烟草NtGCN2的克隆与表达分析

GCN2是目前所有测序植物中唯一的eIF2α激酶,它可以通过磷酸化真核翻译起始因子eIF2α来调节蛋白的合成,从而对氨基酸的缺乏和各种胁迫做出响应。本研究采用RACE PCR技术从烟草K326中获得了GCN2的末端序列,通过RT-PCR方法获得了部分cDNA序列,经过拼接得到了GCN2的全长cDNA序列,将其命名为NtGCN2(Gen Bank登录号KJ706220)。分析发现,NtGCN2基因的cDNA全长为4 196 bp,ORF全长为3 759 bp,编码1 252个氨基酸残基,分子量为141.4 kDa,等电点为5.58。BLASTP分析结果表明,NtGCN2与土豆和番茄的同源性分别达到90%和88%。对其蛋白质结构域进行预测发现,NtGCN2包含了典型的GCN2激酶功能域。荧光定量PCR分析表明,该基因在根、茎、叶和花中均有表达,在叶片中表达最强,根中的表达最弱。     

OsPT8过量表达提高转基因烟草的耐低磷能力

高亲和磷转运蛋白负责植物在低磷条件下吸收和转运磷酸盐,对植物的生长发育至关重要。将水稻中关键的高亲和磷转运蛋白基因OsPT8(A high affinity phosphate transporter gene OsPht1;8,以下简称OsPT8)通过农杆菌介导的方法转入烟草云烟87,以转基因烟草和野生型(云烟87)为材料,设置正常供磷(1 mmol/L Pi)和低磷(0.1 mmol/L Pi)两个处理的沙培试验,检测烟株地上部和地下部的生物量、全磷及有效磷的含量,分析烟草高亲和磷转运蛋白家族基因(NtPT1和NtPT2)的表达差异。结果显示,低磷条件下,OsPT8过量表达转基因株系生物量均显著高于野生型;在正常供磷和低磷条件下,OsPT8过量表达烟草株系全磷含量和有效磷含量均显著高于野生型,这表明高亲和磷转运蛋白基因OsPT8可以提高转基因烟草的耐低磷能力。RT-PCR和Q-PCR结果显示,转基因株系显著提高了烟草高亲和磷转运蛋白基因NtPT1和NtPT2的表达量,表明OsPT8对烟草磷吸收和转运的影响是通过OsPT8基因和烟草NtPT1、NtPT2基因等一个复杂的过程起作用的。     

高等植物硝酸盐转运蛋白的功能及其调控机制

硝酸盐是植物从土壤中吸收的重要无机氮素形态。植物为适应含有不同浓度NO3-的土壤环境,进化出了高亲和硝酸盐转运系统(HATS)和低亲和硝酸盐转运系统(LATS),两个基因家族NRT1和NRT2家族分别参与了LATS和HATS的NO3-的吸收和转运。近年来,随着分子生物学技术和植物基因组学的快速发展,研究人员克隆出了大量参与硝酸盐吸收和转运的基因,并对这些基因的功能进行了深入研究,逐渐形成了复杂的硝酸盐调控网络。综述了植物中硝酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及调控,并对进一步的研究作了展望,这些结果对于理解植物硝酸盐吸收的调控机制具有重要作用。     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

缺氮及氮素形态对烟草幼苗糖代谢的影响机理初探

为了探明缺氮及不同氮素形态对烟草幼苗糖代谢的影响机理。该试验以‘中烟100’为试材,设置正常供氮为对照(CK,NO3-∶NH4+=1∶1)、缺氮(T1)、单一铵态氮(T2)和单一硝态氮(T3)4个处理的沙培试验,检测烟株功能叶片的全氮、还原糖、总糖、蔗糖淀粉的含量及糖代谢相关酶的活性,并分析根、茎、叶等3个部位糖代谢关键基因(SUT1、INV、GBSSI、AGPase)的表达差异。结果显示:(1)烟株功能叶片的全氮含量表现为T3CKT2T1。(2)与CK前期相比,T1处理显著增加了烟株叶片的还原糖、总糖、蔗糖及淀粉含量,降低了淀粉酶的活性,但对转化酶活性影响不显著;其中烟株叶片淀粉积累表现为T1T2CKT3。(3)缺氮及氮素形态对糖转运蛋白基因(SUT1)、焦磷酸化酶基因(AGPase)和颗粒淀粉合成酶基因(GBSSI)等关键基因的表达影响显著。研究认为,缺氮及不同氮素形态下烟草幼苗氮素利用率与淀粉积累成反比,其中蔗糖转运蛋白基因(SUT1)在氮素形态影响烟叶糖代谢过程中起关键作用。