小麦非生物胁迫相关基因TaAIM的表达分析

MYB转录因子是一个在植物的应激反应中起着核心作用的蛋白质家族.为了进一步研究小麦非生物胁迫诱导转录因子的表达特性,利用同源克隆的方法从小麦中获得了 1个R2R3-MYB转录因子基因TaAIM,采用生物信息学方法对TaAIM的序列进行分析,采用半定量RT-PCR方法研究TaAIM在不同组织以及不同非生物逆境胁迫条件下的...     

糜子抗旱节水相关基因PmMYB的克隆及表达分析

根据在糜子抗旱节水分子基础研究中获得的一个糜子MYB基因的EST序列, 以其序列及水稻MYB18基因的序列为基础设计引物, 扩增得到1 739 bp的全长基因组序列。序列分析表明, 其包含121 bp(347~467 bp)和93 bp(599~691 bp)的两个内含子, 3个外显子; 全长cDNA序列为1 525 bp, 其中3′非翻译区为212 bp, 5′非翻译区为41 bp, 编码区为1 272 bp, 共编码424个氨基酸, C-端存在一个丝氨酸(Ser, S)丰富区。该基因具有两个典型的MYB类转录因子基因的DNA结合区(DNA-binding domain), 分别为13~63、66~114位氨基酸, 属于典型的R2R3-MYB转录因子。对其与水稻、玉米、火炬松、拟南芥、辣椒、陆地棉、大麦及茄子等9种植物的MYB基因的R2、R3重复区的氨基酸序列多重比较, 表明R2R3重复序列在植物中具有较高的保守性; 基于氨基酸序列的编码区系统进化树分析表明, 不同植物的MYB基因遗传分化很大, 序列相似性为32%~84%, 其中糜子MYB基因与水稻的MYB18相似程度最高(84%), 与大麦和玉米的相似性分别为46%和41%。通过半定量RT-PCR对其表达模式分析表明, 该基因在水分胁迫和干旱后复水条件下上调表达, 与糜子抗旱节水紧密相关。该基因的克隆为进一步探讨利用该基因改良其他植物的抗旱节水性奠定了良好的基础。     

小麦盐胁迫相关基因TabHLH13的克隆与分析

在对小麦全长cDNA克隆进行大规模测序及转录因子功能研究过程中,筛选到一个与盐胁迫相关的bHLH转录因子基因,将其命名为TabHLH13。TabHLH13的全长cDNA序列为1072 bp,开放阅读框为720 bp,编码一个具有240个氨基酸残基的bHLH转录因子;对TabHLH13的基因组和cDNA序列比较分析表明该基因包括5个外显子和4个内含子;同源序列分析发现,TabHLH13与来自大麦和短柄草中的bHLH蛋白序列相似性最高,分别为96.2%和90.5%;电子定位发现TabHLH13位于小麦第7同源群的7DL上;亚细胞定位结果表明,TabHLH13编码一个定位在细胞核中的蛋白;组织表达特性分析表明该基因在小麦根、茎、叶、颖壳、雌蕊和花药中均有较强的表达;半定量RT-PCR与qRT-PCR结果表明TabHLH13是一个受盐胁迫诱导表达的基因。     

小麦叶片衰老相关基因TaMYBAS2-1的克隆及功能分析

MYB类转录因子在调控植物生长发育、响应逆境胁迫等方面发挥重要作用。根据基因芯片数据,我们从小麦的衰老旗叶组织中扩增得到了与衰老相关的MYB转录因子基因TaMYBAS2-1,并初步研究了其功能。半定量RT-PCR结果表明,Ta MYBAS2-1在小麦旗叶自然衰老过程中呈上调表达趋势,与GFP的融合蛋白主要定位于细胞核中,并且具有转录激活活性。我们扩增得到了长度为1 561 bp的启动子序列,构建了TaMYBAS2-1promoter:GUS的表达载体,并转化模式植物拟南芥。在转基因植株中,衰老叶片的GUS染色更明显。以上的初步研究结果表明,该基因可能在叶片衰老进程调控中发挥作用。     

小麦锌指蛋白基因的克隆、序列与表达分析

根据R基因及其调控基因保守序列设计简并性引物,对白粉菌接种和未接种处理的一对抗病和感病的小麦—黑麦等位突变易位系TAM104R和TAM104S总RNA进行RT-PCR扩增,得到一个诱导表达的cDNA片段。序列分析表明,该片段全长2474bp,其中含有一个822bp的完整开放阅读框,推测其编码一个有273个氨基酸残基、分子量约31kD的蛋白质分子。蛋白质的氨基酸序列比对显示,该蛋白质分子具有C2HC锌结合motif CX2CX4HX4C结构和锌指domain,可见克隆的cDNA是一个锌指蛋白基因,命名为TaZF。Southern杂交表明,TaZF在抗病易位系TAM104R的基因组中是多拷贝的。半定量RT-PCR分析显示,TaZF基因属组成型表达、但受白粉菌诱导表达上调的基因,推测其与白粉病菌的侵染过程相关。基因组DNA专化扩增、克隆和测序揭示TaZF基因无内含子。     

小麦γ-TMT基因的克隆与表达分析

γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E合成途径的关键酶之一。该研究采用RT-PCR方法,从小麦品种‘中国春’中克隆得到小麦γ-TMT基因的3个同源拷贝,其CDs(codingsequence)序列相似性为99.12%;其中Ta-γ-TMT-6A和Ta-γ-TMT-6B编码区长度为1101bp,编码366个氨基酸,而Ta-γ-TMT-6D因发生无义突变,编码365个氨基酸。生物信息学分析表明,3个蛋白分子量分别为39.58、39.53和39.50kDa,理论等电点分别为6.67、6.41和7.08,都属于亲水性不稳定非分泌型蛋白。系统进化分析表明,小麦Ta-γ-TMT蛋白与糜子Pm-γ-TMT的亲缘关系相对较近。实时定量PCR分析表明,小麦Ta-γ-TMT基因在根、茎、叶、颖壳、种子中均有表达,在叶片中表达量最高;ABA、NaCl、PEG均能诱导Ta-γ-TMT基因的上调表达。该研究结果为进一步探讨小麦γ-TMT基因的功能奠定了基础。     

番茄SlMYB86基因的原核表达及缺氮胁迫下的表达分析北大核心CSCD

MYB转录因子参与植物细胞形态与模式建成、次级代谢的调控以及生物和非生物胁迫应答等反应。该研究采用RT-PCR方法扩增了番茄SlMYB86基因,并进行了聚类分析和保守域序列分析,构建原核表达载体和诱导纯化蛋白,利用qRT-PCR和Western blot检测SlMYB86在缺氮复氮下的表达水平,为深入探究番茄MYB86转录因子在缺氮胁迫下的功能奠定基础。结果表明:(1)番茄SlMYB86与番茄SlMYB26在进化树上属于同一分支,亲缘关系较近,且SlMYB86含有2个Myb_DNA-binding保守结构域,属于R2R3-MYB型转录因子。(2)qRT-PCR分析发现,SlMYB86基因在番茄根和叶中均有表达,缺氮胁迫下SlMYB86表达较对照显著增加。(3)成功构建pET-28a-SlMYB86原核表达载体并转化E.coli BL21(DE3),SDS-PAGE和Western blot结果表明,SlMYB86蛋白的最佳诱导条件为0.5 mmol/L的IPTG、37℃诱导8 h;目的蛋白相对分子量大约为41 kD,与预期大小一致,并获得较高纯度的SlMYB86原核蛋白。(4)将纯化的SlMYB86蛋白免疫小白鼠获得抗体,利用该抗体进行Western blot分析发现,番茄中SlMYB86蛋白在缺氮胁迫后表达上调,表明番茄SlMYB86基因参与了缺氮胁迫的应答。     

茶树CsMYB123转录因子的克隆及表达特性研究

该实验以茶树品种‘紫娟’为试验材料,利用RT-PCR方法,从茶树cDNA中克隆得到一个R2R3-MYB型基因(CsMYB123)。生物信息学分析显示,CsMYB123基因的开放阅读框为915bp,编码304个氨基酸,蛋白分子量约34.07kD,理论等电点为8.69,含有2个保守的MYB结构域,编码1个R2R3-MYB蛋白;CsMYB123蛋白与拟南芥(Arabidopsis thaliana)MYB转录因子家族第五亚组的AtMYB123亲缘关系最近;CsMYB123属于亲水性蛋白,无N端信号肽,可能定位于细胞核上。荧光定量PCR分析表明,CsMYB123基因在茶树各组织的表达量大小依次为:一芽一叶第二叶第三叶第四叶老茎嫩茎,且在一芽一叶中的表达量是嫩茎的15.68倍;但CsMYB123的表达受IAA、ABA、ETH和GA3的抑制。花青素含量检测显示,茶树‘紫娟’各组织中花青素的含量高低依次为:第二叶一芽一叶第三叶第四叶嫩茎老茎,且第二叶和一芽一叶的含量分别为老茎的15倍和11倍。研究发现,CsMYB123基因在茶树‘紫娟’的新稍中高水平表达,且其表达模式与不同组织中的花青素含量呈较好的正相关关系,推测CsMYB123基因与茶树花青素合成的调控相关。     

棉花GhWRKY44基因的克隆与表达分析

该研究以枯萎病菌诱导棉花根部基因表达谱中筛选得到的WRKY基因片段为探针,通过电子克隆结合RT-PCR技术,从高抗枯萎病品种‘中棉所12’中克隆到1个与抗枯萎病相关的WRKY转录因子基因GhWRKY44(GenBank登录号KJ801807)。序列分析表明,GhWRKY44基因开放阅读框1 197bp,编码398个氨基酸,含有2个WRKY结构域及C2H2型锌指结构,属于棉花WRKY转录因子家族第Ⅰ类;系统进化分析显示,GhWRKY44基因与拟南芥AtWRKY44亲缘关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因表达特性,结果发现枯萎病菌诱导后,GhWRKY44基因在抗病品种中优势表达,随处理后时间的推移,其表达量呈先增加后降低再增加的变化趋势,处理后3h时GhWRKY44基因表达量达到最大;而在感病品种中,GhWRKY44基因表达水平明显低于抗病品种,对病原菌响应时间也晚于抗病品种,处理后6h时GhWRKY44基因表达量才达到最大。水杨酸和茉莉酸均能诱导GhWRKY44基因的表达,水杨酸诱导后,GhWRKY44基因表达量迅速增加,且其表达量一直维持在一个较高水平;而茉莉酸诱导后,GhWRKY44基因表达量呈先增加后降低的变化趋势,且其表达水平明显低于水杨酸诱导。研究表明,GhWRKY44基因可能参与了棉花对病原菌和激素胁迫的应答反应。     

两个与盐和赤霉病菌胁迫相关的小麦糖基转移酶基因的克隆与表达

摘要: 在植物体内, 糖基转移酶通过参与多种物质的糖基化而在植物抗逆境方面起着重要作用。为了解小麦糖基转移酶基因响应病原菌和盐胁迫的分子机制, 文章分离了两个小麦糖基转移酶基因(TaUGT1, TaUGT2)。这两个基因均编码496个氨基酸, cDNA序列相似性为90％。它们均含有一个内含子, 分别为335 bp(TaUGT1)和324 bp(TaUGT2)。序列比对分析表明, TaUGT1和TaUGT2与尿苷二磷酸葡萄糖醛酸/尿苷二磷酸葡萄糖转移酶(UDP-glucoronosyl and UDP-glucosyl transferase)基因同源性最高, 且都含有PSPG(Putative secondary plant gly-cosyltransferase)保守结构域。Real-time PCR表达分析显示, TaUGT1受赤霉病菌抑制表达, 而TaUGT2受赤霉病菌诱导表达; 在高浓度NaCl胁迫下, TaUGT1和TaUGT2的相对表达量分别为对照的2.87及4.56倍, 差异达到极显著水平。以上结果表明, TaUGT2可能与小麦赤霉病抗性有关, 而TaUGT1和TaUGT2可能共同参与了小麦对盐胁迫的响应。     

小麦转录因子基因TaERF7的克隆及其表达分析

温光敏核不育小麦(Triticum aestivum)百农不育系(Bainong sterility,BNS)是一种良好的小麦杂种优势利用材料,利用其低温不育、高温可育的特性可以实现“两系法”杂交小麦育种。该研究为找到BNS育性转换的关键基因,从已有BNS不育和可育花药的基因芯片数据中,鉴定得到表达存在差异的TaERF7基因,并通过设计引物克隆了TaERF7的cDNA和启动子序列,采用qRT-PCR分析TaERF7对不同温度和光照的响应。结果显示:(1)生物信息学分析表明,TaERF7基因的CDS区有660 bp,编码219个氨基酸;TaERF7蛋白含有AP2结构域和2个EAR基序,属于第二类乙烯响应因子(Ethylene response factor,ERF);TaERF7的氨基酸序列与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtERF4同源,可能是一种转录抑制因子;TaERF7启动子区含有多个光响应和低温响应的顺式作用元件。(2)qRT-PCR结果表明,TaERF7在BNS的不同组织与器官中均有表达;在长日照(14 h)下,TaERF7在BNS中的表达量下调约0.47倍,而在短日照(10 h)处理下,TaERF7在BNS中的表达量上调约1.14倍;4℃的低温处理使TaERF7表达量在2 h内上调了约25.7倍,并且在48 h内一直保持较高的水平,而在37℃下虽然可以使TaERF7表达量在1 h内上调约0.71倍,但2 h后便急剧下调,到12 h时其表达量与对照相比已下调了约0.85倍。该研究结果初步证明,TaERF7基因可能特异性结合下游基因启动子的GCC box、DRE和CRT元件,调控下游基因的表达,从而影响了BNS的育性。     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。     

苎麻转录因子基因BnMYB3的克隆及表达分析

该研究采用RACE技术,从苎麻中克隆到1个MYB转录因子基因(BnMYB3)的全长cDNA序列(GenBank登录号为MF741320.1)。生物信息学分析表明,BnMYB3基因cDNA全长为1 216bp,包括900bp编码区序列,编码含有299个氨基酸的蛋白,其分子量约为33.63kD,理论等电点为9.16;该蛋白质含有2个典型的MYB结构域,属于R2R3-MYB。从苎麻基因组中克隆了BnMYB3基因1 681bp启动子序列,该序列包含ABRE、GARE-motif、CGTCA-motif和TGACG-motif等多个逆境相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR分析表明,BnMYB3为组成型表达基因,在茎和叶中的表达量显著高于根;BnMYB3基因能够响应镉胁迫,且表达量随镉胁迫处理时间和处理浓度的增加而显著上升。     

中间锦鸡儿CiMYB68基因克隆及表达分析

该研究以中间锦鸡儿(Caragana intermedia)为材料,利用RACE技术克隆了CiMYB68基因的全长序列。对CiMYB68的基因组DNA和cDNA全长分析显示,CiMYB68基因无内含子,开放阅读框为852bp,编码284个氨基酸。预测CiMYB68基因编码的蛋白质等电点为8.95,分子量约为31 459.4Da。序列比对和系统进化分析表明,该蛋白和大豆的GmMYB68一致性最高,达到67%。构建了CiMYB68基因与GFP融合表达质粒,激光共聚焦显微镜观察发现,融合蛋白定位于细胞核。用实时荧光定量PCR技术对在不同胁迫条件下CiMYB68基因的表达检测结果表明,在干旱和低温处理下CiMYB68均受到不同程度的诱导,暗示CiMYB68基因可能与中间锦鸡儿响应逆境胁迫有关。     

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。     

小麦TaMAPK2基因的克隆及表达分析

该研究从小麦中克隆了1个MAPK基因TaMAPK2。序列分析表明,TaMAPK2基因的ORF为1 110bp,编码369个氨基酸。序列比对分析表明,该基因所编码的蛋白与粗山羊草、水稻、谷子等MAPK蛋白具有较高的一致性,分别为99%、94%、94%。进化树分析表明,TaMAPK2与水稻OsMAPK2的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,该基因的表达显著受渗透胁迫、低温胁迫、高盐胁迫、乙烯和双氧水诱导,受ABA抑制。研究表明,TaMAPK2可能参与非生物逆境胁迫及相关信号分子应答。     

西瓜防御素基因ClPDF2.1的克隆及表达分析

该研究从西瓜中克隆了西瓜防御素基因ClPDF2.1(GenBank登录号为KC481267)。序列分析结果表明,ClPDF2.1基因开放阅读框为225bp,编码75个氨基酸,预测蛋白质分子质量为8.237kD,等电点为9.375。蛋白质结构分析表明,ClPDF2.1蛋白含有防御素特有的8个半胱氨酸结构域。进化分析显示,ClPDF2.1与拟南芥PDF2归为一类,与五彩椒的亲缘关系最近(59%)。荧光定量PCR分析表明,ClPDF2.1在西瓜根、茎、叶器官中都有表达,叶中表达量高于根,茎中表达量最低。ClPDF2.1基因的表达也受到外源植物激素水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯利和西瓜枯萎病菌的诱导上调,表明ClPDF2.1基因通过信号传导途径参与对西瓜枯萎病菌株的防御反应。西瓜防御素基因的克隆及表达分析为其功能鉴定奠定了基础。     

云杉NBS-LRR基因的克隆与表达分析

为深入研究NBS-LRR基因在川西云杉(Picea balfouriana)抗落针病过程中的分子作用机制,该研究根据GenBank数据库中其他植物NBS-LRR基因保守序列设计引物,利用RT-PCR技术,克隆云杉NBS-LRR基因全长cDNA序列(PbNBS-LRR),分析该基因及其编码蛋白的相关信息并进行基因表达研究。结果表明:(1)成功获得PbNBS-LRR基因的全长2 616 bp(基因登录号:MK044348),且包含一个2 508 bp的完整阅读框(ORF),共编码836个氨基酸,其氨基酸序列具有NBS-LRR类抗病基因典型的NB-ARC结构域和LRR结构域。(2)云杉PbNBS-LRR与北美云杉(Picea sitchensis)NBS-LRR类抗病蛋白相似性最高,达到98%;分子进化分析进一步表明,PbNBS-LRR与北美云杉NBS-LRR亲缘关系最近,其次为糖松(Pinus lambertiana)和火炬松(Pinus taeda)。(3)qRT-PCR分析表明,NBS-LRR基因在川西云杉、粗枝云杉(Picea asperata)和丽江云杉(Picea likiangensis)的根、树干韧皮部、嫩枝及针叶中均有表达,在川西云杉和粗枝云杉的根部以及丽江云杉的树干韧皮部中表达量最高;在落针病病原菌侵染川西云杉和粗枝云杉的初期(5月)以及丽江云杉的后期(9月),NBS-LRR基因的表达量最高,分别为对照的1.73倍、2.11倍和90.49倍,表明NBS-LRR基因参与了云杉落针病的防御反应。