盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆,基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。     

盐胁迫下植物基因的表达与基因工程研究进展

在各种环境胁迫中,盐胁迫是造成作物减产的严重环境因素之一。随着植物分子生物学快速发展,植物耐盐性研究已深入到耐盐相关基因的克隆、基因的结构分析以及基因表达领域。文中就与植物耐盐性密切相关的小分子渗透物质、晚期胚胎发生富集蛋白(LEA)、通道蛋白、盐胁迫相关基因、信号传导基因和转录因子研究作了综述。同时对植物耐盐性研究作了简单的展望。     

植物抗旱相关基因研究进展

遭遇极端温度、干旱、高盐等胁迫时,植物需要调控多种基因,通过多种途径来抵御非生物胁迫的伤害。综述了植物在干旱胁迫发生时,信号传导和转录因子相关调控基因以及在水分运输、抗脱水、渗透调节以调节气孔开关等功能相关基因克隆的研究进展,并提出了今后开展植物抗逆研究的建议。     

拟南芥转录因子GRAS 家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子, 已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用。目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因。利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测, 对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索, 提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因。以SCL13为例, 利用基因芯片相关性和GO分析, 对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析。这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路, 同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因。     

干旱胁迫诱导下植物基因的表达与调控

干旱胁迫能够诱导植物表达大量的基因 ,研究这些基因的表达与调控 ,为植物抗旱的定向育种创造条件。本文系统介绍了在干旱胁迫条件下 ,植物体内渗透调节物质和可溶性糖合成有关的基因、离子和水分通道及Lea蛋白基因的表达 ,以及与这些基因表达相关的调控元件和因子 ,干旱胁迫信号转导等方面的最新研究进展。     

拟南芥转录因子GRAS家族基因群响应渗透和干旱胁迫的初步探索

GRAS家族是一类植物特有的转录调控因子,已有报道表明该家族基因在植物生长发育和光信号转导过程中具有重要作用.目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组中已鉴定了33个GRAS家族基因.利用功能基因组学和生物信息学手段,通过基因芯片数据挖掘和基因功能预测,对拟南芥GRAS家族基因在渗透和干旱胁迫过程中的应答模式进行了初步探索,提出了一类响应渗透胁迫和干旱胁迫的拟南芥GRAS家族基因.以SCL13为例,利用基因芯片相关性和GO分析,对其在渗透胁迫信号转导过程中可能的调控机制进行了预测和分析.这一研究将为阐明GRAS家族基因参与水分胁迫的分子机制提供新的思路,同时也为植物抗逆分子育种提供候选基因.     

渗调基因研究进展

一引言渗透调节即细胞对渗透压胁迫的适应,是一个生物学过程,通过渗调过程生物细胞可免遭脱水致死。参与渗透调节的基因叫渗透基因(osm gene)。由于渗调研究在农业、医药和工业上的潜在意义,许多科学家投入了此项研究。早期的研究集中于微生物和植物的渗调保护物(osmprotectant)的发现和生理功能上,已取得了很大成就。进入八十年代以来,由于分子生物学的发展和遗传工程技     

渗透胁迫相关基因高通量筛选技术体系的建立

随着功能基因组学的发展,在基因组水平上获得了大量渗透胁迫相关基因。农杆菌介导的超量表达是筛选和鉴定这些基因功能最为常用的技术。以植物表达载体pBI121为基础,在不改变其氨基酸序列的基础上通过定点突变消除了其上与质粒复制和稳定性有关的trfA基因（X00713）内部的SfiI酶切位点,并在表达单元CaMV35s启动子和NOS终止子之间引入了SfiIA和SfiIB位点,改造成通用植物表达载体卡盒pBHT-5。该载体卡盒可直接用于连接Clontech SMARTTM技术构建的cDNA文库,提高了大规模构建cDNA文库基因植物表达载体的工作效率。为高通量的筛选与鉴定基因功能,从大量的渗透胁迫相关基因中筛选出具有独立知识产权的、对植物抗渗透胁迫起重要作用的新基因奠定了坚实的基础。     

陆地棉GhCDPK1基因响应干旱胁迫的功能初探

钙依赖性蛋白激酶(CDPKs)是一类重要的钙信号感受蛋白和响应蛋白,在植物干旱、低温、盐碱等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。为探讨陆地棉GhCDPK1基因在干旱胁迫下所起的作用,该研究利用实时荧光定量PCR技术分析了PEG模拟干旱胁迫下该基因的表达量,发现GhCDPK1基因受干旱胁迫诱导。通过构建植物表达载体pCAMBIA2300-GhCDPK1,采用农杆菌介导的叶盘法转化模式植物烟草,发现干旱胁迫下转基因植株保水能力明显高于野生型植株,叶绿素、脯氨酸、可溶性蛋白含量及POD、SOD活性也高于野生型植株,而丙二醛含量低于野生型植株。研究结果表明,GhCDPK1基因作为正向调控因子响应干旱胁迫诱导,过表达GhCDPK1基因可以使植株积累更多的渗透调节物质、增强抗氧化系统酶的活性和维持细胞膜的稳定性来提高植物抵御外界干旱胁迫的能力。     

基因芯片技术分析转SlNAC10基因拟南芥非生物胁迫相关差异表达基因

NAC(NAM、ATAF1/2和CUC2)转录因子是植物特有的转录调控因子,在植物的器官建成、生长发育以及抵御非生物胁迫等方面发挥着至关重要的作用。该文利用基因芯片技术筛选转Sl NAC10基因拟南芥和野生型拟南芥非生物胁迫抗性相关差异表达基因,并通过实时荧光定量PCR对部分差异表达基因进行验证。芯片结果显示,差异表达2倍以上的基因有4 054个,其中与非生物胁迫相关基因有15个,与非生物胁迫相关的转录因子基因有14个,这些基因参与应答渗透胁迫、响应高盐、冷、热、高光强等胁迫。对差异表达2倍以上的基因进行GO(Gene Ontology)分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析,发现这些基因在非生物胁迫相关的13个注释中富集,涉及相关代谢途径96个,其中包括植物激素信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢、吲哚生物碱合成、谷胱甘肽代谢等。以上结果表明,SlNAC10可直接或间接调控多种下游基因的表达,提高植物抵御非生物胁迫的能力。     

拟南芥ANAC055基因突变体对高盐和渗透胁迫的响应

高盐和渗透等非生物胁迫是影响农作物产量和品质的重要因素,非生物胁迫发生时,植物通过体内各类转录因子启动胁迫应答反应,进而降低非生物胁迫对植物的损伤。本研究筛选出植物特异性转录因子ANAC055编码基因的纯合T-DNA插入突变体SALK_152738,测序分析发现T-DNA插在ANAC055基因的3'UTR区域。实时荧光定量PCR结果表明叶中ANAC055基因表达量最高;与野生型相比,突变体叶、茎和花中ANAC055基因表达量分别下降了40%、50%和70%。高盐胁迫后,野生型和突变体叶中ANAC055基因表达量分别比对照上升了320%和55.4%;而渗透胁迫时,该基因叶中的表达量分别比对照下降了47.7%和56.3%;电子表达谱分析发现该基因根中的表达可受高盐和渗透等多种非生物胁迫的诱导表达。高盐和渗透胁迫时野生型和突变体幼根的生长均受到明显抑制,但高盐胁迫对突变体根生长的抑制作用比对野生型根生长的抑制作用更大。上述分析表明拟南芥ANAC055基因可受高盐和渗透等非生物胁迫的诱导表达,并且其在拟南芥幼根的生长发育过程中具有一定的作用,本研究有助于进一步明确其在非生物胁迫过程中的作用。     

植物盐胁迫的信号调控机制

盐胁迫会引起渗透胁迫、离子毒害和次级胁迫,极大危害到植物的生存。之前的研究中,借助于分子生物学和遗传学手段,已经鉴定出多个基因参与到盐胁迫信号通路的调控,其中SOS途径是主要的植物抗盐调节机制。氨基酸、甜菜碱、可溶性糖等渗透调节物质,脯氨酸、多胺等信号小分子,SOD、CAT等抗氧化酶,HKT等离子通道蛋白均参与到了植物对盐胁迫的响应。本研究总结了盐胁迫条件下植物调控离子平衡、氧化胁迫、生长发育的最新研究进展,为之后的研究提供依据。     

植物ASR基因研究进展

ASR（abscisic acid,stress,ripening-induced）基因是近年来从植物中发现的一类受ABA、胁迫和成熟诱导表达的基因,具有保守的ABA/WDS结构域。ASR基因不仅参与植物对干旱、高盐、低温以及脱落酸的胁迫应答,而且参与植物生命活动的许多过程,如果实发育、成熟和糖代谢等。本文综述了近年来国内外ASR基因的研究进展,主要包括ASR基因和蛋白结构特点、ASR基因家族的进化、ASR基因的表达及可能具有的功能,为植物ASR基因研究提供参考。     

植物ASR基因研究进展

ASR(abscisic acid,stress,ripening-induced)基因是近年来从植物中发现的一类受ABA、胁迫和成熟诱导表达的基因,具有保守的ABA/WDS结构域。ASR基因不仅参与植物对干旱、高盐、低温以及脱落酸的胁迫应答,而且参与植物生命活动的许多过程,如果实发育、成熟和糖代谢等。本文综述了近年来国内外ASR基因的研究进展,主要包括ASR基因和蛋白结构特点、ASR基因家族的进化、ASR基因的表达及可能具有的功能,为植物ASR基因研究提供参考。     

转ZjAPX基因拟南芥对NaCl、干旱胁迫的耐性研究

旨在探讨枣树抗坏血酸过氧化物酶基因ZjAPX在植物渗透胁迫中的作用。将ZjAPX基因转入到模式植物拟南芥,以野生型(WT)、转ZjAPX拟南芥株系T2为试材,进行不同浓度NaCl胁迫和干旱胁迫。结果表明,转基因株系的种子萌发、植株生长均优于野生型株系;荧光定量PCR检测转基因拟南芥植株在干旱和盐胁迫处理10 d后目的基因ZjAPX的表达量显著高于野生拟南芥,表明ZjAPX的高表达明显提高了植株的抗旱和耐盐性。     

植物逆境胁迫耐受性功能基因组研究进展

为了更加高效地利用基因工程技术提高植物对逆境胁迫的耐受性,需要在全基因组水平上对植物逆境胁迫耐受性的复杂机制进行整合性研究.植物逆境胁迫耐受性功能基因组的研究可概括为：利用胁迫特异性的表达序列标签(EST)及cDNA微阵列（或基因芯片）技术筛选与胁迫相关的候选基因,然后利用反向遗传学等技术对候选基因的功能进行研究,利用酵母双杂交、正向遗传学等技术对基因及基因产物间的相互关系进行研究.通过这些研究可以全面地了解植物对胁迫（渗透、干旱、极端温度）响应的复杂机制和相互作用以及相应的信号转导途径,从而为更加高效地利用基因工程技术提高植物对逆境胁迫的耐受性奠定基础.     

玉米中介体亚基ZmMED7基因的克隆及表达分析

为了研究玉米中介体亚基ZmMED7基因的功能,通过荧光定量PCR技术,研究ZmMED7-1和ZmMED7-2在玉米不同组织中的表达及在ABA处理、盐害和渗透胁迫等逆境条件下的应答反应,并将ZmMED7-1和ZmMED7-2转入拟南芥中研究其基因功能。结果显示,ZmMED7在玉米不同发育时期的组织器官中均有表达,ZmMED7-1和ZmMED7-2分别在V1和V5期的叶片中表达量最高。ABA、盐害和渗透胁迫等处理都能够抑制ZmMED7-1和ZmMED7-2基因的表达。过表达ZmMED7-1导致拟南芥在种子萌发时期对盐胁迫的耐受能力减弱。研究结果说明:ZmMED7基因作为负调控因子参与了植物逆境胁迫应答反应。     

过表达秋茄C2H2型锌指蛋白基因KcZFP提高烟草耐盐性

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用.锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色.本研究以秋茄C2H2型锌指蛋白编码基因KcZFP为目的基因,在烟草中过表达KcZFP,分析C2H2型锌指蛋白在植物耐盐性中的作用.研究结果显示:转基因株系中,KcZFP表达量显著提高.过表达KcZFP的烟草植株的耐盐性明显提高,在200 mmol/L NaCl处理的条件下,KcZFP过表达烟草中脯氨酸水平远高于野生型植株.对光合作用参数比较分析显示,在KcZFP过表达植株中净光合速率受盐胁迫的影响小于野生型植株,光合系统在一定程度上得到了保护.研究结果说明KcZFP作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献.     

辽宁碱蓬SlCMO基因盐胁迫表达分析及盐诱导启动子鉴定

胆碱单加氧酶（choline monooxygenase, CMO）是合成甜菜碱的关键酶,甜菜碱在植物抵抗渗透胁迫中起着重要的作用。本研究室前期克隆了盐生植物辽宁碱蓬CMO（Suaeda liaotungensis CMO）基因及启动子。本研究对SlCMO基因在盐胁迫下的表达及盐诱导启动子进行分析。qRT-PCR分析SlCMO基因在辽宁碱蓬不同器官及盐胁迫下的表达,结果表明,SlCMO基因在根、茎、叶中均有表达,其中茎、叶中的表达量较高,SlCMO基因在根、茎、叶中的表达均受盐胁迫诱导。5′端缺失分析SlCMO启动子的盐诱导区段,结果表明,pC5（-267~+128 bp）是SlCMO启动子的盐诱导功能区段,推测pC5调控SlCMO 基因的盐诱导表达。本研究为SlCMO 基因表达调控研究奠定基础,也为植物抗盐基因工程提供可用的启动子。     

盐生植物耐盐分子机制的研究进展

盐生植物是研究植物耐盐分子机制和分离耐盐基因的良好材料,可以反映植物对盐胁迫的适应策略。综述盐生植物响应盐胁迫的转录因子、渗透平衡调节、离子平衡调节、氧化还原平衡调节、光合作用调节及代谢变化,反映盐生植物在多个方面适应盐胁迫的策略。此外,还对盐生植物耐盐分子机制的研究前景作了展望。