巴西橡胶树HbCRK1的克隆及表达分析

钙离子依赖蛋白激酶相关激酶(CDPK-related kinase, CRK)在植物对生物和非生物胁迫抗性中具有重要作用。为了揭示CRK家族成员在橡胶树抗逆机制中的作用,本研究从巴西橡胶树品种热研7-33-97叶片中克隆了一个CRK基因,其推导氨基酸含有特征性STKc_CAMK结构域,命名为HbCRK1。该基因在树皮、花、叶片和胶乳中均有表达,在叶片中的表达量最高;在干旱、机械伤害、白粉菌侵染和激素处理下均显著上调。本研究结果表明HbCRK1受逆境反应诱导,参与橡胶树抗逆响应的生理和分子机制,为揭示HbCRK1基因的功能和橡胶树抗逆响应的研究提供理论指导。     

巴西橡胶树HbNAC24基因克隆和表达分析

该研究以巴西橡胶树为实验材料,从橡胶树胶乳cDNA中克隆了NAC转录因子基因(HbNAC24)完整开放阅读框(ORF),并通过酵母实验和实时荧光定量PCR技术,进行转录激活活性分析和表达分析。结果显示:(1)HbNAC24基因ORF为1 167bp,编码388个氨基酸,在N端第7~174氨基酸之间含有一个典型的NAC结构域。(2)酵母实验表明,HbNAC24具有转录激活活性,转录激活区在高度变异C端,具备了NAC转录因子的基本特征。(3)序列比对和系统进化分析表明,HbNAC24蛋白属于NAC转录因子家族中的TIP亚族。(4)实时荧光定量PCR分析结果发现,HbNAC24基因在叶中的表达量显著高于其他部位;割胶和茉莉酸(JA)处理均能够诱导HbNAC24表达上调。研究认为,HbNAC24基因可能参与植物的生长发育和胁迫应答过程。     

巴西橡胶树的分子生物学研究进展

巴西橡胶树是一种重要的热带经济作物,由于橡胶树体内橡胶含量多,且容易采收,所以橡胶树一直是天然橡胶的商业来源。相比于模式植物和粮食等经济作物来说,分子生物学研究显滞后。,而且橡胶树是多年生乔木,经济性状多集中于胶乳,因此研究难度大,研究也不多,本就巴西橡胶的分子生物学方面的研究进行综述。     

巴西橡胶树液泡ATP酶F亚基基因克隆及表达

根据筛选文库时获得的EST序列信息,利用RACE技术分离了一个巴西橡胶树ATP酶 F亚基基因,命名为HbVHA-F.结果显示,该基因cDNA全长658 bp,含有完整的阅读框架,编码130个氨基酸.序列比对及结构预测分析表明,HbVHA-F编码的氨基酸序列与杨树、水稻、黄麻、小麦和香蕉中相应基因氨基酸序列的一致性分别达到88.46%、86.15%、84.62%、83.85%和74.62%,与杨树一致性最高,并与其他高等植物聚为一类.半定量RT-PCR分析显示,割胶(机械伤害)和乙烯利能够诱导HbVHA-F基因的表达.HbVHA-F基因可能通过转录表达调节参与了乙烯利刺激橡胶树增产的分子调控.     

巴西橡胶树HbMKK4基因的克隆及表达分析

采用RACE技术,从橡胶树‘热研7-33-97’中克隆了1个促分裂原活化蛋白激酶的激酶(MKK)基因HbMKK4。该基因全长cDNA序列1 580bp,编码框1 059bp,编码352个氨基酸,含有S_TKc结构域,其编码蛋白的分子量为38.83kD,理论等电点为9.36。实时荧光定量PCR结果显示,HbMKK4在橡胶树的根、树皮、胶乳及叶片中均有表达。割胶、茉莉酸甲酯和乙烯利均能上调胶乳中HbMKK4基因的表达,基因相对表达量分别在割胶后2h、茉莉酸甲酯处理8h和乙烯利处理4h后达到最高。研究结果推测HbMKK4可能通过MAPK信号途径参与茉莉酸信号途径的响应,可能在天然橡胶生物合成调控中起关键作用。     

巴西橡胶树一个AP2／EREBP转录因子的克隆及表达分析

本文采用RACE技术从巴西橡胶树中鉴定出一个AP2／EREBP转录因子。该转录因子全长cDNANl225bp,最长开放阅读框699bp,预测编码蛋白包含232个氨基酸;序列比对分析发现,该转录因子具有一段保守的AP2／EREBP结构域,与拟南芥Soloist（At4g13040）具有较高的相似性,将该基因命名HbSoloist。半定量胙PcR分析结果表明,HbSoloist在巴西橡胶树的胶乳、叶片、树皮和花中均有表达。与健康橡胶树相比,死皮树胶乳HbSoloist表达量明显下降。研究发HbSoloist表达受乙烯利、茉莉酸和低温处理调控,表明HbSoloist基因可能在巴西橡胶树乙烯、茉莉酸和低温反应中发挥作用。     

巴西橡胶树HbAIH基因的克隆及表达分析

鲱精胺亚胺水解酶(Agmatine iminohydrolase,AIH)是植物通过精氨酸途径合成多胺过程中的重要酶之一。本研究首次从巴西橡胶树中克隆了AIH基因HbAIH。序列分析结果表明HbAIH全长1 462 bp,开放阅读框长为1 137 bp,编码378个氨基酸。预测 HbAIH 蛋白的分子量是42.28 kD,等电点为5.09,是一个亲水性蛋白。氨基酸相似性比对结果表明HbAIH与大戟科木薯MeAIH、蓖麻RcAIH和麻风树JcAIH等具有很高相似性,且含有植物AIH中高度保守的与酶活性位点形成和参与底物结合的11个氨基酸位点。qRT-PCR 分析表明,HbAIH表达无组织特异性,在雌花中表达量最高,树皮、茎尖、胶乳、叶片和雄花中表达量依次降低。HbAIH在不同发育时期叶片中的表达存在变化,稳定期表达量最低,淡绿期最高,说明HbAIH可能参与橡胶树叶片发育过程。此外,低温、干旱、高盐、过氧化氢、乙烯利、茉莉酸甲酯处理以及橡胶树死皮的发生均能引起HbAIH表达变化。这些结果说明HbAIH可能参与了橡胶树生长发育、产排胶调控及逆境应答过程。     

巴西橡胶树环锌指蛋白基因克隆及其分子特性

在先前的研究中通过抑制缩减杂交获得了一个在巴西橡胶树胶乳中特异表达的片段（HbSSH10）,该片段含有“RING finger”或“C3HC4”保守序列。根据HbSSH10的序列信息设计引物并通过3’-RACE和5＇-RACE的方法,获得了一个全长的cDNA（HbRZF）。该cDNA含有589个核苷酸,含有完整的阅读框架,编码156个氨基酸。从它推导出的氨基酸序列中含有“RING finger”或“C3HC4”保守区（氨基酸100～144）。该氨基酸序列与Poncirus trifoliata、Arabidopsis thaliana和Thellungiella halophila的环锌指蛋白的同源性分别为48％、52％和50％。Northern杂交分析表明HbRZF在胶乳中大量表达,在叶片中微量表达,而在根和花中几乎没有表达。茉莉酸处理可以诱导胶乳中HbRZF的表达,而乙烯对胶乳中HbRZF的表达基本上没有影响。     

谷胱甘肽合成酶系的克隆、测序及表达

谷胱甘肽(Glutathione,GSH)是由γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(GSHI)及谷胱甘肽合成酶(GSHII)连续催化合成的一种巯基化合物,有维持细胞正常的还原状态、保护细胞免受重金属的侵害等重要的生理功能,在临床、食品、保健品等方面有广泛的用途,如:重金属解毒、癌症的辐射和化疗的保护、HIV的抑制、抗氧化等.     

巴西橡胶树两个蔗糖合成酶基因的克隆和表达分析

为了解蔗糖合成酶在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)生长和发育过程中的功能,利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆了蔗糖合成酶基因,并对基因的表达特征进行了分析。结果表明,从巴西橡胶树中克隆了两个蔗糖合成酶基因(HbSS1和HbSS2),HbSS1全长2864 bp,编码806个氨基酸;HbSS2全长2815 bp,编码811个氨基酸。两个基因编码的蛋白具有典型的植物蔗糖合成酶结构特征,包含1个磷酸化位点和两个保守的功能域。半定量RT-PCR分析表明,HbSS1和HbSS2在各组织器官中均有表达,其中HbSS1在叶中的表达量最高,HbSS2在树皮中的表达量最高,这说明HbSS1和HbSS2可能参与了各组织的生长和代谢过程,且功能有所分化。     

巴西橡胶树一个编码含有C2结构域蛋白cDNA的克隆及表达分析

本研究根据从巴西橡树胶乳cDNA文库中获得的一个EST片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码含有C2结构域蛋白的cDNA(命名为HbC2)。序列分析表明,HbC2长为1185bp,含有813bp的阅读框,140bp的5'-UTR和232bp的3'-UTR,编码270个氨基酸,分子量为30.9KD,等电点为6.29,含有保守的C2结构域。半定量RT-PCR分析表明HbC2在花、芽、叶、胶乳和树皮中都有表达,其中在胶乳中表达量最高。茉莉酸可抑制HbC2的表达,乙烯对HbC2的表达没有影响。此研究为进一步研究C2蛋白基因在橡胶树中的生物学功能奠定基础。     

巴西橡胶树转录中介体HbMed25基因克隆与表达分析

转录中介体(mediator,Med)中的Med25基因在植物的组织发育、器官发生、胁迫响应以及调控茉莉酸(JA)信号途径等方面起重要调控作用。该文在巴西橡胶树基因组序列中找到了橡胶树Med25基因的序列,通过RT-qPCR和RACE技术克隆HbMed25基因的全长序列并进行生物信息学预测分析结果显示,HbMed25基因包含2 655 bp的开放阅读框,编码884个氨基酸,蛋白分子量为95 kD,理论等电点为8.68,疏水性蛋白,亚细胞定位最可能为细胞核。Real-time PCR分析结果显示,HbMed25基因在树皮中表达量最高,在植物激素JA处理的形成层和胶乳材料中HbMed25基因在处理早期(1 h和2～4 h)上调表达,受割胶处理HbMed25基因在处理早期上调表达且对高产的橡胶树品系(CATAS 8-79和CATAS 7-33-97)的割胶处理响应更明显。综上结果认为,HbMed25基因极大可能参与了JA信号途径的调控,对阐明JA诱导橡胶树次生乳管分化的分子调控机制具有促进作用。     

甘蓝型油菜水苏糖合成酶基因克隆及表达分析

以甘蓝型油菜品种‘德油5号’为试材,采用RT-PCR和RACE方法首次从油菜中获得水苏糖合成酶基因cDNA全长序列,命名为BnSTS,GenBank登录号为HQ285880.1。该cDNA全长3 210bp,包含一个长为2 619bp的开放阅读框,编码873个氨基酸。通过构建原核表达载体,成功表达出预期蛋白。同源性比对结果显示,该基因编码蛋白与拟南芥STS相似性最高为82.08%。荧光定量PCR结果显示,基因表达水平与油菜种子发育过程中水苏糖含量变化具有相关性,与种子脱水耐性的获得具有时间一致性。该基因可能在种子脱水耐性形成机制中具有一定的作用。     

巴西橡胶树水通道蛋白基因cDNA的克隆及序列分析

采用简并性RT-PCR和RACE技术,从巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中克隆了2个aquaporin基因的全长cDNA,分别命名为HbPIP1和HbPIP2(GenBank登录号分别为GQ479823和GQ479824).测序和生物信息学分析表明,HbPIP1和HbPIP2分别编码287和278个氨基酸,均具有6个跨膜区,包含MIP家族信号序列SGX-HXNPAVT/SFG、高等植物PIP高度保守序列GGGANXXXXGY和TGI/TNPARSL/FGAAI/VI/VF/YN.核酸和氨基酸序列的同源性分析表明,HbPIP1和HbPIP2均属于水通道蛋白基因家族的新成员.     

巴西橡胶树HbCMK基因的克隆及表达

根据植物CMK(4-Diphosphocytidyl-2C-methyl-D-erythritol Kinase,CMK)的同源序列设计引物,通过RT-PCR结合RACE的方法在橡胶树中获得了与其相应的CMK基因,命名为HbCMK.序列分析表明HbCMK长1 415 bp,编码388个氨基酸,该氨基酸序列与长春花(Catharanthus roseus)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、甜菊(Stevia rebaudiana)、丹参(Salvia miltiorrhiza)、烟草(Nicotiana benthamiana)和水稻(Oryza sativa)的CMK相似性分别达到72.6%、72.5%、71.9%、70.9%、69.0%和66.9%.半定量RT-PCR结果显示,HbCMK的表达具有组织差异性,在愈伤组织中大量表达,在叶片和胶乳中微量表达,乙烯诱导胶乳HbCMK的表达,伤害对HbCMK的表达几乎没有影响.本实验结果为进一步了解MEP途径在橡胶树胶乳中的作用和天然橡胶生物合成的调控奠定了基础.     

巴西橡胶树死皮病相关基因HbMyb1的结构分析及表达

对与死皮病有密切关系的HbMybl基因进行了克隆和结构分析。该基因含有一个344bp的内含子和2个外显子。利用Genome Walker的方法获得了1．2kb的5′前年序列核心启动子,分析表明该启动子可能是富含GC和依赖于起始子(Inr)的非典型启动子。Southern杂交分析表明,HbMybl在橡胶树基因组中为2个拷贝。HbMybl在树皮中表达最强,在叶片中最弱。     

慢性阻塞性肺疾病大鼠NRF2和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶表达的改变

目的:通过观察慢性阻塞性肺疾病(COPD)大鼠肺内红系衍生的核因子2相关因子2(NRF2)和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)的表达,探索NRF2调控γ-GCS在COPD发病中可能的参与机制.方法:雄性Wistar大鼠16只,随机分COPD模型组和对照组.检测γ-GCS活性,γ-GCS的基因表达和NRF2的蛋白质表达.结果:γ-GCS 活性在COPD组中明显高于对照组.γ-GCS mRNA广泛高表达于COPD组支气管平滑肌细胞,而对照组相应部位呈弱表达.对照组肺匀浆中有一定量γ-GCS mRNA表达,但相对于COPD组仍较低.NRF2、γ-GCS在COPD组支气管上皮细胞胞浆中高表达,而对照组相应部位中呈弱表达.COPD组γ-GCS和NRF2蛋白表达皆有明显上调.NRF2蛋白表达与γ-GCS蛋白、mRNA表达呈正相关关系.结论:氧化应激可能通过使NRF2转录活性增加的方式上调NRF2,进而上调γ-GCS的表达,在COPD的发病中起重要作用.     

支气管哮喘豚鼠肺泡灌洗液中炎症细胞γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶的表达

目的探讨支气管哮喘豚鼠肺泡灌洗液(BALF)中炎症细胞γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)的表达。方法38只健康雄性豚鼠随机分为对照组(A组)、哮喘组(B组)和地塞米松治疗组(C组),卵蛋白致敏法复制哮喘模型,收集BALF,行细胞计数和分类。离心,上清液行谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)浓度测定,细胞涂片行免疫细胞化学和原位杂交,检测γ-GCS蛋白和mRNA。结果B组嗜酸性粒细胞数(EOS)比例高于A组和C组,差异有统计学意义(P=0.000);γ-GCS免疫细胞化学B组A值最低,三组差异有统计学意义(P=0.047);γ-GCS原位杂交B组A值最低,三组差异有统计学意义(P=0.022);B组BALF中EOS比例与γ-GCS mRNA表达(A值)(r=-0.727,P=0.017)呈负相关;BALF中GSH和MDA浓度在三组间差别无统计学意义。结论哮喘组豚鼠抗氧化能力下降,抗氧化能力下降可能与炎症反应有关,糖皮质激素治疗有效。     

巴西橡胶树importin和exportin基因的克隆及其乙烯响应规律分析

为了解巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)中importin和exportin基因的功能,采用RACE技术从巴西橡胶树中克隆了他们的c DNA全长,分别命名为Hb IMP和Hb XPO。结果表明,Hb IMP全长4170 bp,编码1115个氨基酸;Hb XPO全长4108 bp,编码1081个氨基酸。Hb IMP和Hb XPO分别与importin5和exportin1A亚家族的同源性最高。Hb IMP包含18个外显子,17个内含子,而Hb XPO包含30个外显子,29个内含子,且在上游调控序列中都存在乙烯响应元件ERELEE4和LECPLEACS2。在无乙烯刺激情况下,Hb IMP和Hb XPO在根、茎、叶、皮中有表达,但在胶乳中几乎检测不到表达;乙烯处理后Hb IMP和Hb XPO在胶乳中被明显诱导表达。因此,推测Hb IMP和Hb XPO参与了乙烯诱导蛋白出入细胞核的转运。     

支气管哮喘豚鼠肺组织中Nrf2对γ-GCS的作用

目的:研究支气管哮喘豚鼠肺内Nrf2对γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)的作用。方法:成年雄性豚鼠20只,随机分成2组(n=10):①对照组(C组);②哮喘组(A组),以腹腔内注射联合雾化吸入卵蛋白复制哮喘模型。测肺组织中活性氧(ROS)、还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)和总谷胱甘肽的含量;测细支气管炎症细胞浸润及支气管重塑指标;原位杂交测肺组织中γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶重链(γ-GCS-h)mRNA表达;免疫组化测γ-GCS和Nrf2蛋白质在肺组织中的表达;RT-PCR测Nrf2mRNA在肺组织中的表达;双酶法测γ-GCS的活性。结果:①A组细支气管嗜酸性粒细胞(E)数和淋巴细胞(L)数,较C组明显增多(P<0.01),并出现细支气管重塑。②A组肺组织中ROS、GSSG和总谷胱甘肽较C组明显增高(P<0.01),与C组比较,GSH/GSSG明显下降(P<0.01),而GSH差异无统计学意义。③免疫组化显示Nrf2和γ-GCSA组较C组明显增高(P<0.01);原位杂交显示γ-GCS-hmRNA表达A组较C组亦明显增高(P<0.01)。④RT-PCR显示在肺组织中Nrf2mRNA转录C组和A组无明显差异。⑤γ-GCS活性A组为(28±8)U,与C组(9±2)U比较,差异有统计学意义(P<0.01)。⑥直线相关性分析显示:在肺组织中Nrf2与ROS、GSSG、γ-GCS-hmRNA、γ-GCS蛋白质及γ-GCS活性呈高度正相关;GSH/GSSG与Nrf2蛋白质、γ-GCS-hmRNA、γ-GCS蛋白质及γ-GCS活性呈高度负相关。结论:在支气管哮喘豚鼠肺中存在氧化应激,氧化应激可能通过上调Nrf2而上调γ-GCS表达。