基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥差异表达基因

研究已表明植物特有的一些NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子可提高植物抗逆性,利用基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥与野生型拟南芥间差异表达基因,能够为研究转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关基因提供依据。结果显示,在转SlNAC1基因拟南芥43 604个基因中有3 046个差异表达2倍以上的基因。对差异表达5倍以上基因经过GO富集度统计学分析表明,细胞组分相关基因占33.05%;分子功能相关基因占33.95%;生物学过程相关基因占33.00%。对差异表达2倍以上基因进行KEGG信号通路分析,结果表明有2 431个基因涉及到88个不同的信号通路。通过筛选获得转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关候选基因,为后续研究NAC转录因子的下游基因及其调控网络的构建提供方向和理论支撑。     

基于基因芯片技术的转Slnac2基因拟南芥差异表达基因分析

NAC转录因子,对植物的生长发育及抵御逆境胁迫起着重要的作用。实验室前期克隆了辽宁碱蓬(Suaeda liaotungensis)Slnac2基因,转Slnac2拟南芥(Arabidopsis thaliana)提高了抵御盐胁迫的能力。本研究利用基因芯片技术筛选转SlNAC2拟南芥差异表达基因,共筛选出差异表达2倍以上的基因1 258个。GO富集度分析结果显示,分子功能相关基因占34.06%,细胞组分相关基因占33.13%,生物学过程相关基因占32.81%。KEGG分析表明,差异表达基因涉及63个信号通路,主要有植物激素信号转导、核糖体、植物病原物相互作用和抗坏血酸代谢等。通过实时荧光定量PCR对部分差异基因进行验证,所得结果与基因芯片结果一致。本研究揭示,SlNAC2可调控多个下游基因的表达,提高植物在逆境胁迫下的生存能力。     

基因芯片技术分析转SlNAC10基因拟南芥非生物胁迫相关差异表达基因

NAC(NAM、ATAF1/2和CUC2)转录因子是植物特有的转录调控因子,在植物的器官建成、生长发育以及抵御非生物胁迫等方面发挥着至关重要的作用。该文利用基因芯片技术筛选转Sl NAC10基因拟南芥和野生型拟南芥非生物胁迫抗性相关差异表达基因,并通过实时荧光定量PCR对部分差异表达基因进行验证。芯片结果显示,差异表达2倍以上的基因有4 054个,其中与非生物胁迫相关基因有15个,与非生物胁迫相关的转录因子基因有14个,这些基因参与应答渗透胁迫、响应高盐、冷、热、高光强等胁迫。对差异表达2倍以上的基因进行GO(Gene Ontology)分析和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析,发现这些基因在非生物胁迫相关的13个注释中富集,涉及相关代谢途径96个,其中包括植物激素信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢、吲哚生物碱合成、谷胱甘肽代谢等。以上结果表明,SlNAC10可直接或间接调控多种下游基因的表达,提高植物抵御非生物胁迫的能力。     

拟南芥漆酶基因AtLAC4参与生长及非生物胁迫响应

植物漆酶基因家族在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中共有17个成员,目前各基因的具体功能尚不十分清楚.该研究利用过量表达的方法初步分析了拟南芥AtLAC4的功能.GUS染色显示AtLAC4在拟南芥的维管组织中有较强的表达,并在叶片排水器中特异表达.AtLAC4过量表达导致植株木质素含量增多、次生壁加厚、植株变小和莲座叶叶柄变短.ABA对AtLAC4的表达具有明显的诱导作用,AtLAC4过量表达植株对外源ABA敏感;干旱处理后,AtLAC4过量表达植株的耐旱能力比野生型明显增强.以上结果表明,AtLAC4基因在调控植物生长发育及非生物胁迫响应中具有重要作用.     

山葡萄CBF基因表达载体构建及对拟南芥根生长的影响

为了研究山葡萄CBF基因调节植物对盐胁迫的应答机理,分别构建了山葡萄Va CBF1、Va CBF2和Va CBF3的植物过表达载体。经酶切及琼脂糖电泳检测证实3个基因均插入到p BASTA中,表明表达载体构建成功。然后,分别将3个植物过表达载体转入农杆菌EHA105中,并通过浸花法浸染拟南芥。利用除草剂筛选获得3个基因的拟南芥过表达株系。最后,对野生型拟南芥与转基因拟南芥进行盐胁迫处理,发现OE-CBF2转基因植株的主根伸长长度显著长于其它植株,3个转基因株系的侧根长度也明显长于野生型植株。上述结果表明山葡萄CBF基因可能在植物盐胁迫中对根部生长发育起到非常重要的调控作用。     

过量表达棉花CBF2基因提高转基因拟南芥抗旱耐盐能力

CBF/DREB是一类植物中特有的转录因子,在植物抵抗逆境胁迫过程中发挥重要功能。本研究从陆地棉(Gossypium hirsutum L.)Coker 312中克隆获得1个棉花CBF/DREB基因,命名为Gh CBF2,该基因编码一个由216个氨基酸组成的CBF蛋白。序列分析结果显示,Gh CBF2与其他植物的CBF蛋白类似,含有AP2转录因子典型的保守结构域。干旱或高盐胁迫处理明显增加了Gh CBF2基因的表达量。亚细胞定位分析结果发现Gh CBF2定位在细胞核中。将Gh CBF2基因构建到由35S启动子调控的植物表达载体p MD上并转化拟南芥(Arabidopsis thaliana L.),结果表明,在干旱和盐胁迫条件下,过量表达Gh CBF2基因拟南芥的成活率显著高于野生型,并且游离脯氨酸和可溶性糖含量也高于野生型,说明转Gh CBF2基因提高了拟南芥的耐盐抗旱能力。采用实时荧光定量PCR方法分析胁迫相关标记基因COR15A、RD29A和ERD6的表达情况,结果显示转基因株系中的表达量显著高于野生型,说明Gh CBF2参与调控拟南芥干旱和盐胁迫相关基因的表达。     

转香蕉MaASR1基因的拟南芥株系在干旱胁迫条件下的表达谱分析

干旱是最重要的环境胁迫,香蕉MaASR1基因在植物响应逆境胁迫时发挥着重要作用,为了深入研究MaASR1基因的过表达使拟南芥抗旱的分子机制,利用全基因组表达芯片来广谱的筛选MaASR1基因转入后自然条件下及干旱处理条件下差异基因的表达情况。对基因芯片的结果进行了详细的生物信息学分析及相关基因的RT-PCR验证,结果表明MaASR1基因异源表达的拟南芥株系在自然生长条件下共有747个差异基因,其中上调基因559个,下调基因188个;在干旱胁迫条件下共得到653个差异基因,其中上调基因256个,下调基因397个;MaASR1基因的转入可以通过影响激素、光合作用、锌指蛋白及不依赖ABA途径的DREB2A等相关基因的表达来提高拟南芥的抗旱性。为解析MaASR1基因作为转录因子提高植物抗旱能力的分子机制奠定基础。     

利用RNA-seq技术分析淹水胁迫下转BnERF拟南芥差异表达基因

为探究淹水胁迫下BnERF调节的耐淹防御相关途径,应用RNA-seq技术,对淹水6小时后的拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型(WT)和转BnERF株系(E33)幼苗进行基因表达分析。结果表明,淹水3天后,E33表现出较强的耐淹性,地上部生长状况和根系发育均明显强于野生型。E33幼苗未淹水处理时相对于野生型单独上调的基因有9个,4个为膜结合蛋白,其中2个参与MAPK级联途径,其它5个参与氧化胁迫及水分调节途径;与未淹水野生型相比,无论是未淹水处理还是淹水6小时后的E33幼苗中缺氧响应、抗氧化防护及细胞、器官发育相关基因的表达量均上调。另外,淹水6小时后E33的差异基因并未完全覆盖淹水6小时后野生型的差异基因;E33幼苗中缺氧响应、氧化胁迫响应、能量的产生与转变、乙醇代谢途径中的基因以及乙烯响应因子基因的表达量都明显高于野生型。上述结果表明,BnERF直接或间接调节植物的淹水胁迫相关生理代谢途径,参与淹水胁迫的防御过程。     

拟南芥高迁移率族蛋白B族基因表达模式分析

为了解高迁移率族蛋白B族(HMGB)基因在拟南芥中的表达模式及作用方式,该研究克隆了拟南芥中5个编码HMGB的基因:AtHMGB1、AtHMGB2、AtHMGB3、AtHMGB4、AtHMGB5,并运用荧光实时定量PCR方法检测野生型拟南芥中以上5种基因在不同器官中的表达及在外源植物激素(ABA、2,4-D)处理前后的表达差异,选取AtHMGB2、AtHMGB4和AtHMGB5分别转化拟南芥并筛选出超表达株系,随即检测ABA诱导下超表达AtHMGB的转基因拟南芥的表型。研究证实:在野生型拟南芥中AtHMGB2在拟南芥各个器官中的表达量远高于其它家族成员,AtHMGB4和AtHMGB5在花、果荚和根中的表达略高于茎和叶;在ABA处理前后AtHMGB家族成员的表达水平有显著差异,其中AtHMGB2的表达被ABA显著负调控;ABA诱导下超表达AtHMGB2的转基因拟南芥与野生型相比出现萌发及生长迟缓现象,但超表达AtHMGB4与AtHMGB5的转基因拟南芥在ABA诱导下的种子萌发和幼苗生长与野生型相比差异不大。研究发现,AtHMGB家族成员在转录水平上响应ABA的方式各有不同,对理解AtHMGB家族成员的生物学功能提供了新的基础。     

蒙古冰草MwMYB4基因功能鉴定

MwMYB4基因是从蒙古冰草中克隆得到的MYB类转录因子家族成员之一。该研究以转MwMYB4基因的拟南芥后代为材料,通过在干旱和低温胁迫下对转基因植株进行表型分析、理化指标测试和分子鉴定,分析并验证MwMYB4基因的功能。结果显示:(1)蒙古冰草MwMYB4基因已成功整合到转基因拟南芥T_1代的基因组中并实现转录水平的表达。(2)转基因拟南芥T_2代植株在干旱胁迫条件下,转基因植株叶片枯黄程度较轻,相对电导率较野生型变化幅度低,脯氨酸含量明显高于野生型对照,且MwMYB4基因的表达量随干旱胁迫时间延长而增加。(3)在低温胁迫条件下,转基因拟南芥叶片的枯白程度明显低于野生型,且MwMYB4基因的表达量随低温胁迫时间增加而增加。研究表明,过量表达蒙古冰草MwMYB4基因能够提高转基因拟南芥对干旱和低温的耐受性,该基因可能在干旱胁迫和低温胁迫调控机制中发挥调控作用,可作为改良农作物和其他牧草抗旱、抗寒性的重要候选基因。     

Comprehensive expression analysis of rice phospholipase D gene family during abiotic stresses and development

Phospholipase D is one of the crucial enzymes involved in lipid mediated signaling, triggered during various developmental and physiological processes. Different members of PLD gene family have been known to be induced under different abiotic stresses and during developmental processes in various plant species. In this report, we are presenting a detailed microarray based expression analysis and expression profiles of entire set of PLD genes in rice genome, under three abiotic stresses (salt, cold and drought) and different developmental stages (3-vegetative stages and 11-reproductive stages). Seven and nine PLD genes were identified, which were expressed differentially under abiotic stresses and during reproductive developmental stages, respectively. PLD genes, which were expressed significantly under abiotic stresses exhibited an overlapping expression pattern and were also differentially expressed during developmental stages. Moreover, expression pattern for a set of stress induced genes was validated by real time PCR and it supported the microarray expression data. These findings emphasize the role of PLDs in abiotic stress signaling and development in rice. In addition, expression profiling for duplicated PLD genes revealed a functional divergence between the duplicated genes and signify the role of gene duplication in the evolution of this gene family in rice. This expressional study will provide an important platform in future for the functional characterization of PLDs in crop plants.     

小拟南芥ApZFP基因异源超表达促进拟南芥开花并提高耐逆性

锌指蛋白(ZFP)是一类重要的转录因子, 广泛参与植物的生长发育和非生物胁迫应答。新疆小拟南芥(Arabidopsispumila)又名无苞芥, 是十字花科短命植物, 具有高光效、繁殖力强和适应干旱等生物学特征, 而且比模式植物拟南芥(A.thaliana)更耐高盐胁迫。将前期克隆的小拟南芥锌指蛋白基因ApZFP通过花滴法转化到哥伦比亚生态型拟南芥(Col-0)中,获得了独立表达的转基因株系。表型观察发现, 过量表达ApZFP基因可促使拟南芥在长短日照下均提前开花。实时荧光定量PCR结果显示, 转基因拟南芥株系中, 光周期途径中的CO基因和年龄途径中的SPL基因表达上调; 春化、环境温度和自主途径中的FLC基因表达下调; 编码成花素的基因FT及下游开花相关基因AP1和LFY的表达量均升高。进一步通过盐、干旱和ABA胁迫处理ApZFP转基因株系的种子和幼苗, 发现在胁迫处理下, 与对照相比, 转基因拟南芥种子萌发率较高, 幼苗主根较长。因此推测, ApZFP在植物发育过程中具有多种功能, 可能既参与植物的开花转变过程, 又同其它植物的锌指蛋白基因一样, 参与植物的耐逆过程。