水稻D1snoRNA及其基因的鉴定和功能分析

测定和比较了籼稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．ｓｐ．ｉｎｄｉｃａ）、粳稻（Ｏ．ｓａｔｉｖａＬ．ｓｐ．ｊａｐｏｎｉｃａ）和多年生野生稻（Ｏ．ｒｕｆｉｐｏｇｏｎＷ．Ｇｒｉｆｉｔｈ）ｈｓｐ７０基因第一个内含子中Ｄ１ＤＮＡ以及部分上游序列,并通过Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交及ｃＤＮＡ序列分析对Ｄ１ＤＮＡ编码的Ｄ１ｓｎｏＲＮＡ进行了实验鉴定。Ｄ１ｓｎｏＲＮＡ属于反义ｓｎｏＲＮＡ家族,它与水稻２５ＳｒＲＮＡ互补序列为１４个核苷酸长。根据理论计算,Ｄ１ｓｎｏＲＮＡ具有指导水稻２５ＳｒＲＮＡ中第８０７位的核糖甲基化功能。Ｄ１ＤＮＡ与Ｃ１ＤＮＡ相隔仅１０５个核苷酸,在内含子中如此短的距离内连续编码两种ｓｎｏＲＮＡ是罕见的,这一结构为研究串联结构的ｓｎｏＲＮＡ转录后加工机制提供了一个良好的研究体系。     

水稻Xa1基因启动子的克隆及功能分析

Xa1是一个能对日本白叶枯病优势小种(小种1号)产生专化性抗性的R基因,虽已有该基因克隆、表达和功能方面的研究,但对其表达调控分子机制还不很清楚。本研究利用Xa1启动子与GUS报告基因的转基因T1株系,研究了Xa1启动子的时空表达及对不同外源激素的应答特征。结果表明,Xa1启动子驱动的GUS基因在水稻根中的表达量明显高于茎和叶,且在根部的中柱区GUS的表达量明显高于周围组织;在外源MeJA作用下GUS的表达显著增强,在SA和ABA处理下也有一定程度的增强,这些结果暗示Xa1的抗病作用与其在根系中柱的组织特异性表达存在一定的相关性,MeJA对Xa1启动子的活性起重要的调控作用。     

水稻snoRNA47基因簇的初步鉴定

通过生物信息学分析 ,在水稻染色体中发现一个新的C/D框snoRNA基因簇。此基因簇含有 3个C/D框snoRNA基因 ,它们都具有典型的C框和D框保守元件 ;末端能形成茎环结构 ;含有一段相同的 1 2nt“引导”序列 ,此序列能与水稻 1 8SrRNA中第 6 2 1位到 6 32位的序列互补配对。通过实验证明 ,这 3种snoRNA的确存在于水稻细胞核内 ,并确定出它们各自 5′端的位置。进一步对此snoRNA基因簇的表达进行研究发现 ,此基因簇中的 3个snoRNA基因共同转录成为一个多顺反子的前体。将这 3种新发现的水稻snoRNA分别命名为OSsnR4 7.1 ,OSsnR4 7.2和OSsnR4 7.3。编码它们的基因已被GenBank收录 ,其登录号分别为 :AF4 5 35 0 4 ,AF4 5 35 0 3和AF4 5 35 0 2     

水稻蛋白激酶基因Pti1的克隆与分析

植物Pti1基因编码丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,是重要的抗病相关基因。在水稻抗褐飞虱基因Qbp1所在的染色体区段存在一个与番茄Pti1基因高度同源的序列片段。从抗虫水稻B5中分离了Pti1基因的全长cDNA克隆,测定了基因组序列。分析发现,水稻中Pti1基因长度有5644bp,含有7个内含子,编码368个氨基酸的激酶蛋白。其蛋白质的C末端在不同植物之间具有高度的保守性,而N末端的变异则相对较大。对不同水稻材料Pti1基因的序列进行了比较,发现药用野生稻与栽培稻之间存在较大的差异,而栽培稻各品种之间的差异较小。讨论了Pti1基因在抗虫防卫反应中可能的作用。     

Identification of A Ribonucleoprotein Gene from Rice Seedlings

The mixed oligonucleotides derived from partial amino acid sequence of RNP-CS I and RNP-CS I were used as primers for PCR amplification from cDNA of rice (Oryza sativa L. "Guangluai No. 4” ) etiolated seedling and a 300 bp fragment was obtained. Sequence analysis revealed that this gene fragment contains two partial RNP-CS-type RNA binding domains with space region which is typical of ribonucleoprotein in feature.     

Molecular Phylogeny,Evolution, and Functional Divergence of the LSD1-Like Gene Family: Inference from the Rice Genome

The identification of LSD1-like genes in parasite, green algae, moss, pine, and monocot and dicot species allowed us to trace the phylogenetic history of this gene family. Computational analysis showed that the diversification of members of this family could be dated back to the early stage of plant evolution. The evolution of plant LSD1-like genes was possibly shaped by two duplication events. These proteins, which contain three copies of the LSD1 zinc finger (zf-LSD1) domain within their entire polypeptides and play crucial roles in modulating disease defense and cell death, resulted from the second duplication. A gain of zf-LSD1 domain model was reasonable for explaining the origination of three-zf-LSD1 domain-containing proteins. The zf-LSD1 domain phylogeny showed that the middle (M) and C-terminal (C) domains originated from a common ancestor; the N-terminal (N) domain might be more ancient than the former two. The divergence of the N, M, and C domains was well before the monocot-dicot split. Coevolution analysis revealed that four intramolecular domain pairs, including the N domain and the interregion between the M and the C domains (INTER2), the M and C domain, the N- and C-terminus, and the M domain and C-terminus, possibly coevolved during the evolution of three-zf-LSD1 domain-containing proteins. The three zf-LSD1 domains are evolutionary conserved. Thus, the differences at the N- and C-terminus would be crucial for functional specificity of LSD1 genes. Strong functional constraints should work on the zf-LSD1 domains, whereas reduced functional constraint was found in the INTER2 region. Functional divergence analysis showed that three-zf-LSD1 domain-containing proteins were significantly functionally divergent from those proteins containing only one zf-LSD1 domain, a result demonstrating that shifted evolutionary rates between the two clusters were significantly different from each other. [Reviewing Editor: Dr. Joshua Plotkin]     

水稻OsWTF1基因启动子的克隆与表达分析

目的：分析水稻OsWTF1基因启动子的功能及核心序列。方法：利用PCR技术从水稻日本晴基因组中克隆了转录因子WTF1编码区5上游大小为2049bp的调控区域,命名为OsWTF1,将它和长度为1631、608、474、415bp的5端缺失体分别与GUS基因融合构建表达载体,并用农杆菌介导法转化水稻。结果：GUS组织化学分析表明,OsWTF1、Os1631能够驱动GUS基因在根、茎、叶、叶鞘、花药、颖壳上的表达,Os608,Os474,Os415能驱动GUS在根、茎、花药、颖壳中表达,在叶鞘中未表达,而且在叶中的表达也很微弱。结论：OsWTF1启动子核心序列可能位于-1bp--415bp之间,在-608bp--1631bp之间可能存在与基因叶肉特异表达相关的重要元件。     

植物一个新box H/ACA snoRNA的鉴定及功能分析

通过生物信息学方法对拟南芥基因组序列进行搜索,发现两个新的非编码小分子RNA基因,分别命名为AthsnoR206 a和AthsnoR206b。它们相距约170nt,位于蛋白质基因间隔区。MFOLD二级结构预测这两个RNA均具有典型的box H/ACAsnoRNA"发夹-铰链-发夹-尾巴"结构,符合box H/ACA snoRNA的判定标准;两个RNA分子的反义序列一致,可以判定它们为同一基因的两个拷贝。分析预测snoR206的两段反义序列分别指导拟南芥rRNA小亚基U1717位点和大亚基U2181位点的假尿嘧啶化修饰。在其它13种包括单子叶植物和双子叶植物在内的植物搜索到14个snoR206同源分子,其中12个发现于表达序列标签中,表明该snoRNA在植物中表达且广泛存在。具有双功能的snoR206在人和酵母中的部分功能同源分子分别为U70和snR32,表明其祖先分子在进化过程中存在分子重组。     

水稻高叶绿素含量基因DET1 cDNA的克隆、生物信息学分析及超表达载体的构建

提高水稻叶片中叶绿素含量可以提高光合作用效率。以水稻高叶绿素含量突变体为材料,在前期精细定位的基础上,克隆了高叶绿素含量基因DET1（DE-ETIOLATED 1）cDNA。测序结果显示：DET1基因全长cDNA为1536 bp,由11个外显子组成,编码512个氨基酸。与野生型珍汕97B相比,DET1基因在第7个外显子上有T-C的转换,该转换引入了一个EcoR I酶切位点,并导致第328位的亮氨酸（L）改变为丝氨酸（S）,且突变位点处于高度保守区域内。DET1基因的氨基酸序列与玉米等其它高等植物的氨基酸序列同源性高达62%以上。利用生物信息学方法对DET1基因的序列、进化树、理化性质及亲疏水性等进行分析,并构建了水稻超表达载体pCUPHN-DET1,为水稻高叶绿素含量突变基因DET1的功能验证奠定基础。     

人脂素基因LIPIN1在酵母中的异源表达及细胞功能分析

脂类代谢调控是维持生物体能量平衡的重要环节,脂类代谢调控的紊乱与肥胖症、糖尿病和高血压等疾病密切相关。脂素基因三LIPIN1是诱导脂肪细胞分化、调控脂类合成的关键基因．其编码的磷脂磷酸酶（phosphatidate phosphatase,PAP）在人体三酰甘油合成中起关键作用,是维持人体脂类平衡的重要保障。此外,该基因还作为重要的转录辅激活因子参与多种生长及营养代谢调控。多种生物中均有类似功能的基因被发现,暗示了其功能的多样性及物种间的保守性。该文利用酿酒酵母在脂类代谢研究中性状易于表征、同源基因剧刖功能明确的优势,通过同源重组技术构建脂素缺陷型酵母,探索脂素基因在维持酵母正常生长及脂类合成中的重要作用,并通过功能互补及生物信息学技术对比分析了人源LIPIN1基因与酵母PdH1基因编码蛋白在结构和功能上的保守性,为脂素基因LIPIN1的细胞功能研究提供基础数据。     

镉胁迫下水稻OsPT1的表达及功能分析

OsPT1编码的水稻磷酸盐（Pi）转运蛋白在水稻生长发育、非生物胁迫应答等方面发挥重要的调控作用。前期研究表明OsPT1为镉（Cd）响应基因,但其在Cd胁迫下的功能及作用机制仍然未知。阐明OsPT1在Cd胁迫下的作用,并为低Cd水稻品种的选育奠定基础。通过生物信息学方法对该基因的序列特征、结构和功能进行分析和预测,利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）方法检测Cd胁迫下水稻不同组织、不同时间点OsPT1的相对表达量。此外,利用PCR的方法克隆OsPT1的编码序列,构建pGADT7-OsPT1重组质粒载体,并将其转入Δycf1 BY4741酵母菌株（Cd敏感酵母菌株）用以验证OsPT1对酵母Cd耐受性的影响。结果表明,OsPT1编码序列全长为1 584 bp,编码分子量为57.46 kD,由527个氨基酸构成的蛋白。在水稻基因组中该基因上游启动子区含有与光、厌氧、茉莉酸甲酯等环境和激素响应相关的调控元件。系统进化分析表明,水稻OsPT1与高粱SbPT1亲缘关系最近。基因的镉响应表达分析结果表明,与对照相比,经100 μmol/L Cd处理的水稻在1、6和12 h后,地上部分OsPT1的转录水平分别上调1.31、1.34和2.46倍;水稻根部OsPT1在处理1和6 h后分别上调1.28和1.14倍,但在Cd处理12 h后,其表达水平下调至处理前的0.62倍。转基因酵母Cd耐受性结果表明,与对照（0 μmol/L Cd）相比,经25 μmol/L Cd处理后,转OsPT1的酵母对Cd的耐受性有一定的下降。OsPT1可能在水稻应对Cd胁迫过程中发挥一定的作用。     

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。     

Quantitative analysis of snoRNA association with pre-ribosomes and release of snR30 by Rok1 helicase

In yeast, three small nucleolar RNAs (snoRNAs) are essential for the processing of pre-ribosomal RNA—U3, U14 and snR30—whereas 72 non-essential snoRNAs direct site-specific modification of pre-rRNA. We applied a quantitative screen for alterations in the pre-ribosome association to all 75 yeast snoRNAs in strains depleted of eight putative helicases implicated in 40S subunit synthesis. For the modification-guide snoRNAs, we found no clear evidence for the involvement of these helicases in the association or dissociation of pre-ribosomes. However, the DEAD box helicase Rok1 was required specifically for the release of snR30. Point mutations in motif I, but not in motif III, of the helicase domain of Rok1 impaired the release of snR30, but this was less marked than in strains depleted of Rok1, and resulted in a dominant-negative growth phenotype. Dissociation of U3 and U14 from pre-ribosomes is also dependent on helicases, suggesting that release of the essential snoRNAs might differ mechanistically from release of the modification-guide snoRNAs.     

Alteration of Gene Expression in Rice Hybrid F1 and Its Parental Seedlings

Hybrid rice ( Oryza sativa L. ) seedling is more vigorous in root development and plant growth than its parental lines in the tested indica rice of hybridized combination (Shanyou 63 (Fl): Zhenshan 97A × ♂Minghui 63). Analysis of the difference in gene expression between the hybrid Fl and its parental seedlings by means of mRNA differential display indicated that gene expression of the parental lines was obviously altered the hybrid Fl both in quantity and quality., Quantitatively, there were over-expression and under-expression of genes in hybrid Fl with genetic expression trend forwards a single parent. Qualititatively, hybrid Fl could have specific gene expression, single parem (maternal or paternal) gene silence, co-suppression of paternal genes, and single paternal gene expression. The relationship between heterosis formation and alteration of gene expression of parental lines in hybrid Fl was also discussed.     

水稻受盐抑制基因OsZFP1的转基因分析

OsZFP1(水稻锌指蛋白1)基因编码的蛋白含有3个推测的Cys2/Cys2-型锌指结构域,它的表达受盐胁迫负调控。构建了以35S为启动子的OsZFP1基因的植物表达载体,并将其转入拟南芥(ArabidopsisthalianaL.)植物和水稻(OryzasativaL.)愈伤组织中以过量表达OsZFP1基因。转基因的拟南芥植株和水稻愈伤组织对盐处理的敏感性都比野生型要高。这一结果表明OsZFP1基因可能编码一种负调控蛋白,它可能抑制某些盐诱导基因的表达。在ABA处理下,转基因拟南芥植株比野生型植株抽苔晚,说明OsZFP1基因的作用可能受ABA调节。     

水稻受盐抑制基因OsZFP1的转基因分析

OsZFP1(水稻锌指蛋白1)基因编码的蛋白含有3个推测的Cys2/Cys2-型锌指结构域,它的表达受盐胁迫负调控.构建了以35S为启动子的OsZFP1基因的植物表达载体,并将其转入拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)植物和水稻(Oryza sativa L.)愈伤组织中以过量表达OsZFP1基因.转基因的拟南芥植株和水稻愈伤组织对盐处理的敏感性都比野生型要高.这一结果表明OsZFP1基因可能编码一种负调控蛋白,它可能抑制某些盐诱导基因的表达.在ABA处理下,转基因拟南芥植株比野生型植株抽苔晚,说明OsZFP1基因的作用可能受ABA调节.     

水稻类受体蛋白激酶基因OsESG1的克隆与生物信息学分析

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)在植物生长发育等多种信号的响应中发挥重要作用。以水稻基因组为模板,通过PCR方法,扩增到一条全长2.2 kb左右的目的片段,序列分析结合RT-PCR表明,该片段由一个完整的开放阅读框组成,无内含子,命名为OsESG1(GenBank登录号:HE 584611),其编码蛋白产物包含749个氨基酸残基。结构分析显示,该蛋白产物包含1个跨膜区、胞外S位点糖蛋白(SLG)、PAN_AP结构域和S_TKc结构域,属于S-结构域型类受体蛋白激酶,推测其在植物生殖发育过程中起作用。