拟南芥中CBF对COR基因表达的调控1

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT/DRE元件,转录激活因子CBF蛋白与之结合,促进COR基因的表达.CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性,显示其调节COR基因表达的能力.作者对CBF基因和CBF蛋白的特性、CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍.     

转小拟南芥ApHRD基因烟草获得及其抗旱性鉴定

根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)的HRD基因序列,采用PCR方法从新疆小拟南芥(A.pumila)中克隆了ApHRD基因,并构建了植物表达载体pBIN-ApHRD,通过农杆菌介导法转化烟草('NC89')获得转化植株,用PCR和RT-PCR法对转化烟草进行鉴定,并采用水分胁迫和PEG-6000模拟干旱进行抗旱性分析.结果显示:(1)克隆的新疆小拟南芥ApHRD基因与拟南芥AtHRD基因的核苷酸序列相似性为99.1%,对应氨基酸序列的同源性为98.37%,只有3个位点发生实义突变.(2)与野生型烟草植株相比,转ApHRD基因烟草植株主根粗壮,一级侧根较发达,移栽成活的植株生长快.(3)在水分胁迫和30%的PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,转ApHRD基因烟草的叶片相对含水量和PSⅡ相对量子产率降低幅度、相对电导率和丙二醛含量的升高幅度均显著低于野生型烟草植株;与野生型植株相比,转ApHRD基因烟草植株叶片出现萎蔫症状的时间较迟、程度较轻,复水后恢复快且较完全,在干旱胁迫过程中受到的伤害较轻,表现出了较强的抗旱特性.研究表明,在干旱胁迫条件下,转小拟南芥ApHRD基因烟草植株表现出了优良的生理和生长优势,显示出较强的抗旱性特征,ApHRD基因在抗旱基因工程方面具有较好的应用前景.     

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。     

拟南芥中CBF对COR基因表达的调控

拟南芥中COR基因的启动子含有CRT／DRE元件,转录激活因子CBF蛋白与之结合,促进COR基因的表达,CBF基因超表达不需要低温刺激就能促进COR基因的表达而增加植物的抗寒性,显示其调节COR基因表达的能力,作者对CBF基因和CBF蛋白的特性,CBF基因表达与植物抗寒性之间的关系以及CBF调节COR基因表达的机理进行了介绍。     

拟南芥抗旱转录因子CBF4基因区域的核苷酸多样性及其分子进化分析

以生长于不同气候条件下的17个拟南芥核心生态型为材料,分析了它们的抗旱转录因子CBF4基因区域的序列多态性。结果表明：拟南芥CBF4基因区域具有高密度的单核苷酸多态性(SNP)和插入缺失(Indel),多态性频率为每35．8bp一个SNP,每143bp一个Indel,基因非编码区的多态性是编码区的4倍;在编码区,SNP的频率为每96．4bp一个SNP,其中发现25av、203av和244av 3个生态型CBF4基因区域1034位(以Gen—Bank登录号AB015478序列第19696位的核苷酸为1)碱基变化：G←→T,引起第205位氨基酸变化：gly←→val。核苷酸多样性统计分析显示,该基因内部大范围内存在连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD),5’端非编码区有一个重组。与拟南芥等的研究结果类似,选择压力对不同的区域作用不同。3’端非编码区核苷酸多样性程度最高,是平衡性选择的结果,编码区核苷酸变化符合中性突变假说,而5’端非编码区是自然选择作用的靶位点。     

拟南芥CBF/DREB途径的研究进展及其在植物基因工程中的应用

细胞膜感知低温环境信号,通过信号转导激活以CBF/DREB信号途径为主、兼与其他途径交谈和交叠所构成的信号网络,继而调控下游相应功能蛋白的表达,赋予植物低温抗性。文章重点介绍了拟南芥CBF/DREB信号传导途径的研究进展、CBF基因在高等植物中的保守性,以及构建CBF转基因抗冻植物所取得的成果,包括CBF的表达调控与作用的分子机制、影响CBF途径的一些重要蛋白和环境因子、组成性启动子以及冷诱导特异性启动子驱动CBF基因表达所获得的抗冻转基因植物的研究进展。同时,对该研究领域未来可能的发展方向进行了展望。     

脱水应答转录因子CBF1的克隆与转基因小麦的分子检测

根据已发表的小麦(T.aestivum)转录因子CBF1基因序列(GenBank Accession No.AF376136),设计引物从小麦品种‘京花1号’叶片中克隆出该基因,用拟南芥RD29B基因为启动子构建含CBF1基因的逆境诱导表达载体pBAC127F(6 967 bp),以‘99-92’、‘5-98’、‘104’和‘轮选987’等冬小麦品种(系)的幼穗和幼胚为材料,基因枪转化该表达载体。经筛选与植株再生,共获得14株转基因植株及其后代株系。这14个株系经PCR分析和点杂交检测,最终确认了5-98-40、5-98-41这2个株系为转基因株系,结果表明拟南芥RD29B启动子调控下的转录因子CBF1基因已稳定整合到转基因植株中。     

转OsMAPK4基因烟草的抗旱性研究与遗传分析

以低温处理的水稻辽盐241植株叶片总RNA为模板, 用OsMAPK4基因特异引物通过RT-PCR扩增出OsMAPK4基因, 构建了由E12启动子调控的OsMAPK4基因植物表达载体pBME12。通过农杆菌介导法将OsMAPK4基因导入烟草, 筛选获得25株转基因植株。抗旱性研究结果表明, OsMAPK4基因的超量表达提高了T1代转基因植株的抗旱性。卡那霉素抗性在T1代转基因植株中的分离情况表明, 大多数转基因株系符合单基因遗传规律。     

转AhNCED1基因拟南芥的形态特征和抗旱性研究

目的：探讨外源基因花生NCED1（AhNCED1）对拟南芥的形态特征和抗旱能力的影响。方法：观察转AhNCED1拟南芥的表型特征以及在干旱条件下的变化,利用扫描电镜观察植株叶上表面细胞和气孔大小。结果：与野生型相比,AhNCED1转基因植株矮壮,株型紧凑,分蘖和分枝数减少,幼苗根发育好。在干旱条件下转基因型植株叶大色绿,气孔开度减小,表皮细胞排列紧密。结论：转基因型植株在干旱条件下的表型特征与抗旱能力表明转基因拟南芥抗旱能力高于野生型。     

拟南芥转录因子CBF的冷调控机制研究进展

拟南芥中CBF(C-repeat binding factor)转录因子在抗寒性方面起重要作用,低温可诱导CBF转录因子的表达。CBF转录因子能够特异结合启动子中含有CRT/DRE(C-repeat/dehydration responsive element)的顺式元件,激活COR等基因的表达,从而增强植株抗寒能力,对调控逆境诱导基因的表达具有非常重要的作用。对CBF转录因子的结构特点、功能、表达调控以及与CBF相关的其它低温调节途径进行了综述,为提高植物综合抗逆性的研究提供参考。     

拟南芥AtUNE12基因的耐盐功能初探

bHLH转录因子家族成员在植物生长发育、生理代谢及非生物胁迫响应过程中起重要作用。本研究选取拟南芥抗逆相关bHLH转录因子家族中AtUNE12基因为研究对象,对其进行耐盐功能初探。首先构建AtUNE12基因的植物过表达载体（pROKⅡ-AtUNE12）,通过农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,利用qRT-PCR技术检测获得T₃代AtUNE12过表达转基因植株。在盐胁迫下,分析过表达AtUNE12与野生型拟南芥长势、根长及鲜重;比较过表达AtUNE12与野生型植株的电解质渗透率、失水率、MDA含量、POD与SOD活性及H₂O₂含量,鉴定AtUNE12基因是否具有耐盐能力。结果表明：过表达AtUNE12基因降低了拟南芥植株的失水率、电解质渗透率及MDA含量,保护细胞膜结构的完整性;增强了POD与SOD活性,降低了拟南芥植株内的H₂O₂含量,进而增强拟南芥植株的ROS清除能力,从而提高拟南芥的耐盐能力。     

拟南芥转录因子CBF1和CBF4基因的克隆与序列分析

利用聚合酶链式反应技术(PCR)从拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株中扩增出CBF1和CBF4基因,并将其连接到pGEM-Tvector载体上。PCR和酶切鉴定后进行基因测序,结果表明所克隆的CBF1和CBF4基因序列与GenBank中基因序列同源性分别可达99.84%和99.41%,说明这两个片段确为拟南芥CBF1和CBF4基因。     

Role of Abscisic Acid in the Induction of Desiccation Tolerance in Developing Seeds of Arabidopsis thaliana

In contrast to wild-type seeds of Arabidopsis thaliana and to seeds deficient in (aba) or insensitive to (abi3) abscisic acid (ABA), maturing seeds of recombinant (aba,abi3) plants fail to desiccate, remain green, and lose viability upon drying. These double-mutant seeds acquire only low levels of the major storage proteins and are deficient in several low mol wt polypeptides, both soluble and bound, and some of which are heat stable. A major heat-stable glycoprotein of more than 100 kilodaltons behaves similarly; during seed development, it shows a decrease in size associated with the abi3 mutation. In seeds of the double mutant from 14 to 20 days after pollination, the low amounts of various maturation-specific proteins disappear and many higher mol wt proteins similar to those occurring during germination are induced, but no visible germination is apparent. It appears that in the aba,abi3 double mutant seed development is not completed and the program for seed germination is initiated prematurely in the absence of substances protective against dehydration. Seeds may be made desiccation tolerant by watering the plants with the ABA analog LAB 173711 or by imbibition of isolated immature seeds, 11 to 15 days after pollination, with ABA and sucrose. Whereas sucrose stimulates germination and may protect dehydration-sensitive structures from desiccation damage, ABA inhibits precocious germination and is required to complete the program for seed maturation and the associated development of desiccation tolerance.     

过量表达大叶补血草LgNHX1基因对拟南芥耐盐性的影响

利用植物表达载体pCAMBIA1301和农杆菌GV3101将LgNHX1(全长1 656 bp)基因在拟南芥中过量表达.在含30 mg/L潮霉素的培养基上筛选获得LgNHX1的纯合转化子,并对其进行了分子鉴定和耐盐性分析.结果显示,经PCR和RT-PCR鉴定,野生型植株(对照)没有出现扩增条带,而转基因株系有相应的扩增条带,表明LgNHX1的确已经整合到拟南芥的基因组中,并已正常转录.在不同盐浓度处理下,转基因株系生长情况好于野生型对照;转基因植株地上部分和根的干重、鲜重相对高于野生型对照,但差异没有达到显著水平;当盐浓度达到150-200 mmol/L时,两个特基因株系的Na+含量显著高于野生型,K+含量极显著高于野生型.以上结果表明,过量表达LgNHX1基因可能增强了拟南芥将Na+区隔化至液泡的能力,提高了转基因拟南芥的耐盐能力.     

Acquisition of Desiccation Tolerance and Longevity in Seeds of Arabidopsis thaliana (A Comparative Study Using Abscisic Acid-Insensitive abi3 Mutants)

Two new abscisic acid (ABA)-insensitive mutants of Arabidopsis thaliana affected in the abi3 locus are described. These new mutants are severely ABA insensitive. Like the earlier described abi3-1 and the ABA-deficient and -insensitive double mutant aba,abi3, these new mutants vary in the extent of ABA-correlated physiological responses. Mutant seeds fail to degrade chlorophyll during maturation and show no dormancy, and desiccation tolerance and longevity are poorly developed. Carbohydrate accumulation as well as synthesis of LEA or RAB proteins are often suggested to be essential for acquisition of desiccation tolerance. In this work two points are demonstrated. (a) Accumulation of carbohydrates as such does not correlate with acquisition of desiccation tolerance or longevity. It is suggested that a low ratio of mono- to oligosac-charides rather than the absolute amount of carbohydrates controls seed longevity or stability to desiccation tolerance. (b) Synthesis of a few assorted proteins, which is responsive to ABA in the later part of seed maturation, is not correlated with desiccation tolerance or longevity.