拟南芥Mg^2＋转运基因家族AtMGT4基因过表达植株的获得及表型观察

Mg2+是植物细胞中含量最丰富的二价阳离子,在植物体内起重要作用.在模式植物拟南芥中,已发现一个拥有10个成员的基因家族-AtMGT,其中一些成员已被鉴定出具Mg.‘转运功能.实验以该家族中的At-MGT4为研究对象,将AtMGT4的cDNA与含有35 S启动子的pBI121载体融合,构建过表达载体pBI121-At-MGT4.通过农杆菌浸染的方法,获得过表达植株.观察发现,部分过表达植株具有叶卷曲、花簇生、矮化和晚花等特异表型.     

phbA基因对拟南芥质体转化及花粉表型分析

采用来源于产碱杆菌(Alcaligenes eutrophus)的PHB合成酶基因phbA,经PCR扩增后,将验证正确的phbA插入到烟草质体表达载体pBio3-GFP中,取代载体中的gfp,形成prrn-phbA-aadA-TpsbA-ter表达盒,得到质体表达载体pCTHBA,通过基因枪介导,用包裹有质粒pCTHBA的金粉子弹轰击拟南芥无菌苗叶片,经壮观霉素筛选后获得拟南芥抗性植株12株;PCR验证初步表明,phbA已整合进拟南芥的质体基因组中;对转基因拟南芥植株的花器官表型和花粉显微观察表明,phbA基因在拟南芥中得到表达,显现出雄性不育的性状.     

拟南芥6个酪蛋白激酶基因的组织表达及其生物信息学分析

利用实时荧光定量PCR技术研究6个酪蛋白激酶基因在不同组织中的表达特性.结果表明:6个基因在各个器官中均有表达,但表达量不同.AT4G14340、AT3G23340、AT1G03930和AT3G03940基因在花中表达量最高,在根中其次,在茎、叶和叶柄中的表达量最低;A T1G04440和AT4G26100基因在根中的...     

拟南芥GHMP基因家族成员的组织表达及生物信息学分析

利用生物信息学方法获得拟南芥全基因组中12个GHMP基因家族成员。通过实时定量PCR技术研究这12个基因在不同组织中的表达,结果显示它们具有组织表达特异性。构建了拟南芥中GHMP基因家族成员的系统进化树。启动子区调控元件分析表明,大多数GHMP成员包含有光响应、生物钟及其它逆境胁迫响应的相关元件,预测这些GHMP基因家族成员可能参与了植物的光信号、生物钟及相关的逆境胁迫信号转导途径。     

拟南芥WUSCHEL基因在转基因烟草中的超表达(英文)

The Arabidopsis WUSCIHIEL (WUS） gene plays a key role in the specification of the stem cellsin the shoot apical meristem (SAM). A cDNA of WUShas been amplified with the RT-PCR approach fromArabidopsis. The plant overexpression vector was constructed. It was driven by a dual enhanced CaMV35Spromoter. The construct was transformed into tobacco (Nicotiana tabacum L.) via Agrobacterium mediation.Dramatic phenotypic changes appeared in the WUS overexpression transgenic plants. Aberrant celldivisions and ectopic organogenesis could be found in almost every aerial parts of the transgenic tobaccoexcept the meristems and the inner two floral whorls. The data showed a highly conserved function of WUSin tobacco, and suggested that WUS is involved in organogenesis. The leaves were malformed, whichstrongly matched those only described previously for plants grown in the presence of polar auxin transportinhibitors. It suggested a possible function of WUS in leaf development. These results provide usefulinformation for functional analysis of WUS and important biotechnological implication as well.     

拟南芥CKL3基因表达对非生物胁迫的响应

以拟南芥为材料,采用PCR和RT-PCR技术在DNA和RNA水平上鉴定出了与CKL3基因对应的T-DNA插入纯合突变体,并对其表型变化进行了观察.半定量RT-PCR检测CKL3基因在拟南芥不同器官和非生物胁迫响应中表达的结果表明,CKL3基因在根、花、叶中表达较高,在茎、叶柄中表达较弱;盐胁迫下CKL3基因表达下降,蓝光下CKL3基因表达升高,但热激和红光对此基因表达量的影响不大.     

拟南芥bso-1突变体的基因定位及表型分析

通过EMS化学诱变在拟南芥Columbia(Col-0)野生型突变体库中筛选获得1株器官显著增大的突变体,命名为big size organ1(bso-1)。遗传分析表明,bso-1受单个隐性核基因控制。表型观察发现,突变体植株的幼苗、花、果荚及种子与野生型相比都表现出明显的增大。组织切片结果显示,突变体种子的增大主要由胚细胞个体增大导致胚体积增大而实现,因此突变体种子的重量也较野生型有明显增加。利用图位克隆方法将相关基因初步定位在4号染色体上SSLP标记T5L19与F28M11之间58kb区间内,生物信息学分析显示此区间内未见调控植物器官大小发育相关的已知基因的报道。该研究结果为进一步克隆bso-1突变体相关基因及探讨其在控制植物器官发育尤其是种子发育过程中的作用奠定了基础。     

拟南芥Mo敏感变异株的筛选和表型分析

本文以EMS诱变处理野生型拟南芥Col-0获得的M₂代种子为试验材料,通过在不含钼（-Mo）和含170 nmol·L^-1钼（+Mo）的培养基上进行反复筛选培养,根据拟南芥根系在2种培养基上的生长差异筛选出31株Mo敏感变异株。并对变异株2-4的表型特征及鲜重和Mo含量进行了分析。结果显示,在-Mo培养基中变异株2-4的生长明显受到抑制,且叶鲜重、根鲜重和Mo含量均低于野生型。而在+Mo培养基中变异株2-4叶鲜重、根鲜重与野生型的差异不明显,且都高于在-Mo培养基中的。随着钼含量的增加,变异株2-4矮小、叶片失绿和叶缘卷曲的症状不断恢复。当钼含量达到170 nmol·L^-1时,变异株2-4的生长情况与野生型相比没有明显差异。这说明筛选出的2-4植株是一种Mo敏感型变异株。     

拟南芥PKA催化亚基基因的克隆、原核表达及其催化活性的鉴定

蛋白质的磷酸化与脱磷酸化是生物体内存在的一种普遍的调节方式，几乎参与所有的生命活动过程。利用Blast2.0分析拟南芥基因组序列发现存在一个与动物蛋白激酶cDNA同源性的序列。在GenBank中比较发现它与动物的依赖cAMP的蛋白激酶（PKA）的催化亚基（C亚基）有相似的特征序列。提取拟南芥（Arabidopsis thaliana (L.)Heynh.)的总ＲＮＡ，通过ＲＴ－ＰＣＲ克隆得到这一cDNA片段，经序列测定证实它具有完整的阅读框架，将其克隆至pET30a原核表达载体，结果表明在大肠杆菌（E.coli)BL21(DE3)中该表达质粒在IPTG诱导下表达产生大量带寡聚组氨酸标记的重组蛋白，该蛋白在37℃表达时主要以包含体形式存在，而在22℃表达时主要以可溶性蛋白形式存在，经过与组氨酸结合金属螯合树脂亲和柱层析纯化后，得到纯化的目的蛋白，其纯度达到87%以上。活性鉴定表明其具有依赖于cAMP的蛋白激酶活性。而加入PKA的抑制剂（H-8）后，其活性显著下降。从而证实它确实是拟南芥的PKA催化亚基。Western blot结果显示它几乎不受ABA，NaCl等逆境的诱导。     

拟南芥Antiquitin基因的原核表达和生物信息学分析

将拟南芥Antiquitin基因重组到原核表达载体pMAL-c4x和pET41中,在T7 Express菌株中诱导表达,经Amylose和Ni-NTA亲和层析柱纯化获得重组蛋白.SDS-PAGE结果表明:MBP和His-tag融合的拟南芥Antiquitin主要以可溶性形式存在,表达量分别占细胞总蛋白的25.1%和39.4%.以乙醛和NAD~+为底物测定融合蛋白活性,结果显示:His-tag融合的Antiquitin具有醛脱氢酶活性,比活力为8.98 U/mg,乙醛的表观K_m和V_(max)值分别为0.98 mmol/L和12.75 U/mg.序列比对和结构预测结果显示:拟南芥Antiquitin包含该家族蛋白典型的催化结构域、NADH结合结构域和寡聚化结构域,活性中心残基为Gly238、Gly291、Glu391、Phe393.     

GFP基因在新疆小拟南芥和拟南芥中的表达分析

以质粒pMCB30为模板,扩增GFP基因,连接到载体pCMBIA2300-35S-OCS上,构建过量表达载体p35S:GFP,将其转入农杆菌GV3101.通过农杆菌介导法将p35S:GFP载体分别转入新疆特色植物小拟南芥和拟南芥中.T0代经含有卡那霉素的1/2MS培养基筛选,获得了T1代转基因小拟南芥2株,T1代转基因拟南芥9株.通过激光共聚焦显微镜观察,在转基因小拟南芥和拟南芥的根尖细胞中均可检测到GFP绿色荧光蛋白;对转基因植株进行PCR扩增,均可检测到GFP基因,表明GFP基因已成功转入小拟南芥和拟南芥中.该研究建立了小拟南芥的遗传转化体系,为进一步利用GFP基因和进一步研究小拟南芥的功能基因奠定基础.     

拟南芥AtCDPK1基因克隆与转化马铃薯的研究

以野生拟南芥生态型(Col-0)为材料,利用PCR和DNA重组技术,克隆了拟南芥钙依赖蛋白激酶基因(AtCDPK1)。AtCDPK1基因全长为2 269bp,碱基序列与已知基因At1g18890完全一致。构建AtCDPK1基因的植物表达载体pCHF3-CDPK1,并利用农杆菌介导法将pCHF3-CDPK1转入马铃薯品种‘费乌瑞它’的脱毒试管微型薯中,经筛选与植株再生,共获得50个抗性再生植株。PCR检测显示,有36个植株基因组中含有AtCDPK1基因。RT-PCR分析证实,AtCDPK1基因在这些马铃薯植株的基因组中均能正常转录表达。这一结果为进一步开展AtCDPK1基因功能分析及转基因抗旱马铃薯新品种选育研究奠定了基础。     

沙柳SpsLAS基因超表达对拟南芥营养生长的影响

用沙柳SpsLAS基因构建35S∷SpsLAS超表达载体并转化野生型拟南芥,对转基因拟南芥进行表型观察,利用荧光定量PCR,对分枝、生长素及细胞分裂素相关基因进行表达分析。结果显示:(1)成功构建35S∷SpsLAS超表达载体,并获得9株纯合转基因株系,且转基因株系的萌芽速率快于野生型(对照),生活周期也较长;其中7个株系表现为生长迅速、株高增加、莲座叶叶片增大、分枝增加,2个株系表现为矮化、分枝增加、育性降低等一系列变化。(2)荧光定量PCR显示,与对照相比24h时转基因株系幼苗生长素及细胞分裂素途径关键基因无明显变化,4d时各基因在各转基因株系呈上调趋势;30d时分枝相关基因RAX1、RAX3表达量均上调,而MAX1、MAX3、REV、AXR1无明显变化。研究表明,SpsLAS基因过表达对拟南芥株型、莲座叶有明显影响,该研究结果为进一步研究该基因对分枝调控机制奠定了基础。     

IQM1基因过量表达对拟南芥气孔运动及根系生长的影响

拟南芥钙调素结合蛋白IQM家族共有6个成员,已证实IQM1是一个不依赖Ca2+的钙调素结合蛋白,其功能缺失突变体iqm1表现气孔开度小和根短的表型,而且突变体气孔开度并不因光、暗、脱落酸等诱导而变大或变小。该实验构建了IQM1基因双元表达载体并转化拟南芥,通过分子筛选及IQM1表达量分析,获得了IQM1基因过量表达植株。表型分析发现,IQM1过量表达植株在光诱导气孔开放处理后气孔开放度明显比野生型和iqm1-1增大,在暗诱导气孔关闭处理后气孔开度则显著变小;IQM1过量表达植株的主根比野生型和iqm1-1长,侧根数量比野生型和iqm1-1多,但IQM1过量表达对植株的生长形态、抽薹期、开花期及座果等方面却没有明显影响。研究表明,IQM1基因在植物气孔运动及根系生长中起着重要作用。     

拟南芥ERD15基因缺失突变体的分子鉴定和表型分析

为探究ERD15基因功能,利用反向遗传学,通过PCR及半定量PCR筛选鉴定出拟南芥(Arabidopsis thaliana) ERD15基因的T-DNA插入纯合突变体,并对其表型进行观察分析。结果表明,erd15突变体莲座叶数目显著增多,提前3～4 d开花,突变体比野生型更早从营养生长转向生殖生长。拟南芥野生型植株主茎为圆柱体,平均直径1.29 mm,而erd15突变体主茎扁平,平均直径达到2.27mm,具极显著差异。与野生型相比,erd15突变体果实心皮发育受到影响,隔膜上排列有多排种子,果荚顶端膨大,长度缩短37.67%,但角果平均结籽数升高。因此,ERD15基因参与了调控拟南芥植株的生殖生长过程。     

拟南芥表皮毛发育突变体abt3-1的基因定位及表型分析

在发掘和鉴定调控植物表皮毛发育的新因子过程中,获得了一个表皮毛发育异常的拟南芥隐性突变体abt3-1(aberrantly branched trichome 3-1)。与野生型拟南芥(Col-0)相比,其表皮毛分支数目明显增加。另外,abt3-1还表现出植株小、叶形宽、叶色发灰、主根短等发育缺陷。利用图位克隆技术将该突变基因ABT3定位在1号染色体上,分子标记在F28G11#3与F4N21#1之间,物理距离为134kb。该研究将为进一步克隆ABT3基因及研究其在调控植物生长发育过程中的作用奠定基础。     

Insertional mutagenesis in Arabidopsis thaliana

Recently, a number of mutant gene loci in the Arabidopsis thaliana plant genome have been identified through insertional mutagenesis. In this review, we evaluate different methods used for Agrobacterium tumefaciens-mediated T-DNA insertional mutagenesis with regard to their mutation frequencies and conclude that a major breakthrough in the isolation of genes involved in plant development has been acheived. To provide a specific example, we summarize recent progress made in the understanding of flower morphogenesis at the molecular level through the study of homeotic genes obtained via gene tagging. T-DNA gene fusion vectors are being discussed that will allow the isolation of plant regulatory sequences with particular cell or tissue specificity, or that are controlled by specific external stimuli. Finally, we report on the approaches followed to convert the maize transposons Ac/Ds into valuable gene tags for use in a heterologous host such as Arabidopsis.     

拟南芥不同组织基因表达及可变剪接差异分析

可变剪接是转录后重要的基因表达调控方式,也是转录组和蛋白质组多样性的重要来源. 近年来随着拟南芥、水稻、玉米等植物转录组测序的完成,研究人员发现植物pre-mRNA可变剪接的发生与组织分化、发育等生物学过程密切相关. 本工作基于GEO数据库的RNA-seq数据,使用高通量测序数据分析常用的Trimmomatic、Salmon、DESeq2、SUPPA2等工具,识别了拟南芥的种子、根、叶、花、花梗、节间、长角果共7种组织的表达基因和可变剪接事件,以及7种组织间的差异表达基因和差异可变剪接事件,并以叶和花为例展示了相应的生物学功能分析. 该工作系统地研究了拟南芥基因表达和可变剪接发生的组织特异性,有助于进一步阐明植物基因组的基因表达调控机制.     

SMB基因与拟南芥细胞脱分化

应用Affymetrix基因芯片技术研究脱分化过程的全基因组表达情况,分析拟南芥叶柄细胞在脱分化过程中的差异表达基因。结果显示:(1)脱分化叶柄有4 222个基因表现出2倍或以上的表达差异,其中1 684个基因表达上调,2 538个基因表达下调。(2)半定量RT-PCR对部分差异表达基因进行验证,进一步筛选出参与拟南芥脱分化候选基因SMB(SOMBRERO)。(3)实时PCR结果表明,野生型叶柄诱导脱分化时,SMB基因表达量随着诱导时间延长而逐渐增加。(4)SMB基因功能缺失突变体smb-3经CIM诱导很难形成愈伤组织;在激素诱导不同时间段,smb-3叶柄没有明显脱分化现象,SMB基因缺失造成拟南芥叶柄脱分化障碍。研究表明,SMB基因参与拟南芥叶柄细胞脱分化过程。     

拟南芥基因密码子偏爱性分析

密码子偏爱性对外源基因的表达强度有一定影响,特别是编码蛋白质N端7～8个氨基酸残基的密码子.通过对拟南芥染色体中26 827个蛋白质对应的基因密码子进行分析,得到了编码氨基酸的61种密码子在拟南芥中的使用频率,并与大肠杆菌和哺乳动物进行了比较,结果表明三者间的密码子偏爱性有较大差异.这一分析结果对于动物基因在植物中的表达,及植物基因在微生物中的表达具有一定指导意义.同时提供了一种直接以XML文档为数据源解析巨型XML格式染色体数据的方法.