缺铁胁迫的铁转运激活蛋白—AFT1

酵母（Ｘｃｃｈａｒｏａｐｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓ功ｅ）是一种优良的研究许多真核细胞的基础代谢过程的模式生物。１９９５年,美国科学家（Ｙａｍａｐｏｃｈｉ－ｌｗａｉｅｔａｌ）利用筛选铁代谢异常的酵母突变体方法,克隆并鉴定了铁转运激活蛋白（ＡｎｆｆｅｈＶａｔＯＦＯｆｆＣＩＴＯＵＳｔａｐｏｆｔ,ＡＦＴＩ）ｌ‘］。将酵母ｆｒｅｌ的５’上游区融合到ｈｉｓ３基因上,由于铁对ｆｒｅｌ启动子的影响,这种结构在铁充足的条件下,不能表达,转化到不含有ｈｉｓ３的酵母细胞中后,细胞在高铁缺组氨酸的培养基上死亡,将少数存活的突…     

苹果属垂丝海棠MhPPOX1基因克隆及抗缺铁性功能鉴定

原卟啉原氧化酶(Protoporphyrinogen oxidase, PPOX1) 是叶绿素生物合成途径中的关键酶,为深入探究苹果PPOX1基因的功能,该研究以苹果砧木垂丝海棠(Malus halliana)为试材,采用PCR方法,克隆MhPPOX1基因,并进行生物信息学分析及功能鉴定;采用农杆菌介导法转化烟草和拟南芥,进一步分析MhPPOX1在缺铁胁迫中的功能,并对转基因烟草与拟南芥进行抗性分析。结果表明：(1)成功克隆获得 垂丝海棠MhPPOX1基因片段,经序列比对鉴定为苹果的 MhPPOX1基因(序列号：LOC103444480)。MhPPOX1基因的开放阅读框为1 644 bp,编码547个氨基酸,等电点为8.98;系统进化树分析表明,苹果属垂丝海棠MhPPOX1与白梨该家族蛋白的亲缘关系最近。(2)成功克隆获得垂丝海棠MhPPOX1启动子序列片段(2 016 bp),对该启动子顺式作用元件预测结果显示,MhPPOX1启动子序列中存在干旱、低温、光、生长素以及与叶绿素相关等响应元件。(3)成功构建过表达载体 MhPPOX1 pRI101,并成功获得转MhPPOX1基因烟草和拟南芥。(4)qRT PCR分析表明,垂丝海棠幼苗在缺铁( Fe)胁迫下植株叶片黄化枯死,且MhPPOX1基因表达量较对照显著升高;转MhPPOX1基因烟草和拟南芥在缺铁胁迫中与野生型相比均生长良好,不易黄化,且缺铁条件下转基因拟南芥和烟草的叶绿素a、叶绿素b总量以及总铁含量明显高于野生型植株,表明MhPPOX1基因过量表达提高了拟南芥和烟草对缺铁胁迫的抗性。研究认为,MhPPOX1基因在植物抵抗缺铁胁迫中可能发挥重要作用。     

紫花苜蓿逆境胁迫诱导相关转录因子MsDREB1基因克隆与分析

利用RT-PCR方法,从紫花苜蓿中扩增得到一个新的转录因子MsDREB1基因cDNA,克隆该cDNA并进行序列分析,结果表明该cDNA包含一个长651bp的开放阅读框,编码一条含216个氨基酸的多肽,分子量约为24．9kDa,等电点为6．11。蛋白质Blast数据显示,该多肽属于EREBP／AP2家族DNA结合蛋白的典型成员。进一步克隆了该基因的基因组DNA,序列分析表明该基因无内含子。Southern blot分析表明,该基因在紫花苜蓿基因组中以2拷贝存在。     

胡萝卜低温胁迫转录因子DcICE1基因克隆与非生物逆境响应分析

植物ICE1基因是调控CBF基因表达的上游调控因子,在植物抵抗逆境胁迫中具有重要的作用。该实验以2个胡萝卜品种‘黑田五寸’和‘君川红’为实验材料,分别克隆出DcICE1转录因子基因,并通过荧光定量PCR方法测定了4种不同逆境胁迫下(4℃低温、38℃高温、0.2mol·L-1 NaCl及200g·L-1 PEG)DcICE1基因的表达情况,探讨DcICE1转录因子在植物抵抗非生物胁迫下的功能。序列分析显示,该基因全长1 458bp,编码485个氨基酸。2个胡萝卜品种的DcICE1基因在核苷酸水平上有2个位点的差异,分别为第139位的G/A和第475位的A/G,导致编码的氨基酸在第47位的E/K和第159位的N/D差异,该差异可能与DcICE1转录因子在2个不同品种应对逆境胁迫下的响应不同有关。胡萝卜DcICE1转录因子有一个保守的ICE1功能结构域。实时定量PCR检测DcICE1基因在不同逆境胁迫下的响应表明,低温(4℃)处理能明显地诱导DcICE1基因的表达,但盐(0.2mol·L-1 NaCl)和干旱(200g·L-1 PEG)处理下的诱导效果均不明显。     

高温胁迫对紫花苜蓿的影响及其适应机制的相关研究

紫花苜蓿是优质的多年生豆科牧草,喜温暖半干旱气候。高温能使其植株生长缓慢、枯萎甚至死亡,病虫害增多,严重影响紫花苜蓿的产量和品质,是限制紫花苜蓿推广利用的一个重要环境因子之一。紫花苜蓿在高温胁迫后,细胞膜流动性、光合作用及呼吸效率等发生改变,产生大量的渗透调节物质、活性氧和热激蛋白等,提高了紫花苜蓿的耐热性,形成了适应高温应激的适应机制。本研究在分析紫花苜蓿特征特性的基础上,从高温对紫花苜蓿的影响、紫花苜蓿适应高温胁迫的机制及其耐热性评价指标的选择和可靠性评价的方法等方面综述了紫花苜蓿耐热性的研究现状,为开展进一步的研究工作提供参考。     

紫花苜蓿MsCIPK8基因的克隆与表达分析

CIPK是植物中一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在植物响应逆境胁迫中发挥着重要的作用。本研究根据盐碱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsCIPK8基因,该基因CDS全长1341bp,编码446个氨基酸,编码蛋白相对分子质量50.73 kD,等电点6.72,具有CIPKS家族蛋白所特有的N端激酶域和C端NAF/FISL结构域。生物信息学分析结果显示,MsCIPK8为可溶性蛋白,二级结构多为无规矩卷曲;系统进化分析表明,紫花苜蓿MsCIPK8与蒺藜苜蓿(Medicago truncatula Gaertn.)MtCIPK8亲缘关系最近。两个蛋白序列比对发现存在4个差异位点,其中3个在保守结构域内。MsCIPK8在低温、干旱、盐和盐碱胁迫下表达量均受到诱导上调表达。低温胁迫下,MsCIPK8在根和叶中的表达量分别在12 h和3 h达到峰值;盐胁迫下,MsCIPK8在根中的表达量12 h达到峰值;盐碱胁迫下,根和叶中MsCIPK8的表达量在12 h后持续高表达;干旱胁迫下,MsCIPK8在根和叶中的表达量在12 h均达到峰值。上述结果表明MsCIPK8参与紫花苜蓿对干旱、低温、盐和盐碱等非生物胁迫的应答。     

逆境胁迫下4种紫花苜蓿幼苗形态变化的比较研究

在各种酸、碱、盐胁迫环境下种植4种进口紫花苜蓿,检测幼苗形态指标,分析其对逆境因子的敏感性.研究结果显示,耐酸能力表现为:金皇后>飞马>阿尔冈金>维多利亚;耐碱能力表现为:飞马>阿尔冈金>金皇后>维多利亚;耐盐能力表现为:飞马>金皇后>阿尔冈金>维多利亚;耐盐碱能力表现为:飞马=阿尔冈金>金皇后>维多利亚.研究结论为探索紫花苜蓿的抗逆性并依据其不同的抗逆性特点,在我国因地制宜,分别选择合适的土壤种植,发挥其最大生产性能,提供指导和参考.     

半滑舌鳎血红蛋白α1的基因克隆及其在短期低氧胁迫下的表达分析

该文克隆了海洋鱼类——半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis,Cs)的血红蛋白α1 (CsHb-α1)基因全长cDNA序列,并研究了其在短期低氧胁迫下的表达变化.CsHb-α1 cDNA全长594 bp,编码144个氨基酸.氨基酸序列分析表明,该基因与其他物种的Hb具有较高的序列相似性.实时定量PCR检测显示CsHB-α1在心、肝、脾脏、肾脏和血液中表达量较高.与对照组相比(溶解氧:6.2 mg/L),在短期(5～120 min)及36 h低氧胁迫(溶解氧:1.0 mg/L)后,CsHb-α1在心、肝脏、脾脏、肾脏、血液和腮腺中表达量明显升高.这表明Hb-α1的上调是半滑舌鳎适应低氧胁迫的一个重要分子组成.     

镉胁迫下紫花苜蓿幼苗内源一氧化氮和活性氧的生成

以"甘农三号"紫花苜蓿幼苗为材料,在水培条件下,研究了不同浓度镉(Cd)胁迫下紫花苜蓿根、茎和叶内源一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)的生成机制以及根系活力的变化.结果表明:在0~2.0 mmol·L-1范围内,随着Cd浓度的增加,幼苗内NO含量呈现先升高后降低的趋势,最后可维持在略高或持平于对照的水平.幼苗内一氧化氮合成酶(NOS)活性、硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸根离子(NO2-)含量和类胡萝卜素(Car)含量的变化与NO含量变化规律相似却又不全相同.NOS和NR是影响幼苗茎中NO含量的主要因素,NOS、NO2-和NR则是影响叶中NO含量的主要因素,而根中NO含量主要与NOS活性和NO2-含量有较大相关性.随着Cd浓度的增加,幼苗内过氧化氢(H2 O2)含量、丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子(O-2·)含量和相对电导率(REC)呈现显著升高趋势,说明高浓度的Cd处理会使ROS大量积累,细胞膜遭破坏,细胞质外流,进而引发膜脂过氧化.随着Cd浓度的增加,紫花苜蓿根系活力的变化为先升高后降低,指示了低浓度Cd处理会促进植物代谢,增强其生命力;而高浓度Cd会致使植株代谢受抑制,细胞受损害.NO和ROS的相关性不大,说明二者虽同为自由基,但它们产生和变化方式大有差别.     

紫花苜蓿F-box蛋白基因MsFTL的克隆及功能分析

FTL(F-box Triple LRR protein)是F-box蛋白家族的成员,具有F-box保守结构域,在植物抵御逆境胁迫过程中起重要作用。本研究参考低温胁迫下紫花苜蓿转录组数据设计引物,通过RT-PCR克隆获得紫花苜蓿MsFTL基因,该基因的全长1422 bp,编码473个氨基酸。该蛋白含有1个F-box结构域及3个LRR重复。系统进化分析表明,MsFTL与蒺藜苜蓿XP_003626345.1 F-box/FBD/LRR-repeat protein亲缘关系最近。两者蛋白序列比对发现共有11个差异位点。在低温、盐、干旱以及外源ABA处理下,MsFTL基因受到诱导,表达量上调。构建植物过表达载体pCBM-MsFTL,通过农杆菌介导法转化烟草。对经过抗性筛选、PCR和Real-time PCR验证的转基因植株进行低温抗性鉴定。在-4℃低温胁迫下,野生型烟草叶片出现了明显的萎蔫失水现象,而转基因烟草萎蔫程度相对较轻。生理检测结果表明,4℃处理24 h之后,转基因烟草的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、SOD活性,CAT活性高于野生型,MDA含量低于野生型。本研究表明,MsFTL基因在提高植物对低温胁迫的抗性方面具有重要的作用。     

蝴蝶兰PhTSJT1基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

本研究从蝴蝶兰叶片中克隆了茎部特异基因Ph TSJT1的全长序列(GenBank登录号为MF797883),并分析了其在不同组织及低温胁迫下的表达特性。结果表明,Ph TSJT1基因全长994 bp,编码239个氨基酸,属于Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员;同源性分析表明,该蛋白与多种植物的茎部特异蛋白和铝诱导蛋白有较高的同源性,进化上与小兰屿蝴蝶兰的茎部特异蛋白亲缘关系最近;该基因在营养器官中表达水平较高,在花器官中表达水平较低;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制PhTSJT1基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,Ph TSJT1基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃冷胁迫低温条件下,PhTSJT1基因在处理1 h时,表达水平升高,处理8 h时表达水平最高,16 h后表达水平逐渐降低。由此推测,PhTSJT1参与4℃冷胁迫的分子调控。本研究不但有助于理解热带亚热带植物的耐冷机制,也为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供帮助。     

干旱胁迫对紫花苜蓿黄酮类化合物含量及其合成途径关键酶活性的影响

以3个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种为试验材料,利用不同浓度(0、5%、10%、15％、20%、25%)的PEG 6000溶液模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同品种紫花苜蓿黄酮类化合物合成上游3个关键酶活性以及黄酮类化合物含量的影响。结果表明：(1)随着PEG 6000胁迫浓度的增加,3种紫花苜蓿叶片中PAL(苯丙氨酸解氨酶)、C4H(肉桂酸 4 羟基化酶)和4CL(4 香豆酸辅酶A连接酶)活性均呈先升高后降低的趋势,但不同酶类之间响应存在差异,即PAL活性在10% PEG 6000胁迫浓度下最高,C4H和4CL活性则在15% PEG 6000胁迫浓度下最高,且均显著高于相应对照。(2)3种紫花苜蓿植株地上部总黄酮含量和8种黄酮类化合物含量均随着PEG 6000胁迫浓度的增加呈先上升后下降的趋势,且均在10%~15% PEG 6000胁迫浓度时达到最高值,并显著高于相应对照。(3)各品种紫花苜蓿叶片黄酮类化合物含量与其关键酶活性呈不同程度的相关性,即紫花苜蓿黄酮类化合物合成途径上游3个关键酶活性与其地上部黄酮类化合物含量存在密切的关系。研究认为,不同程度的干旱胁迫可以通过促进黄酮类化合物合成途径上游关键酶活性的变化来调节紫花苜蓿植株中黄酮类化合物的合成,且适度干旱胁迫能显著促进相关酶活性增强和黄酮类化合物含量增加。     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因（SfPR-1）的克隆及在盐胁迫下的表达分析

利用抑制消减杂交法从藜科猪毛菜属盐生植物费尔干猪毛菜（Salsola ferganica）中分离得到了一个盐胁迫响应的cDNA片段,结合SMARTTMRACE技术获得了费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因的cDNA,命名该基因为SfPR-1（GenBank登录号：JQ670917）。序列分析表明,SfPR-1长817 bp,含有501 bp的阅读框、65 bp的5＇-UTR和251 bp的3＇-UTR,编码166个氨基酸,分子质量为18.01 kD,理论等电点为9.37。通过BLAST同源序列比对分析,结果显示该基因编码的蛋白与已知甜菜、拟南芥、烟草及玉米的病程相关蛋白PR-1同源性分别为73.6%、57.8%、55.5%和53.9%,且具有PR-1家族特有的6个半胱氨酸保守结构域。半定量RT-PCR和实时荧光定量RT-qPCR分析表明,该基因在盐胁迫后表达呈明显上调,初步推测病程相关蛋白基因SfPR-1可能与费尔干猪毛菜的耐盐性相关。     

人成骨蛋白成熟肽基因在毕赤酵母中的克隆及其序列分析

采用PCR方法,根据献报道的人成骨蛋白-1（OP-1）成熟肽基因序列,设计并合一对引物,从含人成骨蛋白基因的质粒中扩增获得大小的420bp的DNA片段,连接到pGEM-T载体进行测序,证明获得人成骨蛋白成熟肽基因片段,继之以pPIC3.5k为表达载体构建重组表达质粒,并经PCR及酶切鉴定。     

葡萄VvBAP1基因的克隆及表达特性分析

以抗性葡萄品种‘F-242’组培苗为材料, 利用同源克隆法克隆了葡萄VvBAP1基因。测序结果显示, VvBAP1扩增片段大小为531 bp, 可编码176个氨基酸序列。利用生物信息学分析VvBAP1基因编码的蛋白序列显示, 该蛋白分子量为19.43 kDa, 含有保守的钙离子依赖性的C2结构域; 等电点pI为9.42; 不稳定系数为37.09, 推测为稳定的亲水性蛋白; 含有多个丝氨酸/苏氨酸磷酸化位点。实时荧光定量PCR表明, 该基因在根茎叶中均有表达, 其中在叶片中表达量较高; 盐胁迫、低温等逆境因子及逆境相关的信号物质, 如水杨酸和一氧化氮均可诱导VvBAP1的表达, 其中低温对其表达量影响更为显著, 推测该基因参与了葡萄抵御逆境胁迫的过程, 尤其是与低温相关的过程。     

盐胁迫下苜蓿中盐蛋白的诱导产生

盐胁迫下苜蓿叶片中蛋白质的合成受到抑制,而其离体叶绿体中蛋白质合成增强,ABA阻碍了后者的蛋白质合成。NaCl胁迫下,“松江”和“肇东”两品种的根和叶中均无新多肽出现。在盐敏感的“松江”品种离体叶绿体中,NaGl诱导70,65,60和43kD4种多肽产生,ABA诱导60和17kD两种多肽产生;在较抗盐的“肇东”品种离体叶绿体中,NaGl诱导83,80kD和43kD3种多肽产生,但100mmol/L NaCl并不诱导83kD多肽出现,ABA无明显作用。两品种的43kD多肽和肇东品种的80kD多肽都存在于类囊体膜上,而松江品种的60kD多肽则存在于叶绿体间质中。     

小麦高分子量麦谷蛋白5亚基基因的克隆及其表达载体的构建

小麦麦谷蛋白5亚基直接影响面包的烘烤品质,但我国大部分小麦品种的蛋白中缺少这种亚基。通过引物设计、PCR扩增,从Cheyenne中得到了小麦麦谷蛋白5亚基结构基因(sub5)的全长核苷酸序列(2750bp)和小麦麦谷蛋白5亚基基因启动子(Psub5)的核酸序列(630bp)。测序结果表明：得到了小麦籽粒中特异表达启动子——Psub2和用于改良小麦品质的结构基因——sub5。通过选择和改变相应的酶切位点,在构建6个中间载体的基础上,最后得到了含有目的基因的表达载体pCAM—BIAl301—Psub5—sub5—nos。酶切电泳及PCR鉴定表明：已成功地合成了sub5的表达载体。有希望通过基因工程的方法将该表达载体用于小麦的品质改良。     

Cd胁迫对紫花苜蓿种子发芽及幼苗生理生化特性的影响

以‘甘农3号’紫花苜蓿(Medicago sativa L.cv.‘Gannong 3’)品种为试验材料,研究不同浓度Cd胁迫对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生理生化特性的影响。结果显示:(1)Cd胁迫显著抑制紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长,种子发芽势、发芽率及幼苗的胚芽长、胚根长和干重均随着Cd处理浓度提高显著降低,且对发芽势的抑制作用大于发芽率,对胚根生长的抑制作用大于胚芽。(2)Cd胁迫第4d时,萌发种子中蛋白水解酶的活性受到显著抑制,可溶性蛋白和可溶性糖含量显著降低。(3)Cd胁迫第10d时,随着Cd胁迫浓度的增加,苜蓿幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、愈创木酚过氧化物酶(GPX)活性均先升高后降低,过氧化氢酶(CAT)活性持续下降,超氧阴离子自由基产生速率、H2O2含量和丙二醛(MDA)含量均显著增加。研究表明,低浓度Cd胁迫下,苜蓿幼苗抗氧化系统清除活性氧的能力上升,高浓度Cd胁迫下,苜蓿幼苗抗氧化系统活性下降,膜脂过氧化程度加剧,活性氧的过量积累是Cd伤害苜蓿幼苗和其生物量下降的主要原因。