受脱落酸调节的拟南芥F-box基因的差异表达分析

脱落酸(Abscisic acid,ABA)是一种重要的植物激素,在种子休眠的建立、种子萌发、根发育和非生物胁迫反应过程中发挥作用。F-box蛋白是E3泛素连接酶SCF复合体的组成部分,通过特异识别和调节底物蛋白水平而调控植物生长发育过程。通过分析GEO基因芯片,筛选到38个受ABA调节的拟南芥候选F-box基因。选择其中6个F-box基因,进行实时荧光定量PCR分析。研究结果与基因芯片结果基本一致。分析启动子,发现候选基因含有大量ABA、干旱和胁迫相关的顺式作用元件。分析基因表达谱,发现部分基因在保卫细胞、种皮、花粉和衰老叶片中呈现高表达;大部分基因在ABA处理、胁迫和种子吸胀过程中表达量改变显著。这些分析结果为深入研究ABA调节植物生长发育和抗逆的分子机制提供了线索。     

拟南芥MATE家族基因DTX12的表达模式分析

拟南芥多药物和有毒化合物排出家族属次级转运蛋白家族,此类转运蛋白与解毒内源的次生代谢物和外源的有毒化合物有关。通过PCR的方法从拟南芥基因组中扩增到该家族成员DTX12的启动子序列,构建双元载体pBI101.2-ProDTX12-GUS,通过农杆菌介导的方法转化拟南芥,然后对转基因植株用GUS底物进行组织化学显色分析。同时,通过半定量RT-PCR的方法,进一步验证了DTX12在不同组织中的表达情况。结果表明该基因在成熟的花器官的花药中和幼苗的根尖特异表达,另外,在子叶的尖端也有少量的表达。由于DTX12编码的是一个具有转运有毒化合物功能的蛋白,推测其功能可能是转运与细胞分裂或生长有关的次生代谢物。     

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。     

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RALF多肽家族的功能多样性初步分析

绿色植物中的快速碱化因子(Rapid alkalinization factor,RALF)为一类进化保守的多肽信号分子,以基因家族形式存在。模式植物拟南芥中至少存在35个RALF基因成员,前期研究显示拟南芥RALF家族的部分成员,比如RALF1/23,RALF4/19可分别作为Cr RLK1L类蛋白受体激酶家族成员FERONIA及BUPS1/2的配体,调控细胞伸长、植物免疫应答及双受精等过程,但是RALF家族其他成员是否具有生物学活性,以及不同成员之间是否具有功能性差异均尚不清楚。因此,本研究异源表达了19个代表性的RALF,并对其生物学活性和功能性差异进行了分析。实验结果表明,19个RALF均对根的生长起到不同程度的抑制作用,进一步挑选了部分代表性RALF成员进行了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)迸发及丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)磷酸化实验分析,实验结果表明,我们确证了11个RALF蛋白参与了MAPK信号的响应,同时,证实16个RALF蛋白抑制了由flg22引起的ROS的释放。此外,不同RALF成员在下胚轴细胞伸长上的作用也存在明显差异,比如RALF10促进下胚轴的伸长。以上研究结果表明不同RALF之间既存在功能冗余性,又存在功能性差异。本研究丰富了对RALF功能复杂性和多样性的认识。     

拟南芥中MATE基因家族的研究进展

多药和有毒化合物排出家族（Multidrug and Toxic Compound Extrusion, MATE）是一个新的次级转运蛋白家族,此类转运蛋白对氨基葡糖、阳离子染料、多种抗生素和药物有转运作用。拟南芥中的MATE基因家族是一个多基因家族,大概由56个成员构成,本文综述了拟南芥中MATE家族基因的研究进展,包括3个方面：第一是拟南芥中MATE家族成员的构成及主要特征;第二描述了转运蛋白的主要功能;第三分析了其功能多样的大致原因。此外,还展望了此家族研究的一些前景。     

拟南芥中ELO家族同源基因的克隆与表达

采用RT-PCR方法,克隆了拟南芥中可能参与超长链脂肪酸合成的ELO家族同源基因At1g75000、At4g36830和At3g06470的全长cDNA,构建其与eGFP基因融合的植物表达载体At1g75000::eGFP::NOS/pPZP211、At4g36830::eGFP::NOS/pPZP211和At1g06470::eGFP::NOS/pPZP211,并利用基因枪介导法将构建的植物表达载体转入洋葱表皮细胞,并在荧光显微镜下检测到了绿色荧光信号.为进一步研究拟南芥中AtELO家族同源基因的功能奠定基础.     

拟南芥IQM3基因的表达分析及其突变体的鉴定

对拟南芥(Arabidopsis thaliana)IQM3基因的功能进行了分析.结果表明,推定IQM3的启动子中存在多种光、非生物胁迫和植物激素反应的顺式作用元件,可能参与植物对环境变化的反应.RT-PCR分析表明,IQM3在拟南芥莲座叶、花序叶、茎、花和根中的表达较强,但在荚果中的表达很弱;IQM3基因的T-DNA插入突变体iqm3-1和iqm3-2分别是功能缺失和超表达突变体,对这些突变体的表型分析表明,IQM3基因与种子萌发及幼苗子叶膨大有密切关系.     

DEAD-box基因家族在拟南芥生长发育中的作用

在RNA代谢过程中,需要许多蛋白和核酸的参与,其中一类蛋白就是RNA解旋酶。RNA解旋酶通过水解ATP获得能量来参与RNA代谢的多个方面,包括核内转录、pre-mRNA的剪切、核糖体发生、核质运输、蛋白质翻译、RNA降解、细胞器内基因的表达。DEAD-box蛋白家族是RNA解旋酶中最大的亚家族,它具有9个保守结构域,因motifyⅡ的保守氨基酸序列Asp-Glu-Ala-Asp(DEAD)而命名。该家族在酵母、拟南芥(Arabidopsis thaliana Heynh.)和人类基因组中都有较多的家庭成员。近年来,研究者对拟南芥DEAD-box蛋白家族的结构和功能进行了一些研究,本文着重总结DEAD-box基因家族对拟南芥生长发育的影响。     

拟南芥MATE家族成员DTX18表达调控

拟南芥多药物和有毒化合物排出家族(MATE)属次级转运蛋白家族, 此类转运蛋白与解毒内源的次生代谢物和外源的有毒化合物有关.通过 PCR 的方法从拟南芥基因组中扩增到该家族成员DTX18的启动子序列,构建重组质粒后,通过农杆菌介导的方法获得转基因植物.GUS 组织化学染色发现此基因的表达受到伤害和茉莉酸甲酯(MJ)诱导.同时结合半定量 PCR 的方法检测该基因在伤害及 MJ 处理下转录本丰度的变化,进一步证实了此结果.另外,此基因在突变体coi1,ein2中的表达量明显降低,这一点揭示了此基因表达的调控机制,即与植物激素JA/ET的信号传导密切相关.     

拟南芥prr5突变体对ABA的响应

以拟南芥为材料,统计PRRs （pseudo-response regulators）突变体 prr5及其野生型经ABA处理后的萌发率、根长和NaCl处理后的萌发率,并采用实时定量PCR方法,对不同浓度ABA处理的拟南芥幼苗中的PRR5基因表达进行分析.结果表明：prr5突变体对ABA弱敏感,其种子萌发率比野生型显著或极显著增高,主根比野生型长,且PRR5基因表达受ABA抑制.同时,NaCl处理后,prr5的萌发率比野生型极显著增高.因此,推测prr5可能为ABA信号通路相关基因.     

Effect of ABA on the UV-B-Induced Ethylene Evolution by the etr and ctr Mutants of Arabidopsis thaliana

The responses of 14-day-old Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. plants to UV-B irradiation (280–320 nm) and ABA treatment were investigated. Wild-type plants as well as ethylene-insensitive etr1-1 and ctr1-1 mutants were used. Theetr1-1 mutant considerably differed from the ctr1-1 one in the fresh weight production after UV-B treatment (29.5 kJ/m²). The irradiated etr1-1 plants fell well behind the nonirradiated ones during the first two days after stress, but by the 8th day, their weight attained 70% of control plant weight. In contrast, Ctr1-1 mutant weight comprised 70% of control level after two days of stress but, by the 8th day, it was only 56% of the weight of control plants. In wild-type and ctr1-1 plants, ABA, in the 8 × 10^–6 to 2 × 10^–4 M concentration range, increased the difference between the weights of nonirradiated and irradiated plants, but in etr1-1 plants, ABA decreased this difference. The etr1-1, ctr1-1, and wild-type plants were very similar in the dynamics of ethylene evolution after UV-B treatment (7.4 kJ/m²). In wild-type, etr1-1, and ctr1-1 plants, ABA, in a concentration-dependent manner, inhibited UV-B-induced ethylene evolution to the same extent. The results obtained show that ABA exerted an opposite effect on UV-B-dependent growth in the plants with active (wild type and ctr1-1) and blocked (etr1-1) ethylene signal pathway, whereas the inhibition of ethylene synthesis by ABA was not related to ethylene signal transmission.     

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。     

拟南芥Atkin8a和Atkin8b基因表达特性

以拟南芥动蛋白(kinesin)kin-8家族的AtKin8a和AtKin8b这两个动蛋白基因作为研究对象,以组成型表达的肌动蛋白基因(Actin2)作为对照,利用半定量RT-PCR的方法,分析其在拟南芥各器官中的表达状况。结果表明:AtKin8a和AtKin8b基因主要在花器官中特异表达;随后克隆AtKin8a和AtKin8b基因启动子区域并与GUS基因融合,转基因植株花器官GUS染色表明:AtKin8a和AtKin8b基因的表达主要分别在胚珠、花药部位。由此推测它们可能分别在胚珠、花药发育过程中发挥作用。     

拟南芥VQ基因家族响应抗性相关激素表达谱分析

近年来与WRKY转录因子相互作用的VQ-motif蛋白逐渐引起广泛关注.它是一类植物特异性蛋白,目前在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中已鉴定到34个成员,据其所编码氨基酸的序列相似性构建系统进化树,这34个成员聚集成两大簇.实时定量荧光PCR分析表明在SA(水杨酸),MeJA(茉莉酸甲酯),ACC(乙烯前体),ABA(脱落酸)处理下AtVQ基因家族中有多个成员分别受SA,JA,ET高倍诱导,部分成员受SA,JA,ET中两种激素诱导,其中AtVQ3,AtVQ18,AtVQ23和AtVQ24同时受SA,JA,ET诱导,仅AtVQ27受ABA诱导,推测拟南芥VQ家族成员在抗病方面起作用.     

Expression Profiles of Arabidopsis thaliana VQ Gene Family in Defense Related Hormones Treatments

Several VQ proteins are recently identified as WRKY factors interacting partners in Arabidopsis and involved in regulating physiological processes. Searching of genomic databases found that VQ gene family is specific to land plants and these VQ genes encode proteins characteristic of a conserved VQ motif. It consists of 34 representatives in Arabidopsis and can be divided into two groups based on the similarity of the amino acid sequences. To understand the functions of Arabidopsis VQ proteins, we examined the expression profiles of AtVQ genes in various defense related hormones treatments. qRT PCR analysis revealed that a majority of them were differently regulated in response to salicylic acid (SA), methyl jasmonate (MeJA), or 1 aminocyclopropane 1 carboxylate (ACC). And some members are induced by two of these three hormones. Moreover, four members (AtVQ3, AtVQ18, AtVQ23 and AtVQ24) are induced by SA, MeJA and ACC simultaneity. However, there is only one AtVQ gene (AtVQ27) is up regulated after spraying of abscisic acid (ABA). These results suggest that Arabidopsis VQ genes may be involved in plant defense responses.     

Classification of Genes Differentially Expressed during Water-deficit Stress in Arabidopsis thaliana: an Analysis using Microarray and Differential Expression Data

Many changes in gene expression occur in response to water-deficitstress. A challenge is to determine which changes support plantadaptation to conditions of reduced soil water content and whichoccur in response to lesions in metabolic and cellular functions.Microarray methods are being employed to catalogue all of thechanges in gene expression that occur in response to specificwater-deficit conditions. Although these methods do not measurethe amount or activities of specific proteins that functionin the water-deficit response, they do target specific biochemicaland cellular events that should be detailed in further work.Potential functions of approx. 130 genes of Arabidopsis thalianathat have been shown to be up-regulated are tabulated here.These point to signalling events, detoxification and other functionsinvolved in the cellular response to water-deficit stress. Asmicroarray techniques are refined, plant stress biologists willbe able to characterize changes in gene expression within thewhole genome in specific organs and tissues subjected to differentlevels of water-deficit stress.     

拟南芥ABA不敏感型突变体及其ABA结合特性

拟南芥的脱落醚（ABA）不敏感型突变体abi2,在对ABA的敏感性、气孔开度及种子休眠方面,与野生型有明显差异。通过3H－ABA与野生型对的亚细胞组分的结合分析,表明38000×g组分特异结合活性最高,结合最适温度为20℃,最适保温时间：20℃时为70min;0℃时为90min。由饱和曲线的Scatchard分析表明：abi2存在一种ABA结合位点,野生型有两种ABA结合位点。对3H－ABA结合的38000×g组分的SDS－PAGE电泳分析表明：野生型有3个结合活性峰,而abi2只有1个结合活性峰。