‘赤霞珠’葡萄Vv5GT3基因启动子的克隆及其对光照的响应

本研究利用PCR技术从’赤霞珠’葡萄(Vitis vinifera L.cv Cabernet Sauvignon)基因组DNA中扩增得到与花色素3,5-O-双葡萄糖苷合成相关的Vv5GT3基因的启动子。对启动子序列的顺式作用元件进行预测分析发现,Vv5GT3基因的启动子序列除了含有植物启动子的基本结构元件外,还有多个与胁迫和激素诱导相关的顺势调控元件。以荧光素酶基因(Luc)作为为报告基因,构建了Vv5GT3基因启动子的植物表达载体p CAMBIA1300-Vv5GT3 promoter。以根癌农杆菌GV3101感受态细胞为受体,转化植物融合表达载体进行瞬时表达,并对启动子进行了功能活性分析,结果表明该启动子能够驱动Luc报告基因在烟草叶片组织中表达。用不同的光照条件处理被农杆菌侵染的烟草叶片,结果显示长时间光照有利于启动子的激活,而遮光减弱了Vv5GT3启动子的活性。     

铜绿假单胞菌中一个新的吩嗪合成调节基因

[目的]在次抑制浓度四环素条件下,研究铜绿假单胞菌phzAl操纵子的调节基因及调节途径.[方法]对转座突变库中phaAl操纵子表达发生变化的突变体,进行随机PCR、基因测序及比对,确定突变位点.并以发光杆菌的荧光素酶基因操纵子luxCDABE为报道基因,研究基因调节作用及调节路径.[结果]在两株突变体PAM0487和PAM0487R中phzAl操纵子的表达降低,这两株突变体的突变基因确定为假定钼元素转运蛋白调节子PA0487基因.[结论]PA0487是phzAl操纵子表达的一个新的正向调节子,并对密度感应系统相关基因的表达有凋节作用.     

拟南芥突变体uro的表型分析表明URO基因参与生长素调节的植物发育过程

在筛选拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)叶突变体的过程中获得拟南芥uprightrosette(uro)突变体。uro为半显性突变体,因突变体在幼苗生长期莲座叶竖直生长而得名。对uro突变体的表型进行了详细的分析,结果表明uro突变不仅造成叶生长模式的改变,还出现多种其他异常表型。uro杂合和纯合突变体都表现出植物顶端优势的丧失,纯合突变体表现得更为严重。uro纯合突变体的一些二级分枝会被叶取代,这种叶的叶柄与叶片远轴面连接。突变体的花发育也有多种异常表型,主要表现为花瓣及雄蕊数目的改变、花器官的同源异型转化和不同花器官的融合。uro突变体茎软,细胞学水平分析表明突变体的内皮层组织发生增生,束间纤维发育及维管束分化受阻。顶端优势的丧失及维管组织的异常发育表明,URO基因可能参与生长素对植物发育的调节。pin1uro双突变体表型的分析表明,虽然双突变茎表型出现了两亲本表型的叠加,但双突变体的花却出现了新的表型,说明URO与PIN1基因在调节植物发育过程中具有部分遗传上的相互作用,这一结果进一步证明URO基因参与了生长素调节的植物发育过程。     

拟南芥突变体uro的表型分析表明URO基因参与生长素调节的植物发育过程

在筛选拟南芥(Arabidopsisthaliana L.)叶突变体的过程中获得拟南芥upright rosette(uro)突变体.uro为半显性突变体,因突变体在幼苗生长期莲座叶竖直生长而得名.对uro突变体的表型进行了详细的分析,结果表明:uro突变不仅造成叶生长模式的改变,还出现多种其他异常表型.uro杂合和纯合突变体都表现出植物顶端优势的丧失,纯合突变体表现得更为严重.uro纯合突变体的一些二级分枝会被叶取代,这种叶的叶柄与叶片远轴面连接.突变体的花发育也有多种异常表型,主要表现为花瓣及雄蕊数目的改变、花器官的同源异型转化和不同花器官的融合.uro突变体茎软,细胞学水平分析表明突变体的内皮层组织发生增生,束间纤维发育及维管束分化受阻.顶端优势的丧失及维管组织的异常发育表明,URO基因可能参与生长素对植物发育的调节.pin1 uro双突变体表型的分析表明,虽然双突变茎表型出现了两亲本表型的叠加,但双突变体的花却出现了新的表型,说明URO-与PIN1基因在调节植物发育过程中具有部分遗传上的相互作用,这一结果进一步证明URO基因参与了生长素调节的植物发育过程.     

水稻光感雄性核不育基因的研究与利用

导致植物雄性不育的原因十分复杂,既有基因的作用,也有染色体畸变,细胞质因子以及不利环境因素的影响,但光周期与育性相关性只在极少数植物中有过报道。1973年,湖北省石明松等人在单季晚粳稻农垦58中发现了一株天然雄性败育株。这一天然不育株在长日照下表现为不育,短日照下则表现为可育,首次发现了水稻雄性不育性同光周期之间的关系,这种不育性基因已被有关专家命名为“光感雄性核不育基因”。光照实验表明这一自然突变不育株在长光照下表现为不育,在短光照下则表现为可育。温度对不育度的影响不显著,因此可以排除温度对这种不育特性的影响,即排除“温敏”的可能性。进一步实验指出,抽穗期前15天的日照时数与结实率的相关性达极显著水平,表明     

花色素苷对拟南芥耐盐性的影响

为探讨花色素苷在盐胁迫中的防御作用及其机制,以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)花色素苷合成途径相关基因缺失突变体(DFR基因缺失突变体tt3,CHS基因缺失突变体tt4,CHS、DFR基因双缺失突变体tt3tt4)及其野生型(WT)为材料,采用叶绿素荧光和超氧阴离子(O_2·~–)组织定位等方法,分析了tt3,tt4,tt3tt4和WT对盐胁迫处理的生理响应。结果表明,盐胁迫下3种缺失突变体叶片花色素苷含量的增加显著低于野生型,与WT相比,叶绿素荧光参数Fv/Fm、Yield、ETR、q P和NPQ下降较快,膜渗漏率升高显著,叶片O_2·~–积累程度为tt3tt4tt3/tt4WT。这表明花色素苷在植物抵御盐胁迫过程中起着重要作用,它可能是作为渗透调节剂及抗氧化剂来增强植物的耐盐性。因此,花色素苷含量可以作为筛选耐盐作物的指标。     

科技文摘

发光烟草最近,美国加利福尼亚大学的科学家利用基因工程技术成功地将控制荧光素酶产生的荧火虫基因移植到烟草植物中,培育出发光烟草。荧光素酶能使荧火虫发光,科学家们将荧光素酶基因移入烟草植物后再     

拟南芥QUA1基因在光信号途径中的表达与功能分析

光信号在植物生长发育过程中具有非常重要的作用。不同的光信号通过调节植物下游基因的表达,进而影响细胞分化、结构和功能的改变,以及组织和器官的形成,参与植物光形态建成。QUA1 (QUASIMODO1)是拟南芥糖基转移酶家族中的一个成员,参与植物细胞壁中果胶的合成。本文以拟南芥qua1-1/cry1以及qua1-1/phyB双突变体为材料,对QUA1基因在光信号途径中的功能进行了分析。结果显示,qua1-1突变体在暗、蓝光、红光以及远红外光培养条件下下胚轴的伸长均受到抑制,QUA1基因的表达同样受到光信号的调节,而且突变体中多种光信号调节基因的表达也受到了影响。通过对qua1-1突变体下胚轴的观察发现,突变体下胚轴表皮细胞长度明显变短。与cry1以及phyB突变体相比,qua1-1/cry1和qua1-1/phyB双突变体下胚轴长度明显变短,而且双突变体中光信号调节基因的表达也有明显变化,表明QUA1可能参与了CRY1以及PHYB介导的蓝光及红光信号传导。以上结果表明QUA1影响了下胚轴细胞的伸长以及光信号调节基因的表达,并参与调控多种光信号传导途径。     

D-泛解酸内酯水解酶的定向进化

易错PCR结合DNA改组方法向D-泛解酸内酯水解酶基因中引入突变,并构建突变体库。利用酶的催化特点和产物特性建立了基于平板初筛和高效液相复筛的两步法D-泛解酸内酯水解酶活性筛选系统。用该筛选系统以酶活力和pH稳定性为指标对突变体库进行筛选,最终获得一株酶活力高且在低pH条件下稳定性好的突变体Mut E-861。该突变体的酶活力是野生型酶的5.5倍。对突变体和野生型酶在pH 6.0和pH 5.0条件下的残余酶活进行对比,在这两种pH条件下,突变体酶的酶活残留分别为75%和50%,而野生型酶只能保持原来的40%和20%。通过软件对突变体Mut E-861酶基因和野生型酶基因进行分析对比,发现突变体Mut E-861酶基因发生了三处点突变,其中突变使两处氨基酸取代,另一处为沉默突变,未引起氨基酸的变化。     

赤霉素合成基因的克隆以及其相关矮化突变体

矮化突变体在阐明植物茎的生长发育调节机制和植物育种中具有十分重要的作用。研究表明,赤霉素(GA)与植物矮化突变体的产生有密切关系。目前运用各种不同的方法,几乎所有编码GA合成过程中的酶的基因都被克隆出来了。近年来,一系列新方法更加促进了GA调控的研究进展。现就GA合成过程中相关基因的克隆、GA的信号转导以及如何进行GA调控等方面进行综述。     

拟南芥抗凋亡突变体fbr136的分离鉴定与分析

植物细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)在植物的生长发育进程以及防御生物与非生物胁迫的过程中具有重要的作用.Fumonisin B1(FB1)是一种真菌毒素,是鞘脂生物合成途径中关键酶神经酰胺合酶(ceramide synthase)的竞争性抑制剂.FB1在动植物细胞中均能够诱导PCD.为了探索植物PCD的机制,通过筛选拟南芥抗FB1的突变体,分离鉴定了11个,fumonisin B1 resistant (fbr)突变体.遗传分析表明,这些突变体分别是由9个相同或者不同的遗传座位突变造成的.对其中一个代表性的突变体fbr136进行了详细的表型分析和初步遗传定位.fbr136对其他PCD诱导剂,例如H2O2或paraquat也表现出一定的抗性或耐受性,而且在fbr136突变体中FB1不能正常诱导PR1基因的表达,说明fbr136突变体PCD的发生可能受到阻碍.硝基四唑(Nitroblue tetrazolium,NBY)染色表明,FBl处理fbr136突变体后产生和积累活性氧(reactive oxygenspecies)比野生型植物显著降低,暗示其抗凋亡表型可能与活性氧的产生有关.推测FBR136可能是FB1在诱导PCD过程中,从鞘脂含量变化到活性氧积累变化这一途径的一个重要的调控因子.fbr136被定位于染色体Ⅲ上,与以往鉴定的抗FB1突变基因的定位都不同,因此,FBR136可能是FB1诱导PCD信号途径中的一个新基因.     

水稻长日照开花因子Lfm1的图位克隆

开花期是水稻最重要的农艺性状之一,水稻的花期决定着水稻的地区适应性和最终产量。人工选择使水稻从短日照向长日照、低纬度向高纬度扩张,因此水稻已逐渐进化出适应长日照条件下的开花调控机制。目前,虽然鉴定了一些影响水稻长日照的开花基因如SDG724、RFT1、EHD4、DTH2,但是挖掘水稻长日照开花基因还十分有限。本研究通过筛选水稻突变体库,获得一批在长日照下花期有显著差异的突变体材料,其中一份突变体lfm1(late-flowering mutant1),在长日照条件下开花延迟,在短日照条件下开花时间正常。通过图位克隆,将Lfm1基因初定位至第8染色体端粒附近。进一步的精细定位将Lfm1基因定位于分子标记8-0.269和与8-0.283之间,范围为12 kb,该区域包括3个候选基因。经测序分析发现,在突变体lfm1中,LOC_Os08g01420基因的第六外显子2800处缺失9个碱基,突变体lfm1等位于已报道的突变体ehd3。在适度(中日照条件下,~12 h/12 h)的光照条件下,突变体lfm1表现为穗粒数增多,生育期略延长,具有应用于生产的潜力。Lfm1基因的克隆为培育适应不同生态区域的水稻材料提供了重要的基因资源。     

拟南芥突变体tgd表型和分子生物学特性分析

主要研究1个由Ds插入所造成的大片段缺失拟南芥突变体tgd(ten gene deletion)．这个突变体来自于基因陷阱拟南芥突变体库．对这一突变体的后代卡那霉素抗性分离比分析和Southern杂交表明,只有1个Ds拷贝插入此突变体基因组中,但是Tail-PCR和随后用特异基因序列为引物的验证PCR证实在Ds插入过程中造成了30 kb基因片段的缺失．根据对拟南芥基因组序列的注释,这30 kb的序列中包含10个基因．这一多基因缺失突变体有多效性表型．整株表现为株型矮小,发育迟缓,根系不发达,极易失水而死,茎细弱,较短,花序不正常．其中,莲座叶的表型最为明显,突变体叶形较细,叶片较厚．为了研究这些基因在多效性表型产生中所发挥的功能,对来自ABRC种子库中所有基因的T-DNA插入突变体,即salk line的表型进行了分析,发现所有基因的T-DNA插入突变体均没有可见的表型．这一现象暗示,突变体tgd的表型是10个基因缺失的综合效应,但是10个基因的相互关系以及与tgd表型的相互关系仍有待于继续研究．     

植物类病变坏死突变体及其基因的研究进展

在植物中类病变坏死突变现象广泛存在,突变体植株在无病害侵染也未受逆境或损伤的条件下自发形成与病原物侵染后坏死类似的症状,它们与植物抗病及细胞程序化死亡相关,并可能增强系统抗病性。综述了几种植物的典型类病变坏死突变体及其基因的研究情况,探讨了其发生的机制并对今后的应用前景进行了展望。     

快速筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因的方法

阐明拟南芥受精和早期胚胎发生过程对理解被子植物生殖发育有着重要的指导意义,而利用正向遗传学方法研究拟南芥突变体的表型及其分子机理是探究植物基因功能最常用的一种方法。基于常规的插入突变(包括T-DNA和转座子)、化学诱变(如ethylmethane sulfonate,EMS)和高能射线方法构建的突变体库中假阳性突变体多,难以高效筛选到受精和早期胚胎发生相关基因的突变体。为解决这一难题,本研究建立了一种构建T-DNA插入突变体文库的新方法。即在载体p CAMBIA1302的T-DNA元件上增加花粉特异荧光标记基因(p LAT52∷EGFP),并遗传转化具有四分体花粉的Columbia野生型拟南芥突变体qrt1-2;对获得的突变体库可利用花粉荧光快速排除假阳性突变体,并采用反向PCR(inverse-PCR)扩增技术确定突变位点。此方法在筛选拟南芥受精和早期胚胎发生相关基因突变体上的成功应用表明,其是一种效率高、针对性强、操作相对快捷方便的拟南芥突变体筛选方法。     

利用遗传诱变方法改良真菌,培育生物除草剂

最近,美国蒙大拿州立大学的研究人员研制了一种新奇的生物除草剂。这种经过遗传改良后的有机体具有先灭杂草,后自身消亡的特性。 蒙大拿州立大学的一组植物病理学家利用遗传手段改造了一种称为核盘菌Sclerotinia sclerotiorum的真菌,此种真菌为一种天然植物病原菌,可铲除40余种杂草,但也破坏许多农作物。上述研究人员未采用现代基因转移的方法,而是利用常规化学诱变和辐射诱变的途径培育了上述真菌突变体的。 自1985年开展这项研究工作以来,他们已经培育出20多种理想的突变体。其中一种为营养缺陷型,即这种突变体需要供以某种特殊营养才能存活。     

拟南芥株型突变体zpr1的性状特征与基因鉴定分析

对本研究室经T-DNA插入法获得的拟南芥株型突变株系——隐性突变体zpr1植株进行植物学性状调查和遗传分析,并对该突变基因进行鉴定、表达定位和调控元件分析。结果显示:(1)性状分析表明,与野生型拟南芥Ws-2相比,突变体zpr1的茎生叶分枝数量增加,茎生叶分枝发生于拟南芥顶端花序部位;野生型拟南芥茎生叶为披针形,而突变体zpr1没有出现分枝的茎生叶呈倒卵形,出现分枝的茎生叶呈披针型;突变体zpr1的主花序高度、株高、分枝高度和分枝长度都高于野生型,且分枝数多于野生型。(2)利用质粒挽救和反向PCR法(IPCR)确定了ZPR1基因突变发生位置是该基因起始密码子上游426bp处,证明T-DNA插入破坏了ZPR1基因的启动子区域,导致该基因在拟南芥内不能正常表达。(3)基因转录调控区域的顺式作用元件分析发现在ZPR1基因的转录调控区有多个与植物激素相关的调控元件,还有与光周期调节相关的调控元件。(4)亚细胞定位发现,ZPR1基因在所有细胞中的细胞膜中表达,而在部分细胞的细胞膜、细胞质和细胞核中均有表达。研究表明,ZPR1基因的表达对植物株型发育有重要的调控作用,该基因的表达水平受植物激素和光照的调节,最终导致了植物株型的变化。     

荧光素酶可能是有用的工具

经遗传工程的烟草植株,由于在黑暗中能发光而呈现出美丽的图象。这项成就对于想知道植物或动物细胞什么时候进行基因表达的研究人员来说,其价值是不能低估的。Sun Diego加利福尼亚大学的Stephen H.Howell及其同事用Ti质粒将萤火虫荧光素酶基因转移到烟草植株细胞中,这些细胞的再生植株把荧光素酶基因传给了它们的后代。若把虫荧光素供给转化植株,(虫荧光素是在萤火虫里发现的另一物质)则在荧光素酶基因表达荧光素酶之     

EMF基因与植物营养生长

在高等植物中,外源和内源因素共同调控着植物从营养生长到生殖生长的转换。拟南芥EMF1和EMF2基因缺失的突变体不经过任何营养生长,种子萌发后便开花,这说明EMF基因是植物花发育的抑制基因。目前已从水稻、玉米、拟南芥等植物中克隆得到EMF同源基因,但其功能研究大多停留在拟南芥上。研究表明,EMF基因决定着植物营养生长阶段的发育,抑制植物开花。因此,开展EMF基因的分离、克隆和功能研究,有利于阐述植物营养生长过程阶段的抑花机制。对EMF基因的研究进展进行了综述,并提出EMF基因表达调控的闸门模型,以对EMF基因功能的进一步分析提供参考。     

Nature系列期刊导读

<正>科学家通过增加靶点范围来扩大CRISPR-Cas9技术的可用性近日,研究者们发现一种用来改善基因编辑工具CRISPR-Cas9 RNA引导核酸酶可用性和精确性的方法或许可以应用于其他细菌的Cas9酶中,他们发现了一种金黄色葡萄球菌Cas9酶类-Sa Cas9酶类突变体,该突变体可以识别更广范围的核苷酸序列,这或许可以帮助CRISPR-Cas9技术对此前无法靶向