根瘤感受样基因的进化: 结构歧异与功能分化

豆科植物百脉根(Lotus japonicus)的根瘤感受基因Nin与根瘤的早期发育有关。Nin的同源基因(Nin-like基因)功能上涉及氮代谢过程。从完成测序的豆科和非豆科植物基因组中获取Nin-like基因并进行系统发育分析。在此基础上, 追踪基因和蛋白质结构的歧异式样, 尝试建立结构歧异和功能分化的联系。通过比较, 新的Nin-like基因被鉴别。系统发育分析不仅重现了以前分辨的直系同源群(分支I、II和III), 且识别了它们之间的姐妹群关系。Nin-like基因的结构呈现多样性, 支持系统发育分析的结果。水稻OsNLP5基因缺乏内含子, 可能起源于基因返座事件。NIN-like蛋白结构域组织和功能位点在不同分支中存在差异, 提示它们的功能发生了分化。根瘤固氮植物NIN-like蛋白的GAF结构域中存在一个显著变异区, 三级建模分析显示这个变异区对应于百脉根非固氮NIN-like蛋白的一段保守构象, 这一变异可能使豆科植物具有根瘤固氮能力。研究结果为阐明Nin-like基因的功能提供了新的研究思路。     

四种DNA复制起始方式的比较

近年来有关DNA复制的机制研究取得一些重要进展,但现有高等生物学相关专业的《生物化学》、《分子生物学》和《基因工程》等教材中DNA复制机理尤其是复制起始相关章节的内容更新不够。结合最新的研究进展,本文综述了四种DNA复制方式:双向复制(原核大肠杆菌和真核生物)、单起点单向(质粒ColE1)、哺乳动物线粒体DNA(取代环)以及最近发现的不需要引物的DNA聚合酶起始的DNA复制方式,丰富了教材相关的内容,强调复制的不同方式是不同的复制起始复合物装备的结果。文末对四种不同的复制方式异同进行了比较,根据复制原点在复制复合物装备中的重要作用,对教材中复制原点的概念进行了进一步的剖析。本文内容将有利于学生跳出课程的框架,将相关的知识点融会贯通,夯实理论基础并在将来能有所应用。     

拟南芥和作物中维生素C生物合成与代谢研究进展

维生素C（vitaminC,Vc）是动植物体内含量较为丰富且发挥着重要功能的小分子物质。该文综述了近年来以模式植物拟南芥为实验材料研究Vc生物合成和代谢取得的进展,并对作物中类似的研究进行了概述。总结的信息对于在作物中进一步开展Vc合成与代谢研究并通过分子育种提高作物的抗逆性和营养价值具有参考意义。     

过量表达柳树两个SVP1s基因提高拟南芥抗盐胁迫能力

在拟南芥、水稻等草本植物中,人们对位于液泡膜上质子泵焦磷酸酶(VPase)进行了较为深入的研究,其通过水解焦磷酸释放的能量将H+从细胞质泵入液泡中,从而驱动Na+、K+等的运输,避免了细胞质中因过量的Na+、K+造成的伤害,保护了细胞的正常功能.但是木本植物如柳树中的VP1基因(SVP1)的功能尚未见报道.本研究检测了两个SVP1s同源基因在柳树L0911不同的组织(器官)中以及昼夜条件(以叶片为代表组织)下的表达模式,同时,分析了过量表达SVP1s拟南芥T3转基因株系的耐盐特性.结果表明:SVP1.1在韧皮部中表达最高,而SVP1.2在韧皮部和新生枝条是其在根部的4~5倍;叶片中两个SVP1s在白天稳定表达,18∶00后逐渐下降,在黑暗条件下,随着暗处理时间的延长SVP1.2增幅较大;在盐胁迫条件下,SVP1s转基因拟南芥T3株系种子萌发率,叶片中与活性氧清除相关的酶,如SOD、POD和CAT等活性的诱导强度高于野生型对照;SVP1.1转基因株系叶片膜质氧化程度(MDA)低于野生型和35S:SVP1.2株系.通过本研究显示,在拟南芥中过量表达柳树SVP1.1s提高了拟南芥的耐盐能力,揭示了木本植物中VP1基因同样具备保护细胞,使细胞耐受高盐胁迫的功能,同时也为选育优良耐盐树木品种提供了理论依据.     

普通小麦中双脱氢抗坏血酸还原酶(TaDHAR)基因的克隆与生化特性分析

利用同源克隆技术从六倍体普通小麦中获得了两个不同的双脱氢抗坏血酸还原酶(TaDHAR)基因的cDNA克隆。器官表达模式分析表明,这两个TaDHAR基因(暂时命名为TaDHAR1和TaDHAR2)在小麦根、茎、叶、幼穗以及开花后10d、20d和30d的种子中均有表达,为组成型表达基因。原生质体表达实验表明,两个基因的产物均可能定位在细胞质中。在细菌中表达并提纯了两个基因的重组蛋白。体外生化测定表明两个重组蛋白均具有将双脱氢抗坏血酸还原成抗坏血酸的能力,其最适pH为7.5,在37oC时的活性比25oC高,但25oC条件下pH6.0和7.0时,两个DHAR蛋白的活性显著不同。本研究的结果为进一步揭示TaDHAR基因在小麦抗坏血酸代谢中的生理作用奠定了基础。     

拟南芥和作物中维生素C 生物合成与代谢研究进展

维生素C(vitamin C, Vc)是动植物体内含量较为丰富且发挥着重要功能的小分子物质。该文综述了近年来以模式植物拟南芥为实验材料研究Vc生物合成和代谢取得的进展, 并对作物中类似的研究进行了概述。总结的信息对于在作物中进一步 开展Vc合成与代谢研究并通过分子育种提高作物的抗逆性和营养价值具有参考意义。     

普通小麦中一氧化氮相关因子(TaNOA)编码基因的克隆和分子生物学分析

一氧化氮是动植物体内重要的信号分子。本研究利用同源克隆技术从六倍体普通小麦中获得一个一氧化氮相关因子(TaNOA)编码基因的全长基因组和cDNA克隆。该基因具有13个外显子和12个内含子,与拟南芥以及水稻中同源基因结构相似。根据cDNA推导的氨基酸序列与拟南芥AtNOA1的序列一致性达60%以上,具备P-环GTPaseG4-G5-G1-G2-G3的排列特征和保守的序列。对其中2个内含子的测序分析表明在六倍体小麦中TaNOA至少有3个成员。进一步用中国春小麦缺体-四体材料将这3个TaNOA基因成员分别定位在第六同源群的6A、6B和6D染色体上,本研究中获得的成员定位于6B染色体上,因此将其命名为TaNOA-B1。原生质体表达实验表明,TaNOA-B1可能定位在线粒体中。TaNOA基因在小麦根、叶片中表达较高,在幼穗和小花中有少量表达,茎中几乎检测不到表达。TaNOA的转录本水平还因脱落酸或盐处理而上升,表明它可能参与小麦对非生物胁迫的反应。本研究为进一步克隆六倍体小麦中TaNOA的其他成员及研究该基因在小麦中的功能奠定了基础。