植物异源多倍体进化中基因表达的变化

多倍化是植物物种进化的主要动力, 异源多倍体植物在形成早期发生着快速的基因表达变化。本文概述了异源多倍体植物中基因表达变化的特点, 包括基因的沉默、激活和部分同源基因表达水平的变化, 探讨了基因表达变化的分子机制和生物学意义, 并对研究中的问题进行了分析和展望。     

Identification and Mapping of Two New Genes Conferring Resistance to Powdery Mildew from Aegilops tauschii （Coss,） Schmal

Two powdery mildew resistance genes were Identified from Aegilops tauschll accessions Y201 and Y212 and mapped using two different F2 populations derived from the crosses between susceptible accession Y2272 and Y201, and susceptible accession Y2263 and Y212. Genetic analysis of resistance to powdery mildew Indicated that the resistance of Y201 was controlled by a single dominant gene, whereas the resistance of Y212 was controlled by a single recessive gene. We have temporarily designated these genes as PmY201 and PmY212, respectively. By bulk segregation analysis, six mlcrosatelllte markers Including Xgwm174, cfd26, cfd57, cfdl02, Xgwm583 and Xgwm639 were found to be linked to PraY201 with genetic distances of 5.2, 7.7, 9.6, 12.5, 20.2 and 22.1 cM, respectively. Five SSR markers, including cfd57, Xgwm182, cfd7, cfd102, and cfd12, were found to be linked to PmY212 with distances of 5.6, 7.2, 11.5, 14.7, and 18.5 cM, respectively. According to the locations of the linked markers, the two resistance genes were located In the 5DL region. Based on the chromosomal locations and the resistance patterns of the two genes, we propose that PmY201 and PmY212 are two novel powdery mildew resistance genes, and are suitable for marker-assisted selection.     

Disruption of Cortical Microtubules by Overexpression of Green Fluorescent Protein-Tagged α-Tubulin 6 Causes a Marked Reduction in Cell Wall Synthesis

It has been known that the transverse orientation of cortical microtubules （MTs） along the elongation axis is essential for normal cell morphogenesis, but whether cortical MTs are essential for normal cell wall synthesis is still not clear. In the present study, we have investigated whether cortical MTs affect cell wall synthesis by direct alteration of the cortical MT organization in Arabidopsis thaliana. Disruption of the cortical MT organization by expression of an excess amount of green fluorescent protein-tagged a-tubulin 6 （GFP-TUA6） in transgenic Arabidopsis plants was found to cause a marked reduction in cell wall thickness and a de- crease in the cell wall sugars glucose and xylose. Concomitantly, the stem strength of the GFP-TUA6 overexpressors was markedly reduced compared with the wild type. In addition, expression of excess GFP- TUA6 results in an alteration in cell morphogenesis and a severe effect on plant growth and development. Together, these results suggest that the proper organization of cortical MTs is essential for the normal synthesis of plant cell walls.     

应用基因表达谱芯片研究黄药子对小鼠肝脏的毒性机制(简报)

黄药子为薯蓣科植物黄独(Dioscorea bulbifera L．)的块茎,临床常用于治疗甲状腺肿、抗肿瘤、抗炎、抗病毒等。近年来临床上关于黄药子的毒副作用,尤其是对肝、肾的不良反应屡有报道。当黄药子或其代谢物在肝细胞内累积时会直接干扰肝细     

核、质基因对肺形侧耳菌丝生长、营养成分及基因表达的影响

本研究通过杂交构建肺形侧耳同核异质菌株N1M1、N1M2和同质异核菌株N1M1、N2M1,比较菌丝形态与生长速度、营养成分以及常见的细胞核基因与线粒体基因的表达量,分析线粒体基因对肺形侧耳菌丝的影响,探讨线粒体基因与核基因的相互作用。由菌丝生长情况可知N1M1和N1M2菌丝形态相似,生长速度差异不显著,N1M1和N2M1菌丝形态差异大,生长速度差异极显著,在菌丝形态与生长速度上细胞核基因作用大于线粒体基因。进一步检测菌株中的主要营养成分发现必需氨基酸与总水解氨基酸含量差异显著,菌株N1M2蛋白含量显著高于N1M1,N1M1维生素C含量是N1M2的1.67倍,菌株N2M1多糖和蛋白含量显著高于N1M1,铁和维生素C含量显著低于N1M1。所以细胞核基因、线粒体基因都能影响肺形侧耳营养成分含量。检测同核异质菌株N1M1、N1M2的7个细胞核常见基因的表达情况发现,N1M2菌丝中6个细胞核基因的表达量都显著高于N1M1,这表明肺形侧耳线粒体基因的不同会影响核基因的表达;同质异核菌株N1M1、N2M1的14个线粒体普通编码蛋白基因表达差异显著,这说明线粒体基因的表达量会因核基因的不同有所差异。综上,肺形侧耳线粒体基因和细胞核基因能够相互影响,共同作用于生命活动。     

刚毛柽柳S-腺苷甲硫氨酸合成酶(ThSAMS)基因的克隆及表达分析

通过对刚毛柽柳转录组分析,克隆获得了一条与S-腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)基因同源性高的基因,命名为ThSAMS。序列分析结果表明:ThSASM基因全长cDNA为1185bp,编码394个氨基酸,编码蛋白相对分子质量为97.85kDa,理论等电点为5.02。通过生物信息学分析表明,ThSASM基因编码的氨基酸与其他物种SAMS基因编码的氨基酸具有很高的同源性,其中与枣的同源性最高,达95%。实时荧光定量PCR(quantitativereal-timePCR,qRT-PCR)分析表明,ThSASM表达受NaCl、聚乙二醇(PEG)和ABA处理做出应答,暗示ThSASM可能参与了刚毛柽柳对盐和干旱的胁迫应答,为进一步研究SAMS基因在植物胁迫应答中的功能及作用机制提供了参考依据。     

hnRNPA1基因在家蚕翅原基组织中的表达与定位分析

核不均一蛋白A1(hnRNPA1)是一个重要的RNA结合蛋白。本研究旨在获得家蚕hnRNPA1基因的cDNA,并对其在家蚕翅原基组织进行表达和定位分析。以家蚕幼虫期翅原基mRNA为模板通过反转录克隆家蚕BmhnRNPA1基因的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析。构建pET32a-BmhnRNPA1蛋白表达载体,表达且纯化得到BmhnRNPA1重组蛋白,并制备该蛋白多克隆抗体,通过实时荧光定量RT-PCR、Western blot和免疫组化方法检测BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹翅原基组织中的表达与定位。克隆得到了家蚕hnRNPA1基因的全长cDNA片段,其开放阅读框(ORF)序列为951 bp,编码316个氨基酸,预测分子量为34.98 kDa,等电点为5.15。编码蛋白在第18～90个氨基酸和109～181个氨基酸处为保守的RRM结构域。系统进化分析显示,家蚕hnRNPA1与小菜蛾hnRNPA1的亲缘关系最近。QRT-PCR结果显示,BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹期的翅原基组织中均有表达,且在蛹期第3天的表达量达到峰值。Western blot进一步证实了实验结果。免疫组化分析结果显示,该蛋白存在于翅原基组织中,并定位于细胞核内。家蚕BmhRNPA1具有两个RNA结合结构域,属于hnRNPs家族,定位于细胞核内,表明其可能参与mRNA的选择性剪接作用。本研究结果为进一步探索该基因的功能提供了基础。     

西方蜜蜂磁受体基因AmMagR的克隆及表达分析

本研究旨在克隆西方蜜蜂Apis mellifera磁受体基因AmMagR的序列,并分析该基因在工蜂不同日龄、不同组织中的表达特征,以期为该基因的功能研究提供理论基础。以西方蜜蜂工蜂为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR技术克隆西方蜜蜂MagR基因的序列;利用多种生物信息学软件对其核酸及氨基酸序列分析;采用实时荧光定量PCR技术(qPCR)分析在西方蜜蜂工蜂不同日龄(1日龄、5日龄和21日龄)和不同组织(头部、胸部和腹部)中MagR基因的相对表达量。克隆到西方蜜蜂MagR基因,并命名为AmMagR(GenBank登录号:MH635411),其序列长度为748 bp,编码区长390 bp,编码130个氨基酸,其蛋白质分子量为14.142 kDa,理论等电点为9.06,无信号肽,无跨膜结构,且在第24～126位氨基酸之间得到一个结构域Fe-S_biosyn。系统发育树显示,西方蜜蜂AmMagR与小蜜蜂Apis florae AfIscA(IscA别称MagR)、中华蜜蜂Apis cerana cerana AcIscA基因聚成一支。荧光定量PCR结果表明,AmMagR基因在西方蜜蜂不同日龄的工蜂头部、胸部和腹部均有表达。5日龄工蜂的相对表达量最高,5日龄工蜂头部和胸部的AmMagR基因表达量显著高于1日龄(P0.05)和21日龄(P0.05),腹部AmMagR基因表达量显著高于21日龄(P0.05),但与1日龄的比较差异不显著(P0.05)。1日龄、5日龄和21日龄工蜂胸部的AmMagR基因表达量均显著高于头部和腹部(P0.05);1日龄工蜂头部AmMagR基因表达量均高于腹部(P0.05),但5日龄和21日龄工蜂AmMagR基因在头部与腹部的表达量无显著差异(P0.05)。明确了该基因在西方蜜蜂工蜂不同日龄和不同组织中的表达模式,并推测AmMagR可能参与了西方蜜蜂的定位、归巢过程。     

木薯SWEETs基因家族生物信息学及表达特性研究

SWEET (sugars will eventually be exported transporters)是植物中新发现的一类编码糖转运蛋白的基因,它在植物生长发育及糖代谢过程中发挥重要作用。该基因家族在木薯(Manihot esculenta)中尚未有详细的报道。本研究从Phytozome数据库获得了28个木薯SWEET候选基因并对其进行生物信息学分析,在华南124的木薯苗中通过荧光定量实验检测SWEET基因在旱胁迫下的表达水平。结果发现木薯SWEET基因被分为4簇,主要分布在第6条和第14条染色体上,编码234 aa与302 aa之间的氨基酸序列;木薯SWEET基因家族的表达在旱胁迫条件下发生了变化,其中明显上调的基因有9个,包括MeSWEET1b、MeSWEET2a、MeSWEET6、MeSWEET9a、MeSWEET9b、MeSWEET12、MeSWEET15a、MeSWEET15b和MeSWEET16c;而表达量明显下调的基因也有9个,为MeSWEET2b、MeSWEET3b、MeSWEET4、MeSWEET7、MeSWEET11、MeSWEET16a、MeSWEET16b、MeSWEET17a和MeSWEET17c。这些结果为进一步阐明SWEET基因家族在木薯中的功能提供理论依据。