了NAC转录因子基因(HbNAC24)完整开放阅读框(ORF),并通过酵母实验和实时荧光定量PCR技术,进行转录激活活性分析和表达分析。结果显示:(1)HbNAC24基因ORF为1 167bp,编码388个氨基酸,在N端第7~174氨基酸之间含有一个典型的NAC结构域。(2)酵母实验表明,HbNAC24具有转录激活活性,转录激活区在高度变异C端,具备了NAC转录因子的基本特征。(3)序列比对和系统进化分析表明,HbNAC24蛋白属于NAC转录因子家族中的TIP亚族。(4)实时荧光定量PCR分析结果发现,HbNAC24基因在叶中的表达量显著高于其他部位;割胶和茉莉酸(JA)处理均能够诱导HbNAC24表达上调。研究认为,HbNAC24基因可能参与植物的生长发育和胁迫应答过程。     

AP2/EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的作用

AP2／EREBP（APETALA2/ethylene-responsive element binding proteins）是一个起源古老的转录因子超家族,它含有1个或2个由约60—70个氨基酸残基组成的非常保守的DNA结合域（DNA-binding domain）,即AP2／ERF结构域。根据AP2／ERF结构域的数目,AP2／EREBP转录因子可以分为2个亚族：EREBP亚族（具有1个AP2／ERF结构域）和AP2亚族（具有2个AP2／ERF结构域）。AP2亚族转录因子有调控花、胚珠和种子发育的功能,而EREBP亚族转录因子（包括DREB类和ERF类）的主要功能是调节植物对激素（乙烯和ABA等）、病原和胁迫（低温、干旱及高盐）等的应答反应。本文讨论了AP2／EREBP转录因子在植物发育和胁迫应答中的研究进展。     

巴西橡胶树HbγGCS基因克隆及表达分析

γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（TGCS）是细胞内谷胱甘肽（GSH）生物合成的限速酶,GSH在植物许多生理过程中发挥重要作用。本研究采用简并PCR和RACE技术获得巴西橡胶树γGCS基因全长cDNA序列,命名为HbTGCS（GenBank登录号：GU997638）。该基因全长2187bp,最长开放阅读框为1572bp,编码523个氨基酸。进化分析结果表明HbγGCS属双子叶植物γGCS亚类,同葡萄γGCS分为一组,与单子叶植物的亲缘关系较远。半定量RT-PCR结果表明HbγGCS基因在胶乳、叶片、树皮、花中均有表达,以花中表达量最大。健康橡胶树胶乳中HbγGCS达量高于死皮树。HbγGCS表达受乙烯、茉莉酸、过氧化氢、机械伤害、干旱、低温和高盐调控。     

巴西橡胶树一个编码含有C2结构域蛋白cDNA的克隆及表达分析

本研究根据从巴西橡树胶乳cDNA文库中获得的一个EST片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码含有C2结构域蛋白的cDNA(命名为HbC2)。序列分析表明,HbC2长为1185bp,含有813bp的阅读框,140bp的5'-UTR和232bp的3'-UTR,编码270个氨基酸,分子量为30.9KD,等电点为6.29,含有保守的C2结构域。半定量RT-PCR分析表明HbC2在花、芽、叶、胶乳和树皮中都有表达,其中在胶乳中表达量最高。茉莉酸可抑制HbC2的表达,乙烯对HbC2的表达没有影响。此研究为进一步研究C2蛋白基因在橡胶树中的生物学功能奠定基础。     

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。     

巴西橡胶树 HbERFB4-1 基因的克隆和表达分析

根据EST序列信息,利用RACE技术分离了巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)的1个AP2/ERF类基因,命名为HbERFB4-1。该基因cDNA全长732 bp,含有完整的开放阅读框架,编码147个氨基酸,不含内含子。推导的HbERFB4-1氨基酸序列与杨树(Populus trichocarpa)、蓖麻(Ricinus communis)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和大豆(Glycine max)中相应蛋白氨基酸序列的一致性分别为78%、71%、62%和55%,具有典型的AP2类蛋白结构特征。聚类分析表明,HbERFB4-1属于ERF家族B4亚族。半定量RT-PCR分析结果表明,该基因在胶乳中的表达量相对较低,但乙烯利刺激后其在胶乳中的表达量迅速增加,推测该基因可能参与了胶乳中乙烯信号的转导。     

巴西橡胶树环锌指蛋白基因克隆及其分子特性

在先前的研究中通过抑制缩减杂交获得了一个在巴西橡胶树胶乳中特异表达的片段（HbSSH10）,该片段含有“RING finger”或“C3HC4”保守序列。根据HbSSH10的序列信息设计引物并通过3’-RACE和5＇-RACE的方法,获得了一个全长的cDNA（HbRZF）。该cDNA含有589个核苷酸,含有完整的阅读框架,编码156个氨基酸。从它推导出的氨基酸序列中含有“RING finger”或“C3HC4”保守区（氨基酸100～144）。该氨基酸序列与Poncirus trifoliata、Arabidopsis thaliana和Thellungiella halophila的环锌指蛋白的同源性分别为48％、52％和50％。Northern杂交分析表明HbRZF在胶乳中大量表达,在叶片中微量表达,而在根和花中几乎没有表达。茉莉酸处理可以诱导胶乳中HbRZF的表达,而乙烯对胶乳中HbRZF的表达基本上没有影响。     

巴西橡胶树液泡ATP酶F亚基基因克隆及表达

根据筛选文库时获得的EST序列信息,利用RACE技术分离了一个巴西橡胶树ATP酶 F亚基基因,命名为HbVHA-F.结果显示,该基因cDNA全长658 bp,含有完整的阅读框架,编码130个氨基酸.序列比对及结构预测分析表明,HbVHA-F编码的氨基酸序列与杨树、水稻、黄麻、小麦和香蕉中相应基因氨基酸序列的一致性分别达到88.46%、86.15%、84.62%、83.85%和74.62%,与杨树一致性最高,并与其他高等植物聚为一类.半定量RT-PCR分析显示,割胶(机械伤害)和乙烯利能够诱导HbVHA-F基因的表达.HbVHA-F基因可能通过转录表达调节参与了乙烯利刺激橡胶树增产的分子调控.     

橡胶树果糖-1，6-双磷酸酯酶基因的克隆及表达特性分析

果糖．1,6-双磷酸酯酶（FBPase）是糖异生途径中的关键酶,在糖代谢中起重要作用。本研究首次从橡胶树中克隆并获得胞质型HbFBPase基因,其全长cDNA序列1541bp,包含一个1017bp的开放阅读框,编码一个由338个氨基酸残基组成的蛋白质。氨基酸同源性分析发现,该蛋白含有保守的FBPase活性位点、腺嘌呤核糖核苷酸（AMP）结合位点及金属离子结合位点。生物信息学分析显示,HbFBPase蛋白无导肽酶切位点,不具有跨膜结构域,且为亲水蛋白,推测该蛋白可能在细胞质中发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明,HbFBPase基因在叶中高表达,胶乳及种子次之。进一步分析HbFBPase基因在非光合库组织胶乳（产胶细胞的细胞质）中的表达模式,结果显示该基因表达受割胶、伤害处理调控,推测其在橡胶树胶乳糖代谢中发挥重要的调控作用,参与了橡胶烃的生物合成调控。此外,HbFBPase基因表达受多种植物激素如乙烯（ET）、脱落酸（ABA）、茉莉酸（JA）、植物生长素（2,4．D）、水杨酸（sA）及赤霉素（GA）的调控。本研究初步揭示HbFBPase是橡胶树胶乳糖异生作用的关键酶,是胶乳糖酵解及橡胶合成的负调控因子,为探讨胶乳糖异生与橡胶烃合成之间的关系提供理论基础,有助于进一步了解胶乳糖代谢的调控机理。     

巴西橡胶树顺式异戊烯基转移酶基因cDNA克隆及其序列特征分析

以巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳的RNA为Tester;叶片RNA为Driver,利用抑制消减杂交法(suppressive subtractive hybridization,SSH)构建了一个胶乳特异表达基因差减文库.通过反式Northern点杂交(reverse Northern dot blots)筛选到一个与顺式异戊烯基转移酶基因(橡胶生物合成的关键酶基因)高度同源的阳性克隆R363.采用RACE方法获得该克隆的全长cDNA(GenBank登陆号:AY461414).序列分析表明,该基因长1156 bp,含有873 bp的阅读框,编码290个氨基酸,分子量约为32.9 kD,等电点为7.2,含有N-端跨膜螺旋区.同源性分析表明R363编码的蛋白质具有异戊烯基转移酶家族的特征,含有cis-异戊烯基链转移酶的5个高度保守区,推测R363可能是一种新的顺式-异戊烯基转移酶基因.Northern blot分析显示,R363在胶乳中高度表达,在叶中不表达.乙烯处理前后表达强度一致,表明该基因表达不为乙烯所诱导.     

巴西橡胶树胶乳黄色体蛋白提取及双向电泳方法初探

巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）的黄色体在胶乳凝固和保护植株过程中有重要作用。本文比较使用三氯醋酸/丙酮（TCA/ ACE）、Tris缓冲液、磷酸缓冲液提取橡胶树胶乳黄色体总蛋白的双向电泳效果。确定一种适合双向电泳的蛋白提取方法。结果表明Tris缓冲液提取法得到的双向电泳图谱可以达到300个,尤其是低丰度蛋白呈现性较好,适合提取黄色体蛋白以进行双向电泳。