扁蓿豆冷诱导基因差异表达分析

以直立型扁蓿豆幼苗为试验材料,采用cDNA-AFLP技术分析扁蓿豆在低温胁迫诱导下的基因表达差异.结果显示,利用筛选的64对引物组合,对0℃低温处理3～5叶期扁蓿豆幼苗的叶片cDNA进行扩增,共获得549条差异表达的转录衍生片段(TDFs).选取上调表达较好的43条片段进行克隆、测序、Blastx比对和功能分析,其中32个TDFs的蛋白序列与基础代谢、信号转导、转录因子、防御等功能有关,11个TDFs为假设蛋白、未知蛋白或没有找到一致序列.利用荧光定量PCR对3种不同上调表达差异片段进行验证,结果可从数值上更准确地显示差异片段在低温胁迫过程中的相对表达量.     

低温促进毛竹叶片类黄酮合成及相关基因的表达模式分析

类黄酮在植物耐低温胁迫方面发挥着重要作用,为揭示低温对毛竹(Phyllostachys edulis)叶片中类黄酮合成的影响,采用分光光度法测定了不同生长时期和低温胁迫下毛竹幼苗叶片中的类黄酮含量,通过生物信息学方法对毛竹类黄酮早期生物合成关键酶基因进行了鉴定,并用q PCR方法分析了其表达模式。结果表明,随着叶片的生长,类黄酮含量呈现先升高后降低的趋势,而低温下,功能叶片中类黄酮含量则呈现上调趋势,且在8 h时达极显著水平。在毛竹基因组中鉴定了类黄酮早期生物合成3个酶基因家族共29个成员,包括20个查尔酮合酶基因(Pe CHSs)、8个查尔酮异构酶基因(Pe CHIs)和1个黄酮-3-烃化酶基因(Pe F3H1),这些基因的启动子中均含有响应低温及其他非生物胁迫的调控元件。Pe CHSs倾向在根和叶中表达,而PeCHIs为组成型表达。在不同生长时期的叶片中,仅PeCHS1表达与类黄酮的含量变化趋势一致;而低温胁迫下,3个PeCHSs、2个PeCHIs和PeF3H1在功能叶片中呈上调表达,与类黄酮含量变化趋势一致。因此,毛竹可能通过提高类黄酮早期生物合成酶基因的表达量促进类黄酮的合成来...     

棉花细胞核雄性不育两用系差异表达基因分析

应用cDNA-AFLP对棉花ms5ms6双隐性核雄性不育两用系的不育株和可育株花粉发育的3个时期—造孢细胞时期、花粉母细胞时期和花粉粒时期进行对比分析,共得到17个差异表达片段,它们分别属于11种表达模式,其中14个片段可以在NCBI数据库中找到同源序列,功能分析表明这些片段所编码的基因可能参与了信号转导、转录、能量代谢、细胞壁发育等相关过程。Northern杂交结果证明检测片段的表达模式与cDNA-AFLP结果吻合。同时还在可育花药中发现了与玉米T型细胞质雄性不育恢复因子RF2基因高度同源的育性恢复因子类基因。     

向日葵盐胁迫相关基因的cDNA-AFLP差异表达

目的:研究向日葵盐胁迫前后基因表达的变化,分离并鉴定耐盐相关基因。方法:采用c DNA-AFLP技术分析盐胁迫产生的差异表达基因片段。结果:从256对引物组合中筛选到232对有差异表达的引物组合。用其进行选择性扩增,获得差异表达的上调TDFs 845条。经二次PCR扩增及反向Northern blot验证,获得42个阳性TDFs。对其中12个TDFs进行克隆及序列测定,得到10条TDFs核苷酸序列。经Blastx比对及功能分析,10个TDFs均与应答盐胁迫相关,涉及信号转导相关蛋白、胁迫相关功能蛋白、衰老相关蛋白以及与蛋白相互作用有关的蛋白。结论:利用c DNA-AFLP技术鉴定出一批盐胁迫应答基因,为揭示向日葵耐盐分子机制及指导向日葵耐盐分子育种实践奠定基础。     

Bacterial Adaptation to Low Temperature: Implications for Cold-Inducible Genes

Escherichia coli and later found to be a cold-shock response common to many bacterial species. CspA of 7.4 kD, a major cold-shock protein in E. coli, has been shown to share structural similarity with a class of eukaryotic Y box proteins which have RNA-binding domains. Transient synthesis of CspA upon cold shock is mediated by increased stabilization of the mRNA at low temperatures. The proposed role of some cold-shock proteins including CspA in the bacterial adaptation to low temperatures is to function as a RNA chaperone in the regulation of translation. Some enzymes of psychrotrophic or psychrophilic bacteria exhibit unique features of a cold-adapted enzyme, high catalytic activity at a low temperature and rapid inactivation at a moderate temperature. A monomeric isocitrate dehydrogenase isozyme (IDH-II) of a psychrophilic bacterium, Vibrio sp. strain ABE-1, is a typical cold-adapted enzyme. In addition, this enzyme is induced at low temperatures. Low temperature-dependent expression of icdll encoding IDH-II is controlled by two different cis-elements located at the untranslated upstream region of the gene, one is a silencer and the other is essential for the low temperature response. The physiological role of IDH-II is evaluated by transforming E. coli with icdll. The growth rate of the E. coli transformants at low temperatures is dependent on the level of expressed IDH-II activity. Received 11 January 1999/ Accepted in revised form 6 April 1999     

油茶DELLA基因的克隆和表达分析

为了解油茶(Camellia oleifera)中DELLA基因功能及其表达特性,采用PCR技术从‘长林4号’油茶中克隆了5个DELLA基因,命名为CoDELLA1~CoDELLA5,对其编码的5个CoDELLA蛋白进行生物信息学分析,并对5个DELLA基因的表达模式以及激素响应活性进行了分析。结果表明,5个CoDELLA基因的编码区长度分别为1 791、1 875、1 848、1 593和1 581 bp,分别编码597、625、616、531和527个氨基酸。5个CoDELLA蛋白的氨基酸序列相似度较高,丝氨酸残基为主要的潜在磷酸化位点,CoDELLA蛋白N端均含有典型的DELLA结构域。不同物种中DELLA蛋白的系统发育存在差异,CoDELLA与茶树的CsDELLA同源性最高。CoDELLA基因在油茶不同组织中的表达也存在差异,且赤霉素和独脚金内酯等多种激素和非生物胁迫对其表达具有调控作用。CoDELLA基因可能在油茶的生长发育和非生物胁迫响应中发挥重要作用。     

紫茎泽兰叶片化感作用对10种草本植物种子萌发和幼苗生长的影响

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,紫茎泽兰具有化感物质,它能抑制豌豆等一些对化感物质敏感的植物种子萌发,但它对入侵早期直接与之竞争的植物的影响以及化感作用与其入侵性的关系还知之甚少。以紫茎泽兰入侵早期直接与之竞争的草本植物和为替代控制紫茎泽兰引进的牧草为材料,利用培养皿滤纸法研究紫茎泽兰叶片提取液对种子萌发和幼苗生长的影响,探讨化感作用与其入侵性的关系,并为其替代控制提供依据。紫茎泽兰叶片提取液对10种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强。高浓度的提取液能降低种子发芽率、发芽速率、胚轴和胚根长度,增加幼苗丙二醛含量,其中发芽速率更敏感,可能是衡量化感作用的最敏感指标。不同植物对紫茎泽兰化感作用的敏感程度不同,无芒虎尾草、白三叶、细叶苦荬和莎草砖子苗对紫茎泽兰化感作用较敏感,紫花苜蓿最不敏感。     

盐爪爪耐盐相关基因的cDNA-AFLP分析

以不同浓度NaCl(0、100、200、300、400和500 mmol/L)处理生长了4周的盐爪爪(Kalidium foliatum),48h后取其幼嫩叶片用于RNA提取,并进行了cDNA-AFLP表达差异分析.结果表明,用256对引物扩增出连续性差异片段155条,按照NaCl浓度升高的顺序,划分为8种差异带类型,即强→弱"、弱→强"、有→无"、无→有"、有→无→有"、无→有→无"、强→弱→强"和弱→强→弱".测序后获得176个新表达序列标签(ESTs),已将长度大于100 bp的162个ESTs登录到GenBank,登录号为HO205290~HO205450.经BLAST序列比对分析发现,盐爪爪的耐盐性可能与能量、新陈代谢、防御、转运、转录和翻译等相关蛋白有关.     

赤霉素诱导甘蔗节间伸长的cDNA-AFLP差异显示

以‘新台糖22号’甘蔗为材料,在其伸长初期以200mg/L的赤霉素进行叶面喷施处理,对照喷清水,分别提取对照和处理(0、6、12、24h)的总RNA进行等量混合,获得2种不同处理的样品池,采用cDNA-AFLP技术对赤霉素诱导下甘蔗节间伸长的差异表达进行分析。结果显示:(1)通过169对引物组合的选择性扩增,共得到了约11 000条大小在50～700bp的cDNA片段,获得186条差异条带。(2)经反向Northern杂交,于结果显示阳性的TDFs中选取56个片段进行克隆和序列分析,获得56条大小在80～500bp的差异条带。(3)经BLAST分析,按功能可将获得的56条TDFs分为7类,分别为能量与代谢相关基因、未知功能蛋白、未知基因、植物抗性相关基因、细胞壁生物合成与修饰相关基因、信号传导相关基因和转录因子相关基因。该研究获得了一些与甘蔗节间伸长相关的差异基因片段,为进一步研究甘蔗节间伸长的分子机理奠定了基础。     

油菜种子发育和萌发过程中脱水耐性相关基因的cDNA-AFLP分析

选取甘蓝型油菜种子发育和萌发过程中与脱水耐性相关的不同时间点,采用cDNA-AFLP技术通过128对引物组合分析,共获得394条特异转录衍生片段(TDFs)。经BLAST序列比对,发现其中189条与GenBank数据库中已知功能基因同源,按其功能可分为转录因子、基础代谢、抗逆胁迫、信号转导等相关蛋白。RT-PCR技术对差异显著性片段验证结果显示,泛素蛋白、油体蛋白、热激蛋白和一些转录因子片段均受到种子脱水诱导表达。研究结果表明,发生在种子发育和萌发过程中的脱水耐性反应非常复杂,涉及植物生命活动的诸多领域。     

毛竹C4H基因的鉴定及其表达模式分析

为了解毛竹（Phyllostachys edulis）中肉桂酸-4-羟化酶基因（C4H）的分子特征及其表达模式,采用生物信息学方法在毛竹基因组数据库中鉴定出6个C4H成员（PeC4H1~PeC4H6）,基因编码区长度为1 506~1 695 bp,推测编码501~564 aa,均具有保守的血红素结合域、苏氨酸结合槽基序和5个特征性底物识别位点,属于细胞色素P450超家族。系统进化分析表明,6个PeC4Hs可分为2类,分别含有2和4个成员。转录组数据分析表明,PeC4Hs在毛竹26个组织中的表达量存在明显差异,不同高度笋中PeC4Hs的表达差异显著。PeC4Hs启动子序列中含有多种响应逆境胁迫和激素信号的顺式调控元件,PeC4Hs表达受干旱和GA₃的影响,干旱时,仅PeC4H3/4在根中显著上调表达,其余成员均呈下调表达;GA₃处理下叶中PeC4H3/6迅速响应,呈先显著上调后逐渐降低的趋势,根中PeC4H2/5在处理前1 h短暂下调后又显著上调,至8 h时恢复到处理前的表达水平。因此,PeC4Hs可能在毛竹笋的木质化过程和应对非生物胁迫中发挥着重要作用。     

蝴蝶兰PhTSJT1基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

本研究从蝴蝶兰叶片中克隆了茎部特异基因Ph TSJT1的全长序列(GenBank登录号为MF797883),并分析了其在不同组织及低温胁迫下的表达特性。结果表明,Ph TSJT1基因全长994 bp,编码239个氨基酸,属于Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员;同源性分析表明,该蛋白与多种植物的茎部特异蛋白和铝诱导蛋白有较高的同源性,进化上与小兰屿蝴蝶兰的茎部特异蛋白亲缘关系最近;该基因在营养器官中表达水平较高,在花器官中表达水平较低;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制PhTSJT1基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,Ph TSJT1基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃冷胁迫低温条件下,PhTSJT1基因在处理1 h时,表达水平升高,处理8 h时表达水平最高,16 h后表达水平逐渐降低。由此推测,PhTSJT1参与4℃冷胁迫的分子调控。本研究不但有助于理解热带亚热带植物的耐冷机制,也为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供帮助。     

低温处理对北美冬青叶片抗氧化能力的影响

为了解低温对北美冬青(Ilex verticillata)生长的影响,对2年生扦插苗经低温处理(-6℃)后的生长和抗氧化能力进行了研究。结果表明,随着低温处理时间的延长,北美冬青叶片的叶绿素/类胡萝卜素比值和叶绿素b含量增加,而其他色素含量都呈下降趋势;相对电导率(REC)和H_2O_2含量(72 h除外)显著增加。低温处理对超氧化物歧化酶(SOD)活性影响不大,却显著降低CAT的活性。低温处理过氧化物酶(POD)活性显著提高,48 h活性达到最高;而抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性在处理12 h达最高,然后下降。还原型抗坏血酸(As A)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量均呈先升高再下降的趋势。因此,北美冬青在短时间内(≤24 h)能够忍受低温(-6℃),抗氧化防御系统在低温初期起关键的作用,但随时间延长(72 h)其抗氧化能力减弱。     

巨桉扩展蛋白EgrEXPA8和EgrEXPA10基因的克隆和表达特性分析

为探讨扩展蛋白在桉树生长发育中的作用,以在桉树初生生长到次生生长转换转录组测序中筛选出的差异表达基因EgrEXPA8和EgrEXPA10为基础,从巨桉(Eucalyptusgrandis)中克隆了2个扩展蛋白基因EgrEXPA8和EgrEXPA10,分别编码249和244个氨基酸,属于亲水蛋白,但Egr EXPA8稳定性高于Egr EXPA10。q RT-PCR分析表明,Egr EXPA8和Egr EXPA10基因均在幼叶和茎尖组织中表达量较高,在木质部和韧皮部表达量较低;且在茎顶端初生生长阶段表达量较高,而在下部次生生长节间表达量较低,可能其主要参与巨桉的初生生长或者负调控次生生长;另外在盐胁迫、茉莉酸甲酯处理下其均被抑制表达;而在水杨酸、缺硼、缺磷处理下均上调表达。这说明EgrEXPA8和EgrEXPA10在巨桉响应逆境胁迫时起到重要作用,且呈现出相似的调控方式。     

Expression of KS-type dehydrins is primarily regulated by factors related to organ type and leaf developmental stage during vegetative growth

The expression of a gene, designated as DHN10, was analyzed at the protein level in two Solanum species. The DHN10 protein displays some consensus amino acid sequences of dehydrins, termed K- and S-segments. Unlike most dehydrins, both segments occur only in single copies in the DHN10 sequence and the S-segment is at a C-terminal position. Database searches revealed that KS-type dehydrins constitute a specific subclass distributed in dicotyledons and monocotyledons. In Solanum tuberosum L. plants, a high DHN10 abundance was observed under control conditions, particularly in flowers, stems, tubers and young developing leaves. In other Solanaceae and in barley (Hordeum vulgare L.), the amount of DHN10 was much more elevated in young leaves than in old leaves. DHN10 abundance was investigated in two Solanum species subjected to low temperature or to drought. Under stress conditions, we observed substantially higher protein levels only in mature expanded leaves. These findings clearly indicate that KS-type dehydrins are present at a high level in the absence of stress during vegetative growth and that their expression is primarily regulated by factors related to organ type and to leaf development stage. A potential role for the DHN10 dehydrin during plant development and in tolerance to environmental stress is discussed.Abbreviations DHN10 Dehydrin protein of 10 kDa - His Histidine - KS-type dehydrin Dehydrin containing a single K-segment followed by a single S-segment - LEA Late embryogenesis abundant - NTS Nuclear targeting signal     

紫茎泽兰茎和叶片色素及叶绿素荧光相关参数对不同温度处理的响应差异

通过人工模拟低温(12 ℃)、常温(25 ℃)、高温(35 ℃)生境,对紫茎泽兰茎和叶片色素(叶绿素a,b,类胡萝卜素,花青素)含量和组成、叶绿素荧光参数包括最大荧光效率Fv/Fm、光系统II效率ФpsⅡ、光化学淬灭系数qP、非光化学淬灭系数NPQ、热耗散速率HDR进行了动态测定.结果表明:在低温和高温胁迫处理过程中,茎和叶片的色素含量和组成随时间变化趋势基本一致,但茎的变化幅度明显低于叶片.与此类似,茎和叶片叶绿素荧光参数在不同温度处理过程中的变化趋势一致,但是茎各指标的变化幅度普遍小于相应叶片的变化幅度:低温下,茎的ФpsⅡ和ETR较对照最大降低44%,而叶片降低超过60%;高温下,茎的ФpsⅡ和ETR较对照下降16%～57%;而叶片则下降50%～80%.其产生原因在于:在温度胁迫条件下,叶片获取光能用于光化学过程的份额(qP)大幅下降,用于热耗散的份额(NPQ)大幅上升,茎的情况相反,所获取光能用于光化学电子传递的份额较常温下更多、用于热耗散的减少,这使得茎的耗散速率(HDR)升高的幅度显著低于叶片的升高幅度(p<0 05).综合3个温度的测定结果,茎的叶绿素含量相当于叶片的1/3～1/6,茎的叶绿素a/b较叶片低20%左右,但是光合电子传导速率ETR与叶片相当,这使得茎的光合色素利用效率ETR/Chl远高于叶片.叶片和茎叶绿素荧光参数在不同温度处理下变化趋势一致、但叶片的变化幅度远大于茎的这一响应差异,使得在适宜温度下紫茎泽兰叶片光合对整体光合贡献增大,而在温度胁迫条件下茎的光合贡献增大,这种策略使得这一植物在适宜生境下通过叶片光合、快速生长迅速占据生境,而在逆境条件下茎等非同化器官光合贡献增加,有利于其在逆境中的保存.     

Expression Pattern Diversity and Functional Conservation Between Retroposed PRAT Genes from Drosophila melanogaster and Drosophila virilis

Gene duplication by retrotransposition duplicates only the coding and untranslated regions of a gene and, thus, biases retroduplicated genes toward having different expression patterns from their parental genes. As such, genes duplicated by retrotransposition are more likely to develop novel expression domains. To explore this idea further, we used the Prat/Prat2 gene duplication in Drosophila as a case study to examine the aftermath of a retrotransposition event that resulted in both the parent and the child gene becoming essential for survival. We used the Gal4-UAS transgene system with EGFP as a reporter to determine the developmental expression patterns of Prat and Prat2 from D. melanogaster (DmPrat and DmPrat2) and Prat from D. virilis (DvPrat). We also tested the functional equivalence of the protein products of DmPrat and DmPrat2. We found that each of the proteins could rescue DmPrat mutations, showing that the requirement for both Prat and Prat2 in Drosophila is not simply due to differences in protein function. In contrast, we found that the DmPrat and DmPrat2 genes have developed nonoverlapping patterns of expression, which correlate with their respective loss-of-function phenotypes. We further found that DvPrat expression is similar to DmPrat during development but differs in adult gonads. Thus, the function of the Prat retrogene has not diverged in the D. melanogaster and D. virilis lineages, while some aspects of its expression pattern have evolved. Finally, we have identified promoter elements, conserved upstream of DmPrat and DvPrat, that this retrogene has acquired to drive its expression.     

贵州水银洞金矿紫茎泽兰重金属元素测定与分析

利用原子吸收法对贵州水银洞金矿紫茎泽兰及其基质中Cr、Pb、Zn、Cd、Hg和As含量进行了测定和分析。结果表明,贵州水银洞金矿废水处理区土壤Hg(12.575 mg·kg^-1)和As(501.374 mg·kg^-1)已严重超标,Hg和As的平均含量分别是国家土壤环境质量三级标准(GB15618-1995)的8.383倍和12.534倍,污染极为严重;紫茎泽兰对该矿区不同的重金属富集能力不同,尤其对该矿区Cr有较强的富集作用,具有一定的Cr污染修复潜力。紫茎泽兰对所测定的6种重金属元素的吸收转移能力有较大的差异,整个植株对Pb、Zn 和Cr具有很强的吸收转移能力。其茎、叶对不同的重金属元素的吸收转移能力也呈现出很大的差异,紫茎泽兰茎对Cr、Pb和Cd具有很强的吸收转移能力,而叶对Zn、Pb和Hg具有很强的吸收转移能力。除As外,紫茎泽兰对Cr、Pb、Zn、Cd和Hg都具有不同程度的耐受能力,对该矿区的生态恢复具有重要的作用。     

cDNA-AFLP和cDNA-SRAP技术在植物基因差异表达上的应用及其分析比较

对cDNA-AFLP和cDNA-SRAP技术在植物上的应用研究进行了介绍,指出cDNA-AFLP和cDNA-SRAP技术已逐渐成为基因表达研究的重要工具,是构建转录图谱、定位目标性状位点、研究差异基因表达等研究的主要手段,具有广泛广阔的应用前景.但是cDNA-AFLP和cDNA-SRAP技术均具有一定的缺限,主要表现在获得的差异片段还不够全面丰富.cDNA-AFLP可以扩增到扩增较多的带,但试验程序比较繁琐、昂贵而且耗时较长、操作较困难;而cDNA-SRAP相对比较简便、便宜而耗时较短,较易操作.因而将cDNA-AFLP与cDNA-SRAP技术结合起来,可望得到更全面丰富的差异片段,从而在植物基因差异表达、新基因发现、抗逆性分子机理研究等方面发挥更大的作用.