复苏植物旋蒴苣苔早期光诱导蛋白的特征分析

随着全球气候变暖,旱胁迫越来越成为粮食生产的严重威胁。探索复苏植物耐受极端旱胁迫的机理,积累抗旱相关基因资源,对于植物适应逆境的基础研究,和农业可持续发展,均有重要的作用。旋蒴苣苔(B. hygrometrica)广泛分布于我国山区,是复苏植物的代表性物种,而且有高质量的全基因组序列可以分析利用。本研究对旋蒴苣苔(B. hygrometrica)基因组中的早期光诱导蛋白(ELIPs)基因家族进行挖掘和分析。旋蒴苣苔(B. hygrometrica)基因组中早期光诱导蛋白(ELIPs)基因的数目远高于其他植物(拟南芥,水稻,辣椒,番茄)。系统发育分析显示,早期光诱导蛋白(ELIPs)基因序列具有很高的植物特异性。这说明,早期光诱导蛋白(ELIPs)基因对不同植物进化和适应各自的生长环境具有重要的作用。对处于不同程度干旱状态的旋蒴苣苔(B. hygrometrica)叶片的基因表达分析,表明一部分早期光诱导蛋白(ELIPs)基因表现出很强的对旱处理的响应。不同的早期光诱导蛋白(ELIPs)基因表现出三种不同的响应模式。这些结果表明,旋蒴苣苔(B. hygrometrica)早期光诱导蛋白(ELIPs)基因参与植株应对旱胁迫,而且有精细的调控机制控制不同早期光诱导蛋白(ELIPs)基因的表达量。     

复苏植物旋蒴苣苔C2结构域小蛋白BhC2DP1参与植物对ABA的反应

为揭示植物抗旱的调控机理, 对复苏植物旋蒴苣苔(Boea hygrometrica)的一个编码C2结构域小蛋白的基因BhC2DP1进行研究。Real-time PCR和Pro_BhC2DP1:GUS报告基因检测显示, 该基因只在干旱早期和外源Ca²⁺处理0.5小时时受诱导表达; 分别施加Ca²⁺螯合剂EGTA和逆境激素ABA均抑制该基因表达, 但二者同时处理则显著诱导其表达, 表明ABA对该基因转录水平的调控是Ca²⁺依赖型的。过表达BhC2DP1的拟南芥(Arabidopsis thaliana)对ABA的敏感性增强, EGTA处理可消除其与野生型的差异, 表明Ca²⁺是BhC2DP1蛋白参与ABA反应所必需的。综上所述, ABA和Ca²⁺信号途径的精细调控可能是决定干旱诱导旋蒴苣苔中BhC2DP1基因表达时间、丰度和功能的重要机制。     

复苏植物旋蒴苣苔棉子糖合酶基因的克隆和表达

复苏植物是研究植物耐脱水机制的特殊模式植物和宝贵的耐旱基因资源植物。以复苏植物旋蒴苣苔(Boea hygrometrica) 为材料研究其在脱水和复水过程中棉子糖系列寡糖含量的变化, 并克隆了旋蒴苣苔棉子糖合酶基因BhRFS。荧光定量PCR检测表明, BhRFS受干旱、低温(4°C)、高盐(200 mmol·L^–1NaCl)和ABA(100 μmol·L^–1)诱导表达上调, 而高温(37°C)抑制其表达, H₂O₂(200 μmol·L^–1)处理对其没有影响。研究结果表明, BhRFS可能参与了多种非生物逆境胁迫抗性反应, 并受到ABA依赖的信号通路调控。     

RPAP3 蛋白中TPR 结构域的功能研究

目的:构建针对RPAP3 TPR区域的慢病毒载体,观察过表达对细胞周期的影响。方法:通过生物信息学软件比较RPAP3结构域组成,推测功能;分析RPAP3核定位信号,构建瞬时表达质粒pEGFP-N2-RPAP3,激光共聚焦显微镜观察RPAP3蛋白的亚细胞定位;通过酵母双杂交和GST-Pulldown实验研究RPAP3与HSP70的相互作用及作用靶点;构建慢病毒载体pLJM.1-RPAP3,转染293T细胞,收病毒感染MCF7细胞,嘌呤霉素筛选获得稳定转染细胞系,流式细胞分析对细胞周期的影响。结果:RPAP3在多物种广泛存在,有高度保守性;蛋白存在典型核定位信号,激光共聚焦显微镜下,GFP标记的RPAP3蛋白主要分布在细胞核;酵母双杂交和GST-Pulldown实验证实RPAP3与HSP70间存在相互作用,且作用发生在RPAP3的三联TPR结构域和HSP70的GPTIEEVD末端之间;流式细胞显示RPAP3 TPR区域的高表达阻滞细胞周期且凋亡增加。结论:RPAP3与HSP70间的相互作用发生在RPAP3的三联TPR结构域和热休克蛋白70的GPTIEEVD末端之间;构建高表达细胞株发现其对细胞周期及凋亡有影响。     

植物热激蛋白的研究进展及其应用

热激蛋白是一组在进化上高度保守的蛋白质,是生物体受环境胁迫时产生应激反应,降低正常基因的表达,并启动热激基因而产生的一种特殊蛋白质,能使机体抵御不良的环境。本文综述了植物热激蛋白的种类、特点、诱导合成、细胞定位及其在生命科学研究中的应用。     

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。     

小麦铝胁迫基因TaAIP的克隆表达分析及亚细胞定位

以小麦抗逆相关蛋白TaMAPK2作为诱饵,利用酵母双杂交系统进行筛库,获得互作蛋白TaAIP。氨基酸序列分析发现TaAIP具有wali保守区,并且与一些物种的铝诱导蛋白相似。实时荧光定量PCR分析显示,TaAIP基因受到铝、干旱以及高盐胁迫上调表达。半定量RT-PCR结果表明,TaAIP在小麦茎中表达,在根部、叶片以及花中没有表达。亚细胞定位实验发现,TaAIP定位在细胞膜上。这些结果为深入分析TaAIP的抗逆性作用机理打下基础。     

不同未知功能结构域蛋白家族(DUFs)基因在植物中的生物学功能

未知功能结构域蛋白家族(domains of unknown function protein families,DUFs)是一大群并未表征功能的蛋白家族,其蛋白结构中包含至少一个高度保守的DUF结构域。在众多的DUFs蛋白家族中存在一些植物特有的DUFs蛋白家族,其参与调控植物生长发育、植物对病虫害的防御反应和植物对非生物胁迫的应答反应等生物学过程。本文对近几年关于植物DUFs基因参与上述生物学功能方面的研究进行了综述,旨在为未知功能基因的挖掘及其调控机制的阐明提供基础资料。     

山葡萄转录因子基因VaDREB的克隆及其抗逆功能分析

DREB/CBF（dehydration-responsive element binding protein/C-repeat binding factor）转录因子能特异的与DRE/CRT（dehydration-responsive element/C-repeat）顺式作用元件结合,在植物干旱、高盐和低温等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。本研究从山葡萄中克隆得到了一个VaDREB转录因子基因（登录号XM₀02283076.1）,并对其进行了序列分析、亚细胞定位分析以及酵母和拟南芥中的功能鉴定。序列分析表明,VaDREB开放阅读框全长459 bp,编码152个氨基酸,预测蛋白质分子量为17 kDa,等电点为8.67,包含一个AP2/ERF结合域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果表明,该基因属于DREB/CBF转录因子A-5亚类。亚细胞定位结果表明VaDREB蛋白定位于细胞核中。重组酵母菌株与表达VaDREB基因的转基因拟南芥株系均表现出明显增强的盐、干旱、低温和高温胁迫耐受性表型,基因表达分析结果表明,转基因拟南芥株系中抗逆相关功能基因的表达量出现了明显上调,这些结果证明VaDREB转录因子在植物抗逆调控过程中起着重要作用。     

含溴结构域蛋白2结构与功能的研究进展

含溴结构域蛋白2(bromodomain-containing protein 2,BRD2)具有两个串联的溴结构域和一个末端外结构域,是溴结构域和末端外结构域蛋白家族成员之一.BRD2蛋白能够特异性结合组蛋白乙酰化赖氨酸,参与基因的转录调控、染色质重塑和细胞增殖与凋亡等生物学活动.近年来研究表明,BRD2蛋白通过溴结...     

葫芦藓LEAFY基因和启动子的克隆及表达分析

本研究以孢子植葫芦藓为试验材料,采用Tail-PCR与RT-PCR相结合的方法克隆得到葫芦藓LFY基因(FhLFY)的完整片段,该基因DNA全长为2 527bp,包含4个外显子和3个内含子序列,有1个1 050 bp的完整开放阅读框,编码349个氨基酸.通过Tail-PCR技术克隆得到905 bp的FhLFY基因启动子...     

复苏被子植物牛耳草脱水和复水期间叶黄素循环的保护作用

研究了复苏被子植物牛耳草(Boea hygrometrica (Bunge) R.Br.)离体叶片在微弱光强下(3 μmol photons*m-2*s-1)和黑暗中叶黄素循环组分及叶绿素荧光随脱水复水的变化.结果发现:脱水期间随着光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)、实际量子产率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(qP)和非光化学淬灭(NPQ)值的降低,微弱光强下的对照叶片玉米黄素含量显著增加,而微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片都没有玉米黄素的积累.经过3 d复水后,微弱光强下对照叶片的Fv/Fm, ΦPSⅡ, qP 和 NPQ值能完全恢复,但是微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片其Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 和 NPQ值只有部分恢复.说明脱水的牛耳草离体叶片光系统Ⅱ的光化学活性的恢复明显受到DTT处理和黑暗的影响,因此玉米黄素可能对微弱光强下脱水的牛耳草叶片具有重要的保护作用.     

复苏被子植物牛耳草脱水和复水期间叶黄素循环的保护作用

研究了复苏被子植物牛耳草（Boea hygrometrica(Bunge)R.Br.)离体叶片在微弱光强下（3μmol photons.m^-2.s^-1)和黑暗中叶黄素循环组分及叶绿素荧光随脱水复水的变化,结果发现：脱水期间随着光系统Ⅱ光化学效率（Fv/Fm）、实际量子产率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭（qP）和非光化学淬灭（NPQ）值的降低,微弱光强下的对照叶片玉米黄素含量显著增加,而微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片都没有玉米黄素的积累,经过3d复水后,微弱光强下对照叶片的Fv/Fm,ΦPSⅡ,qP和NPQ值能完全恢复,但是微弱光强下DTT处理的叶片和黑暗中的叶片其Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP和NPQ值能完全恢复。说明脱水的牛耳草主体叶片光系统Ⅱ的光化学活性的恢复明显受到DTT处理和黑暗的影响,因此玉米黄素可能对微弱光强下脱水的牛耳草叶片具有重要的保护作用。     

二穗短柄草(Brachypodium distachyon)BdAD1基因的克隆、表达及功能分析

本研究利用生物信息学结合RT-PCR技术从二穗短柄草(Brachypodium distachyon)中克隆出BdAD1的c DNA基因,该基因编码一个包含500个氨基酸残基的乙醛脱氢酶家族蛋白。系统进化关系分析表明,该BdAD1蛋白序列与小麦(Triticum aestivum)、羊草(Leymus chinensis)和大麦(Hordeum vulgare)的同源蛋白具有较近的亲缘关系。BdAD1基因在植物细胞的细胞核和细胞质中均有表达,而且BdAD1蛋白兼具松柏醛脱氢酶和芥子醛脱氢酶的活性(CALDH/SALDH),可将松柏醛与芥子醛分别酶解生成阿魏酸和芥子酸,但它对松柏醛的催化效率显著高于芥子醛,因此推测BdAD1可能在苯丙烷代谢途径中对阿魏酸的合成具有重要的调控作用。     

口蹄疫病毒3D基因的克隆表达及功能分析

利用RT-PCR技术扩增了口蹄疫病毒(FMDV)编码RNA依赖的RNA聚合酶的3D基因,并将其克隆到原核表达质粒载体pET-28a(+)中.3D基因经测序确认后在大肠杆菌BL-21中表达,表达产物纯化的目的蛋白进行Western-blotting检测,获得分子量约55KDa的单一3D基因表达产物.利用RNA体外复制体系和荧光定量PCR技术,证明纯化的3D基因表达产物RNA依赖的RNA聚合酶具有较高的酶活性,可以在体外从头合成FMDV RNA,且主要以引物依赖的方式合成病毒基因组.     

苏云金芽孢杆菌生产菌株溶原性噬菌体pep基因的克隆、表达及功能分析

溶原性噬菌体的随机爆发是微生物杀虫剂苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,B.t)发酵生产的首要危害.[目的]本文的目的就是通过研究B.t生产菌株溶原性噬菌体的遗传背景,以便从分子水平上控制其在生产中的随机爆发.[方法]通过对广东梅州某公司的生产菌株MZ1采用Mitomycin C进行诱导,提取噬菌体颗粒MZTP01的基因组DNA,克隆和表达该噬菌体的pep基因,并进行了功能分析.[结果]诱导获得的溶原性噬菌体MZTP01斑点清晰,直径约1mm,成斑时间12h;从噬菌体基因组DNA双酶切(Hind Ⅲ/EcoR Ⅰ)片段中回收长度为2362bp的D片段(Genbank登录号:AY639599),又从D片段中克隆了长度为1101bp、编码367aa、分子量为47kDa的Pep基因,表达载体M15(pQE30pep)在大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)中表达获得了47kDDa的清晰表达带,在1h时开始产生蛋白并有逐步上升的趋势;Western blot也在47kDa处得到一条清晰的条带;可溶性分析表明PEP蛋白在重组菌株中是以不可溶的包含体形式存在的,该蛋白的产生明显地抑制了宿主的生长速度;噬菌体PEP氨基酸序列之间的同源性比较表明,噬菌体MZTP01 PEP蛋白与来自E.coli K12噬菌体的PEP蛋白的同源性程度最大.[结论]我们获得了一种新的噬菌体MZTP01,并首次报道了该噬菌体D片段的核苷酸序列及pep基因的功能,试验证明PEP表达蛋白能够水解酪蛋白,其活力相当于0.3mg/mL的胰蛋白酶.