5个毛果杨PtrZFP基因的鉴定和表达分析

ZFP转录因子是植物中的一类具有指环结构域的转录因子。从毛果杨中鉴定出5条ZFP基因（命名为PtrZFP1-5）,对其特性和表达模式进行了分析,以期初步了解这些基因是否能对胁迫做出应答。对PtrZFP1-5基因进行生物学分析,进一步利用qRT-PCR技术分析NaCl、PEG₆₀₀₀和ABA胁迫处理后毛果杨根、茎和叶中5条基因的表达情况。PtrZFP1-5基因编码蛋白氨基酸残基数为258~338 aa,编码蛋白的分子量为27.7~37.3 kDa,理论等电点为4.87~8.61,5个基因不均等的分布在毛果杨基因组的3条染色体上。qRT-PCR结果显示,0.2 mol·L^-1 NaCl、15%（w/v）PEG6000和100 μmol·L^-1 ABA胁迫处理后,5个PtrZFP基因在毛果杨根、茎和叶中的表达模式明显不同。PtrZFP1基因在3种胁迫后毛果杨中均被明显的上调表达;PtrZFP2基因在盐、渗透和ABA胁迫处理后,叶中的表达都明显被抑制;PtrZFP3基因受到干旱胁迫时在根中的响应最为明显;而叶和茎中,表达量在大部分胁迫的大部分时间点无明显改变。PtrZFP4基因也能在根和茎中对干旱胁迫做出明显应答。PtrZFP5基因在经受盐和ABA胁迫后,在叶中的表达受到明显抑制。PtrZFP1-5这5个基因至少能在一种器官中对一种胁迫处理做出应答,但参与的胁迫应答类型和机制可能不同。     

小黑杨转录因子PsnbHLH162基因在盐和低温胁迫下应答分析

为揭示小黑杨（Populus simonii × P.nigra）在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbHLH162在植物体内发挥的作用,同时探究该基因在植物体内的信号转导过程,进而为未来获取优良的抗逆树种提供理论基础。以小黑杨为原材料,克隆获取PsnbHLH162基因,对目的基因和启动子进行生物信息学分析;之后用150 mmol·L^-1 NaCl、 4 ℃低温分别对野生型小黑杨进行胁迫处理,利用荧光定量PCR,分析基因响应非生物胁迫的功能。结果显示：PsnbHLH162 cDNA基因片段长537 bp,基因N端内含1个高度保守的HLH结构域。该基因表达蛋白是不含跨膜区域的稳定的亲水性蛋白,其定位在细胞核内且没有转录激活活性。启动子区域内含多种ABA应答、生长素应答、光应答和circadian元件,证实此基因参加非生物胁迫应答。荧光定量PCR结果表明在盐胁迫下,与茎、叶组织相比,基因在根组织的表达量最高;在低温胁迫下,与叶、根组织相比,基因在茎组织的表达量最高。发现野生植株内,PsnbHLH162能被盐、低温诱导表达。     

盐碱胁迫下碱地肤Na+/H+逆向转运蛋白基因KsNHX1表达分析

利用RACE技术得到碱地肤KsNHX1的3’cDNA序列.分子系统进化分析显示,KsNHX1为液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白编码基因.通过半定量RT-PCR检测了该基因在盐碱胁迫下的表达,结果表明: 200 mmol·L^-1 NaCl胁迫2~24 h,KsNHX1在叶片中表达量持续增加;200 mmol·L^-1 NaCl处理10 h,KsNHX1在根、茎、叶和花中的表达都上调;不同浓度NaCl处理下,叶片中KsNHX1表达上调,160 mmol·L^-1时达到最高;低于400 mmol·L^-1浓度下,根中该基因的表达也都上调.经不同浓度Na₂CO₃胁迫,根中KsNHX1的表达变化趋势与相应浓度NaCl胁迫下的变化相同;但叶片中除160 mmol·L^-1 Na₂CO₃处理下KsNHX1表达略有上调外,其他浓度下KsNHX1的表达都低于对照.KsNHX1的表达模式暗示,在不同盐碱胁迫下,碱地肤能够维持体内相对稳定的K⁺/Na⁺,其耐盐特性可能与Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的作用密切相关.     

小黑杨环锌指蛋白基因的克隆与表达分析

用cDNA-AFLP技术从小黑杨中克隆与盐胁迫反应相关的cDNA片段,进一步应用RACE技术克隆出具有完整开放读码框的小黑杨环锌指蛋白基因（PsnRZF）,该基因全长1061bp,其中5非翻译区为184bp,3非翻译区为82bp,开放读码框为795bp,编码264个氨基酸,预测蛋白的分子量为30.25kDa,理论等电点为8.04。实时定量PCR检测的结果显示,正常生长条件下该基因在根、茎、叶中都表达;NaCl胁迫下,该基因在根、茎、叶中的表达量升高。在叶中的表达量随着处理时间的延长而逐渐升高,胁迫处理后第6天表达量达到最高。     

NaCl胁迫对4种豆科树种幼苗生长和K+、Na+含量的影响

以合欢、刺槐、国槐和皂荚4种豆科树种盆栽实生幼苗为试验材料,研究了NaCl胁迫下4个树种幼苗的生长、耐盐临界浓度和Na⁺、K⁺含量的变化,并对其耐盐性进行了比较.结果表明：NaCl胁迫抑制了4个树种幼苗的生长,苗木的干物质积累量减小、根冠比增大,尤其对合欢和皂荚的影响较大;以相对干质量降至对照组50%时的NaCl浓度作为生长临界NaCl浓度(C₅₀)指标,4个树种的耐盐强弱顺序为：刺槐(5.0‰)＞国槐(4.5‰)＞皂荚(3.9‰)＞合欢(3.0‰);随NaCl浓度的增加,各树种幼苗根、茎、叶中Na⁺含量逐渐增加,K⁺含量先增加后减小（合欢根除外）,而K⁺/Na⁺差异较大.相同浓度NaCl胁迫下,幼苗器官的Na⁺分布为根＞茎＞叶,K⁺因树种和NaCl浓度不同而各异,以叶片中较多,K⁺/Na⁺为叶＞茎＞根.NaCl胁迫下,刺槐的K⁺含量和K⁺/Na⁺较高,地上部分Na⁺含量较低,幼苗干物质量大,耐盐性较强;而合欢的K⁺/Na⁺较小,高浓度NaCl胁迫下地上部分的Na⁺含量较高,幼苗干物质量小,耐盐性较差.苗木地上部分对K⁺的积累和根部对Na⁺的滞留是影响豆科树种耐盐性能的主要因素.     

四种红树植物根茎叶的碳氮磷化学计量特征

以漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)和老鼠簕(Acanthus ilicifolius)为研究对象,对其根、茎、叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及生态化学计量学特征进行分析。结果表明:秋茄、桐花树、老鼠簕3种植物各器官中的C含量均表现为茎、叶显著大于根,秋茄、木榄、桐花树3种植物的N、P含量均表现为叶茎根;桐花树、老鼠簕不同器官的C含量变异系数均表现为根叶茎,秋茄、木榄、老鼠簕3种植物N含量的变异系数均表现为根、茎大于叶,秋茄、木榄、桐花树3种植物P含量的变异系数均表现为根、茎大于叶;秋茄、木榄、老鼠簕C∶N的变异系数为根、茎大于叶; 4种植物中,老鼠簕根、叶的P含量显著高于其他3种植物,茎的P含量略高于其他3种植物,根C、N、P与叶C、P的变异系数均大于其他3种植物; 4种红树植物叶的C∶N∶P质量比(151∶9∶1)显著小于根(187∶4∶1)和茎(239∶5∶1),叶的C、N和P的生态化学计量特征相对稳定。分析红树植物不同器官养分元素间的分配规律,可为大尺度的红树林生态化学计量学研究提供理论基础,并为红树植物的保护与可持续经营提供科学依据。     

外源基因在烟草绿色组织中的高效表达研究

研究外源基因在受体绿色组织中的特异表达情况,分别构建由棉花PsbP启动子驱动的GUS基因及CP4 epsps 基因的植物表达载体pBI121-P、pBI121-PE.农杆菌介导法转化到烟草中,获得20株转pBI121栽体、40株转pBI121-P栽体和32株转pBI121-PE载体的烟草阳性植株.组织化学染色分析表明,GhPsbP启动子驱动的GUS基因只在转基因烟草的叶片和茎中表达,在根中不表达;Real-time PCR分析表明,PsbP启动子驱动CP4 epsps基因在叶和茎中的表达量分别是根中的15倍和10倍;草甘膦抗性试验证明,PsbP启动子驱动的CP4 epsps基因在烟草叶及茎的绿色组织中的表达量足以忍受1%浓度草甘膦的毒害.证明GhPsbp启动子可以有效地驱动外源基因在烟草的绿色组织中高效特异的表达.     

镉胁迫下铵态氮对红树植物秋茄(Kandelia obovata)生理生态特征的影响

城市红树林湿地面临重金属污染和营养元素过量输入的环境问题。其中,镉（Cd）污染具有较高的生态风险,而铵态氮（NH₄⁺-N）是红树林湿地沉积物中氮素的主要赋存形态。本论文采用盆栽实验研究了镉（Cd）胁迫下铵态氮（NH₄⁺-N）对红树植物秋茄（Kandelia obovata）生理生态特征的影响,包括生物量、叶光合参数（净光合速率P_n,气孔导度G_s,胞间CO₂浓度C_i和蒸腾速率E）、叶丙二醛（MDA）和可溶性糖含量以及根系活力。结果表明：（1）在单Cd胁迫下,秋茄生物量和蒸腾速率（E）显著降低,但根系活力在较高的单Cd胁迫下显著增加;（2）Cd胁迫下,低浓度NH₄⁺-N显著增加秋茄根生物量,但对地上生物量（Cd3处理的叶和Cd1处理的茎除外）和光合作用（P_n、G_s和E）的促进作用不显著;高浓度NH₄⁺-N显著抑制了生物量和光合作用（P_n、G_s和E）;（3）在Cd1处理下,根系活力随NH₄⁺-N胁迫的增强呈先升高后降低的趋势;在Cd2和Cd3处理下,NH₄⁺-N显著降低了根系活力;（4）Cd胁迫下,低浓度NH₄⁺-N对叶MDA（表征氧化损伤）和叶可溶性糖含量（表征渗透调节）的抑制不显著,高浓度NH₄⁺-N显著降低了MDA和可溶性糖的含量。因此,较低浓度的NH₄⁺-N能够缓解Cd对秋茄地下根的毒害,对地上部分的缓解作用有限;高浓度NH₄⁺-N会与Cd产生协同的复合胁迫,加重对秋茄的毒害。     

长白落叶松过氧化氢酶LoCAT1基因克隆及表达分析

为了解长白落叶松过氧化氢酶(CAT)基因的相关信息,探究该基因在长白落叶松不同组织中及不同逆境胁迫下的表达特性,本研究根据长白落叶松转录组数据库中获得的CAT1基因全长序列设计引物,克隆得到长白落叶松CAT1基因,命名为LoCAT1。该基因完整的开放阅读框(ORF)长度为954bp,共编码317个氨基酸。系统进化树分析结果显示,LoCAT1基因与北美云杉、银杏等CAT基因亲缘关系较近。利用实时定量RT-PCR技术分析了LoCAT1基因在长白落叶松中的组织表达特异性和应对非生物胁迫的表达模式。结果表明:LoCAT1基因在长白落叶松的根、茎、叶中均有表达,其中在茎部表达量最低,在叶中相对表达量最高。在非生物胁迫下,LoCAT1基因在长白落叶松根、茎、叶中的表达均发生了变化,但表达模式不同。在NaCl处理后,根和茎中LoCAT1基因均表现为下调表达,在12h时表达量最低,而叶中LoCAT1基因表达在24h明显受抑制,随后被上调表达,胁迫96h时表达量最高。PEG6000处理后,根和茎中LoCAT1基因的表达在胁迫早期被明显抑制,随后被上调表达。而叶中LoCAT1基因的表达在所有时间点均表现为上调表达。本研究推测长白落叶松LoCAT1基因可能参与了植物响应逆境胁迫的应答。     

刚毛柽柳ThPP2C基因的克隆和表达分析

蛋白磷酸酶2C（PP2C）是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶,在体内以单体形式存在,由它催化的可逆磷酸化反应是细胞信号转导的重要组成部分,这一过程几乎参与所有的生理和病理过程。本研究从柽柳中克隆获得一条PP2C基因,命名为ThPP2C。该基因开放读码框（ORF）长849 bp,编码282氨基酸,推测蛋白质分子量为30.54 kDa,理论等电点为7.13。qRT-PCR结果显示,0.4 mol·L^-1 NaCl、20%（w/v） PEG₆₀₀₀、150 μmol·L^-1 ABA和100 μmol·L^-1 JA胁迫处理后,ThPP2C基因在刚毛柽柳根和叶中的表达均发生了明显改变,但时空表达模式不完全相同。NaCl、ABA和JA处理后ThPP2C基因在叶中都表现为下调表达。而根中,NaCl和JA胁迫后主要表现为上调表达。ABA处理早期表达下调,随后表达量逐渐增加。与其他3种胁迫不同的是,PEG₆₀₀₀处理后ThPP2C基因在根中明显下调,而在叶中胁迫早期表现不明显,48 h后被高度诱导。表明ThPP2C基因可能参与了刚毛柽柳高盐、干旱以及激素处理的适应过程,但其功能还有待进一步验证。     

呼伦贝尔盐生藜科植物不同器官C、N、P生态化学计量特征及其与土壤因子的关系

盐碱土区植物可利用营养匮乏是植物生物量限制的主要因素之一,藜科（Chenopodiaceae）植物是盐碱环境中的最大类群,其整体营养策略对盐碱地育种和农业开发具有重要意义。本研究以呼伦贝尔4种典型盐碱地藜科植物碱蓬（Suaeda glauca）、尖头叶藜（Chenopodium acuminatum）、刺沙蓬（Salsola tragus）、雾冰藜（Bassia dasyphylla）为研究对象,通过分析不同器官C、N、P生态化学计量特征,试图揭示藜科植物C、N、P计量特征共性及其与土壤因子之间的耦合关系。结果显示：①藜科植物茎、叶N/P>16,根N/P<14;各器官C、N含量显著相关,且根C含量>茎C含量>叶C含量,N含量表现为叶N含量>茎N含量>根N含量,表明N元素从根、茎到叶之间具有良好的转移效率。②相对于C元素和N元素,各器官内P元素含量具有最大变异系数,叶P、茎P含量与叶N、根N含量显著正相关,根P含量与叶N、根N含量显著负相关,表明N、P元素在叶和根中具有较强的协调关系。③RDA排序表明土壤P是影响植物叶片化学计量的主要因素,土壤K是茎化学计量变异的主要因素,土壤N是根化学计量变异的主要因素。本研究发现藜科植物通过叶N、叶P积累和N、P协调降低土壤N、P限制的影响,对于盐碱土营养管理具有重要意义。     

MnSOD基因表达调控的研究进展

MnSOD是生物体内重要的氧自由基清除剂, 具有抗氧化和抗肿瘤作用。MnSOD基因的表达调控是一个复杂的过程, 多种转录因子、细胞信号分子和细胞信号通路参与其中。MnSOD基因的表达调控包括转录调控、转录后调控和翻译调控3个方面。转录调控是MnSOD基因表达调控的第一个层次, 在MnSOD基因表达的过程中起重要作用。它主要是通过调节与MnSOD基因转录相关的转录因子活性来实现的, 例如特异蛋白-1 (SP-1)、激活蛋白-2(AP-2)、激活蛋白-1(AP-1)、核因子-卡巴B(NF-κB)等。药物和金属离子就是通过改变这些转录因子的活性来调控MnSOD基因表达的, 另外某些基因的突变和缺失也能改变这些转录因子的活性。转录后调控主要体现在改变mRNA的稳定性或mRNA的翻译上。翻译调控则是对MnSOD多肽的编辑、修饰并与相应的金属离子结合及定位的调控。近年来发现了一种线粒体MnSOD的锰转运因子, 它对MnSOD活性的调控起重要作用。文章综述了这一研究领域的一些进展, 着重讨论了MnSOD基因的转录调控和翻译调控, 并展望了MnSOD基因表达调控的研究方向。     

茶菊品种‘14-C-1’的CmF3H基因及启动子克隆与表达分析

该研究以自育茶菊品种‘14-C-1’为材料,克隆了一个黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因,命名为CmF3H。生物信息学分析表明,‘14-C-1’CmF3H的cDNA序列(GenBank登录号MW454869)全长为1284 bp,开放阅读框为1095 bp,编码364个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为41.19kD,等电点为5.57,不稳定系数为39.51,平均亲水性-0.465,脂肪系数为83.02。氨基酸序列分析表明,‘14-C-1’CmF3H蛋白属于2-酮戊二酸依赖双加氧酶(2-ODD)蛋白家族,具有2-酮戊二酸双加氧酶结构域。系统发育分析结果显示,‘14-C-1’与菊花栽培种‘SU07’处于同一进化节点上,二者亲缘关系最近。采用染色体步移方法克隆了‘14-C-1’CmF3H启动子序列(GenBank登录号MW463894),全长1217 bp,启动序列分析发现其含有光响应元件、干旱和ABA响应元件、MYB识别和结合位点和组织器官发育元件等。实时荧光定量PCR分析表明,CmF3H在‘14-C-1’的根、茎、叶、花蕾、舌状花和筒状花等不同组织部位均有表达,在筒状花中表达量最高,其次为茎、叶、花蕾、舌状花,根中表达量最低。该研究结果为进一步揭示菊花黄酮类化合物的生物合成机制奠定了基础。     

三价铁螯合物还原酶在香橙和枳中的表达

用耐缺铁的香橙 (CitrusjunosSieb .exTanaka)和极不耐缺铁的枳 (Poncirustrifoliata (L .)Raf.) ,在铁胁迫条件下对根的三价铁螯合物还原酶活性变化和酶基因的表达情况进行了研究。离体根的酶活性测定表明 ,在铁胁迫 4周时 ,香橙根的酶活性增强约 2 0倍 ,枳仅增强约 3倍。用拟南芥的三价铁螯合物还原酶基因作探针进行组织印迹的Northern杂交检测香橙和枳三价铁螯合物还原酶的mRNA ,在铁胁迫 2周时 ,香橙吸收根、幼茎和新叶中均检测到强烈的表达信号 ,而枳相同器官的表达信号则极其微弱。实验结果表明 ,三价铁螯合物还原酶活性在缺铁胁迫下被诱导强烈增加是香橙耐缺铁的重要原因 ,该酶活性的调控发生在转录水平上 ,而且该酶基因在诱导条件下在根、茎和叶中均有表达。     

A rice promoter containing both novel positive and negative cis-elements for regulation of green tissue-specific gene expression in transgenic plants

The tissue-specific expression of transgenes is essential in plant breeding programmes to avoid the fitness costs caused by constitutive expression of a target gene. However, knowledge on the molecular mechanisms of tissue-specific gene expression and practicable tissue-specific promoters is limited. In this study, we identified the cis -acting elements of a tissue-specific promoter from rice, P_D54O , and tested the application of original and modified P_D54O and its cis -elements in the regulation of gene expression. P_D54O is a green tissue-specific promoter. Five novel tissue-specific cis -elements (LPSE1, LPSE2, LPSRE1, LPSRE2, PSE1) were characterized from P_D54O . LPSE1 activated gene expression in leaf and young panicle. LPSRE2 suppressed gene expression in leaf, root, young panicle and stem, and PSE1 suppressed gene expression in young panicle and stem. LPSRE1 and LPSE2 had dual roles in the regulation of tissue-specific gene expression; both functioned as activators in leaf, but LPSRE1 acted as a repressor in stem and LPSE2 as a repressor in young panicle and root. Transgenic rice plants carrying cry1Ac encoding Bacillus thuringiensis endotoxin, regulated by P_D54O , were resistant to leaf-folders, with no Cry1Ac protein found in endosperm or embryo. A reporter gene regulated by a series of truncated P_D54O showed various tissue-specific expression patterns. Different fragments of P_D54O fused with the constitutive cauliflower mosaic virus 35S promoter suppressed 35S -regulated gene expression in various tissues. P_D54O , truncated P_D54O and the tissue-specific cis -elements provide useful tools for the regulation of tissue-specific gene expression in rice breeding programmes.     

水稻eIF3大亚基（eIF3a）编码基因的克隆及其表达模式分析

真核生物翻译起始因子（eIFs)在蛋白合成中起关键作用,在已经鉴定 的13个因子中eIF3（由8个或更多的亚基组成）是分子量最大的一个并在翻译起始过程中起着核心作用。eIF3a是eIF3中最大的亚基并介导了eIF3的大多数的功能的实现。利用荧光－差异显示PCR法对生长素处理后的水稻材料进行分析发现eIF3a的表达可被生长素诱导,进一步通过筛选cDNA文库分离出水稻编码eIF3a的全长cDNA（命名为OseIF3a1),OseIF3a1含3459碱基（含5‘和3‘非翻译区）并编码一个986氨基酸的蛋白,与基因组序列比较表明OseIF3a1基因存在有12个内含子。OseIF3a1与玉米和烟草的同源蛋白一致性分别为82．4％和70．1％并与其他真核生物eIF3a蛋白具较高一致性。以组织材料进行的RT－PCR结果表明OseIF3a1在根、幼苗、幼穗、茎和叶中表达,启动子－报告基因的转基因结果进一步表明OseIF3a1在根尖及幼嫩叶片表达较高,进一步的RT－PCR分析确证了生长素对OseIF3a1的诱导,表明生长素在调控植物生长时可能涉及了翻译水平上的调节。