花生铝响应类受体蛋白激酶AhPRK4的原核表达分析

花粉类受体蛋白激酶(pollen receptor-like protein kinase,PRK)是一类富含LRR结构域的类受体蛋白激酶,不仅在花粉发育和植物受精中发挥作用,也在胁迫响应中发挥作用。基于对前期花生根尖铝胁迫转录组数据的分析,我们发现了在转录水平响应铝胁迫的花粉类受体蛋白激酶基因AhPRK4,为探究AhPRK4在花生铝胁迫中的功能,该文进一步分析了铝胁迫处理下AhPRK4在花生耐铝品种‘99-1507''和铝敏感品种‘中花2号''(‘ZH2'')根尖中的转录变化,通过序列分析、进化树构建等分析了AhPRK4蛋白的结构特点和亲缘关系,克隆了AhPRK4的胞内域序列(AhPRK4-CD),并通过原核表达和体外磷酸化体系分析了AhPRK4-CD的自磷酸化活性。结果表明:(1)不同铝处理时间及不同铝浓度处理后,AhPRK4的转录水平上调,显著响应铝处理,是铝诱导基因;(2)AhPRK4含有673个氨基酸,属于LRR-III蛋白激酶家族成员,具跨膜域和信号肽,且预测具有磷酸化活性位点;(3)体外诱导表达出约71 kD的可溶性蛋白(GST-AhPRK4-CD),经凝胶亲和层析纯化,得到基于蛋白印迹实验(Western Blot)验证正确的重组蛋白,重组蛋白可发生磷酸化修饰,但无明显的自磷酸化现象。综上认为,AhPRK4是一个铝胁迫应答基因,参与花生铝胁迫早期应答机制,且能发生磷酸化修饰。     

TcLr45凝集素类受体蛋白激酶基因克隆与序列分析

在小麦抗叶锈近等基因系TcLr45中扩增出一条凝集素类受体蛋白激酶基因片段。以该序列为靶序列进行3’和5’RCAE-PCR,获得该基因cDNA全长片段为2347bp,该序列具有完整的开放阅读框,共编码730个氨基酸,命名为LecRK-LR45。经软件分析, LecRK-LR45具有典型的凝集素类受体蛋白激酶结构,属于L类型。聚类分析结果表明,LecRK-LR45与山羊草、小麦（Lr34）中的凝集素类受体蛋白激酶基因具有较近的亲缘关系,与玉米、拟南芥的亲缘关系较远。该基因的克隆为研究小麦中凝集素类受体蛋白激酶的功能奠定基础。     

类受体蛋白激酶与植物非生物胁迫应答

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)是植物信号转导网络中的重要成员,参与介导生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢过程．在植物细胞中已发现和克隆了富含亮氨酸重复区型(LRR)、凝集素型(lectin-like)和细胞壁相联型(WAK)等不同的RLK亚家族．这些RLK能够感受多种发育和外界环境胁迫信号, 并在植物对非生物胁迫的响应过程中发挥重要的调控作用．本文结合当今国内外研究进展,简述植物RLK的典型结构域特征,详细介绍多种RLK在植物逆境信号识别与转导中发挥的作用,同时对RLK在非生物胁迫应答中的具体作用机制进行了探讨．     

干旱胁迫条件下发菜cphB差异表达与基因克隆

发菜是一种分布在干早、半干旱荒漠草原地区的陆生固氮蓝藻,对干旱具有极强的适应性。采用qRT-PCR技术,对干旱胁迫条件下发菜cphB的差异表达进行了分析,发现干旱胁迫条件下发菜cphB在转录水平上呈逐渐增加的趋势。根据发菜同源物种设计简并性引物克隆cphB基因,获得长度为864bp的DNA(GenBank登陆号为KX092456)。同源性比较发现发菜cphB基因具有较高的保守性,二级结构预测表明发菜CphB由α螺旋,β折叠和随机卷曲构成。三级结构预测表明CphB具有一个由α螺旋和β折叠组成的5股的结构域和由7个β折叠连成三明治结构的7股的结构域。将cphB基因在大肠杆菌中表达,获得符合预期的外源重组蛋白,CphB亚细胞定位于细胞质中。研究成果为进一步研究干旱胁迫条件下发菜cphB表达调控、藻蓝素的代谢机制及能量代谢机制方面奠定了基础。     

花生幼苗对重复干旱胁迫的生理响应

防雨棚内设盆栽试验,设置对照(Control,75%田间持水量)、干旱胁迫(D,35%)、重复干旱胁迫(D_D,35%)3个处理,探讨花生幼苗对预干旱胁迫的适应和记忆响应,分析预干旱对缓解重复干旱胁迫危害的生理作用。结果表明,与干旱胁迫处理相比,重复干旱胁迫提高了叶片的相对含水量,减少脯氨酸的积累,降低MDA和O·_2~-含量;抗氧化酶SOD、CAT活性降低,其中POD活性降低最为明显,并在复水后恢复到与对照相同水平或低于对照。与正常水分的对照相比,干旱胁迫显著降低叶片光合速率(P_N)、最大光合势能(P_C)、最大光量子产量(Y_Q),但重复干旱处理在重复干旱胁迫时期和复水后P_N、P_C和Y_Q均高于干旱处理。预干旱胁迫导致光合和气孔导度滞后面积、滞后率(H_P和H_g)增加,经过预干旱胁迫后,重复干旱显著降低光合和气孔导度滞后面积和滞后率。预干旱胁迫提高植株在重复干旱胁迫下叶片含水量,减轻重复干旱对植株造成的生理伤害,在光合作用上提高对重复干旱的抵御能力,并在复水后快速恢复到正常水分条件下植株生长水平,减少干旱对植株的不利影响。因此,预干旱胁迫促使花生幼苗具备适应或可记忆初始胁迫的能力,重复干旱胁迫时表现更为迅速和强烈的生理防御和快速的生理恢复机制。     

干旱胁迫条件下发菜Ferritin差异表达与基因克隆

发菜(Nostoc flagelliforme)是一种陆生固氮蓝藻,具有强烈的旱生生态适应性.运用双向电泳技术、凝胶图像分析、MALDI-TOF-TOF/MS质谱鉴定和数据库检索,发现发菜Ferritin在干旱胁迫条件下表达量逐渐降低.根据鉴定的Ferritin已知氨基酸序列设计简并性引物克隆该基因,获得了长度为540 bp的DNA,GenBank登陆号为HM854287.序列比较显示该基因具有较高的保守性,蛋白质二级结构主要由α螺旋和随机卷曲构成.RT-PCR分析表明,Ferritin mRNA在干旱胁迫条件下表达量逐渐降低,与Ferritin的表达趋势一致.将Ferritin基因在大肠杆菌中表达,获得符合预期的外源重组蛋白(22.4 kD).实验结果可为进一步研究发菜耐旱的分子机理及探讨发菜对极端干旱环境的适应和保护机制奠定基础.     

蒙古冰草Lhcb1基因克隆及干旱胁迫下的表达分析

利用同源序列从蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)克隆得到1个光合作用叶绿体结合a/b基因,命名为MwLhcb1。MwLhcb1基因cDNA全长1 138bp,包含801bp开放阅读框,编码267个氨基酸,蛋白分子量为28.21kD,等电点4.92。该蛋白二级结构中具有Lhcb基因家族的保守结构域。MwLhcb1蛋白氨基酸序列与其他物种同类蛋白相似性均在87%以上,其中与小麦同类蛋白相似性程度最高达99%。实时荧光定量PCR结果显示,MwLhcb1基因主要在茎叶中表达,在根中表达量极少,干旱胁迫影响MwLhcb1基因表达。该研究结果为进一步研究MwLHcb1在蒙古冰草光合作用与抗旱性中的功能奠定了基础,并从基因遗传进化角度证实了蒙古冰草是小麦野生近缘种的观点,从而提出蒙古冰草是小麦抗性改良的理想基因供体。     

花生类受体蛋白激酶基因AhBAK1的克隆及原核表达

BAK1是富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶,参与调控植物先天免疫反应过程中的程序性细胞死亡过程。实验室已有的花生铝胁迫转录组数据揭示AhBAK1为铝胁迫响应基因。为研究其在花生抗铝机制中的作用,该文分析了铝胁迫下AhBAK1在花生耐铝品种‘99-1507’和铝敏感品种‘中花2号’(‘ZH2’)根尖中的转录变化,采用RT-PCR技术进行扩增AhBAK1的完整CDS序列,并对序列特征进行了分析。结果表明:AhBAK1显著响应铝处理,且在‘99-1507’中有着更强的诱导表达; AhBAK1包括625个氨基酸残基,属富亮氨酸重复区类受体激酶,具跨膜域和蛋白激酶催化结构域,不存在信号肽,预测定位于细胞质膜;我们进一步构建了含有AhBAK1激酶域的pGEX-6p-1-AhBAK1-CD重组质粒,体外诱导表达出约70kD可溶性蛋白,经凝胶亲和层析纯化,最终得到基于蛋白印迹实验(Western Blot)验证正确的重组蛋白。为进一步研究AhBAK1的生物学功能和生化功能奠定了基础。     

玉米类受体蛋白激酶基因ZmLRRPK1的cDNA克隆与表达分析

富亮氨酸重复区的类受体蛋白激酶(LRR-RLKs)在植物对多种信号的响应中发挥作用。应用电子克隆的方法在玉米中克隆了一个LRR-RLKs类基因的全长cDNA,命名为ZmLRRPK1（GenBank接受号为EU873320）。推断的ZmLRRPK1蛋白含有594个氨基酸,分子量为66kDa,等电点pI为5.42,具有典型的LRR-RLKs结构域。半定量RT-PCR结果表明,在ABA、甘露醇和氯化钠的诱导下,ZmLRRPK1在玉米胚芽鞘中表达并在24 h内保持较高的转录水平。     

大麦类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶基因克隆及表达分析

采用RT-PCR法从大麦抗旱品种‘甘啤7号’中克隆了1个类钙调磷酸酶B互作蛋白激酶(CIPK)基因HvCIPK1(GenBank登录号为JX679077)。序列分析表明,该基因全长1 359bp,编码的蛋白含有452个氨基酸,分子量为51.05kD,等电点为9.13。推断具有植物CIPK家族典型的功能结构域,在N端有一特异的催化结构域,该结构域在保守的氨基酸DFG和APE之间含有一个催化所需的活性环;同时C端区域存在一个独特的24个氨基酸组成的调节域,即NAF结构域。荧光定量分析结果表明,在PEG、NaCl和ABA处理下,HvCIPK1基因在大麦幼苗叶片中表达显著上调。推测HvCIPK1基因参与多种逆境信号的转导,可能在大麦的多种非生物胁迫响应中起着重要的作用。