烟草富含甘氨酸RNA结合蛋白在大肠杆菌中的表达

目的:克隆烟草富含甘氨酸RNA结合蛋白基因(glycine-rich RNA-binding protein,GRRBPs)并进行原核表达,为制备抗体和研究烟草抗逆性分子机理打下基础。方法:从总RNA中反转录扩增并克隆烟草富含甘氨酸RNA结合蛋白NtRGP-1a和NtRGP-3全长cDNA,将cDNA序列克隆到表达载体pGEX4T-1上,构建了重组表达质粒pGEX4T-1/NtRGP-1a、pGEX4T-1/NtRGP-3,转化大肠杆菌rosetta,IPTG诱导表达,GSTrap 4B亲和层析柱对重组蛋白进行纯化。结果:重组蛋白在大肠杆菌中可以高效表达,SDS-PAGE显示其相对分子质量与预计大小一致,蛋白纯度占总蛋白的95%以上。结论:成功克隆和表达了烟草富含甘氨酸RNA结合蛋白NtRGP-1a和NtRGP-3基因序列,为制备抗体和烟草抗逆性分子机理等进一步的研究奠定了基础。     

一类新的编码PRPs基因的分离及其在棉花纤维等组织细胞中的表达

富含脯氨酸的细胞壁蛋白(proline-rich proteins,PRPs)在植物中广泛分布,它们在建造围绕特定细胞类型的细胞壁结构上起着很重要的作用.从棉花的cDNA文库中分离了5个编码富含脯氨酸的细胞壁蛋白质基因,这5个基因推断的氨基酸序列最普遍的特点就是脯氨酸含量非常高.根据氨基酸组成、富含脯氨酸的重复单元和结构域组织的特点,将这5个蛋白质分成2个亚类:一类(包括GhPRP3-6)与典型的PRPs结构相似,由N端疏水区(或信号肽)与不同富含脯氨酸的重复序列组成;另一类(GhPRPL)与典型的PRPs结构不同,这个蛋白质的N端为亲水序列,GhPRPL在靠近C端有8个5肽(类似PPKKE)的重复基序,与典型PRPs所含有的重复序列PPVYK非常相似.实时RT-PCR(Real-time RT-PCR)分析表明,GhPRP3和GhPRP5在10dpa纤维中特异表达,而GhPRPL在子叶中优势表达.GhPRP4和GhPRP6在所分析的组织中都有表达,GhPRP4mRNA在下胚轴中最丰富,在花药中次之,而GhPRP6在10dpa纤维中表达最强,在10dpa胚珠中次之.此外,GhPRP3,GhPRP5基因表达受纤维发育调节,表明它们可能在棉纤维发育中起重要作用.     

筛选差异表达基因和蛋白质的方法进展

分离和鉴定差异表达基因和蛋白质不仅有助于发现基因和蛋白质的功能,更有助于揭示某些疾病的发生机理.目前筛选差异表达基因的方法主要有差异显示PCR方法(differential display RT-PCR,DDRT-PCR)、消减杂交法(subtractive hybridization,SH)、基因芯片技术(DNA chip technique)和基因表达的系统分析(serial analysis of gene expression,SAGE)等,其中消减杂交法中又先后建立了代表性差异分析技术(representational difference analysis,RDA)、抑制消减杂交法(suppression subtractive hybridization,SSH)和获得全长基因的消减杂交法(full-length-gene-obtainable subtractive hybridization).筛选差异表达蛋白质的方法主要有双向电泳技术(two-dimentional gel electrophoresis)和噬菌体全套抗体库技术(phage display antibody repertoire library technique).这些方法各有特点,各有利弊,研究者可根据自己的需要选择适合于自己的方法.     

一新富含甘氨酸果蝇抗菌肽在大肠杆菌中的优化表达

目的：探索大肠杆菌原核表达系统制备具有生物功能的抗菌肽的最佳诱导条件。方法：将富甘氨酸果蝇抗菌肽基因的核心片段构建表达载体pET32a＋中,经序列分析证实基因序列的正确性。在不同温度、不同时间和不同IPTG浓度进行诱导后,用15％SDS—PAGE检测融合蛋白的表达,发现有一条分子量约8kD的新增蛋白条带。结果：研究表明在37℃菌液OD值0．8时诱导7h蛋白表达量最高（IPTG0．7mmol/L,AMP100μg/ml,0．3％Glu）。结论：获得了抗菌肽表达的最佳诱导条件,为大量诱导产生该抗菌肽奠定了理论基础。     

人鼻咽组织特异性表达基因NASG编码产物在细胞中的融合表达

采用PCR技术从人鼻咽上皮组织cDNA文库扩增出人鼻咽组织特异性表达基因NASG基因的编码序列,用Xho I和Sal I酶切NASG基因编码序列的PCR产物及pEGFP-C2载体,产生匹配的粘末端。将回收的pEGFP-C2载体分别与NASG基因编码区酶切片段连接,构建了其编码产物的融合蛋白表达载体pEGFP-C2/NASG,通过脂质体介导分别转染非洲绿猴肾永生化细胞系COS7和鼻咽癌细胞系HNEI,瞬时表达后荧光显微镜观察NASG编码蛋白的活细胞定位,结果表明,NASG编码蛋白在COS7细胞和HNEI细胞的胞浆和胞核中均有表达。     

4个棉花ADF基因的分子鉴定及其差异表达

肌动蛋白解聚合因子(actin-depolymerizing factor, ADF)是一种在真核生物中广泛存在的低分子量的肌动蛋白结合蛋白,它在调控细胞内肌动蛋白纤丝的解聚合和再聚合中起着关键作用。我们在棉纤维cDNA文库中分离克隆了4个ADF基因(cDNAs),分别命名为GhADF2,GhADF3,GhADF4,GhADF5。GhADF2 cDNA 长度为705 bp,编码139个氨基酸;GhADF3 cDNA长度为819 bp,编码139个氨基酸;GhADF4 cDNA长度为804 bp,编码143个氨基酸;GhADF5 cDNA长度为644 bp,编码141个氨基酸。分析表明,GhADF2与GhADF3的氨基酸序列同源性为99%。而且,GhADF2/3与矮牵牛PeADF2之间的氨基酸序列同源性也高达89%。GhADF4与拟南芥AtADF6的亲缘关系较近,二者的氨基酸序列同源性为78%。GhADF5与拟南芥AtADF5的亲缘关系较近,氨基酸序列的同源性为83%。上述结果表明植物ADF基因在进化中具有高度保守性。RT-PCR分析表明,GhADF2在纤维中优势表达,而GhADF5基因则在子叶中表达量最高。另一方面,GhADF3和GhADF4似乎不具有组织特异性或偏爱性表达。同一组织中不同GhADF基因表达量有较大的差异,表明它们可能涉及棉花不同组织生长发育过程的调节。而且,在进化过程中,各ADF同分异构体之间可能发展形成某种功能上的差异性。     

两个棉花Rac蛋白基因的克隆与表达分析

为研究棉花纤维起始和伸长的分子机理,在棉花纤维EST序列分析的基础上,从棉花纤维中扩增并克隆了2个棉花Rac蛋白的cDNA基因,分别命名为GhRacA和GhRacB。GhRacA cDNA长959bp,推测的编码蛋白包含211个氨基酸。GhRacB cDNA长920bp,编码195个氨基酸的蛋白。GhRacA和GhRacB蛋白均含有GTP／GDP结合和激活区域、Effector区和碱性氨基酸区。GhRacB的C末端有保守的异戊烯基化位点CSIL,而GhRacA没有明显的异戊烯基化位点。序列比较分析表明,GhRacA和GhRacB是2个新的棉花Rac蛋白。RT-PCR分析表明,GhRacA和GhRacB在根、下胚轴、茎、叶和纤维中都有表达,但均在棉花纤维起始和伸长时期有优势表达,推测2个基因在棉花纤维的早期发育中可能有重要的功能。     

寒冷适应差异表达基因的研究

为寻找寒冷适应机体表达上调的相关基因,以Balb／C小鼠建立寒冷适应模型,分别提取肌肉和肝脏RNA,运用代表性差异分析(RDA)方法,寻找寒冷适应表达上调的相关基因片段,进行序列分析和同源性比较。结果显示,在肌肉和肝脏中有部分表达上调的基因片段,经狭线杂交验证,其中3条基因表达存在显著差异。这些新发现的机体寒冷适应相关基因为进一步理解寒冷适应的分子机制提供了帮助。     

差异表达基因的分离策略

生命活动的各个进程伴随着不同基因的选择性开启和关闭。如何有效地分离克隆各种差异表达的基因,成为分子生物学研究的一个努力方向,大量差异基因分离策略因之问世。本文扼要介绍了近年来发展的几种主要分离策略,并详细介绍一种新的差异基因分离方法－抑制差减杂交。     

利用mRNA荧光差异显示技术规模化筛选棉纤维特异表达基因

以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）品种TM-1开花后9d、21d、27d三个不同发育时期的棉花纤维为材料,利用mRNA荧光差异显示 (FDD) 技术,筛选到109个差异显示的cDNA片段。在此基础上,结合两轮反Northern杂交筛选和Northern杂交分析,获得了多个仅在棉花纤维细胞中特异表达或在纤维中优先表达基因的cDNA片段,序列测定和数据库搜索分析表明,这些cDNA片段中的多数还未有报道。本工作为克隆上述基因的全长cDNA,并进一步研究它们在棉纤维发育中的功能奠定了基础。     

陆地棉bZIP转录因子响应非生物胁迫表达谱分析

低温、干旱和高盐是影响棉花生长发育和产量的重要限制因素。b ZIP转录因子在植物非生物胁迫反应中起重要作用。本研究利用生物信息学的方法从陆地棉中鉴定了24个b ZIP转录因子基因,命名为Ghb ZIP1~Ghb ZIP24。系统进化树分析表明,这24个家族成员主要聚集在A、B、C、D、E、G、I、S这8类亚家族。通过RT-PCR的方法分析了棉花(Gossypium hirsutum L.)Ghb ZIPs基因在高盐(200 mmol/L Na Cl)、干旱、4℃低温等非生物胁迫处理下的表达模式。结果表明,19个基因响应高盐胁迫、11个基因对干旱胁迫有应答反应,15个基因有冷胁迫应答。此外,有4个基因(Ghb ZIP4、Ghb ZIP7、Ghb ZIP21和Ghb ZIP23)在3种处理下均有应答反应。以上研究结果表明,Ghb ZIPs在陆地棉的非生物胁迫适应过程中可能具有重要的作用。本研究为进一步探索棉花b ZIP转录因子在抗逆反应中的重要作用和利用基因操作手段提高棉花抗逆性提供了重要信息。     

棉花细胞核雄性不育两用系差异表达基因分析

应用cDNA-AFLP对棉花ms5ms6双隐性核雄性不育两用系的不育株和可育株花粉发育的3个时期—造孢细胞时期、花粉母细胞时期和花粉粒时期进行对比分析,共得到17个差异表达片段,它们分别属于11种表达模式,其中14个片段可以在NCBI数据库中找到同源序列,功能分析表明这些片段所编码的基因可能参与了信号转导、转录、能量代谢、细胞壁发育等相关过程。Northern杂交结果证明检测片段的表达模式与cDNA-AFLP结果吻合。同时还在可育花药中发现了与玉米T型细胞质雄性不育恢复因子RF2基因高度同源的育性恢复因子类基因。     

陆地棉叶绿体铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与表达

以陆地棉‘CRI36＇的叶片为材料,使用RACE技术克隆到了棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因。基因序列全长共1 043 bp,含有完整的开放阅读框。推导的氨基酸序列分析显示含有叶绿体信号肽,和已知植物的叶绿体Cu/Zn-SOD酶蛋白的氨基酸残基的同源性在66%～74%之间。基因的表达谱分析显示：棉花叶绿体Cu/Zn-SOD酶基因主要在叶片、茎中表达,根、花和下胚轴中没有检测到信号,即基因的表达主要在棉花的绿色组织。不同生育期的表达谱结果证实：该基因主要在苗期表达,以后表达逐渐减少。用pET-21a（＋）构建了原核表达载体,在大肠杆菌BL21（DE3）的表达结果显示：表达后得到一个29.0 kD的新蛋白,其分子量与预期目标一致。对SOD酶活性的分析证实,重组菌的酶活性显著增加,证明克隆的基因具有活性。     

棉花胚珠内种皮特异基因GhIAA16的分离鉴定

棉花(Gossypium hirsutum L.)纤维是由胚珠外珠被表皮细胞发育形成的一种单细胞表皮毛。为了分析鉴定与棉花胚珠发育相关的基因,本文通过cDNA阵列方法分离了25个在开花前后棉花胚珠中差异表达的基因。其中一个基因与拟南芥IAA16具有很高的同源性,并命名为GhIAA16。 该基因编码一个208个氨基酸组成预测蛋白。分子生物学分析表明它在棉花基因组中以单拷贝形式存在,而且在棉花胚珠内种皮(endothelium)中特异表达。GhIAA16是棉花中第一个分离到的内种皮特异表达的基因,本文对它在棉花胚珠发育中的可能功能进行了讨论。     

棉花胚珠内种皮特异基因GhIAA16的分离鉴定

棉花(Gossypium hirsutum L.)纤维是由胚珠外珠被表皮细胞发育形成的一种单细胞表皮毛.为了分析鉴定与棉花胚珠发育相关的基因,本文通过cDNA阵列方法分离了25个在开花前后棉花胚珠中差异表达的基因.其中一个基因与拟南芥IAA16具有很高的同源性,并命名为GhIAAl6.该基因编码一个208个氨基酸组成预测蛋白.分子生物学分析表明它在棉花基因组中以单拷贝形式存在,而且在棉花胚珠内种皮(endothelium)中特异表达.GhIAAl6是棉花中第一个分离到的内种皮特异表达的基因,本文对它在棉花胚珠发育中的可能功能进行了讨论.     

启动子诱捕在棉花基因组中的功能分析

利用根癌农杆菌介导的遗传转化,将启动子诱捕（Promoter trapping）元件插入到棉花基因组,获得141个独立的转化子,其中97％的转化子经PCR扩增为阳性。不同组织中GUS基因的表达频率为：根部48％,茎的微管组织9．2％,叶5．2％,花51％;同时检测了不同植株中GUS基因的表达模式,发现GUS基因在不同株系的植株间的表达模式呈现较大的差异,有些植株中GUS基因是组织特异表达,有些则是器官特异表达,有些则在多个器官中均有表达。所建立的启动子诱捕系统中的GUS基因高频率、多模式和时空特异性表达为分离基因及其调节序列、开展功能基因组研究奠定了坚实的基础。