水稻叶绿体蛋白质在生长发育过程中的表达研究

在植物中,叶绿体是负责光合作用的细胞器,对叶绿体内的各种生物过程人们已经积累了很多知识,但对叶绿体蛋白质的表达还所知甚少．为了解水稻叶绿体蛋白质在正常生长发育过程中的表达情况,尝试基于抗体的水稻蛋白质组学策略．选取了10个水稻叶绿体基因,利用表达的蛋白质或合成的抗原决定簇片段制备了抗体,用Western blotting检测了相应蛋白质在5个发育时期的根、茎、叶及穗组织中的表达．发现10个蛋白质均在叶片中表达,在根中不表达．与原初反应相关的叶绿素A/B结合蛋白1和2(CAB1和CAB2)、与电子传递相关的放氧增强蛋白1(OEE1)及与活性氧清除相关的过氧还蛋白过氧化物酶(2-CysP)和硫氧还蛋白(Trx)在茎中表达．而在卡尔文循环中发挥作用的Rubisco活化酶(RCA)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、果糖二磷酸醛缩酶(FBPA)和景天庚酮糖-1, 7-二磷酸酶(SBPase)蛋白质在茎中不表达．在穗中,这些蛋白质的表达时序不同,CAB2和2-CysP在穗发育的全程表达,CAB1和OEE1在中后期表达,而卡尔文循环中的蛋白质只在中期表达．有意思的是,卡尔文循环中的蛋白质表达模式相似,这一结果从蛋白质表达水平支持它们之间的相互衔接关系．此外,实验还揭示了可能的蛋白质修饰、二聚体及不同的转录本现象．将目标基因的表达谱与转录谱进行比较,发现二者间有一定的平行性,但也有明显的区别．以水稻叶绿体蛋白质为对象,直观并相对定量地揭示了它们的表达模式,为阐释其功能提供了信息,也为基于抗体的水稻蛋白质组学策略提供了一个初步数据．     

水稻病程相关蛋白质在逆境胁迫下的表达研究

植物病程相关(PR)基因一般在病原物侵染过程中受诱导发生转录上调．目前有证据提示植物PR基因在非生物逆境胁迫下也发生转录变化,但其蛋白质的表达变化情况还鲜有报道．为了解水稻PR蛋白质在逆境胁迫下的表达特征,本文采用免疫印迹技术(Western blotting,WB)调查了8个PR蛋白质在冷、热、旱、淹和盐等5种胁迫下的表达谱．结果表明：在冷胁迫下PR8表达上调,在热胁迫下PR1a、PR3、PR5和PR16表达下调;在旱胁迫下PR1a、PR2和PR8表达上调,而PR5 和PR16表达下调,在淹胁迫下PR1、PR2和PR15表达上调,PR1a、PR3、PR5和PR8表达下调;在盐胁迫下PR2和PR3表达上调,而PR1a、PR5、PR8和PR16表达下调．另外,对这些PR 基因的上游启动子区进行分析,发现存在与胁迫响应相关的调控元件,其中脱落酸反应元件(ABRE)、TC-rich repeats和HSE的出现频率较高．这些蛋白质表达数据进一步佐证了PR蛋白在逆境胁迫反应中发挥着重要且不尽相同的作用．     

植物类受体激酶的功能与底物鉴定

受体激酶是一类具有信号肽序列、胞外受体结构区、跨膜区和保守的胞内激酶区的蛋白质,普遍存在于各种生物体内．植物类受体激酶是植物体内信号分子的重要受体,几乎参与了所有的细胞代谢过程,包括生长发育、表达调控和逆境反应等．鉴于激酶的重要性和特殊性,其底物筛选已经成为该领域的研究热点．目前,筛选植物激酶底物的方法主要有酵母双杂交技术和蛋白质芯片技术等,但是,已经进行体内鉴定的底物极其有限．本文总结了植物类受体激酶的功能及其底物与筛选鉴定方法,并介绍了一些激酶的底物．     

水稻白叶枯病抗性基因Xa21和稻瘟病抗性基因Pi-d2激酶蛋白质在毕赤酵母中的表达及条件优化

【目的】白叶枯病和稻瘟病是最主要的水稻病害,Xa21是水稻白叶枯病抗性基因,Pi-d2是稻瘟病抗性基因,二者都编码类受体激酶蛋白质。本研究旨在毕赤酵母系统中表达XA21和PI-D2激酶蛋白质。【方法】用Xa21和Pi-d2的激酶区PCR产物,构建了pPICZαA-Xa21K、pPICZαA-Pi-d2K重组质粒,酶切及测序验证后,将重组质粒线性化,转化到毕赤酵母菌株中,系统地比较了不同酵母菌株(KM71、GS115、X33),不同甲醇浓度(1%、2%、3%),不同pH(pH5、pH6、pH7、pH8)值,不同诱导时间(24h、48h、72h)条件下激酶蛋白质的表达情况。【结果】XA21和PI-D2激酶蛋白质可以在毕赤酵母中表达,但表达的蛋白质不能分泌到培养基上清中,而只能在菌体中检测到,对表达条件的系统比较发现,毕赤酵母菌株KM71和X33、2%的甲醇诱导浓度、pH5和48h以上的诱导时间有利于激酶蛋白质的表达,最后我们在酵母裂解物上清中获得了纯化的考染可见的激酶蛋白质。【结论】在毕赤酵母中表达了XA21和PI-D2激酶蛋白质,为下一步生化特性研究奠定了基础。     

水稻类钙调磷酸酶亚基B蛋白质在叶片生长和白叶枯病抗性反应中的表达

钙信号介导植物对多种外部刺激的反应并参与调控广泛的生理学过程。钙离子结合蛋白质, 如类钙调磷酸酶亚基B蛋白质(calcineurin B-like protein, CBL), 对感受和传递钙信号具有重要作用。根据基因组测序及注释分析, 水稻(Oryza sativa)基因组中有10个CBL家族成员。采用基于抗体的蛋白质组学策略, 利用免疫印迹方法研究了水稻CBL蛋白质在叶片生长不同时期的表达, 揭示了其在正常发育过程中的表达模式。然后对Xa21介导的水稻白叶枯病抗性反应不同时间点的蛋白质表达进行检测, 发现OsCBL-1、OsCBL-3、OsCBL-5、OsCBL-9和OsCBL-10这5个蛋白质的表达发生了变化; 进一步比较它们在抗病、感病和对照处理中的表达情况, 发现其在不同反应间的表达也有区别, 提示了CBL蛋白质在水稻-白叶枯病菌互作过程中的功能。该研究为深入了解水稻CBL蛋白质的功能提供了有价值的线索。     

叶绿体基因编码蛋白质在水稻叶片生长过程中的表达研究

叶绿体是绿色植物把光能转化为化学能的重要细胞器.目前,多种植物的叶绿体基因组序列已经获得,对叶绿体内发生的各种生物学过程人们也已经有相当深入的了解,但对叶绿体基因编码蛋白质的表达还所知甚少.用蛋白质印迹实验系统地检测了15个叶绿体基因编码蛋白质在水稻叶片不同生长时期的表达.其中7个与光合作用相关蛋白质的表达具有相似的模式,其表达量随叶片生长而增加,一般在孕穗期、开花期达到最高峰,在成熟期叶片下降,这种模式与水稻生长对光合作用的需求有明显相关性.4个与DNA复制相关的RNA聚合酶在苗期叶片中表达量达到最高,说明这些聚合酶在较早时期发挥作用.4个NADH脱氢酶蛋白质的表达呈2种不同的模式,其中亚基2和4在种子萌发后的早期叶片中就达到最高峰,亚基5和7的最高峰出现在中后期,反映了它们之间功能上的不同.实验结果直观且相对定量地揭示了叶绿体编码蛋白质的表达与叶片生长之间的关联关系,为深入了解其功能提供了重要的线索.     

水稻类Tubby蛋白质在叶片生长和白叶枯病抗性反应中的表达

类Tubby蛋白质（Tubby-like protein,TLP）在动植物中广泛存在,暗示其在生命过程中发挥重要的作用。水稻（Oryza sativa）基因组中有14个TLP家族成员,首先制备了这些蛋白质的抗体,用免疫印迹方法检测了它们在水稻叶片不同生长时期的表达情况,揭示其表达模式;然后对Xa21介导的水稻白叶枯病抗性反应不同时间点进行检测,发现OsTLP2、OsTLP7、OsTLP8和OsTLP9等4个蛋白质的表达发生了变化;进一步比较它们在抗病、感病反应和对照处理中的表达情况,发现不同反应间的表达也有区别。该研究结果为阐释水稻TLP在叶片生长过程中的功能,尤其是在水稻-白叶枯病菌互作过程中的作用提供了重要线索。     

植物中的非编码RNA及其作用机制

非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA)是近年来发现的一类能够转录但不能编码蛋白质、具有特定功能的RNA分子。ncRNA参与了生命过程中的许多重要环节。该文主要介绍植物中的非编码RNA的类型、研究方法以及功能。     

XA21和PI-D2激酶蛋白质在酿酒酵母中的表达及其自我磷酸化研究

白叶枯病和稻瘟病是最主要的水稻病害。Xa21是水稻白叶枯病抗性基因,Pi-d2是稻瘟病抗性基因,二者都编码类受体激酶蛋白质。在前期研究中,曾系统地研究了细菌中表达XA21激酶蛋白质的生化活性。在此实验中利用真核表达系统酿酒酵母对Xa21和Pi-d2编码的蛋白激酶进行了表达、纯化及自我磷酸化活性分析,为进一步的生化分析、蛋白质-蛋白质相互作用研究、底物筛选等奠定了基础。     

香菇空间诱变突变体的分子生物学鉴定研究

香菇Cr04菌株经空间诱变后从中筛选出了农艺性状明显改善的突变菌株Cr04DZ。本研究用RAPD和AFLP技术对Cr04DZ与其地面对照菌株Cr04进行了DNA指纹分析,找出了它们之间的DNA多态性,从而从分子水平上证实了香菇经空间诱变后遗传物质发生了变化。此外,还比较了AFLP与RAPD检测香菇DNA多态性的效率,优化了对食用菌进行RAPD与AFLP分析的反应条件。通过对Cr04DZ及其对照株Cr04的RAPD及AFLP分析,筛选出了突变体的3个RAPD及29个AFLP多态性产物,已完成了3个AFLP产物的克隆。