小蓬NeMT2基因的克隆及其植物表达载体的构建

该研究利用RACE ( Rapid amplification of cDNA ends)技术从小蓬中成功分离编码金属硫蛋白( Metal-lothionein,MT)的cDNA序列,命名为NeMT2,在GenBank中登录号为KT835290。该基因全长590 bp,开放阅读框为237 bp,编码78个氨基酸,编码的氨基酸序列中含有14个半胱氨酸残基( Cys,C),呈C-C,C-X-C,C-X-X-C排列,集中分布在肽链的N端和C端,基因编码蛋白的分子量为7.6036 kD,等电点为4.71。系统发育分析表明,小蓬金属硫蛋白NeMT2与藜科的海蓬子( AEF01492)和盐穗木( AHI62953)同源性最高,其次是甜菜( XP 010667708.1)。生物信息学分析表明,金属硫蛋白NeMT2无信号肽结构,属于非跨膜亲水性蛋白;疏水性分析表明,NeMT2蛋白的35~45个氨基酸之间有较强的疏水性,其中第41位Asp具最强的疏水性(1.444);结构预测分析该蛋白质二级结构的主要元件是无规则卷曲。通过RT-PCR对NeMT2基因的表达分析发现, NeMT2基因在铜矿区和非铜矿区的小蓬叶片中均有表达,但该基因在铜矿区小蓬叶片的表达量明显高于非铜矿区。将小蓬NeMT2基因定向克隆到植物表达载体pCAMBIA1300的35S 启动子下游,构建该基因的植物超表达载体pCAMBIA1300＋NeMT2。该研究结果为进一步研究该基因的功能和小蓬响应重金属胁迫的分子机制提供了一定基础。     

AtsHsp17.6-CⅠ和AtsHsp17.6-CⅡ基因对非生物胁迫的应答研究

小分子热激蛋白是植物受到热胁迫后的主要表达产物之一,与植物细胞耐热有密切关系。该研究发现,拟南芥小分子热激蛋白基因AtsHsp17.6-CⅠ和AtsHsp17.6-CⅡ 除热激之外,重金属离子Ni⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺和Al³⁺均能诱导这2个热激蛋白基因的表达;氧化胁迫和渗透胁迫同样也能诱导它们表达。该研究将由CaMV35S启动子驱动的这2个小分子热激蛋白基因导入拟南芥,RT-PCR分析表明,2个小分子热激蛋白基因在转基因植物中呈现组成型表达。实验结果表明,组成型表达小分子热激蛋白基因AtsHsp17.6-CⅠ的转基因植物表现出对6 μmol·L^-1 Cd²⁺胁迫、0.4% NaCl胁迫的耐受性。研究表明,这2个小分子热激蛋白基因可能参与着多种抗逆途径,推测其能够减轻或抵抗逆境胁迫引起的伤害并对其进行修复。     

独行菜种子转录组的高通量测序及分析

独行菜种子为我国传统常用中药,从中已提取出多种药用活性成分,但目前尚不清楚其次级代谢过程中这些活性物质合成的遗传基础。采用Illumina Hiseq^TM 2000高通量测序平台对独行菜种子转录组进行测序,经de novo组装后获得40 303条unigene。进一步利用六大公共数据库进行同源比对,注释了27 935条unigene。研究发现,534个基因参与了独行菜次生物质的合成和代谢,其中在芥子苷、黄酮类和芪类化合物生物合成途径中的unigene分别有4个、19个和69个,在苯丙氨酸代谢途径中的unigene有92个。这些基因可能参与独行菜种子药性活性物质的生物合成,并分析获得了参与上述合成代谢途径的13个关键基因的同源序列。另外,从转录组序列中搜索到6 304个SSR位点,分布于5 306条unigene中,出现频率为15.64%。研究结果不仅为挖掘独行菜种子药用次生代谢物生物合成关键基因提供了基础数据信息,而且为独行菜遗传多样性研究和分子标记开发奠定了分子基础。     

独行菜种子bHLH类转录因子基因家族及幼苗laICE1表达对冷胁迫的响应

该研究在转录组数据基础上,以独行菜(Lepidium apetalum Willd.)种子耐受和不能耐受低温萌发的2组样本为材料,对其bHLH转录因子家族成员进行分析,并对该家族成员表达差异极显著的laICE1基因进行克隆、序列分析、结构预测,以探讨独行菜幼苗中laICE1基因表达对低温胁迫的响应特征。结果表明:(1)萌发中的独行菜种子,至少有83个bHLH转录因子序列表达,相对于低温萌发停滞组,在低温萌发耐受组的独行菜种子中,有10个下调、13个上调、60个表达差异不显著。其中表达量极显著下调的序列c20009_g1具有1 503bp开放阅读框,GO注释到ICE1基因,该基因命名为laICE1。(2)laICE1基因编码500aa,蛋白分子量为54 635.19kD,理论等电点为5.45,分子式为C2364H3742N688O758S22;该蛋白具有保守结构域bHLH。(3)定量分析表明,laICE1基因在非低温胁迫的独行菜种子中的表达量显著低于一直处于低温胁迫中不能进行萌发的独行菜种子,这与转录组数据库中该序列表达情况一致;而laICE1基因在独行菜幼苗期经低温处理后,其表达量显著上调,表明laICE1基因可能在独行菜幼苗耐受低温生长中具有一定的作用。     

拟南芥受Cd2+诱导表达基因的筛选及其在Cd2+胁迫下的功能

镉是一种毒性很大的重金属。土壤溶液中即使存在极低浓度Cd2+也能对植物造成伤害。早在植物做出结构和代谢的调整以适应逆境之前,由于Cd2+的刺激,植物的基因表达已经发生了变化。这里我们采用一种新的基于引物退火控制技术的差异显示方法来筛选受镉离子诱导表达的基因。获得的19条差异条带代表着18个基因。经过RT-PCR方法验证,其中6个基因确实是受Cd2+诱导表达,包括LEA(胚胎发育晚期丰富蛋白), AtGSTF2(谷胱甘肽-S-转移酶2), AtGSTF6(谷胱甘肽-S-转移酶6), HSP70(热激蛋白70), sHSP17.6B-CI(17.6 kDa 类型 I小分子热激蛋白)和sHSP17.6-CII(17.6 kDa类型II 小分子热激蛋白)。 这些结果有助于研究植物对镉离子胁迫的解毒机制。其中的三个热激蛋白基因的启动子也能考虑用于植物修复。     

鸡冠花红色素的稳定化研究

以鸡冠花（Celosia cristata L.)红色素为实验材料,从色素稳定剂的预选、稳定剂的组合、稳定剂的各组分用量的确定以及加入稳定剂后,温度、光照、pH值、还原剂、氧化剂、蔗糖、防腐剂、金属离子等因素对色素的稳定性的影响进行了研究。结果发现：稳定剂配方以0.06%柠檬酸 0.03%单宁酸 0.02%泛酸钙的组合为最佳;加入稳定剂后,均可不同程度地提高色素对温度、光照、氧化剂、低浓度还原剂、Fe^3与Fe^2 的耐受性,但色素对pH值、蔗糖、防腐剂和Cu^2 的耐受性却未见提高。     

基因AtHsp17.6-C2启动子的克隆及其热诱导动力学研究(英文)

介绍一个植物表达系统,由热激蛋白基因(AtHsp17.6-C2)的启动子来驱动GUS基因的表达。在22℃生长条件下,稳定遗传的转基因植株中几乎检测不到GUS的活性。但是当温度升至34～37℃时,GUS的活性迅速升高。37℃是该植物表达系统最适诱导温度。转基因植株经37℃热诱导2小时后再返回22℃培育2小时,GUS的活性增加80多倍。多次热诱导实验表明这个表达系统是能够被重复多次热诱导的。实验结果表明这个植物诱导表达系统能够适用于多种目的需要。     

新疆雪莲DFR基因的分离及同源遗传转化

二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）是植物重要的次生代谢产物花青素生物合成途径中的关键酶。运用RT-PCR和RACE技术从新疆雪莲(Saussurea involucrata Kar.et Kir.)中克隆得到DFR基因(GenBank登录号为JN092126)。DFR基因的cDNA全长序列含有1个1 029 bp的开放阅读框(ORF),编码343个氨基酸,该基因推断的蛋白与水母雪莲DFR基因推断的蛋白高度同源,相似性达到92%;以不同物种中DFR氨基酸序列进行比对分析,推断的蛋白含有与NADPH特异结合的结构域。将该基因运用农杆菌介导的叶片转化法进行同源转化,将含有转DFR基因的愈伤组织进行悬浮培养,紫外分光光度法测定愈伤组织的总黄酮含量,结果表明转基因愈伤组织的总黄酮含量明显高于非转基因愈伤组织的含量。该研究为提高新疆雪莲药用化学成分黄酮类物质及实现新疆雪莲花青素的人工生物合成的研究奠定基础,对解决天山雪莲资源匮乏提供参考。     

独行菜LaAP2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

AP2/ERF是广泛存在于植物中一类重要的转录因子,调控一些参与非生物胁迫相关基因的表达,帮助植物提高逆境胁迫能力。为了深入探讨LaAP2在独行菜耐受低温萌发及幼苗耐受低温生长中的功能,该研究基于前期对独行菜(Lepidium apetalum)转录组数据库分析,克隆获得一个显著上调表达的AP2/ERF家族序列LaAP2。该基因cDNA全长为1 005 bp,编码氨基酸序列包含一个AP2和一个B3结构域,属于AP2/ERF转录因子RAV亚家族。推定的LaAP2蛋白分子量为37.744 67 kD,等电点为9.49。该蛋白氨基酸序列同亚麻荠、拟南芥、油菜等物种显示出较高同源性,系统进化分析结果表明与拟南芥亲缘关系较近。氨基酸序列分析预测表明,LaAP2基因所编码的蛋白不具备信号肽区段,无跨膜区,不属于分泌蛋白,可能为亲水性蛋白;定位于细胞质的可能性为56.5%,定位于细胞核的可能性为21.7%;其主要二级结构元件为无规则卷曲、延伸链、α-螺旋。Real-time PCR分析独行菜幼苗中LaAP2在低温4℃处理下的表达,显示LaAP2表达受低温胁迫呈先下降后升高趋势。这表明LaAP2在独行菜幼苗抵抗低温胁迫中起调控作用。