拟南芥CIPK1基因的功能初步分析

以模式植物拟南芥为材料,采用RT-PCR分析、基因克隆、转化等方法对CIPK1基因功能进行了研究.结果发现,CIPK1(CBL-interacting protein kinase 1)基因在拟南芥茎和花中表达量最高,在叶中表达量最低;ABA能迅速诱导CIPK1基因的表达,GA则抑制该基因的表达,但2,4-D和6-BA对该基因的表达无明显影响;通过对CIPK1基因转基因突变体进行ABA处理,发现转基因拟南芥种子的萌发率明显高于野生型.以上结果表明CIPK1基因的表达具有组织特异性,并且该基因参与ABA和GA信号传导,尤其在ABA促进种子休眠的信号传导途径中具有非常重要的作用.     

百合鳞片细胞形态发生中生理生化特性研究

四倍体百合鳞片外植体脱分化形成愈伤组织过程其蛋白质、核酸含量与蛋白酶、淀粉酶、过氧化物酶ＰＯＤ、酸性磷酸酯酶活性先升高后降低,淀粉与ＡＴＰ含量呈降－升－降变化,ＳＯＤ活性先降低后升高,愈伤组织分化芽过程,除ＡＴＰ含量降低外,其余指标均不断升高．鳞片外植体直接分化发育不定芽过程中,仅见蛋白质、淀粉、ＡＴＰ含量与ＳＯＤ、酸性磷酸酯酶活性在５ｄ前降低,其它时间各项指标均升高,直到不定芽发育完成再下降．器官发生型比器官型经历了更为深刻的内部生理生化变化．     

油菜种子的油脂和蛋白积累及相关基因表达的研究

检测了油菜籽成熟过程的总蛋白和粗脂肪含量变化,以及与之相关23个基因在各器官及果荚各发育时期的表达情况。结果显示:蛋白在开花后25天(25 DAF)后大量累积,而油脂则在25 DAF后增速放缓,30DAF后才急剧上升。多数油脂合成相关酶基因在果荚中表达最高,叶片中次之,花蕾和花朵中有少量表达,茎中的表达很低,少数在根中表达,部分基因的表达随油菜果荚发育而持续增加,另一部分则呈先升高,再下降至25 DAF低点,再回升的趋势;转录因子LEC1、LEC2及WRI与贮藏蛋白基因Napin、Cruciferin主要在果荚中表达,前者的表达主要在果荚发育前期大量,其中WRI的出现起伏波动,后者主要在25、30 DAF大量表达。这表明种子成熟时总蛋白和粗脂肪含量变化可能与相关基因表达变化相关。     

药用植物光合作用研究

了解药用植物自然条件下的光合作用情况和施肥、光照、干旱胁迫、水分胁迫和矿质元素等外部条件对药用植物光合作用的影响以及光合作用对药用植物有效成分合成与含量的影响具有十分重要的意义,对上述领域的研究进展进行了综述.     

过表达OsCatC基因水稻的获得及其耐盐性机理分析

过氧化氢酶C(Catalase C,CatC)作为重要的抗氧化酶,在水稻发育和胁迫响应方面起重要作用。为了探究CatC在盐胁迫响应中的功能及其作用机制,该研究构建了OsCatC过表达转基因水稻,并比较了其耐盐性和相关抗逆生理指标的变化。结果表明:(1)成功构建过量表达载体pCUbi1390-OsCatC-Flag,并经农杆菌介导的愈伤组织转化获得了30个独立转基因株系(T0),Western blot鉴定T1代幼苗共获得2个OsCatC过表达株系(OE-10、OE-18);qRT-PCR分析发现,OE-10和OE-18株系的OsCatC转录水平显著高于野生型(WT),证明OsCatC基因已成功过表达于转基因株系(OE-10、OE-18)中,且能正常翻译为融合蛋白CatC-Flag。(2)正常水培条件下,OE-10和OE-18与WT的水稻幼苗长势无明显差异,200 mmol·L-1 NaCl处理7 d后再恢复水培10 d时,OE-10和OE-18幼苗的存活率为20%~25%,而WT幼苗绝大部分则干枯死亡,存活率仅为5%左右。(3)与WT相比,OsCatC过表达水稻(OE-10和OE-18)幼苗的耐盐性显著增强,其盐胁迫下的相对电导率、丙二醛和H₂O₂含量显著降低,过氧化氢酶活性显著升高;4μmol·L^-1甲基紫精(MV)处理7 d后,OE-10和OE-18生长受抑制程度显著小于WT,且幼苗的长度均显著大于WT,表现出较强的氧化胁迫耐受性。研究发现,CatC主要通过降解盐胁迫下过量积累的H₂O₂,减轻氧化损伤,从而提高水稻的耐盐性,证明过表达OsCatC能显著提高水稻对盐胁迫的耐受性,且OsCatC是一个非常好的水稻耐盐候选基因。     

胁迫相关基因CIPK14在PHYA介导抑制拟南芥远红光黄化苗转绿过程中的作用

本文对CBL互作蛋白激酶, CIPK14参与拟南芥光敏色素A介导的, 远红光黄化苗转绿抑制调控进行了研究. 结果发现, 拟南芥光敏色素A功能缺失突变体(phyA)远红光黄化苗(4天)转入白光处理后, 仅0.5 h叶片迅速转绿; 相同条件下, CIPK14基因插入失活突变体(cipk14)远红光黄化苗, 经过15 h白光处理之后叶片才开始转绿; 野生型(Col-4)远红光黄化苗转绿时间介于突变体phyA与cipk14之间. 基因表达分析表明, 上述不同基因型拟南芥远红光黄化苗转绿的快慢, 与原叶绿素酸酯还原酶基因表达量存在正相关性. 结合研究发现——CIPK14基因受到远红光调节, 并且表达具有时钟节律性认为, Ca²⁺调节蛋白CIPK14,可能在PhyA信号传导途径的上游分支介入PhyA介导的远红光黄化苗转绿抑制调控.     

GA2ox1氧化酶基因的克隆及原核表达

采用RT-PCR从拟南芥基因组中克隆到GA2ox1基因,通过Gateway克隆技术构建原核重组表达载体pDEST17-GA2ox1,并转化大肠杆菌BL(21)star,对蛋白原核表达条件进行优化.结果表明,最佳表达条件为温度30℃、IPTG浓度0.2 mmol/L、诱导6 h.蛋白表达形式为包涵体,与Biotech对GA2ox1基因在大肠杆菌中的表达情况推测的结论一致.重组蛋白分子质量约为40 kD,经Ni Sepharose亲和层析柱纯化和Western blot鉴定得纯度90%以上的GA2ox1重组蛋白.研究结果为GA2ox1抗体制备及蛋白功能的进一步研究奠定了基础.     

拟南芥CKL3基因表达对非生物胁迫的响应

以拟南芥为材料,采用PCR和RT-PCR技术在DNA和RNA水平上鉴定出了与CKL3基因对应的T-DNA插入纯合突变体,并对其表型变化进行了观察.半定量RT-PCR检测CKL3基因在拟南芥不同器官和非生物胁迫响应中表达的结果表明,CKL3基因在根、花、叶中表达较高,在茎、叶柄中表达较弱;盐胁迫下CKL3基因表达下降,蓝光下CKL3基因表达升高,但热激和红光对此基因表达量的影响不大.     

甘蓝型油菜BnCYP78A8的克隆及序列分析

采用Genome walking方法,首次克隆到甘蓝型油菜BnCYP78A8的基因组序列,根据基因特异性引物克隆到其编码序列。基因组序列长1 679bp,有1个内含子和2个外显子。编码序列长1 605bp,编码534个氨基酸。序列比对分析表明,其氨基酸序列与拟南芥细胞色素P450单加氧酶基因(AtCYP78A8)的相似度高达88%。生物信息学分析显示,该蛋白含有1个细胞色素P450特有的亚铁血红素配合基结合位点和1个跨膜结构域。实时荧光定量PCR分析结果表明,BnCYP78A8在甘蓝型油菜的各个器官组织均有表达,根中表达量最高,表明该基因可能参与根的生长发育。     

拟南芥钙依赖蛋白激酶参与植物激素信号转导

在植物信号通路中,涉及到钙应答的蛋白激酶大多是钙依赖蛋白激酶。钙依赖蛋白激酶作为钙信号转导因子,参与了包括激素信号转导途径在内的很多传递过程。本工作在前人研究的基础上,对拟南芥AtCPK30基因的功能进行了深入的研究。RT-PCR分析结果表明:AtCPK30在植物根中的表达量很高,其在幼苗中的转录水平分别受ABA、IAA、2,4-D、GA_3和6-BA等激素的诱导调节。AtCPK30基因过表达的转基因株系幼苗的主根比野生型的长,同时发现转基因植株幼苗的根在缺钙的MS培养基上生长较野生型植株长,表明缺钙对转基因幼苗影响较小。用ABA、IAA、GA_3和BA处理时,转基因植株幼苗的根对激素更敏感。当野生型和转基因植株生长在含有生长素抑制剂NPA的MS培养基上时,NPA对转基因植株侧根的抑制比对野生型弱。GFP-CPK30融合蛋白的亚细胞定位研究结果表明:CPK30蛋白定位在细胞壁和细胞膜上。这些研究结果说明了AtCPK30作为钙信号转导因子,参与了多种激素调节植物根生长的过程。