西伯利亚蓼铜伴侣蛋白基因在盐胁迫条件下的表达分析

铜伴侣蛋白是细胞质中负责传递铜离子的一种小分子转运蛋白,在逆境胁迫过程中铜伴侣蛋白的ATX1家族具有消除活性氧的作用．本研究应用RACE技术从西伯利亚蓼中克隆了具有完整编码区的铜伴侣蛋白全长cDNA序列,命名为PsATX-1．PsATX-1基因全长516 bp,其中开放读码框为228 bp,编码75个氨基酸,5′非编码区为83 bp,3′非编码区为204 bp．GenBank中登录号为EU620702．经比对发现,该基因所编码蛋白拥有重金属结合位点MXCXXC,缺少多数高等植物铜伴侣蛋白(CCH)所特有的C末端结构域（CTD）．实时荧光定量PCR分析显示,PsATX-1基因在西伯利亚蓼的地下茎、茎、叶中皆有表达,其中叶中表达量最高;PsATX-1基因受3% NaHCO3胁迫诱导,在不同部位表达模式有差异．     

镉和铜对嗜热四膜虫金属硫蛋白基因的诱导表达

本文在荧光定量PCR优化的基础上,利用该技术考察了不同浓度的重金属镉和铜对嗜热四膜虫金属硫蛋白基因(MTT1)诱导表达的变化规律。结果表明MTT1基因的表达对镉离子的诱导更灵敏,且在一定阈值浓度(≤35.2μmol/L)范围内,镉离子浓度升高会增加MTT1基因表达量,超过该阈值后表达量迅速下降;镉与铜同时诱导时MTT1基因的表达情况与镉单独诱导的类似,但阈值浓度减小为22μmol/L,表明二者的联合毒性为协同作用。镉离子浓度低于22μmol/L时,与铜离子的共同作用会大大增加MTT1基因的表达量,从而增强了四膜虫的解毒能力。     

梯棱羊肚菌镉胁迫响应基因ATX1功能分析

梯棱羊肚菌Morchella importuna是一种可以大田覆土栽培的珍稀食用菌,而土壤重金属污染状况日益严重,对梯棱羊肚菌菌丝生长和子实体产品质量安全构成了潜在的威胁。本研究先采用镉离子胁迫处理梯棱羊肚菌菌丝体,RT-PCR检测发现候选基因ATX1的表达量显著下调。克隆梯棱羊肚菌ATX1基因,对ATX1p蛋白结构进行功能预测,发现ATX1p可能与铜离子转运及重金属胁迫相关。然后分别构建ATX1的超表达和RNAi基因沉默载体,采用农杆菌介导的转化方法,将其转入梯棱羊肚菌同核体菌株A50中,分别筛选到4个ATX1表达显著上调的超表达转化子和4个ATX1表达显著下调的RNAi基因沉默转化子,镉敏感性检测发现ATX1的RNAi基因沉默转化子表现为镉抗性增强,而ATX1超表达转化子则表现为镉抗性减弱。结果表明,梯棱羊肚菌ATX1基因表达与镉抗性呈负相关,ATX1p可能在梯棱羊肚菌镉胁迫响应过程中发挥着某种重要作用。     

苎麻谷胱甘肽-S-转移酶基因BnGSTU1的克隆和表达分析

谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs,Glutathione-S-transferases)是一类存在于动植物中的多功能蛋白,对植物抵御逆境胁迫和解除细胞毒素具有重要作用。为探讨GST基因在苎麻耐镉机制中的作用,本研究在苎麻镉胁迫转录组的基础上,采用RACE方法从苎麻(Boehmeria nivea(L.) Gaudich.)品种中苎一号中克隆到BnGSTU1基因(Gen Bank登录号为MG941011)的全长c DNA序列,该基因开放读码框为636 bp,编码211个氨基酸,蛋白质分子量为24. 07 k D,等电点为5. 29。保守结构域分析表明,BnGSTU1蛋白属于GST家族中的Tau类,具有GST蛋白所特有的H位点和G位点,以及N端和C端保守结构域。系统进化树分析表明,BnGSTU1蛋白与拟南芥、橡胶树等物种Tau类GST蛋白的亲缘关系最近。组织表达特异性分析表明,BnGSTU1在苎麻的叶片中相对表达量最高,其次为茎,根中相对表达量最低,存在明显的组织特异性。胁迫诱导表达分析表明,BnGSTU1的表达显著受镉的诱导,且相对表达量随着镉浓度的升高表现出不断增加的趋势。以上结果表明,BnGSTU1是一个镉应答基因,可能在植物对镉胁迫的适应中发挥重要作用。     

林烟草蛋白激酶NsylCIPK3基因的克隆与功能分析

CIPK蛋白激酶家族(CBL-interacting protein kinase)是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族,与类钙调磷酸酶B亚基CBL(calcineurin B-like protein)蛋白共同形成CBL-CIPK网络,在植物的生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥重要作用。烟草中该家族的研究还比较少,本研究从林烟草(Nicotiana sylvestris)中获得一个CIPK家族基因,该基因与拟南芥和杨树中的CIPK3同源性分别为68.4%和87.5%,将其命名为Nsyl CIPK3。氨基酸序列分析表明,Nsyl CIPK3具有CIPK蛋白家族的典型结构特征,在N端和C端分别具有典型的激活环结构域和NAF结构域。进化树分析显示,Nsyl CIPK3属于CIPK蛋白亚家族Ⅱ。表达模式研究表明,该基因在林烟草的叶和腋芽中的表达量相对较高,在主根中的表达量次之,在侧根、茎、花瓣和萼片中的表达量相对较低,并且在烟草成熟期的叶中表达量明显升高。在高盐、紫外光和低钾胁迫下该基因的表达发生不同程度的上调。酵母双杂交结果显示,Nsyl CIPK3可与Nsyl CBL9互作。推测Nsyl CIPK3可能通过与Nsyl CBL9互作形成信号通路,激活下游靶蛋白,参与烟草响应非生物逆境胁迫的信号转导过程。     

AM真菌提高烟草钾含量机制的初步研究

以烟草和AM真菌菌株摩西球囊霉（Glomous mosseae,G.m）为材料,研究了不同外界K＋浓度条件下AM真菌对烟草生长、K＋含量以及根中K＋-通道基因NtKT1、NtKT2和转运体基因NtHAK1、NtHA1相对表达量的影响。结果表明,在低钾和常钾条件下,接种G.m均可提高烟草的株高,增加根系长度,提高烟草根部和叶片中的K＋含量,在低钾条件下接种G.m使烟草根部和叶片的K＋含量分别提高了50.5%和24.5%。在常钾条件下,接种G.m 50 d后烟草根系中NtKT1和NtKT2的相对表达量显著提高;而低钾条件下,钾转运体基因NtHAK和NtHA1的相对表达量显著升高。由此推测,AM真菌能够调控烟草根中K＋-通道基因和钾转运体基因的表达进而促进其对K＋的吸收。     

植物铜转运蛋白的结构和功能

铜(Cu)是植物必需的微量营养元素, 参与植物生长发育过程中的许多生理生化反应。Cu缺乏或过量都会影响植物的正常新陈代谢过程。因此, 植物需要一系列Cu转运蛋白协同作用以保持体内Cu离子的稳态平衡。通常, Cu转运蛋白可分为两类, 即吸收型Cu转运蛋白(如COPT、ZIP和YSL蛋白家族)和排出型Cu转运蛋白(如HMA蛋白家族), 主要负责Cu离子的跨膜转运及调节Cu离子的吸收和排出。然而, 最近有研究表明, 有些Cu伴侣蛋白家族可能是从Cu转运蛋白家族进化而来, 且它们在维持植物细胞Cu离子稳态平衡中也具重要功能。该文对Cu转运蛋白和Cu伴侣蛋白的表达、结构、定位及功能等研究进展进行综述。     

杨树重金属相关异戊二烯化植物蛋白(HIPPs)基因的鉴定及表达分析

金属伴侣在植物的生理活动中发挥关键作用，负责结合金属离子并将其转运至靶蛋白以维持细胞的金属离子稳态。目前关于HIPP （heavy metal-associated isoprenylated plant protein）金属伴侣蛋白的特性和功能分析多集中于模式植物拟南芥。本研究在毛果杨（Populus trichocarpa）中鉴定了14个PtHIPPs蛋白，均具有两个保守的金属离子结合基序MXCXXC，氨基末端可以形成βαββαβ二级结构，羧基末端具有保守的异戊二烯化基序；一些PtHIPPs还具有赖氨酸和/或甘氨酸富集区。根据基因结构、蛋白质的保守基序和进化树分析，PtHIPPs蛋白可分为3个亚组。PlantGenIE的组织特异性表达数据及荧光定量PCR鉴定结果显示，毛果杨PtHIPPs基因及小黑杨（Populus simonii×Populus nigra）PnHIPPs基因具有特定的组织表达特异性且存在差异。此外，利用缺铜及过量铜离子处理小黑杨植株不同时间后，不同组织部位中PnHIPPs基因的表达模式发生改变。本研究为鉴定木本模式植物杨树HIPPs蛋白在维持铜离子稳态过程中发挥的作用提供了参考依据。     

普通烟草ARF基因家族序列的鉴定与表达分析

ARF(AUXIN RESPONSE FACTOR)基因含有一个B3功能域和具有转录激活或抑制活性的中心功能域,在植物发育过程中起到非常重要的作用。本研究采用生物信息学方法,根据拟南芥ARF基因序列鉴定了普通烟草基因组中的ARF基因,并对家族成员进行了序列特征、系统发生、亚细胞定位和表达模式分析。目前在普通烟草基因组中共得到50个ARF基因成员,其基因结构相对复杂,一般含有10个外显子。亚细胞定位结果表明,少数ARF蛋白定位到线粒体或叶绿体,大多数未检测到定位信号。转录组数据分析表明,ARF基因具有不同的组织表达模式,部分基因表现出组织特异性。这些研究结果为普通烟草ARF基因家族功能的深入研究奠定了基础。