抗逆相关基因GmAREB转基因小麦的获得与鉴定

从大豆中克隆一个抗逆相关的bZIP类转录因子基因GmAREB,功能分析表明:GmAREB基因的过表达可以显著提高转基因拟南芥和烟草的抗旱、耐盐和耐寒性。为了获得抗逆转基因小麦,本研究利用玉米的Ubiqutin启动子控制GmAREB基因表达,构建了用于小麦转化的载体pSK-GmAREB。采用基因枪共转化法转化小麦品种郑147和济麦22。通过PCR检测共获得T0代的阳性植株70株,转化率为1.37%。其中,郑147阳性植株共31株,转化率为2.14%;济麦22阳性植株39株,转化率为1.08%。目前,已经获得T1代转基因株系18个,其中以郑147为受体的株系4个,以济麦22为受体的株系14个。对部分株系进行Southern blotting分析,进一步证实GmAREB基因已经整合到小麦基因组中。在低温胁迫条件下,3个以济麦22为受体的转基因株系体内脯氨酸的积累与受体小麦相比有显著增加,初步证明在小麦中过表达GmAREB基因,可以促进渗透调节物质脯氨酸的积累,可能有助于转基因小麦抗逆性的提高。本研究为进一步筛选抗逆转基因小麦新材料奠定了基础。     

小麦F-box基因TaFBL14的克隆及表达分析

该研究利用同源克隆策略,获得了1条小麦F-box/LRR重复蛋白14基因(TaFBL14)。TaFBL14基因编码486个氨基酸,预测分子量为53.48kD,等电点为5.93,序列N端包含一个F-box结构域,C段包含7个LRR结构域。TaFBL14基因编码蛋白不具有信号肽及核定位信号序列,主要定位在细胞质中,二级结构以α-螺旋为主,呈球状。进化树分析表明,TaFBL14与粗山羊草和乌拉尔托小麦的FBL14蛋白亲缘关系较近。qRT-PCR分析结果显示,TaFBL14基因主要在小麦叶组织中表达,且受非亲和叶锈菌侵染后呈现上调表达趋势,说明该基因可能参与小麦抵御叶锈菌的侵染过程。     

水稻OsMY1和OsRacD基因互作的分子鉴定

OsRacD是光敏核不育水稻农垦58S光周期育性转换信号通路中的重要分子开关,通过酵母双杂交筛选,从水稻幼穗中分离到一种与OsRacD 互作的新的肌球蛋白重链编码基因的cDNA片段,命名为OsMY1。本文在酵母双杂交体系鉴定的基础上,构建了OsMY1和OsRacD的原核表达载体,表达和纯化了融合蛋白GST-OsMY1 和His6-OsRacD, 通过pull down实验进一步确认了上述互作关系。本研究提示OsMY1和OsRacD可能在功能上相关,为深入研究二者在水稻生理功能上的联系提供了重要线索和依据。     

小麦泛素结合酶TaE2的表达分析及蛋白互作

以小麦抗逆相关蛋白TaMAPK2作为诱饵,利用酵母双杂交系统筛选小麦cDNA融合表达文库,获得候选蛋白TaE2。生物信息学分析表明,TaE2基因属于泛素结合酶UCE2基因家族成员。半定量RT-PCR结果表明TaE2基因在小麦根、茎、叶和种子等器官中均有表达,荧光定量PCR显示TaE2基因在干旱、高盐和ABA胁迫下均上调表达。利用原核表达获得GST-E2融合蛋白并使用蛋白标记亲和层析柱纯化。本文报道的小麦TaE2基因,为进一步分析泛素蛋白酶体途径在小麦逆境响应中的功能和机制打下基础。     

水稻抗逆相关基因的分子进化分析

植物在进化过程中为了适应外界环境,已经具有一套完整的抵抗外界特殊环境的调控系统。但是,关于水稻抗逆相关基因的分子进化方面的研究还未见报道。文章通过Plant Tolerance Gene Database数据库,获得22个水稻抗逆相关基因。利用比较基因组学和生物信息学方法对水稻抗逆相关基因的进化动态进行研究,结果表明水稻抗逆相关基因在低等植物中比较保守;随着植物的不断进化和生存环境的改变,其基因数量也随之增加。具有相似抗性功能的基因往往具有相似的基因结构和基序(motif)结构。文章还发现4个保守motif 的存在：HRDXK、DXXSXG、LLPR和GXGXXG(X代表任意氨基酸)。在GSK1、RAN2抗逆基因中发现了3个特有的motif结构：GSK1特有的P-rich motif,RAN2特有的G-rich motif和E-rich motif。推测这些保守的motif结构与基因的抗逆功能密切相关。进化速率分析结果表明,尽管植物抗逆性相关基因在进化过程中受到较强的纯化选择作用,但是仍然有50%的抗逆性相关基因存在正选择位点。这些正选择位点的存在有可能为基因适应外界环境变化提供了重要的物质基础。     

Avr/Cf互作诱发番茄Pto互作因子Pti编码基因的表达

植物抗病基因Pto和Cf产物具完全不同的结构域,其细胞定位也不同.二者决定的抗病性产生机制的异同令人关注.采用两种过敏性反应(hypersensitive response,HR)产生系统研究了Pto互作蛋白Pti4、Pti5和Pti6编码基因在Avr/Cf互作中的时序表达:(1)通过杂交方法获取同含互补基因对Avr4/Cf-4和Avr9/Cf-9的番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)种子.常温下这些种子发芽后形成的苗产生HR坏死斑.(2)先将Avr/Cf苗置于33 ℃下培养,此时番茄苗生长正常,不形成HR坏死斑.然后将温度降至25 ℃,数小时内这些苗即形成HR坏死斑.不同方法研究结果均表明,随Avr/Cf苗中HR坏死斑的形成,Pti4、Pti5和Pti6均受显著诱导表达.但它们的表达水平和动态不同.这些结果表明,这些Pti在功能上互补,可能同时涉及Pto和Cf决定性抗性的调节作用.     

AtSARK互作蛋白的筛选与鉴定

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现了一个通过生长素和乙烯的协同作用参与拟南芥叶片衰老过程正调控的类受体蛋白激酶, AtSARK。为深入研究 AtSARK 蛋白的作用机制, 文章采用酵母双杂交系统, 以AtSARK胞内域（AtSARK-CD）为诱饵蛋白, 对拟南芥均一化cDNA文库进行筛选, 得到83个AtSARK的候选互作组分, 经过复筛, 初步发现AtSARK的互作组分包括14-3-3蛋白、FKBP-型肽脯氨酰顺反异构酶、醛缩酶超家族成员、RING/U-box 超家族成员以及WRKY转录因子家族成员。我们对其中一个功能未知的醛缩酶家族基因AtFBA5 （AT4G26530）的表达模式进行了分析, 并用GST pulldown实验证实了AtSARK-CD与 AtFBA5间存在直接的相互作用。At-SARK互作组分的文库筛选及AtFBA5的分离有利于进一步研究 AtSARK 基因在衰老信号通路中的作用机制。     

棉铃虫硫氧还蛋白类似基因HaTrx-like的分子鉴定和抗逆特征

【目的】克隆棉铃虫Helicoverpa armigera硫氧还蛋白类似基因(Ha Trx-like)的cDNA全长并进行序列分析,研究HaTrx-like基因的时间和空间表达模式以及参与抵抗机械损伤、紫外线照射和极端温度等逆境的特征。【方法】利用RT-PCR的方法扩增得到Ha Trx-like基因的全长cDNA并通过测序进行验证,运用几种生物信息学软件对基因和氨基酸序列进行分析,利用荧光定量PCR检测HaTrx-like基因的时间和空间分布以及4种逆境条件处理后的表达模式。【结果】棉铃虫HaTrx-like基因的c DNA全长为526 bp,其中开放阅读框长度为381 bp,编码126个氨基酸,含有一个保守的氧化还原活性位点CXXC,其氨基酸序列和帝王斑蝶Danaus plexippus以及家蚕Bombyx mori同源物的序列一致性为72%和71%。HaTrx-like基因在幼虫5龄0 h和5龄96 h,蛹期第1天和第5天,以及成虫第1天的表达量相对较高,在幼虫的中肠、马氏管和成虫的肌肉中的表达量相对较高。在机械损伤、紫外线照射、极端低温和高温处理后,该基因的表达均显著地升高。【讨论】获得了棉铃虫HaTrx-like基因的cDNA全长,并初步鉴定该基因为硫氧还蛋白家族成员,其表达水平受到机械损伤、紫外线照射和极端温度的上调,为进一步深入研究昆虫中硫氧还蛋白家族基因的各种生理功能提供理论基础。     

小麦TaLEA1基因的表达特征及抗逆功能验证

我国土壤盐碱化日益严重,对我国的粮食安全造成了严重威胁,因此耐盐基因挖掘对作物耐盐育种非常重要。许多研究表明胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)在植物应对非生物胁迫中发挥积极作用。本研究以小麦TaLEA1基因为研究对象,分析了其表达蛋白的理化性质及基因表达模式,并通过在拟南芥中过表达,分析Ta LEA1基因的抗逆功能。结果表明,TaLEA1基因的表达蛋白属于第3组LEA蛋白,是稳定的亲水蛋白,富含α-螺旋、β-转角等结构。Ta LEA1基因在小麦根、茎、叶、花、种子等不同组织中均有表达,盐胁迫条件诱导其高表达。在拟南芥中过表达TaLEA1基因,显著提高了盐胁迫下转基因拟南芥的种子萌发率、根长及盐和旱胁迫下的叶绿素含量。本研究结果为LEA基因抗逆机理的研究和耐盐基因的挖掘提供了重要信息。     

小麦TaCIPK8基因的表达分析及其与TaCBLs的互作

CIPK是植物钙感受器钙调磷酸酶B类似蛋白特定靶向的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。根据拟南芥At CIPK8基因序列,利用同源克隆的方法从抗逆性较强的小麦品种石4185中克隆了一个编码序列全长为1350 bp的蛋白激酶基因Ta CIPK8(Gen Bank号:KJ561804.1)。序列分析表明该基因编码的蛋白含有449个氨基酸,分子量为52.24 k D,理论等电点为7.16,具有CIPKs家族蛋白所特有的N端激酶域和C端NAF/FISL结构域;与拟南芥At CIPK8蛋白序列相似度达83.5%。为进一步研究其功能,采用Real-time PCR方法检测该基因在胁迫条件下的响应情况,发现Ta CIPK8基因受高盐、外源ABA和低温(4℃)胁迫诱导表达。利用植物启动子数据库Plant CARE和PLACE对Ta CIPK8基因启动子序列进行分析,结果显示Ta CIPK8基因启动子存在大量应答脱水胁迫、干旱、低温和ABA的顺式作用元件,也存在一些响应激素GA和茉莉酸甲酯的元件。利用酵母双杂交方法研究Ta CIPK8和Ta CBL家族蛋白的互作,结果显示,共转化含有Ta CIPK8和Ta CBL3基因载体的酵母菌能够在SD/-Trp/-Leu、SD/-Trp/-Leu/X-α-Gal/Ab A和SD/-Trp/-Leu/-Ade/-His/X-α-Gal/Ab A三种培养基上生长,且在后两种培养基上长出蓝色菌落。结果说明Ta CIPK8与Ta CBL3发生了互作,进而引起了报告基因MEL1、AUR1-C、HIS3和ADE2的表达。该研究结果对于研究Ta CIPK8基因的功能以及与CBL蛋白的互作调控网络具有一定的参考作用。     

水稻锌指蛋白ZFP36互作蛋白的筛选及互作蛋白基因表达

C₂H₂类型的锌指蛋白转录因子在植物生长发育和应对逆境胁迫中发挥重要作用。水稻(Oryza sativa L.)中,一种C₂H₂类型的锌指蛋白ZFP36(zinc finger protein 36)是脱落酸(abscisic acid, ABA)介导的细胞信号转导中的重要组分。为了研究水稻ZFP36在ABA介导的细胞信号转导中作用机制,本研究采用酵母双杂交系统,将ZFP36作为诱饵蛋白,通过筛选经ABA诱导的水稻叶片获得的酵母文库,筛选出59个阳性克隆。进一步通过酵母双杂交(yeast two-hybrid system, Y2H)和萤火虫荧光素酶互补成像(firefly luciferase complementary imaging, LCI)系统,最终获得4个与ZFP36互作的蛋白,包括OsAE7(asymmetric leaves1/2 enhancer 7)、OsDjC46(heat shock protein)、OsDIP1(R3H domain containing protein)...     

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。     

猪δ冠状病毒核衣壳蛋白互作的蛋白鉴定及分析

初步筛选与鉴定PDCoV N蛋白的宿主互作蛋白.利用免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,CO-IP)和LC-MS/MS质谱技术筛选出PDCoVN蛋白的宿主互作蛋白,并进行生物信息学分析,再利用免疫共沉淀进行鉴定.通过免疫共沉淀产物的SDS-PAGE分析发现在40 kD和100 kD左右有明显的差异蛋白条带,通过质谱筛选到了68个与PDCoVN蛋白互作的宿主蛋白,并做了GO、COG和KEGG注释,挑选出2个候选互作蛋白,经过免疫共沉淀验证,PDCoVN蛋白与TUBB2B存在互作关系.该研究为进一步探索PDCoV N蛋白在病毒感染细胞时的作用提供了新方向.     

霍乱弧菌ToxS蛋白间的互作增强ToxR蛋白诱导毒力基因的表达

【目的】阐明霍乱弧菌ToxR蛋白功能调控的分子机制。【方法】利用巯基捕获(thiol-trapping)的方法分析DsbA蛋白对ToxR周质空间结构域半胱氨酸残基的氧化作用;采用定点突变的方法构建ToxR半胱氨酸突变株(ToxR_(C236/293S));利用荧光素酶基因作为报告基因分析ToxR野生型(ToxR_(wt))和半胱氨酸突变体(ToxR_(C236/293S))诱导下游基因表达的活性;通过细菌双杂交系统分析ToxR_(wt)和ToxR_(C236/293S)蛋白之间、ToxR与ToxS之间以及ToxS之间的相互作用。【结果】ToxR周质空间结构域半胱氨酸残基确实可以被DsbA蛋白氧化,且当ToxR与ToxS共表达时,ToxR诱导ctxAB转录表达的活性显著增强,且在dsbA基因缺失突变株中ToxR诱导ctxAB转录表达的活性更高;成功构建株霍乱弧菌ToxR半胱氨酸突变株(ToxR_(C236/293S)),在没有ToxS存在的条件下,ToxR_(C236/293S)诱导毒力基因表达的活性与ToxRwt相当;细菌双杂交系统分析发现当ToxR与ToxS共转录表达时,ToxS极大增强ToxR蛋白之间的互作;在dsbA基因缺失突变株中,ToxS之间的相互作用显著增强。【结论】ToxR蛋白本身的氧还状态对其诱导毒力基因表达的活性没有影响;ToxS通过增强ToxR形成二聚体的能力从而增强其诱导毒力基因的表达,而DsbA对ToxS蛋白之间的相互作用具有抑制作用,DsbA通过影响ToxS的蛋白互作从而影响ToxR蛋白的功能。本文为进一步阐明霍乱弧菌毒力基因表达调控的分子机制提供重要的理论依据。     

基于共表达网络和蛋白互作分析挖掘小麦赤霉病抗性相关核心蛋白

高通量蛋白组学技术能够鉴定小麦特定组织的蛋白表达水平,对小麦穗轴混池蛋白组学分析得到的632个差异表达蛋白数据进行共表达网络分析,同时筛选显著表达模块进行蛋白质互作分析,以期挖掘出与小麦赤霉病抗性相关的蛋白。WGCNA分析结果共构建了12个表达模块,其中模块6与赤霉病抗病呈极显著相关,模块8显著相关。蛋白互作网络分析筛选到7个候选蛋白,分别为参与毒素降解的GST （glutathione S?transferase）和AdoMet?MTase（S?adenosylmethionine?dependent methyltransferase）,参与光合作用的IM30（membrane?associated 30 Da, chloroplastic）、PnsL2（photosynthetic NDH subcomplex L 2）和PPL1（PsbP?like protein 1）,以及抗逆相关的UCHL（ubiquitin carboxyl?terminal hydrolase）和MetAP2（methionine aminopeptidase 2）。这些蛋白可能在赤霉病抗、感病响应中具有重要作用,值得进一步研究。     

痘病毒ANK/F-box蛋白的生物学特性及泛素化相关功能

锚蛋白重复序列(ANK)和F-box结构域蛋白是痘病毒编码的大分子蛋白家族之一,大小在400~650个氨基酸之间,其N-末端有5~10个ANK重复序列,C-末端包含与F-box结构域相类似的保守序列,具有将底物募集到细胞SCF泛素连接酶复合物上的功能。研究表明,痘病毒的大多数ANK/F-box蛋白能够与Skp1、Cul1相互作用,靶向细胞的SCF1复合物。抑制NF-κB信号通路是这些蛋白的一个重要功能。此文着重阐述了痘病毒ANK/Fbox蛋白的特征以及泛素化相关功能的研究概况。     

鼻咽癌组织中基因差异表达及蛋白互作网络分析

目的:利用生物信息学方法从鼻咽癌组织基因芯片中筛选差异表达基因,并分析它们之间的互相作用。方法:利用R语言程序包等相关软件分析鼻咽癌组织和正常组织中差异表达的基因,并对其进行在线GO分析、KEGG富集分析及蛋白互作分析。结果:从25例鼻咽癌组织样本和3例正常组织对照样本中共分析出1103个差异表达基因,包括600个上调基因和503个下调基因(P0.05)。GO分析结果显示,差异表达基因在生物过程中显著富集,包括细胞分裂、DNA复制、G1/S有丝分裂细胞周期的转变和有丝分裂核分裂;在分子功能中,包括与蛋白质结合、与ATP结合、蛋白同二聚化活性、与DNA复制起点结合以及与受损的DNA结合;在细胞组分中,包括细胞质、核质、胞外体和船体中部。KEGG通路分析显示,差异表达基因在细胞周期、DNA复制、癌症途径、p53信号通路、错配修复、小细胞肺癌、卵母细胞减数分裂、氨基糖和核苷酸糖代谢、基部切除修复和人T淋巴细胞病毒(HTLV-Ⅰ)感染等信号通路中显著富集。在蛋白互作分析网络中筛选出10个节点度最高核心基因CDC45、MCM10、MCM3、MCM5、MCM2、CDC7、CDT1、CDC6、SMC2和NCAPG。结论:通过鼻咽癌组织和正常组织的对比筛选,发现多个基因表达发生变化,为相关临床研究提供了重要的信息基础。     

小麦干旱诱导蛋白及相关基因研究进展

干旱胁迫条件下,小麦相关基因受到激活并表达产生干旱胁迫蛋白,主动适应干旱环境、维持个体存活和产量形成。介绍了小麦中一些干旱诱导蛋白及相关基因的研究进展,包括不同小麦品种、胁迫程度、发育阶段的差异性反应和共性特征、对主要干旱信号物质ABA和Ca²⁺的差异应答、以及新近发现的干旱诱导蛋白及相关基因的生物学特性及主要功能等。对于干旱诱导蛋白来说,研究手段和目标从过去以单向电泳技术为主、揭示蛋白条带的表达差异转到现在以双向电泳技术为主、以揭示蛋白质组中干旱诱导蛋白结构和功能的耦合。对于干旱诱导蛋白相关基因来说,研究内容主要包括功能基因和调控基因两大类,功能基因研究主要集中在LEA蛋白基因和透物质合成酶基因等几大类型上,而调控基因研究主要集中在转录因子和蛋白激酶等相关基因及其作用。对干旱诱导蛋白及相关基因在小麦栽培管理和产量育种中的应用前景展开了讨论。     

杆状病毒P6.9蛋白的表达及自身互作研究

目的:在大肠杆菌中表达苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒P6.9蛋白并制备抗体,研究P6.9的自身互作。方法:用PCR方法扩增p6.9基因,将其分别克隆到原核表达载体pMAL-c2x、pGEX-4T-1、pET28a中,转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达。选取可溶性较好的融合蛋白纯化后免疫家兔制备抗体。然后利用该抗体进行Western blot检测、分析P6.9的自身互作。结果:构建了pMAL-P6.9、pGEX-P6.9、pET-P6.9三种原核表达质粒,分别在大肠杆菌中经IPTG诱导表达产生了与预期分子量相符的MBP-P6.9(49.4kDa)、GST-P6.9(32.9kDa)、HIS-P6.9(12.5kDa)融合蛋白。制备了P6.9的多克隆抗体,能与P6.9蛋白发生特异反应。Pull-down结果表明P6.9自身互作。结论:获得了兔抗P6.9的多克隆抗体,为深入研究P6.9的功能提供了检测工具。证明了P6.9之间的互作,说明该蛋白功能的发挥可能是通过多聚体起作用的。     

Avr/Cf互作诱发番茄Pto互作因子Pti编码基因的表达(英)

植物抗病基因Pto和Cf产物具完全不同的结构域 ,其细胞定位也不同。二者决定的抗病性产生机制的异同令人关注。采用两种过敏性反应 (hypersensitiveresponse ,HR)产生系统研究了Pto互作蛋白Pti4、Pti5和Pti6编码基因在Avr/Cf互作中的时序表达 :(1)通过杂交方法获取同含互补基因对Avr4 /Cf_4和Avr9/Cf_9的番茄 (Lycoper siconesculentumMill.)种子。常温下这些种子发芽后形成的苗产生HR坏死斑。 (2 )先将Avr/Cf苗置于 33℃下培养 ,此时番茄苗生长正常 ,不形成HR坏死斑。然后将温度降至 2 5℃ ,数小时内这些苗即形成HR坏死斑。不同方法研究结果均表明 ,随Avr/Cf苗中HR坏死斑的形成 ,Pti4、Pti5和Pti6均受显著诱导表达。但它们的表达水平和动态不同。这些结果表明 ,这些Pti在功能上互补 ,可能同时涉及Pto和Cf决定性抗性的调节作用。