拟南芥AtJ50基因表达特性的研究

以拟南芥野生型和AtJ50∷GUS转基因株系为材料,通过半定量RT-PCR和GUS组织化学染色法探索AtJ50基因的时空表达特性.结果表明:(1)AtJ50基因在根、茎、叶、花和果实中都有表达,花和叶中表达最高,茎和根中次之,成熟的长角果中几乎没有表达;随着植株的成熟和衰老,AtJ50基因的表达量逐渐下降.(2)半定量RT-PCR法分析结果表明,AtJ50基因表达受0.2 mol·L-1的NaCl诱导,随着NaCl处理时间的延长表达量增加,12 h后表达量达到最高,24 h后又有所下降;水分胁迫也可诱导AtJ50基因的表达,水分胁迫0.5 h后AtJ50基因表达量开始增加,1 h后达到最高,2 h后又开始下降.     

拟南芥ABI5基因对BR胁迫响应及其对下胚轴生长的调节作用

植物脱落酸不敏感蛋白5(abscisic acid-insensitive 5,ABI5)是种子中大量表达的碱性亮氨酸拉链类型(basic leucine zipper,bZIP)转录因子,在调节种子萌发和幼苗早期生长的脱落酸(abscisic acid,ABA)信号中起着核心作用.油菜素内酯(brassinoster...     

拟南芥MYB转录因子家族研究进展

在长期的进化过程中,植物形成了复杂的基因调控网络,调节其生长发育及生理代谢,以适应外界环境的变化,其中一种重要的方式是通过转录因子在转录水平上调控目的基因的表达。MYB转录因子作为拟南芥中最大的转录因子家族之一,广泛参与调节拟南芥的不同生理活动。现对拟南芥MYB转录因子的分类和生物学功能进行综述,其中重点阐述了其在细胞周期控制、次生代谢及不同逆境胁迫中的作用。     

脱落酸激素诱导拟南芥幼苗中花青素的合成

脱落酸(abscisic acid,ABA)激素是一类重要的生长调节物质,参与调控植物的多种生理过程。花青素(anthocyanins)是植物次生代谢产生的类黄酮化合物,对植物的生长发育和逆境胁迫响应有重要作用。该文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为研究对象,探讨ABA信号对花青素生物合成的调控功能和作用机制。结果表明:外源施加ABA显著提高野生型幼苗茎尖中花青素的积累。相一致的是,ABA能诱导某些与花青素合成相关的转录因子及合成酶基因的表达。遗传学分析发现,ABA诱导花青素合成部分依赖于MBW复合体中的核心转录因子,如TTG1、TT8及MYB75等。初步机制研究揭示,ABA信号途径中的bZIP类转录因子ABI5能与TTG1、TT8及MYB75等相互作用形成蛋白复合物。综上结果认为,ABA信号诱导拟南芥幼苗中花青素的积累,并可能通过ABI5与MBW复合体协同作用调控花青素的合成。     

拟南芥DTX31基因表达研究

以模式植物拟南芥为材料,通过PCR和RT-PCR在DNA和RNA水平上筛选鉴定了DTX31基因对应的T-DNA插入突变体,对其表型变化进行了观察.通过半定量RT-PCR分析检测了DTX31基因在拟南芥不同器官及环境胁迫响应中的表达情况,结果发现:DTX31基因在根中表达最高,而在茎、叶、叶柄、花中的表达则较弱;盐和赤霉素使DTX31基因的表达迅速升高,盐胁迫2 h后的表达量达到最高峰,GA处理1 h时就达到最高峰,热激使DTX31基因的表达变化不明显.因此,推测该基因可能是盐和GA信号传导通路中的一个重要调控因子.     

高钙逆境对拟南芥根部基因表达的影响

土壤钙含量过高会对植物正常生长发育形成严重的威胁.这是中国西南喀斯特区域农业生产和环境保护的重要限制因素.了解植物对高钙胁迫的响应机制,可以促进喀斯特地区可持续农业发展和生态环境保护.为揭示植物对高钙胁迫相应的分子机理,本研究充分利用拟南芥(Arabidpsis thaliana)丰富的生物信息资源,系统比较和分析了对照和高钙胁迫处理情况下拟南芥根部的基因表达情况.40 mmol/L CaCl2处理明显抑制了拟南芥根部生长.转录组分析表明,高钙处理下,拟南芥根部乙烯、脱落酸和茉莉酸途径表达上调,其中,茉莉酸合成、响应和代谢途径相关基因表达均上调,说明这3个激素相关途径,对植物应对高钙胁迫具有重要的作用,尤其是茉莉酸相关途径.     

拟南芥R2R3-MYB家族第22亚族的结构与功能

拟南芥R2R3-MYB转录因子在拟南芥生长发育、代谢及响应生物和非生物胁迫的调控网络中具有重要作用。根据保守的氨基酸序列,R2R3-MYB转录因子被分为25个亚族,其中第22亚族包含AtMYB44、AtMYB77、AtMYB73和AtMYB70 4个基因,主要响应生物和非生物胁迫。文章从基因功能的相似性、基因表达的一致性和基因结构的保守性3方面综述了第22亚族的4个基因,并综合讨论了其在结构与功能上的冗余性和多样性。     

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。     

拟南芥莲座叶片发育过程中P1基因的表达特性

该实验对CDF1类似蛋白基因(P1)在拟南芥叶片发育不同阶段的定量PCR结果显示,P1基因在拟南芥叶片发育的所有时期均可表达,但在茎生叶和衰老叶中的表达水平明显高于成熟叶和幼叶。GUS报告基因表达的组织化学染色结果显示,P1启动子在拟南芥叶片中有较高的驱动活性;在营养生长阶段的幼苗和植株(4~5周)的所有叶片中均能检测到GUS表达,但在植株转入生殖生长阶段后(6周及以后),GUS表达主要集中在逐渐衰老的叶中,并随着叶片衰老程度加剧GUS染色程度也越深,这一结果与GUS荧光定量检测结果一致。通过分析P1基因启动子上可能存在的顺式调控元件,发现茉莉酸甲酯、热压、干旱和水杨酸等均能够引起叶片衰老调控元件的响应,证实P1的表达受到这些因素的调控。研究表明,P1在拟南芥莲座叶片中很可能参与了对上游衰老信号的响应,该研究结果为进一步探究P1在叶片衰老过程中的分子功能验证奠定了基础。     

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.     

SMB基因与拟南芥细胞脱分化

应用Affymetrix基因芯片技术研究脱分化过程的全基因组表达情况,分析拟南芥叶柄细胞在脱分化过程中的差异表达基因。结果显示:(1)脱分化叶柄有4 222个基因表现出2倍或以上的表达差异,其中1 684个基因表达上调,2 538个基因表达下调。(2)半定量RT-PCR对部分差异表达基因进行验证,进一步筛选出参与拟南芥脱分化候选基因SMB(SOMBRERO)。(3)实时PCR结果表明,野生型叶柄诱导脱分化时,SMB基因表达量随着诱导时间延长而逐渐增加。(4)SMB基因功能缺失突变体smb-3经CIM诱导很难形成愈伤组织;在激素诱导不同时间段,smb-3叶柄没有明显脱分化现象,SMB基因缺失造成拟南芥叶柄脱分化障碍。研究表明,SMB基因参与拟南芥叶柄细胞脱分化过程。     

拟南芥AtNHX6基因启动子的克隆及表达分析

为了探明拟南芥内膜反向转运体AtNHX6基因的组织表达模式,从基因组中克隆了AtNHX6基因开放阅读框(ORF)上游侧翼调控区1 922bp序列,并成功构建AtNHX6基因启动子与GUS融合表达载体pCAM-BIA1381-proNHX6-GUS,通过农杆菌花序浸染法转化野生型拟南芥获得T3代纯合转基因拟南芥株系,经PCR检测扩增得到2 187bp目的条带。利用组织染色法鉴定转基因拟南芥的GUS表达模式发现,在子叶、下胚轴和花中GUS活性显著。在这些广泛表达的部位中,微管系统中的表达最为显著,真叶中只有局部检测到GUS表达;在根中GUS在根毛和侧根生长部位表达;在未成熟果荚中只有在果荚顶端和基部存在GUS活性,成熟果荚中只在果柄检测到GUS表达;在花中,雄蕊的花丝和花粉粒及雌蕊的柱头中检测到GUS表达。GUS染色分析结果表明,AtNHX6基因启动子与GUS的融合表达载体成功构建并正常启动GUS基因表达,且AtNHX6基因主要在拟南芥的子叶、下胚轴、根、花、果荚中的微管系统、根毛和侧根生长部位以及花丝、花粉、柱头中表达。     

拟南芥砷诱导基因At4g13180的表达模式研究

拟南芥(Arabidopsis thaliana)砷诱导基因At4g13180编码蛋白是短链脱氢酶(Short-Chain Dehydrogenase/Reductase Superfamily,SDR)家族的成员之一,其过表达可以增强植物对过氧化氢的耐受性。该实验通过半定量RT-PCR,构建ProAt4g13180:GUS、At4g13180-EGFP和At4g13180-OE表达载体,获得At4g13180基因过表达转基因株系,并研究了At4g13180基因的表达模式及其编码蛋白的亚细胞定位。结果显示,At4g13180基因在根尖、叶脉、萼片和花丝等组织都强烈表达,该基因编码蛋白主要定位于胞质和核中。该研究结果为深入探究拟南芥砷诱导基因At4g13180的功能奠定了一定的基础。     

Expression of a yeast polygalacturonase gene in Arabidopsis thaliana

Polygalacturonases are enzymes involved in plant cell wall growth and reorganization. Transgenic Arabidopsis thaliana plants with a Saccharomyces cerevisiae endopolygalacturonase gene (PGU1) were obtained. The yeast gene was properly expressed in the plants as it has been shown by RT-PCR as well as by the increase in the endopolygalacturonase activity. The transgenic plants showed conspicuous malformations in early stages of development probably due to a weak cell adhesion. On the other hand, adult plants exhibited almost no phenotypic differences as compared to the wild type plants, this suggesting the appearance of some mechanisms on the plant side to counteract the effect of the overexpressed polygalacturonase.     

Insertional mutagenesis in Arabidopsis thaliana

Recently, a number of mutant gene loci in the Arabidopsis thaliana plant genome have been identified through insertional mutagenesis. In this review, we evaluate different methods used for Agrobacterium tumefaciens-mediated T-DNA insertional mutagenesis with regard to their mutation frequencies and conclude that a major breakthrough in the isolation of genes involved in plant development has been acheived. To provide a specific example, we summarize recent progress made in the understanding of flower morphogenesis at the molecular level through the study of homeotic genes obtained via gene tagging. T-DNA gene fusion vectors are being discussed that will allow the isolation of plant regulatory sequences with particular cell or tissue specificity, or that are controlled by specific external stimuli. Finally, we report on the approaches followed to convert the maize transposons Ac/Ds into valuable gene tags for use in a heterologous host such as Arabidopsis.     

拟南芥不同组织基因表达及可变剪接差异分析

可变剪接是转录后重要的基因表达调控方式,也是转录组和蛋白质组多样性的重要来源. 近年来随着拟南芥、水稻、玉米等植物转录组测序的完成,研究人员发现植物pre-mRNA可变剪接的发生与组织分化、发育等生物学过程密切相关. 本工作基于GEO数据库的RNA-seq数据,使用高通量测序数据分析常用的Trimmomatic、Salmon、DESeq2、SUPPA2等工具,识别了拟南芥的种子、根、叶、花、花梗、节间、长角果共7种组织的表达基因和可变剪接事件,以及7种组织间的差异表达基因和差异可变剪接事件,并以叶和花为例展示了相应的生物学功能分析. 该工作系统地研究了拟南芥基因表达和可变剪接发生的组织特异性,有助于进一步阐明植物基因组的基因表达调控机制.     

拟南芥GH3.9基因的过表达及其表型分析

为研究GH3.9基因在植物生长发育过程中的作用,利用RT-PCR成功克隆到GH3.9基因,该基因全长为1 750bp。通过构建pEGAD-GH3.9过表达载体转化拟南芥,获得过表达GH3.9基因纯系转基因株系GH3.9ox-3和GH3.9ox-7。对拟南芥野生型(WT)和转基因株系(GH3.9ox-3和GH3.9ox-7)幼苗用不同光强和光质进行处理,结果显示:在蓝光、红光、远红光等不同光照强度下培养,过表达株系幼苗下胚轴的生长均明显受到抑制,且较野生型明显;采用不同光周期处理拟南芥幼苗,过表达幼苗下胚轴的伸长明显低于野生型;对成年植株表型进行观察,发现过表达株系植株矮小、雄蕊变短、果荚短小。研究表明:GH3.9基因参与了拟南芥生长发育调控,过表达GH3.9基因对拟南芥生长有抑制作用。     

The DNA of Arabidopsis thaliana

Summary Arabidopsis thaliana is a small flowering plant of the mustard family. It has a four to five week generation time, can be self- or cross-pollinated and bears as many as 10⁴ seeds per plant. Many visible and biochemical mutations exist and have been mapped by recombination to one of the five chromosomes that comprise the haploid karyotype. With the experiments reported here we demonstrate that Arabidopsis has an extraordinarily small haploid genome size (approximately 7×10⁷ nucleotide pairs) and a low level of cytosine methylation for an angiosperm. In addition, it appears to have little repetitive DNA in its nuclear DNA, in contrast to other higher plants.