RNA干涉AtSUS3影响拟南芥SUS家族表达模式及角果成熟

蔗糖合成酶（SuSy）是植物蔗糖代谢的关键酶,在植物生长发育过程中起着重要作用.为研究拟南芥中SUS3的功能,构建RNAi-SUS3干涉载体,通过农杆菌介导的真空渗透法转化拟南芥.筛选获得纯系转基因植株后,对AtSUS家族进行表达分析,利用环境扫描电子显微镜观察转基因植株表型,并对转基因拟南芥角果进行木质素组织化学染色以及透射电子显微镜检测.结果表明,RNA干涉技术能够抑制AtSUS3的表达,正常培养条件下该基因沉默后对拟南芥的表型没有显著影响,但可引起角果中AtSUS1,AtSUS2和AtSUS4表达代偿性增加,使转基因植株角果内果皮层细胞次生细胞壁增厚,木质化程度加深,同时果瓣厚度也有增加趋势.结果提示,转基因拟南芥角果的发育较野生型植株更为优先,AtSUS3基因沉默可能有利于角果的成熟.     

毛白杨蔗糖合酶基因PtSS2克隆与表达分析

为了解毛白杨蔗糖合酶(sucrose synthase,SS)基因功能和表达模式,以毛白杨茎段来源的cDNA为模板,根据毛果杨PtrSS2CDS序列信息设计特异引物,采用RT-PCR技术分离克隆了PtSS2基因。测序分析表明,PtSS2基因序列全长为2 412bp,编码803个氨基酸,蛋白大小为92.14kD,理论等电点6.00,属于酸性蛋白;氨基酸序列同源性分析表明,PtSS2与毛果杨PtrSS2和PtrSS1一致性分别高达100%和98.63%;结构域分析表明,PtSS2含有2个高度保守的功能域,即蔗糖合酶(5~552)和糖基化转移酶(554~744)功能域。qRT-PCR检测表明,PtSS2在毛白杨根、茎、叶、营养芽、雄雌花芽等各个组织中均有表达,但在营养芽和花芽中表达量较高,根部相对较低,总体呈组成型表达模式;在干旱胁迫下,PtSS2表达水平提升。研究结果推测,蔗糖合酶基因PtSS2在毛白杨各组织器官发育过程及干旱胁迫响应过程中具有重要功能。     

蓝光和蔗糖对拟南芥花色素苷积累和CHS基因表达的影响

以在20μmol m^-2s^-1白光下生长13d的拟南芥(Arabidopsis thaliana,Landsbcrg生态型)幼苗为材料,采用测定叶片花色素苷含量和Northern blot方法,研究蓝光与蔗糖在诱导植物花色素苷积累及相关基因表达中的作用。结果表明：蓝光处理后,叶片花色素苷积累随光强和照光时间的延长而增加,突变体hy4叶片的花色素苷含量明显低于野生型(WT),说明隐花色素1(cry1)是蓝光诱导花色素苷积累的主要光受体：WT中苯基苯乙烯酮合酶基因(CHS)的表达受蓝光诱导,处理4h即有表达,8h达到最高,之后逐渐下降;蓝光不能诱导突变体hy4中CHS基因的表达,说明cry1介导蓝光诱导CHS基因的表达。培养基中不含蔗糖,削弱了蓝光诱导的拟南芥叶片花色素苷的积累,CHS基因表达也受到抑制。蔗糖不仅作为碳源参与蓝光诱导的花色素苷积累,还可能作为信号分子参与蓝光诱导的CHS表达。     

拟南芥纤维素合酶基因时空表达模式与功能预测

纤维素是细胞壁的主要组成成分, 研究纤维素合成可以从源头上解决关于高效降解纤维素的问题。该研究通过综合拟南芥(Arabidopsis thaliana)纤维素合酶基因(AtCESA)家族的进化和芯片表达分析及根据拟南芥全生育期GUS染色结果分析纤维素合酶基因的时空表达模式, 发现拟南芥纤维素合酶基因AtCESA1, 3, 6以及AtCESA4, 7, 8分别参与细胞壁初生壁和次生壁的合成并存在明显的共表达现象。其中, AtCESA1, 3, 6在全生育期表达, AtCESA4, 7, 8主要在根、茎和叶脉等次生壁细胞中表达。AtCESA5和AtCESA6、AtCESA2和AtCESA9以及AtCESA1和AtCESA10等基因对均有基因重复作用。根据AtCESA家族基因表达模式和分子演化关系可以推测, AtCESA5对AtCESA6以及AtCESA9对AtCESA2可能分别存在功能冗余。此外, AtCESA9的表达具明显的组织特异性。上述研究结果为深入认识拟南芥纤维素合酶基因的功能奠定了基础。     

苹果中磷酸蔗糖合酶家族基因的表达特性及其与蔗糖含量的关系

磷酸蔗糖合酶(sucrose phosphate synthase,SPS)是植物中蔗糖合成的主要限速酶,影响植物的生长发育和果实中蔗糖的含量。为探明苹果中SPS基因家族特性及其在蔗糖合成中的作用,该研究从苹果基因组中分离了MdSPS家族基因,分析了它们的进化关系以及mRNA表达特性与酶活性和蔗糖含量的关系。结果显示:(1)在苹果基因组中有8个SPS家族基因表达,它们分别属于双子叶植物的3个SPS亚家族。(2)荧光定量PCR分析显示,苹果C类的MdSPS6基因和A类的MdSPS1a/b基因是苹果中表达丰度最高的SPS基因成员,其中MdSPS6在苹果成熟果中表达丰度最高,其次是成熟叶片,而MdSPS1a/b在不积累蔗糖的幼果中表达丰度最高。(3)在果实发育过程中,除MdSPS1a/b之外,其它5个苹果MdSPS家族基因均随果实的生长表达丰度增加,与SPS活性和蔗糖含量明显呈正相关关系。研究表明,C类家族MdSPS6是苹果果实发育后期和叶片中蔗糖合成的主要SPS基因。     

毛白杨蔗糖合酶基因PtSUS1的克隆及其表达模式分析

蔗糖合酶（sucrose synthase）与植物库强调节、次生壁的形成和纤维素合成等有着密切的联系,其中在纤维素合成过程中的作用尤为显著。本研究根据我们已获得的毛白杨PtSUS1基因片段设计引物,采用RACE技术,获得了毛白杨PtSUS1的基因序列,测序结果显示该基因序列全长为2 669 bp,包括一个完整的阅读框,编码805个氨基酸。通过Blast检索分析表明,PtSUS1与拟南芥、巨桉、陆地棉、温州蜜柑、毛果杨SUS1的核酸和氨基酸序列的同源性分别达到76%~97%和82%~97%。运用生物信息软件对PtSUS1编码的蛋白进行了二级结构预测和功能位点分析,结果显示该蛋白氨基酸序列包括两个功能域,存在可能的磷酸化位点38个,无跨膜结构域存在。系统进化分析表明PtSUS1与PtSUS2关系最为接近。RT-PCR分析结果显示,PtSUS1在被检测的毛白杨根、茎、叶及雌雄花芽组织和器官中均有表达,呈现组成型表达模式。该研究为进一步深入探索毛白杨蔗糖合酶基因PtSUS1的功能奠定了基础。     

拟南芥吲哚—3—甘油磷酸合酶免疫分析

吲哚３甘油磷酸合酶（ＩＧＳ,ｉｎｄｏｌｅ３ｇｌｙｃｅｒｏｌｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈａｓｅ,ＥＣ４．１．１．４８）在色氨酸与吲哚乙酸的生物合成途径中,催化生成吲哚３甘油磷酸。研究该基因的表达调控,对于阐明高等植物是如何调控色氨酸及生长素合成是十分重要的。利用已克隆的ＩＧＳｃＤＮＡ,构建了谷胱甘肽转移酶（ＧＳＴ,ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅＳｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ,ＥＣ２．５．１．１８）与吲哚３甘油磷酸合酶融合蛋白的表达质粒,并将其导入到在异丙基βＤ硫代半乳糖苷（ＩＰＴＧ）诱导下能高效表达的ＩＧＳ基因缺陷菌株ｔｒｐＣ９８００λＫＣ大肠杆菌中。高表达的融合蛋白通过谷胱甘肽琼脂糖（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅａｇａｒｏｓｅ）亲和层析和ＳＤＳ聚丙烯酰胺凝胶电泳纯化后,用以免疫兔子制备抗血清。免疫印迹法分析表明拟南芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ（Ｌ．）Ｈｅｙｎｈ．）四种常用生态型只合成一种分子量约为４０ｋＤ的吲哚３甘油磷酸合酶蛋白。在Ａｇ＋、紫外线等逆境条件下,ＩＧＳ含量都有较大幅度的增加,这说明ＩＧＳ可能与植物的防御反应紧密相关。     

拟南芥角果衰老过程中膜脂的变化

角果发育对某些物种的生殖发育具有重要的作用。拟南芥种子附着在角果里,角果在早期发育时进行光合作用,角果成熟后开裂散落种子之前,其细胞会经历一个衰老的过程。一般植物细胞在衰老过程中要经历膜脂降解的过程,但是角果细胞衰老过程仍未知。通过比较角果衰老过程中拟南芥野生型(WS)及与膜脂代谢密切相关的磷脂酶Dδ缺失突变体(PLDδ KO)中膜脂分子的组成情况、膜脂含量、相对含量及双键指数值,结果发现,在拟南芥角果衰老过程中：(i)质体膜脂和质体外膜脂显著下降;(ii)不同膜脂降解速率不一样,质体膜脂的降解比质体外膜脂的降解快;(iii)总的双键指数DBI下降;(iv)磷脂酶Dδ缺失突变体(PLDδ KO)的角果膜脂组成的基本水平和变化样式与野生型(WS)非常相似。结果说明,角果在衰老过程中发生了膜脂的激烈降解。据此推测：(i) 膜脂水解产物可能转移到种子中用于储藏脂三酰甘油的合成;(ii) 质体膜脂相对含量下降和质体外膜脂相对含量上升导致了总的DBI下降;(iii) PLDδ参与了角果衰老中的膜脂代谢。     

拟南芥角果发育和开裂的调控机制及在油菜育种中的应用

十字花科芸苔属甘蓝型油菜(Brassica napus)在角果发育成熟过程中,因角果开裂种子散落引起产量损失最低达20%左右,最高可达50%左右。模式植物拟南芥在角果形态和开裂机制方面与甘蓝型油菜具有相似性,角果开裂主要与果瓣、胎座框和果瓣边缘层的细胞发育有关。通过对拟南芥角果发育期间基因对果瓣、胎座框和果瓣边缘层的识别和发育进行综述,明确了拟南芥角果发育和开裂的基因调控机制,提出了从模式植物到大田作物甘蓝型油菜抗裂角育种的新策略。     

蔗糖合酶在植物生长发育中的作用研究

蔗糖合酶（SuSy）是植物蔗糖代谢的关键酶之一,在植物各组织中普遍存在。SuSy参与了植物体中许多代谢过程,包括淀粉及纤维素的合成,以及碳源的分配等。该酶还可影响植物的抗逆性、种子发育和生物固氮能力,因此,利用SUS基因改良作物品质具有良好的应用前景。对SuSy的性质、基因表达模式及其在植物生长发育中的作用进行综述。     

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.     

UV-B预处理诱导拟南芥耐旱性的提高

为了解UV-B提高拟南芥(Arabidopsis thaliana)耐旱性的生理机制,将2周龄的野生型拟南芥(WT)和sto突变体幼苗用不同剂量UV-B预处理1周,再用30%PEG模拟干旱处理24 h,对植株的表型进行统计,并测定类黄酮、脯氨酸和MDA含量。结果表明,低剂量UV-B预处理能够提高拟南芥的耐旱性,植株的类黄酮与脯氨酸含量分别提高了20%～40%和50%～65%,细胞膜受损程度降低,从而提高了保水性。低剂量UV-B提高拟南芥耐旱性的效应在sto突变体中消失,证明这种效应在分子机制上可能与STO蛋白相关。     

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。     

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.     

转CiCHS基因拟南芥的黄酮代谢及抗氧化能力分析

该研究克隆了中间锦鸡儿的查尔酮合成酶基因(CiCHS)并转入野生型拟南芥和tt4突变体,用qRT-PCR检测了转基因拟南芥中内源AtCHS基因的表达量,用分光光度法分析了转基因拟南芥的总黄酮、丙二醛含量及DPPH自由基清除能力,用HPLC法检测了转基因拟南芥的柚皮苷含量。结果显示:(1)转基因拟南芥中,内源AtCHS基因的表达量约为野生型的十分之一,总黄酮含量明显高于野生型;HPLC测得转基因株系中柚皮苷含量高于野生型;紫外照射处理前后转基因拟南芥中丙二醛积累量明显少于野生型。(2)转基因株系提取物对DPPH自由基清除能力显著高于野生型。(3)CiCHS基因互补拟南芥tt4突变体,转基因株系的种皮呈现浅棕色。研究表明,中间锦鸡儿CiCHS基因异源表达后生成了柚皮苷,使转基因植物的抗氧化性增强,部分恢复了tt4突变体的种皮颜色。     

拟南芥F-box蛋白家族的功能研究进展

F-box蛋白是一类含有F-box基序、在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质。该文对国内外近年来有关F-box家族在拟南芥中的数量、种类以及在生长发育、细胞信号转导、生物及非生物逆境胁迫等多种生理过程中的作用等方面的研究进展进行综述,以期促进该家族基因在拟南芥和其他重要农作物中的功能研究,尽快描绘出该家族在植物中的代谢网络图谱。     

拟南芥HECT E3s家族基因表达模式和功能的初步研究

利用GUS组织化学染色法,研究由拟南芥泛素蛋白连接酶HECT家族基因(UPLs)启动子起始的β-葡萄糖苷酸酶报告基因(GUS)的表达模式。结果表明:UPLs家族中6个成员的启动子在拟南芥植株的不同组织和不同时期均有所表达,且在莲座叶发育的早期和衰老期表现出较高活性。进一步观察upl3和upl4突变体发现,upl3和upl4突变体除了upl3有较明显的叶型变化,两者均表现为延迟衰老现象;且突变体中衰老相关基因的表达水平不同于野生型。研究推测UPL3和UPL4可能参与了叶片生长发育过程的调控,同时还参与调控植株衰老进程。     

拟南芥叶形态建成基因ABL1的图位克隆及鉴定

前期研究表明ABL1可能在植物叶发育过程中扮演重要的角色,其突变表现为叶片生长迟缓、成熟叶片叶缘缺刻明显等生长缺陷特征。该研究利用图位克隆及其精细定位技术,将ABL1基因锁定在2个SSLP标记T23K8和T8F5之间,该区间包含44个基因。通过生物信息学成功找到ABL1突变基因为拟南芥FAS1,该基因编码染色质组装因子CAF1的一个亚基,在植物顶端分生组织生长调控中扮演重要角色。RT-PCR结果显示,该基因表达受阻,功能互补实验证实abl1突变体的确是FAS1基因的一个新等位突变。研究结果暗示,ABL1/FAS1在植物叶形态建成中也起着重要作用。