基因芯片技术在拟南芥研究中的应用

基因芯片是研究生物大分子功能的新技术,目前此技术已经广泛地应用到植物研究中。拟南芥是植物分子生物学领域的模式植物,通过对其基因结构及功能的详尽研究,可以更好地理解和认识遗传上更为复杂的高等植物的生长和发育过程。本综述了基因芯片在模式植物拟南芥研究中的应用。     

芜菁类黄酮3′-羟化酶基因的功能鉴定及启动子初步分析

类黄酮3′-羟化酶（Flavonoid 3′-hydroxylase,F3′H）是细胞色素P450单加氧酶,在花青素合成途径中催化二氢山奈酚生成二氢槲皮素,进而形成矢车菊色素。利用津田芜菁BrF3′H1和赤丸芜菁BrF3′H2基因构建过量表达载体后遗传转化烟草,转基因植株的花色加深。通过染色体步移法克隆了BrF3′H1和BrF3′H2基因上游846和851 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,BrF3′H1P和BrF3′H2P均包含TATA box、CAAT box、光调控元件、MRE、ABRE、ATGCAAAT-motif、ERE、O2-site、RY-element、LTR等多个顺式作用元件;二者的核苷酸序列在7个位点存在差异。利用BrF3′H1P和BrF3′H2P序列替换pCAMBIA1301植物表达载体的35S启动子后遗传转化烟草。GUS组织化学染色结果表明,BrF3′H1P和BrF3′H2P序列均能驱动GUS基因表达。通过PCR方法获得了BrF3′H1P和BrF3′H2P的一系列缺失片段,融合GUS基因后转化烟草。染色结果显示,BrF3′H1P和BrF3′H2P系列缺失片段均具有起始GUS基因表达的活性。BrF3′H1和BrF3′H2基因的功能鉴定及启动子的初步分析将为揭示津田芜菁和赤丸芜菁F3′H基因的光诱导表达调控机理奠定研究基础。     

西伯利亚蓼非特异性脂质转移蛋白基因PsnsLTP的功能分析

通过在农杆菌介导下,利用西伯利亚蓼非特异性脂质转移蛋白基因(植物表达载体：pROKII-PsnsLTP)对烟草进行遗传转化,经卡那霉素抗性分化筛选及PCR鉴定,获得6个转基因烟草株系。接种烟草炭疽病病菌和猝倒病病菌后观察转基因植株和野生型的表型差异,在NaCl、CdCl₂、7.5% PEG6000的胁迫下进行表型观察和生理指标的测定。结果显示：与野生型烟草相比,T1代转基因植株已具有较强的耐烟草炭疽病和猝倒病的能力;其超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性显著增强,丙二醛（MAD）含量显著降低,且幼苗具有较好的生长性状。由此证明,西伯利亚蓼非特异性脂质转移蛋白PsnsLTP增加了转基因烟草抵御生物胁迫和非生物胁迫的能力,这些工作为深入研究PsnsLTP基因的抗逆机制提供了参考。     

津田芜菁和赤丸芜菁苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)的克隆和表达

以UV—A处理津田芜菁和赤丸芜菁块根24h后提取总RNA,再用RT—PCR方法分别克隆BrPAL1和BrPAL2基因的结果表明,BrPAL1和BrPAL2的开放读码框为2169bp,编码722个氨基酸。氨基酸序列分析显示,BrPAL1和BrPAL2与甘蓝型油菜苯丙氨酸解氨酶（PAL）的同源性达99％,第61～559的肽段具有PAL结构域。BrPAL1和BrPAL2的核苷酸序列在9个位置上存在差异,而推导的氨基酸序列仅在3个位置上有差异。BrPAL1和BrPAL2基因有高度同源性。Northern杂交结果显示,UV—A可以诱导BrPAL1和BrPAL2表达,基因的表达量与处理时间呈相关。     

基因沉默在农业生产中的应用及其相关因子的研究进展

本文主要介绍了基因沉默在农业生产上的广泛应用,并对一些与基因沉默相关的因如miRNA、阿格蛋（Argo-naute protein）和PolIV进行了阐述。     

巨桉EgrWAT1基因克隆和功能初步分析

为探究WALLS ARE THIN (WAT1)在木本植物中木材形成以及响应胁迫中的作用,利用生物信息学工具进行分析,并以巨桉（Eucalyptus grandis）为材料克隆EgrWAT1S及其另一转录本EgrWAT1L,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)探究其在不同组织、节间以及响应胁迫时的表达模式。结果表明：EgrWAT1S在韧皮部表达量较高,而EgrWAT1L主要表达在根部。在茉莉酸甲酯（MeJA）、水杨酸（SA）处理和盐胁迫以及缺磷、缺硼处理时,其表达存在着明显不同的模式,在MeJA、SA处理时甚至存在着相反的表达模式。这些结果表明EgrWAT1L基因可能通过转录调控来影响EgrWAT1S表达和进一步的蛋白翻译来响应激素和胁迫处理。为进一步研究WAT1基因在巨桉生长发育过程中的作用和调控方式提供基础,也为将来桉树的分子育种提供可能。     

芜菁UF3GT基因的克隆及表达特性

目的:克隆‘津田’芜菁和‘赤丸’芜菁的UDP-葡萄糖∶类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶(UF3GT)基因并研究其表达特性。方法:利用RT-PCR方法克隆‘津田’芜菁BrUF3GT1基因和‘赤丸’芜菁BrUF3GT2基因,并进行生物信息学分析;通过Northern杂交检测BrUF3GT1和BrUF3GT2基因的UV-A诱导表达特性;对BrUF3GT1和BrUF3GT2基因进行原核诱导表达。结果:BrUF3GT1和BrUF3GT2的开放读框为1407 bp,编码468个氨基酸残基;氨基酸序列分析显示,BrUF3GT1和BrUF3GT2与拟南芥UF3GT的同源性为87%,从第16~453位氨基酸残基的肽段具有糖基转移酶家族成员的结构域;BrUF3GT1和BrUF3GT2基因具有高度同源性,核苷酸序列在7个位点存在差异,推导的氨基酸序列在1个位点存在差异;Northern杂交结果显示,UV-A可以诱导BrUF3GT1和BrUF3GT2基因表达,基因的表达量与处理时间相关;原核诱导表达及纯化后可以获得相对分子质量分别约为51.88×103和51.89×103的BrUF3GT1和BrUF3GT2蛋白。结论:克隆了‘津田’芜菁和‘赤丸’芜菁的UF3GT基因,为初步阐明2种芜菁的花青素生物合成机理奠定了实验基础。     

利用cDNA微阵列分离津田芜菁花青素生物合成相关基因

花色素苷是植物的重要次生代谢产物, 在植物体内行使多种生理功能。利用UV-A处理48 h后津田芜菁块根变红, 以黑暗处理条件下的白色块根为对照, 与削减文库特异基因片段制备的cDNA微阵列进行杂交。UV-A处理条件下津田芜菁中表达上调的基因为81个, 表达下调的基因为47个, 表达上调的基因中包括与花青素生物合成直接相关的基因片段cytochrome P450, PAL, F3H, ANS, CHS, DFR和GST等。Northern杂交结果显示, UV-A处理48 h的津田芜菁试材中, PAL、CHS、F3H、DFR和ANS基因的表达量明显高于黑暗条件下白色块根中这些基因的表达量, 进一步验证了芯片杂交结果的可靠性。     

津田芜菁和赤丸芜菁查尔酮异构酶基因的克隆及表达特性

目的：克隆津田芜菁和赤丸芜菁查尔酮异构酶（CHI）基因并研究其表达特性。方法：利用UV-A处理2种芜菁未见光块根24h,提取总RNA后通过RT-PCR方法克隆津田芜菁和赤丸芜菁的BrCH11和BrCH12基因,通过Northern杂交检测BrCH11和BrCH12基因的UV-A诱导表达特性。结果：BrCH11和BrCH12的开放读码框为756bp,编码251个氨基酸残基;氨基酸序列分析显示,BrCH11和BrCH12与萝卜CHI的同源性达91％,第11-222的肽段具有CHI结构域;BrCH11和BrCH12,2的核苷酸序列和推导的氨基酸序列分别在3个位点存在差异;BrCH11和BrCH12基因具有高度同源性;BrCH11和BrCH12基因的表达量与UV-A处理时间相关。结论：克隆了津田芜菁和赤丸芜菁的BrCH11和BrCH12基因,这2个基因的表达受UV-A诱导。     

植物基因光反应元件及其结合蛋白

本文介绍了植物基因的G-box、GT元件等光调控元件及其结合蛋白的类型、结构特点和相关研究进展。