含有Rubisco小亚基启动子和转运肽序列的通路克隆入门载体的构建和应用

Gateway(通路克隆)技术是最近开发出来的一种分子克隆技术,其特点是操作简单、省时高效,已经成功应用于很多基因表达载体的构建.然而,现有的通路克隆植物表达载体不包含任何将表达蛋白定位到叶绿体中的序列.将通路克隆入门质粒载体pENTR-2B的XmnⅠ位点改造成HindⅢ位点,产生入门载体pENTR*-2B,然后将番茄1,5二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)小亚基3C的启动子(PrbcS)及其转运肽序列(*T)和绿色荧光蛋白(GFP)报告基因亚克隆到pENTR*-2B中,构建通路克隆入门载体pENTR*-PrbcS-*T-GFP.实验结果证实,用pENTR*-PrbcS-*T-GFP和通路克隆的植物表达载体进行LR反应,构建GFP的光诱导型植物表达载体,可以成功地将表达的GFP定位到转基因植物的叶绿体中.利用β-葡糖苷酸酶(GUS)报告基因替代该入门载体中的GFP基因做试验也得到相似的结果.这说明用目的基因替换该入门载体中的GFP可以构建目的基因的入门载体,然后用通路克隆技术可以快速构建其光诱导型植物表达载体,将表达的目的蛋白定位到转基因植物或组织细胞的叶绿体中.     

褪黑素调节烟草丁香假单胞菌抗性的功能研究

为分析褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺)在植物先天免疫中的功能及调控机理,研究以病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,Pst DC3000)—烟草互作系统为模型,检测了病原菌侵染对烟草褪黑素相关基因表达的影响,并探讨了褪黑素对植物叶片病原菌生长以及气孔开度和活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)含量的影响以及调控机理。结果表明:(1)Pst DC3000处理提高了烟草褪黑素合成(NtSNAT1)和受体(NtPMTR1)基因表达,且外源褪黑素处理降低了叶片中的病原菌含量。(2)与野生型植物相比,过表达大豆GmSNAT1基因显著提高了转基因烟草中内源褪黑素含量和NtPMTR1的表达,且转基因烟草叶片中的Pst DC3000菌落数显著下降。(3)外源褪黑素和细菌鞭毛蛋白多肽flg22处理诱导了野生型和转基因烟草保卫细胞中ROS产生和气孔关闭,且转基因植物对褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和ROS产生比野生型烟草更加敏感。综上所述,研究表明褪黑素可能通过受体NtPMTR1介导的信号途径促进保卫细胞ROS产生,诱导气孔关闭,从而降低病原菌Pst DC3000的入侵。     

烟草NtNHX1 3基因的克隆及表达特性

以栽培烟草‘云烟87’为材料,通过同源克隆方法分离了烟草NHX（Na⁺,K⁺/H⁺ exchanger）基因NtNHX1 3。结果表明：NtNHX1 3基因CDS长度1 617 bp,编码蛋白质长度为538 aa,蛋白理论等电点为8.67,分子量为59.34 kD。预测NtNHX1 3属于膜蛋白,含有11个跨膜区,且含有NHX类蛋白保守位点氨氯吡嗪咪结合位点。进化树分析显示,NtNHX1 3与菊苣、野菊花NHX遗传距离最近。qRT PCR组织特异性表达分析表明,NtNHX1 3在烟草叶片中表达量最高,根、茎、花中也有表达;盐胁迫处理后NtNHX1 3基因的表达上调,表明该基因参与了盐胁迫反应;打顶初期NtNHX1 3基因的表达呈逐渐上调的趋势,与该时期钾含量逐渐升高相吻合。研究推测,NtNHX1 3具有将钾离子从细胞质转运至液泡的功能。     

烟草NtSKOR1基因的克隆及功能分析

该研究利用拟南芥AtSKOR蛋白序列,通过NCBI的Blast搜索获得烟草NtSKOR1基因CDS序列。设计全长CDS扩增引物,通过RT PCR方法从栽培烟草中克隆得到NtSKOR1基因,对其进行生物信息学、表达特性等分析,并利用CRISPR/Cas9技术获得NtSKOR1的敲除材料。结果表明：(1)NtSKOR1基因CDS由2 466 bp核苷酸组成,编码821个氨基酸,推测NtSKOR1蛋白等电点为6.36,分子量为94.21 kD。(2)NtSKOR1定位于细胞膜,有6个跨膜区,无信号肽序列;NtSKOR1蛋白含有孔形成区(P)及锚定蛋白区(ANK)等典型SKOR类蛋白功能域。(3)进化树分析表明,烟草NtSKOR1蛋白与番茄和马铃薯的SKOR蛋白遗传距离最近,与禾本科植物的SKOR蛋白遗传距离较远。(4)组织特异性表达分析表明,NtSKOR1基因主要在烟草根中表达,其表达模式与拟南芥一致;钾胁迫处理后,NtSKOR1基因呈先降低后升高再降低的表达模式。(5)CRISPR/Cas9敲除NtSKOR1基因,烟草叶片钾含量显著降低,表明NtSKOR1基因是控制烟叶钾离子的关键基因之一。该研究结果为解析烟草钾离子吸收转运的分子机制提供重要依据。     

甲基营养微生物的甲醛代谢途径及其在环境生物技术中的应用

甲醛是一种毒性很高的一碳化合物,甲基营养菌是一类能在有高浓度甲醛的环境中生存的微生物,它们体内有多种降解甲醛的氧化途径和将甲醛转化为细胞组分的同化途径。丝氨酸途径和酮糖单磷酸途径是同时存在于甲基营养型细菌中的两种甲醛同化途径,木酮糖单磷酸途径是甲基营养型酵母菌中独有的甲醛同化途径。为了充分挖掘甲基营养型微生物在环境生物技术中的潜在应用价值,最近有很多研究尝试利用甲基营养微生物的细胞及其甲醛代谢途径关键酶开发甲醛污染检测方法和生物治理技术,对这方面的研究进展进行综述。     

烟草尼古丁去甲基化酶基因及其在育种中的应用

尼古丁通过去甲基化反应生成去甲基尼古丁,后者是潜在的致癌物质亚硝基去甲基尼古丁的合成前体,可能对人体健康产生危害.尼古丁去甲基化酶基因最近被克隆并进化分析,这些基因还作为目标基因应用于低去甲基尼古丁烟草品种选育.该文对近年来该领域研究进展进行综述,并展望该领域未来的研究方向.     

烟草NtHMA4基因突变体鉴定及低镉特性研究

该研究从中国烟草主栽品种‘云烟87’的EMS突变体库中,通过TILLING技术筛选,获得NtHMA4的EMS突变体hma4-4h12。对突变体进行测序表明,该突变体核苷酸突变方式为C152T,氨基酸突变方式为T51I。利用100μmol/L氯化镉对突变体进行镉胁迫试验表明,hma4-4h12与对照‘云烟87’相比,叶片中镉、锌、铜、砷、铅、镍含量分别降低55.48%、21.11%、20.96%、27.50%、16.23%和19.28%,铁、锰和铬含量与对照没有显著差异。hma4-4h12突变体大田农艺性状观察表明,其株高、节距、茎围等与对照相比显著变小,推测hma4-4h12中含有影响这些性状的突变位点。该研究获得的低镉突变体hma4-4h12可以作为培育低镉烟草品种的材料,但是育种中利用该突变体,后续还需要通过回交去除不利突变的影响。     

细菌的核酮糖单磷酸途径与甲醛同化作用

核酮糖单磷酸途径最初在甲基营养菌中发现,现在被认为是在细菌中广泛存在的和甲醛同化作用及脱毒相关的一条途径,该途径的关键酶是6-磷酸己酮糖合成酶和6-磷酸己酮糖异构酶。文章将介绍来源于各种细菌的核酮糖单磷酸途径的生理作用及其两个关键酶基因的组织结构、表达调控机制与应用前景。