小麦TaLEC1基因的克隆及其表达特性分析

为了探讨LEC1基因在小麦(Triticum aestivum L)非生物胁迫应答中的功能,该研究通过RT-PCR结合RACE技术克隆小麦TaLEC1基因,并采用qRT-PCR方法分析了该基因在小麦不同组织以及不同处理下的表达模式,为深入研究小麦LEC1基因在干旱、高温和高盐胁迫下的响应机制奠定基础。结果表明:(1)成功克隆到小麦TaLEC1基因,该基因cDNA序列全长为1 074 bp,其中5′端非编码区23 bp,开放阅读框为741 bp,3′端非编码区310 bp,编码246个氨基酸,具有典型的CBFD_NFYB结构域。(2)实时荧光定量分析显示,TaLEC1在不同组织间表达差异显著,10 d龄幼苗的叶中表达量最高。(3)TaLEC1基因可被植物激素ABA诱导而上调表达,属于ABA依赖型的表达调控通路。(4)PEG模拟干旱胁迫处理后的0.5～1 h,TaLEC1基因呈上调表达;42℃胁迫处理过程中,TaLEC1基因呈稳定上调表达趋势,并在胁迫处理后12 h和48 h时表达急剧上调,分别为对照的52.8倍和34.5倍;NaCl胁迫处理0.5 h时TaLEC1基因迅速上调表达。研究表明,小麦TaLEC1基因参与ABA依赖的胁迫响应,推测可能在小麦耐受高温胁迫和渗透胁迫过程中发挥着重要的脱水保护功能。     

棉花GhMYB113基因的克隆与表达分析

该研究利用序列拼接并结合RT-PCR技术,从棉花叶片中克隆了1个MYB基因的cDNA序列,命名为GhMYB113。序列分析表明,该基因开放阅读框为738bp,编码246个氨基酸,含有2个MYB结构域,属R2R3-MYB类型转录因子。该基因的基因组序列长1 927bp,由3个外显子和2个内含子构成。氨基酸序列比对发现该蛋白与其他物种的MYB蛋白有较高的一致性。系统进化分析显示,棉花GhMYB113与现代杂交月季亲缘关系最近。qPCR分析发现,该基因在棉花根中优势表达,在干旱、高盐及低温胁迫后表达量均发生变化,推测GhMYB113可能在植物响应干旱、高盐及低温等非生物胁迫过程中起作用。     

梭梭14-3-3蛋白基因HaFT-5、HaFT-6克隆及表达分析

14-3-3蛋白是生物体内重要的调节蛋白,对细胞代谢及循环、信号传导、转录调节、蛋白跨膜转运、以及生物胁迫和非生物胁迫等多种生理过程均有重要的调节作用。本研究用RT-PCR从梭梭中克隆2个14-3-3蛋白基因,分别命名为Ha FT-5、Ha FT-6。用q RT-PCR分析Ha FT-5、Ha FT-6基因在不同处理后的表达。研究显示,Ha FT-5全长501 bp,编码139个氨基酸;Ha FT-6全长647 bp,编码226个氨基酸。在干旱、高盐、ABA、IAA处理后梭梭Ha FT-5和Ha FT-6基因后呈现不同的表达模式。综上所述,这2个基因可以响应逆境胁迫和2种激素信号,本研究可为进一步探索梭梭的抗逆分子机制提供了理论基础。     

柑橘MYB15基因的克隆与表达分析

采用电子克隆和RT-PCR方法从柚(Citrus maxima(Burm.)Merr.)、枳(Poncirus trifoliata(L.)Raf.)和柠檬(Citrus limon(L.)Burm.f.)实生苗中克隆了3个MYB蛋白基因,分别命名为CmMYB15、PtMYB15和ClMYB15;并用实时定量qRT-PCR技术检测了该基因在脱落酸(ABA)、干旱、低温和高盐胁迫处理下的时空表达。结果显示,CmMYB15、PtMYB15和ClMYB15的cDNA序列全长分别为994、992、988 bp,分别编码267、266、265个氨基酸,且编码的氨基酸序列N端均含有2个串联的不完全重复的MYB DNA-binding结构域,由此推测该3个基因均属于R2R3亚类;MYB15基因均能被ABA、干旱、低温和高盐胁迫诱导表达,且在柚、枳和柠檬中存在表达差异。本研究表明柚CmMYB15、枳PtMYB15和柠檬ClMYB15是MYB基因家族成员,可能在柑橘响应非生物胁迫过程中起到一定的作用。     

逆境胁迫对油菜谷胱甘肽还原酶基因表达及其酶活性的影响

利用cDNA末端快速分离(RACE)技术从陇油6号油菜中克隆得到一个新的谷胱甘肽还原酶基因GR2,全长2073 bp,开放阅读框1692 bp,编码563个氨基酸,预测蛋白质分子量为60.7 kDa,等电点7.9.实时荧光定量PCR分析表明:GR2基因在油菜根、茎、叶中均有表达,其中在叶中表达量最高.GR1和GR2基因的转录以及谷胱甘肽还原酶(GR)活性受到低温、高温、干旱、高盐胁迫的诱导,表明油菜谷胱甘肽还原酶在抵御低温、高温、干旱、高盐胁迫过程中发挥重要作用.脱落酸(ABA)预处理后再进行上述胁迫处理,与单独上述胁迫相比,GR1和GR2基因的转录以及GR活性水平明显上升,表明ABA可以诱导GR1和GR2基因表达和GR酶活性.MAPKK抑制剂U0126预处理后再进行上述胁迫处理,与单独上述胁迫相比,GR1和GR2基因的转录以及GR活性水平明显下降,表明U0126对GR1、GR2基因表达以及GR酶活性有抑制作用.     

柠条锦鸡儿CkLEA1基因克隆及表达分析

植物受到逆境胁迫后,大量逆境响应基因会被诱导表达,LEA蛋白编码基因就是与植物抗旱、抗冷等非生物胁迫密切相关的一类基因.从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制性削减杂交文库中筛选到了一条LEA蛋白编码基因并进行了克隆.序列比对与系统进化分析显示该基因属于LEA3基因家族成员,命名为CkLEA1(GenBank登录号是KC309408).克隆得到该基因gDNA长469bp,包含两个外显子和一个内含子;cDNA长357bp,包含300bp的开放阅读框,推导编码99个氨基酸的蛋白质.利用荧光定量PCR技术对CkLEA1基因在各种逆境胁迫条件的表达情况进行初步研究表明,CkLEA1受干旱、ABA、冷、热、盐和碱等处理不同程度地诱导,推测其与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫的机制有关.     

小麦非生物胁迫相关基因TaAIM的表达分析

MYB转录因子是一个在植物的应激反应中起着核心作用的蛋白质家族.为了进一步研究小麦非生物胁迫诱导转录因子的表达特性,利用同源克隆的方法从小麦中获得了 1个R2R3-MYB转录因子基因TaAIM,采用生物信息学方法对TaAIM的序列进行分析,采用半定量RT-PCR方法研究TaAIM在不同组织以及不同非生物逆境胁迫条件下的表达.序列分析表明,TaAIM的全长cDNA序列为1 509 bp,开放阅读框为960 bp,编码319个氨基酸,蛋白质预测分子量约为35.207 kD,等电点为4.8,预测其蛋白质二级结构包含12个α-螺旋.系统进化树分析表明,TaAIM与二穗短柄草中的1个R2R3-MYB转录因子有较高的相似性.序列多重比对表明,TaAIM与其同源蛋白序列的MYB结构域均高度保守.半定量RT-PCR分析表明,TaAIM在小麦各个组织中均表达,在根和叶中的表达量较为明显;在盐、PEG、ABA和低温处理后均能够诱导TaAIM表达.这些结果表明,TaAIM基因参与了小麦对非生物胁迫的响应,可为进一步研究TaAIM的生物学功能提供理论基础.     

茶树CsNCED2基因的克隆和表达分析

该研究以铁观音茶树品种叶片为材料,通过RT-PCR技术,克隆了茶树脱落酸(ABA)合成途径关键限速酶——9-顺式环氧类胡萝卜素裂解双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase,NCED)基因的全长cDNA序列。该基因cDNA全长1 931bp,包含1 821bp完整开放阅读框,共编码606个氨基酸残基。NCBI同源分析结果表明,与葡萄VvNCED2相似性最高(78%),命名为CsNCED2(NCBI登录号:MF765770)。氨基酸序列分析显示,其具有NCED家族的FLNO2258保守结构域,以及MIAHPKxDP和HDFAITE保守结构域序列;在保守区存在4个Fe2+活性组氨酸结合位点,N-端含有叶绿体转运肽。实时荧光定量PCR分析表明,CsNCED2基因在铁观音叶、茎和花中表达量较高;白茶萎凋和乌龙茶做青均可以诱导CsNCED2基因显著上调表达;除干旱胁迫抑制CsNCED2表达外,ABA和低温胁迫均能够诱导CsNCED2基因显著上调表达。表明CsNCED2基因在茶树ABA合成代谢以及胁迫响应中发挥重要作用。     

小麦E3泛素连接酶基因TaAIRP2-1B克隆及功能分析

干旱等非生物胁迫严重影响农作物生产。本研究克隆了小麦(Triticum aestivum L.)TaAIRP2-1B基因,探讨其对非生物胁迫的响应机制,为促进小麦抗旱性的遗传改良提供基因资源。组织特异性表达模式分析显示,TaAIRP2-1B基因在小麦抽穗期的各个组织中均有表达,在茎组织中的表达水平较高,而根系中的表达水平较低。非生物胁迫表达模式分析显示,Ta AIRP2-1B受ABA、PEG及冷胁迫诱导表达。过表达TaAIRP2-1B拟南芥在0.4μmol/L的ABA处理条件下,种子发芽率显著低于野生型,表明TaAIRP2-1B提高了拟南芥种子萌发期对ABA的敏感性。ABA处理抑制转基因和野生型拟南芥幼苗的根系生长,但转基因拟南芥受抑制程度显著高于野生型,表明TaAIRP2-1B提高了拟南芥幼苗对ABA的敏感性。转基因结果表明超表达TaAIRP2-1B增强了拟南芥的抗旱性,并且转基因株系的保水率显著高于野生型。总之,本研究发现小麦基因Ta AIRP2-1B参与了植物对非生物胁迫的应答,可能是通过ABA途径正向调控植物的抗旱性。     

小麦胁迫相关基因W1的克隆及表达模式分析

应用噬菌体原位杂交技术从干旱胁迫诱导的小麦cDNA文库中克隆到一个胁迫诱导的基因片段别。删全长cDNA为901bp,其中,编码区长498bp,编码166个氨基酸。Southern杂交表明,W1是一个低拷贝基因。RT—PCR结果表明,W1受干旱、低温的诱导,但不受高盐的诱导。氨基酸序列分析发现W1有一个USP保守区（pfam00582）。同源性分析发现W1与一个水稻胁迫诱导蛋白（NM_001061239）的同源性为83％,但该类蛋白的功能尚无报道。肼是小麦第1个被克隆的胁迫相关蛋白基因,该基因的克隆有助于阐明小麦的抗逆机制,并为今后培育抗逆性小麦品种提供候选基因。     

菠菜14-3-3蛋白基因的克隆及硝酸盐胁迫下的表达分析

利用RT-PCR和RACE技术,从菠菜中首次获得了14-3-3蛋白基因的全长cDNA序列(GenBank登录号JX952165),命名为So14-3-3.该基因全长1 166 bp,开放阅读框801 bp,编码266个氨基酸.序列比对发现So143 3蛋白与其他植物14-3-3蛋白氨基酸序列一致性高达77.6％～84.7％.半定量RT-PCR表明,随NO3-胁迫处理时间的延长和浓度的增加,菠菜根和叶中So14-3-3基因的表达增强.实验构建了pGEX4T-So14-3-3原核表达载体,并通过IPTG诱导后获得分子量约为56 kD的蛋白.进一步的蛋白质印迹检测结果表明,随着NO3处理时间的延长和浓度的增加,So14-3-3蛋白表达也增加.该实验结果为进一步研究So14 3-3蛋白功能提供了基本的实验基础.     

Cloning and characterization of the 14-3-3 protein gene from the halotolerant alga Dunaliella salina

Previous studies have demonstrated that 14-3-3 proteins exist in all the eukaryotic organisms studied; however, studies on the 14-3-3 proteins have not been involved in the halotolerant, unicellular green alga Dunaliella salina so far. In the present study, a cDNA encoding 14-3-3 protein of D. salina was cloned and sequenced by PCR and rapid amplification of cDNA end (RACE) technique based on homologous sequences of the 14-3-3 proteins found in other organisms. The cloned cDNA of 1485 bp in length had a 29.2 kDa of molecular weight and contained a 774 bp of open reading frame encoding a polypeptide of 258 amino acids. Like the other 14-3-3 proteins, the deduced amino acid sequences of the D. salina 14-3-3 protein also contained two putative phosphorylation sites within the N-terminal region (positions 62 and 67). Furthermore, an EF hand motif characteristic for Ca²⁺-binding sites was located within the C-terminal part of this polypeptide (positions 208–219). Analysis of bioinformatics revealed that the 14-3-3 protein of D. salina shared homology with that of other organisms. Real-time quantitative PCR demonstrated that expression of the 14-3-3 protein gene is cell cycle-dependent.     

Two related low-temperature-inducible genes of Arabidopsis encode proteins showing high homology to 14-3-3 proteins,a family of putative kinase regulators

We have isolated two Rare Cold-Inducible (RCI1 and RCI2) cDNAs by screening a cDNA library prepared from cold-acclimated etiolated seedlings of Arabidopsis thaliana with a subtracted probe. RNA-blot hybridizations revealed that the expression of both RCI1 and RCI2 genes is induced by low temperature independently of the plant organ or the developmental stage considered. However, RCI1 mRNA accumulates faster and at higher levels than the RCI2 one indicating that these genes have differential responsiveness to cold stress. Additionally, when plants are returned to room temperature, RCI1 mRNA decreases faster than RCI2. In contrast to most of the cold-inducible plant genes characterized, the expression of RCI1 and RCI2 is not induced by ABA or water stress. The nucleotide sequences of RCI1 and RCI2 cDNAs predict two acidic polypeptides of 255 and 251 amino acids with molecular weights of 29 and 28 kDa respectively. The alignment of these polypeptides indicates that they have 181 identical amino acids suggesting that the corresponding genes have a common origin. Sequence comparisons reveal no similarities between the RCI proteins and any other cold-regulated plant protein so far described. Instead, they demonstrate that the RCI proteins are highly homologous to a family of proteins, known as 14-3-3 proteins, which are thought to be involved in the regulation of multifunctional protein kinases.     

棉花143-3L基因的分子鉴定及其在纤维发育中优势表达分析

14-3-3蛋白以二聚体形式存在于所有真核生物中,是一种高度保守的调节蛋白,在细胞生长、增殖、凋亡、信号转导等生命活动中发挥着重要调控作用。我们在棉纤维cDNA文库中分离克隆到1个基因(cDNA),编码14-3-3蛋白类似物,命名为Gh14-3-3L(Gossypiumhirsutum14-3-3-like)。该cDNA长度为1,029bp,包含762bp开放阅读框,其编码蛋白由253个氨基酸组成。Gh14-3-3L与其他真核生物的14-3-3蛋白具有较高的同源性,并具有14-3-3蛋白的基本结构:二聚体结构域、磷酸化丝氨酸富集识别序列、4个CC结构和1个EFHand结构。Northern杂交分析显示Gh14-3-3L在棉纤维发育早期优势表达,且在10DPA棉纤维细胞中表达量最高,这表明Gh14-3-3L基因可能涉及棉纤维细胞伸长过程的调节。研究还表明,该基因在胚珠和花瓣组织中也有较强的表达,但在其他组织中表达较弱或不表达。     

高粱LEA3蛋白基因和启动子的克隆及序列分析

根据禾本科LEA3基因保守序列设计简并引物,同时结合RACE方法获得高粱LEA3基因全长cDNA序列1032bp,该序列含有一个612bp的阅读框,编码203个氨基酸,包含7个串联的LEA3蛋白的基元序列。通过与玉米、小麦、水稻、大麦的LEA3蛋白序列比较,氨基酸序列同源性分别为73.8%、53.77%、45.63%和53.99%;其编码蛋白理论相对分子量为21.22kD,等电点pI=8.79;蛋白质二级结构预测表明2段α螺旋结构占主导,与目前已知的多种植物的LEA3蛋白具有相似的结构功能域。通过热不对称交错PCR(TAIL PCR)技术获得LEA3基因启动子749bp的DNA序列,该区域包含ABA应答元件、干旱胁迫应答元件、以及胚胎和胚乳特异表达元件;通过PHyML软件构建了禾本科植物LEA3基因ML系统树。这些研究结果为深入了解该基因的功能和高粱抗旱的分子机理提供了基础数据。     

Molecular characterization of a 14-3-3 zeta gene from Plodia interpunctella: A potential marker for phylogenetic inference

The 14-3-3 proteins are a large family of approximately 30 kDa acidic proteins and acting in the regulation of many biological processes. In this study, a 14-3-3 zeta (Pi14-3-3z) gene from the Indian meal moth, Plodia interpunctella (Lepidoptera, Pyralidae) was isolated and characterized. The full-length cDNA of Pi14-3-3z is 1382 bp, including a 5'-untranslated region (UTR) of 141 bp, 3′-UTR of 497 bp and an open reading frame (ORF) of 744 bp encoding a polypeptide of 247 amino acids which contains a 14-3-3 homologues domain (PF00244). The deduced Pi14-3-3z protein sequence has 81%–100% identity with the homologues in comparison to with other individuals. qPCR analysis revealed that Pi14-3-3z was expressed at the four developmental stages and in all tissues tested. Based on the amino acid of 14-3-3z, phylogenetic analysis demonstrated a similar topology with the traditional classification, suggesting 14-3-3z protein has the potential value in phylogenetic inference.     

小麦Na+/H+反转运蛋白基因的克隆和特性

以水稻(Oryza sativa L.) Na+/H+反转运蛋白cDNA片段为探针,从小麦盐胁迫cDNA文库中筛选和克隆了2个小麦Na+/H+反转运蛋白基因,分别命名为TaNHX1 和 TaNHX2.序列分析表明TaNHX1为2 029 bp,包含一个完整的1 638 bp的ORF,编码546个氨基酸,其中含有DIFFIYLLPPI跨膜区.TaNHX2为1 693 bp,包含部分ORF及808 bp的3′-UTR.这2个基因与已知的水稻、拟南芥(Arabidopsis thialiana)和滨藜(Atriplex gmelini)中的同类基因NHX的相似性约为70%.RT-PCR分析表明小麦苗经400 mmol/L NaCl处理1 h后,TaNHX1的转录水平有所提高.