天山雪莲LEA14基因克隆及功能分析

从天山雪莲叶片低温诱导的EST文库中获得了1个胚胎发育晚期丰富蛋白基因(LEA)cDNA全长序列。序列分析表明,该基因含有1个468bp编码155个氨基酸的开放阅读框。NCBI保守域预测此蛋白属于LEA_2家族,命名为SiLEA14。系统进化分析表明,该蛋白与北柴胡的LEA-2蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,SiLEA14表达量在低温、盐和干旱胁迫条件下迅速升高。亚细胞定位结果表明,SiLEA14蛋白定位于细胞核中。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,测定并分析转基因植株在冷冻和盐胁迫处理下的生理指标,结果表明,SiLEA14基因在烟草中的过量表达提高了烟草的抗冻和耐盐能力。     

天山雪莲SikGLP基因的克隆及表达分析

从天山雪莲cDNA文库中分析得到一个类萌发素蛋白基因序列,命名为SikGLP。生物信息学分析表明,该基因包含1个633 bp的完整开放阅读框,编码210个氨基酸。SikGLP分子量为21.6 kDa,理论等电点是6.81,并且是具有信号肽的疏水性蛋白。氨基酸多序列比对发现GLP序列保守性较高,具有的GLP的典型特征。17个物种间的系统发育树可以看出与葡萄GLP进化关系最近。Real time-PCR检测表明,SikGLP基因受低温、甲基紫精和PEG诱导表达,可能在胁迫初期对提高植物防御起作用。     

利用简并引物克隆天山雪莲sikPIP基因片段及RNAi载体的构建

利用NCBI、Bloekmaker、CODEHOP、Primer Premier5.0等数据库和生物软件设计简并引物并利用简并引物RT-PCR,首次从天山雪莲中克隆到474bp的PIP基因cDNA片段,命名为sikPIP,其与GenBank中非洲杂交菊PIP基因氨基酸序列的同源性高达93.0%。从上述序列中选取200bp的序列,利用2对同尾酶将正义片段和反义片段插入到植物表达载体CAM2300-35S-Ocs中,成功构建天山雪莲RNAi载体CAM2300-35S-Ocs-sikPIP。为接下来的遗传转化,进一步探明sikPIP基因在天山雪莲中的功能奠定了基础。     

转天山雪莲冷调节蛋白基因烟草的获得及其抗寒性鉴定

从已建立的天山雪莲cDNA文库中随机挑取单克隆,采用通用引物M13扩增出基因序列并测序,然后将该序列在GenBank中进行比对,根据该序列设计特异引物进行PCR,最终获得了冷调节蛋白基因siCOR的完整开放读码框(ORF);构建植物表达载体,通过农杆菌介导法获得转基因烟草,用RT-PCR对转化烟草进行鉴定,收取种子后筛选出纯合的T3株系,并通过冷冻胁迫进行抗寒性分析。结果表明:(1)siCOR大小661bp,与禾本科植物粳稻的冷调节蛋白基因一致性最高(65.04%)。(2)与野生型植株相比,转siCOR基因烟草均叶片浓绿、无分支侧芽,生长快;在冷冻胁迫条件下,转siCOR基因的烟草叶片相对含水量、PSⅡ相对量子产率降低幅度、相对电导率和丙二醛含量的升高幅度均低于野生型烟草植株,而且转siCOR基因烟草植株叶片出现萎蔫症状的时间较迟、程度较轻,受到的伤害也较轻。研究发现,在冷冻胁迫条件下,转siCOR基因烟草植株表现出良好的生理和生长优势,显示出了较强的抗寒特征。     

天山雪莲冷调节蛋白基因siCOR转化烟草植株的抗旱性分析

冷调节蛋白(cold regulated proteins, CORPs)是植物在冷驯化下产生的特异性蛋白, 与植物的抗寒性密切相关。然而, 大量研究表明, 绝大多数植物冷诱导基因同样会响应水分胁迫。采用半定量RT-PCR分析天山雪莲(Sasussured involucrata)冷调节蛋白基因siCOR的表达, 结果表明siCOR是一个受干旱胁迫诱导表达的基因。为研究siCOR基因是否与抗旱性相关, 以siCOR转基因烟草为研究材料, 利用水分胁迫处理进行抗旱性分析。结果表明与野生型(wild-type, WT)相比, 转siCOR植株叶片萎蔫较迟且程度较轻, 复水后恢复快且较完全; 其叶片相对含水量和PSII相对量子产率的降低幅度、相对电导率和丙二醛含量的升高幅度均低于野生型烟草植株。采用PEG6000模拟干旱胁迫, 发现转siCOR植株T3代种子的萌发率较高, 主根生长的受抑制程度较野生型轻。以上结果表明, siCOR基因在植物对干旱胁迫的响应中起重要作用。     

天山雪莲PsaH基因的克隆及序列分析

Ps I H(Subunit H of photosystem I)是属于光合系统I亚族的分子量约10 kD的内在膜蛋白,是真核生物特有的3个组成光合系统I的亚基之一,在植物光合作用中起重要作用。从天山雪莲(Sasussured involucrataKar.et Kir)叶片全长cDNA文库中,筛选克隆得到PsaH基因。序列分析表明,该基因的开放阅读框为432 bp,编码143个氨基酸,包括由47个氨基酸组成的转运肽和96个氨基酸组成的成熟PS I H。预测该蛋白质相对分子量为15.04 kD,理论等电点(Theoretical pI)为9.81,存在一个跨膜结构。序列比对表明,SikPsaH编码蛋白与蓖麻(Ricinus communis)、毛果杨(Populus trichocarpa)PsaH基因编码的蛋白质具有83.3%的相似性。系统进化树显示,天山雪莲与石蒜(Lycoris radiata)亲缘关系最近。。     

天山雪莲sikFBA1基因克隆定位及表达分析

果糖-1,6-二磷酸醛缩酶FBA家族(fructose-l,6-bisphosphate aldolase)在植物响应逆境调控中具有重要的意义。该研究基于天山雪莲低温转录组研究,采用RT-PCR方法克隆了1个sikFBA1基因,ORF长度为1 077bp,共编码358个氨基酸,含有1个保守的Glycolytic结构域,具有典型的FBA家族特征。系统进化分析发现,sikFBA1蛋白分类上属于Ⅰ型FBA,与来自四叶参(Codonopsis lanceolata)的同源蛋白亲缘关系最近。亚细胞定位结果表明,sikFBA1蛋白定位于细胞质,属于胞质型同工酶,与预测一致。实时定量PCR结果显示,天山雪莲经过不同低温(4℃/-2℃)处理,sikFBA1基因的表达水平整体下调,但该基因在冷胁迫与冰冻胁迫、冷驯化与非冷驯化下呈现出不同的表达模式。研究表明,sikFBA1基因参与了天山雪莲低温胁迫的响应。     

三个甘蓝WRKY基因的克隆及其对非生物胁迫的表达

WRKY蛋白质是一类参与植物生长发育、生物和非生物胁迫以及其他生物过程的转录因子。研究甘蓝WRKY基因在逆境胁迫下的响应机制,为进一步研究BoWRKYs的抗逆功能奠定基础。以甘蓝（Brassica oleracea var. capitata L.）幼苗为试材,RT-PCR克隆BoWRKY40(BolC02g035760.2J)、BoWRKY46(BolC04g031460.2J)和BoWRKY70(BolC04g035730.2J)3个BoWRKYs;采用同源重组法构建pSuper1300:BoWRKYs-GFP载体,进行亚细胞定位;实时荧光定量PCR检测BoWRKYs在ABA、PEG8000和NaCl胁迫下的响应模式。结果表明,BoWRKY40、BoWRKY46和BoWRKY70的cDNA全长分别为873、831和864 bp,分别编码290、276和287个氨基酸,预测蛋白分子量为32.41、32.08和32.52 kD,理论等电点为6.77、6.18和5.62;多重比对分析发现3个BoWRKY蛋白结构域与拟南芥、番茄、玉米和棉花的WRKY结构域高度相似;亚细胞定位显示,3个Bo...     

秋水仙素诱导天山雪莲四倍体的研究

利用组织培养附加秋水仙素的方法对濒危药用植物天山雪莲(Saussurea involucrata Kar.et Kir.)进行多倍体诱导,结果表明:(1)与种子作材料相比,采用秋水仙素处理无菌苗是获得天山雪莲多倍体植株的最佳途径.(2)二倍体植株的叶片薄、平展、较细长、色绿、尖齿不明显、根细长;经秋水仙素处理诱导得到的植株叶片变宽、变肥厚、叶色深绿,尖齿明显、根短粗.(3)染色体计数、气孔分析及流式细胞仪倍性综合检测表明,诱导得到的多倍体变异苗为纯合四倍体.     

天山雪莲UDP葡萄糖-类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因的克隆及功能分析

UDP葡萄糖-类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶(Flavonoid-3-O-glucosyltransferas,3GT)是植物重要的次生代谢产物生物合成途径中的关键酶。文中采用现代生物信息手段,经3GT的同源比对后设计基因特异引物,运用RT-PCR及RACE技术从天山雪莲Saussurea involucrata Kar.et Kir.叶片中克隆得到3GT基因的全长序列(GenBank Accession No.JN092127)。3GT基因的cDNA全长序列含有1个1 548 bp的开放阅读框(ORF),编码516个氨基酸,该基因推断的蛋白与草莓GT6蛋白的相似性为91%,与毛杨梅3GT的相似性为89%;经序氨基酸序列比对,推断的天山雪莲3GT具有糖基转移酶基因家族特有的结构域PSPG-box。半定量PCR的结果显示,天山雪莲3GT基因在叶及愈伤组织中表达量最高,在根中有少量表达,茎中不表达。将该基因构建到含有35S启动子的植物表达载体上,利用农杆菌介导的遗传转化法进行同源转化,将筛选到的含有转3GT基因的愈伤组织进行悬浮培养,并用紫外分光光度法测量其黄酮含量是非转基因愈伤组织总黄酮平均值的2.06倍。     

新疆雪莲体细胞胚胎发生

通过体细胞胚胎发生途径实现了新疆雪莲（Saussurea involucrata Kar．et Kir．）的植株再生。选用新疆雪莲子叶为外植体,接种于MS＋0．5mg·L^-12,4-D＋0．05—1mg·L^-1BA的固体培养基上,进行愈伤组织的诱导。从第1次继代培养的愈伤组织中挑选出黄绿色、颗粒状、质地致密的腔陛愈伤组织,转移到含0．05—0．1mg·L^-1 2,4-D的MS液体培养基中进行悬浮培养,20天后可分化产生大量球形胚。继代过程中相继加入PEG和GA3,可以促进体细胞胚的分化和生长。体细胞胚在含有5mg·L^-1 GA3的MS固体培养基上,可发育成完整的植株。     

新疆雪莲新的内切几丁质酶类冷诱导基因的分离、克隆和测序

通过RT-PCR技术,从经低温驯化的新疆雪莲的叶片中分离克隆了1个新的基因.实验证明,此基因的转录是由低温诱导激活,且随着雪莲低温驯化时间的推移,转录本的量明显增加.测序结果显示,此基因全长643 bp,编码200个氨基酸.序列分析发现,此基因属于Ⅱ类内切几丁质酶基因.初步预测此基因的编码产物可能具有抗冻活性.     

不同抗生素对雪莲愈伤组织生长的影响

以雪莲叶片为外植体,探讨了卡那霉素(kanamycin,Kan)、潮霉素(hygromycin B,Hyg)、羧苄青霉素(car-benidillin,Car)3种抗生素对雪莲愈伤组织诱导、生长及分化的影响,以确定农杆菌介导的遗传转化研究中筛选剂和抑菌剂的最适浓度。结果表明:40mg/L的卡那霉素已抑制雪莲愈伤组织生长,当卡那霉素为50mg/L时,愈伤组织的生长基本停止;8.0mg/L潮霉素能够有效抑制雪莲愈伤组织的生长,当潮霉素为20mg/L时则生长的愈伤组织块较小、褐化、甚至死亡。同时,低浓度(0.5～2.0mg/L)的潮霉素可以提高雪莲愈伤组织的分化率;作为农杆菌抑菌剂,不同浓度羧苄青霉素对雪莲愈伤组织生长的影响差异极显著,当羧苄青霉素的浓度超过400mg/L时对雪莲愈伤组织的出愈及生长均有明显的抑制作用。     

雪莲愈伤组织蛋白质提取及双向电泳分析

以产自西藏绵头雪莲为材料,分别采用TCA/丙酮法、尿素法和酚法,提取雪莲愈伤组织蛋白质并进行双向电泳,对蛋白产量和纯度以及电泳图谱进行比较。结果表明:(1)酚法较TCA/丙酮法和尿素法获得的蛋白质更纯,杂质少,蛋白点多且分辨率较高,在二维电泳图谱中背景清晰,横纹和纵纹较少。(2)对酚法提取的蛋白质样品进行上样量的比较结果显示,17cm胶条500μg上样量二维图谱的背景和蛋白点分布较好。(3)用0℃处理雪莲愈伤组织12h,利用建立的双向电泳体系分析结果发现,有33个蛋白点比常温(23℃)上调1.5倍表达,有5个蛋白点的表达下调2倍。(4)质谱鉴定结果表明,低温诱导的蛋白包括NADP-依赖型异柠檬酸脱氢酶、腺苷高半胱氨酸酶、抗性RPP8类蛋白、蛋白点gi|13129470、α-微管蛋白,分别与新陈代谢、植物防御、能量代谢、细胞的结构蛋白相关。     

天山雪莲SiICE2基因克隆及抗寒性分析

该研究以天山雪莲(Saussurea involucrata)的转录组数据为基础,利用Premier 5.0设计1对特异性引物SiICE2-Up和SiICE2-Down,以天山雪莲cDNA为模板克隆得到天山雪莲SiICE2基因的开放阅读框(ORF),对其进行生物信息学分析;构建植物表达载体pCAMBIA2300-35S-SiICE2-Nos,利用农杆菌介导法导入番茄(Lycopersicon esculentum),通过PCR和RT-PCR对转化植株进行验证,qRT-PCR分析转SiICE2基因番茄株系SiICE2基因的相对表达量;将转SiICE2基因型和野生型番茄在0℃处理后,进行抗寒性分析。结果表明:(1)成功克隆得到天山雪莲SiICE2基因,其大小为462bp,共编码153个氨基酸,系统进化分析发现SiICE2蛋白与菜蓟(Cynara scolymus L)亲缘关系最近。(2)成功构建了植物表达载体pCAMBIA2300-35S-SiICE2-Nos,经农杆菌介导法侵染番茄,PCR鉴定表明共有9株为转SiICE2基因番茄植株。(3)膜生理指标测定结果显示,随着低温处理时间的增加,转SiICE2基因型番茄的相对电导率、丙二醛含量均显著低于野生型,在处理时间为24h时,转SiICE2基因型番茄相对电导率比野生型低31.7%,丙二醛含量比野生型低4.2μmol/g。(4)抗氧化酶活性测定结果显示,随着低温处理时间的增加,转SiICE2基因番茄植株的POD、CAT和SOD活性均呈现持续递增趋势,野生型呈先逐渐升高后降低的趋势,且各处理时间内转SiICE2基因番茄的POD、CAT和SOD活性均显著高于野生型。研究发现,天山雪莲SiICE2基因可以显著增强非低温驯化番茄的抗寒性。     

Assessment of genetic stability in tissue-cultured products and seedlings of Saussurea involucrata by RAPD and ISSR markers

To control the genetic quality during the whole process of tissue culture of the traditional Chinese medicinal plant, Saussurea involucrate Kar. et Kir., DNA polymorphisms and genetic variations were investigated using randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) and inter-simple sequence repeats (ISSR) markers. The genetic stability/variation in tissue-cultured products, including three calli, three adventitious shoots, regenerated plantlets and 2 year-old regenerated plantlets cultivated in the planting base in Tianshan Mountain, were assessed compared with 1 year-old and 2 year-old seedlings cultivated in the same planting base using aseptic seedlings as reference. Apparent genetic variation was detected in the 11 type of plant materials. The percentages of polymorphic bands in the RAPD and ISSR analysis were, respectively, 35% and 33%. Cluster analysis indicated that the genetic similarity values calculated on the basis of RAPD and ISSR data among the 11 type of plant materials were respectively ranged from 0.823 to 0.995 with a mean of 0.878 and 0.825 to 0.974 with a mean of 0.885, which classified the samples into three groups. The similarity coefficient also revealed that differences among three calli were not remarkable by both RAPD and ISSR analysis, and only chemical components and growth properties needed consideration in the screening of callus used for the next redifferentiation studies. But there are remarkable differences among three adventitious shoots analyzed by ISSR markers. Therefore, RAPD and ISSR markers are efficient tools in genetic variation assessment and quality control in plant tissue culture process.