叶绿素合成关键酶基因表达的半定量RT-PCR分析

为了解叶绿素合成关键酶基因在大豆不同生育期的表达情况,本研究以拟南芥叶绿素合成关键酶基因序列设计引物,大豆科丰14和它的持绿突变体BN108为试材,利用半定量RT-PCR分析了9种叶绿素合成关键酶基因在开花期和成熟前期表达量的变化。结果表明,HEMA、GSA、HEME、POR、CHLG基因在成熟前期表达量显著下降(p0.05),尤其是HEMA和GSA基因的表达量下降幅度较大,说明上述基因在叶绿素生物合成过程中起到主要调控作用;而突变体BN108有别于科丰14,GSA、HEME、CHLM和CAO基因表达量在成熟前期不降反升,推测持绿突变体在成熟前期叶绿素能够维持较大的合成量,是植物持绿现象的重要原因之一。     

水稻幼苗条纹突变体yss1的转录组分析

利用60Co辐射诱变籼稻品种"Ⅱ-32B",筛选得到一个水稻幼苗条纹突变体yss1,该突变体在水稻五叶期前表现出明显的条纹叶表型;色素分析表明yss1叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量明显低于野生型,五叶期后突变体和野生型无显著差异。利用转录组分析水稻三叶期野生型和突变体yss1中的基因表达,表明与野生型相比,yss1中表达差异显著的基因432个,其中274个表达上调,158个表达下调。GO分析显示叶绿素合成途径中多数基因表达上调,类胡萝卜素合成过程中的相关基因受到不同程度地调控。因此,推测YSS1基因通过调节叶绿素和类胡萝卜素合成过程中的基因表达,进而调控光合色素的合成。     

赤霉素调节植物对非生物逆境的耐性

赤霉素（GAs）是一类重要的植物激素,调控植物生长发育的诸多方面．最近的研究表明,GA也参与对生物与非生物胁迫的响应,然而GA参与非生物胁迫响应的遗传学证据及其机制有待于进一步研究．本实验室前期研究证明,水稻EullfELONGATEDUPPERMOSTINTERNODE）通过一个新的生化途径降解体内的活性赤霉素分子,并参与调控水稻对病原菌的基础抗病性．本研究发现,euil突变体对盐胁迫能力降低,而超表达EUll基因的水稻和拟南芥耐盐性显著提高．进一步研究发现,积累高含量赤霉素的水稻euil突变体对脱落酸（ABA）的敏感性下降,而赤霉素缺失的EUll超表达转基因水稻和拟南芥均改变了对于ABA的敏感性．EUll基因的转录受逆境诱导,其功能缺失与超表达调控了逆境标志基因的表达．综上推测,GA可能是通过影响ABA的信号途径从而改变了植物对非生物胁迫的响应．     

蒺藜苜蓿糖基转移酶基因SMALL AND EMERALD1的克隆和功能研究

类黄酮代谢对于植物生长发育和植物-环境互作至关重要,其中糖基转移酶介导的糖基化修饰在类黄酮代谢中发挥着重要作用。为了研究蒺藜苜蓿中糖基转移酶的生物学功能,通过定向筛选蒺藜苜蓿Tnt1逆转座子插入突变体库,获得了一类植株矮小、叶片深绿的突变体small and emerald1 (se1)。通过基因表型连锁性分析成功克隆了SE1基因,该基因编码1个糖基转移酶,与拟南芥中调控类黄酮生物合成的AtUGT84A1氨基酸同源性为52.8%。对野生型和se1突变体叶片的类黄酮含量进行测定发现类黄酮总量在se1突变体中显著降低(P<0.01)。进一步研究发现在se1突变体中类黄酮合成途径关键基因CHS、F3H和F3’H表达水平下降。亚细胞定位显示SE1可能在细胞质和细胞核中发挥生物学功能。研究表明糖基转移酶基因SE1可能参与蒺藜苜蓿类黄酮合成代谢调控,进而影响其生长发育。此外,研究还发现SE1基因对于叶绿素合成可能具有负向调控作用。     

苏云金芽胞杆菌rocE基因的转录调控

【目的】rocE基因编码精氨酸降解途径中的精氨酸通透酶,通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt) rocE基因的转录活性,明确rocE基因的转录调控机制。【方法】通过RT-PCR确定rocE基因所在基因簇的转录单元;β-半乳糖苷酶活性测定分析rocE基因启动子(ProcE)的转录活性;采用同源重组技术敲除BtHD73菌株的rocE基因;通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化RocR蛋白的HTH结构域;通过凝胶阻滞实验明确RocR与rocE基因启动子的结合作用。【结果】在M9培养基中,精氨酸可诱导ProcE的转录活性;在SSM培养基和精氨酸诱导培养基中,与出发菌株HD73相比,ProcE在sigL (编码Sigma54因子)突变体和rocR突变体中的转录活性显著下降。RocR-HTH蛋白与ProcE有结合作用。rocE基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响。rocE缺失突变体的芽胞形成率为65.5%,HD73出发菌株为85.7%,显著性分析结果表明差异显著(P0.05)。【结论】rocE基因的转录活性受Sigma54的控制,并受RocR正调控。rocE基因的缺失影响菌株的芽胞形成率。     

大豆茸毛突变体的鉴定及相关基因表达分析

茸毛是大豆的重要形态性状,对其自身的生长发育有着重要作用,也与百粒重等诸多农艺性状相关,因此对大豆茸毛的研究显得尤为重要。本研究从大豆EMS突变体库中筛选到4个茸毛发育异常的突变体,分别是短茸毛突变体ddsp1,无茸毛突变体ddsp2,茸毛部分空瘪突变体ddsp3和茸毛完全空瘪突变体ddsp4。扫描电镜观察结果表明这些突变体中茸毛的长度或形态等都发生了明显的变化,同时突变体的籽粒大小、百粒重等也发生了明显的改变。选取了10个可能与大豆茸毛发育相关的同源基因,分别是参与正调控茸毛发育起始的基因GL1、GL2、GL3和TCL1,参与核内复制负调控的基因RBR1、SIM、KAK和SPY以及参与核内复制正调控的基因CPR5和RHL,通过qRT-PCR分析了这10个基因在4个茸毛突变体和野生型中的表达情况。结果表明,控制茸毛发育起始的基因除了GL1和GL2分别在突变体ddsp2和ddsp4中显著下调表达之外,其余控制茸毛发育起始的基因均显著上调或无显著变化。参与核内复制负调控的基因中,除了RBR1基因只在突变体ddsp1中显著上调表达之外,SIM、KAK和SPY在这4个突变体中的表达水平均显著升高。而参与核内复制正调控的基因CPR5和RHL在4个突变体中的相对表达量均显著增加。本研究通过对茸毛相关基因的表达分析,为进一步挖掘控制大豆茸毛发育的基因以及研究基因的作用机理和调控模式奠定了基础。     

植物叶绿素降解机制研究进展

叶绿素降解与作物产量密切相关,叶绿素降解延迟,能延长作物后期的光合能力,并提高作物产量。近年随着结构生物学、基因组测序和生物信息学的发展,人们已经在植物叶绿素降解机制的研究上取得了一系列进展,特别是对叶绿素降解的主要生化途径——脱镁叶绿酸氧化酶(pheide a oxygenase,Pa O)途径已有深入的了解。主要对近年来叶绿素降解代谢、调控机理、滞绿突变体等三方面的研究进展进行综述,并对未来研究方向进行了展望,旨为作物育种和光高效利用提供理论依据。     

水稻叶色基因克隆与分子机制研究进展

叶色突变体是研究水稻光合作用、叶绿素合成与降解及其生长发育调控机制的重要材料,而且在水稻杂交制种、提高生物量等方面具有较高的实际应用价值。目前,超过120个水稻叶色相关基因被克隆,分布在水稻12条染色体上,其中第3号染色体克隆的基因最多。水稻叶色调控机制涉及多个调控途径,包括色素生物合成与降解、质体转录复合物、转录后修饰、核质信号转导、叶绿体蛋白酶以及转录因子与表观遗传。本文从水稻叶色遗传机理与基因克隆、分子调控机制及其在水稻育种上的应用进行了总结与展望,以期为水稻高光合育种及挖掘适用于杂交制种的水稻叶色种质资源提供依据。     

肝癌细胞雌激素受体显性阴性突变体ERδ5基因的分离及生物学功能分析

临床流行病学研究显示,ERα基因第5外显子缺失突变体ERδ5在原发性肝细胞癌特异性高表达,它被认为是判断肝癌预后的最重要的新型分子标志.本研究从肝癌细胞分离雌激素受体突变体ERδ5基因,并对其进行克隆、表达,探讨其分子生物学特性及生物学功能. 通过反转录PCR,从肝细胞分离出ERδ5基因并将其克隆到真核表达载体,通过体外翻译及Western 印迹验证该基因成功表达;通过细胞荧光技术检测了ERδ5在肝细胞中的定位;利用荧光素酶报告基因检测技术确证ERδ5对ERα转录活性的影响.结果发现,从肝癌细胞分离出长1 113bp的ERδ5基因,该基因编码蛋白在体外不稳定,易于降解.在肝癌细胞中,ERδ5蛋白主要定位在细胞核,与ERα定位极为相似,但在生物学功能上,ERδ5能够明显干扰ERα的转录活性.研究结果表明,ERδ5作为显性阴性突变体,在肝癌细胞中直接抑制ERα的转录活性.     

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。