棉花LIM结构域基因(GhLIM1)的克隆和表达分析

LIM结构域蛋白是一个重要的发育调控因子,参与基因转录,细胞骨架建成和信号传导等许多发育调控过程,胞质骨架是形成和稳定细胞形态以及传递物质,能量和信息的重要成分。为研究棉花纤维细胞发育过程中胞质骨架的形成和作用机理,通过棉花纤维EST序列整合,从陆地棉徐州142胚珠（含纤维）中扩增并克隆出棉花LIM结构域基因的编码区段。该棉花LIM结构域基因（GhL1M1)长848bp,包含一个570bp的开放阅读框,推导的氨基酸序列（189个氨基酸）与拟南芥,烟草和向日葵的LIM结构域蛋白有极高的同源性,而且两个LIM结构域完整,RT-PCR和Northerm杂交分析表明,该基因（GhL1M1）在陆地棉的根,茎尖,上胚轴,叶片,花蕾,花药,胚珠和不同发育时期的陆地棉纤维（4DPA、12DPA、18DPA）以及海岛棉纤维（18DPA）和中棉纤维（12DPA）中均有表达,但GhL1M1基因在茎尖,纤维和有纤维的胚珠中表达量更高,因此GhL1M1基因应与棉花纤维发育有密切关系。     

费氏中华根瘤菌与耐盐有关基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

费氏中华根瘤菌（Sinorhizobium fredii）RT19与耐盐有关的4.4kb DNA片段含有3个相间的开放阅读框,经亚克隆及功能检测,证实其中的ORF2与耐盐有关,将ORF2分别克隆到表达载体pTHioHisA、B和C上,得到3个重组质粒pGA、pGB和pGC,转化大肠杆菌（escherichia coli）5α。经IPTG诱导后和作SDS－PAGE分析,发现只有pGC编码的融合蛋白获得了表达,其分子量为53kDa。恰好是trxA基因编码的硫氧还蛋白与推测的蛋白质分子量之和。Westerm印迹证实,表达的蛋白质是trxA基因和目的基因编码的。     

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.     

棉花耐盐变异体的遗传分析

利用花粉管通道技术将耐起因三的罗布麻（Ａｐｏｃｙｎｕｍ ｖｅｎｅｔｕｍ）ＤＮＡ导入鲁棉６号,从后代中筛选出棉花耐盐变异体山农０１１。对山农０１１及其杂种后代进行了抗盐遗传和基因效应分析。结果表明：变异体的耐盐性是由核基因控制的。其遗传基因效应以加性效应为主,并存在较大的加快互作效应。该耐盐变异体可作为一良好的抗盐种质材料利用。     

棉花GhMYB113基因的克隆与表达分析

该研究利用序列拼接并结合RT-PCR技术,从棉花叶片中克隆了1个MYB基因的cDNA序列,命名为GhMYB113。序列分析表明,该基因开放阅读框为738bp,编码246个氨基酸,含有2个MYB结构域,属R2R3-MYB类型转录因子。该基因的基因组序列长1 927bp,由3个外显子和2个内含子构成。氨基酸序列比对发现该蛋白与其他物种的MYB蛋白有较高的一致性。系统进化分析显示,棉花GhMYB113与现代杂交月季亲缘关系最近。qPCR分析发现,该基因在棉花根中优势表达,在干旱、高盐及低温胁迫后表达量均发生变化,推测GhMYB113可能在植物响应干旱、高盐及低温等非生物胁迫过程中起作用。     

莲藕盐诱导基因CBL2的克隆与表达

[目的]CBL家族基因在植物耐盐过程中起到重要的作用。该实验从耐盐莲藕中克隆了CBL2基因的全长cDNA序列,对其表达进行分析。[方法]根据前期测序得到的转录组数据,发掘到莲藕CBL2的ESTs序列,并克隆到全长莲藕CBL2。在此基础上,对CBL2的表达进行分析。[结果]CBL2的cDNA序列长度645 bp,与其他物种CBL2的同源性分析对比结果表明,莲藕CBL2与山葡萄Va CBL2的相似率较高,同源性达90%以上。利用半定量和qRT-PCR对克隆到的莲藕基因CBL2的表达进行分析,结果表明CBL2受NaCl诱导,CBL2在NaCl处理后12 h表达量达到最大值。另外CBL2在ABA处理后表达量增加,处理6 h后达到最大值。[结论]CBL2在NaCl处理12 h与ABA处理6 h诱导表达,暗示CBL2基因在莲藕耐盐特性方面起重要的作用,并参与ABA信号转导途径。     

嗜盐菌耐盐机制相关基因的研究进展

嗜盐微生物能够在高盐环境中生存,其耐盐机制一直是微生物学家研究的热点。目前嗜盐微生物耐盐机制的研究主要集中在细胞吸K+排Na+作用、胞内积累小分子相容性溶质及嗜盐酶的氨基酸组成特性三个方面。文章从基因水平综述了嗜盐菌的耐盐机制,并对其在高盐废水处理上的应用进行讨论与展望。     

极端耐盐植物盐穗木编码未知多肽基因HcUKPP的克隆与表达

采用RACE技术从新疆极端耐盐植物盐穗木中克隆获得1个耐盐相关的转录子,命名为HcUKPP (unknown polypeptide, UKPP),其cDNA全长为569 bp,含有1个243 bp 的完整可阅读框,预测其编码1条含80个氨基酸的多肽,分子质量为8 671.6,等电点pI为7.71实时定量PCR结果显示,该基因在600 mmol/L NaCl胁迫下呈现表达上调趋势．结果提示,HcUKPP可能是耐盐相关基因. 目前该基因在NCBI 核苷酸及蛋白数据库中未发现其相似序列,文献中也未见报道．     

盐穗木HcPEAMT基因的克隆及表达分析

依据盐穗木编码PEAMT的EST序列设计引物,通过快速扩增cDNA末端技术,获得盐穗木磷酸乙醇胺甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)全长cDNA,命名为HcPEAMT。序列分析表明HcPEAMT基因开放阅读框为1 482bp,编码494个氨基酸,推测分子量为56.3kD,理论等电点为5.51。保守结构域分析表明,HcPEAMT含有2个独立的S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶的保守结构域,每个结构域含有4个基序。系统进化树分析确认HcPEAMT与盐生植物盐角草的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR分析表明,盐胁迫3h时,盐穗木同化枝和根中HcPEAMT基因的表达迅速上调并达到最大值,分别为对照的4.3倍和6.7倍。脱落酸(ABA)胁迫3h时,同化枝中HcPEAMT的表达量达到最高,而根中HcPEAMT的表达在12h才达到最高,表达量分别为对照的2.6和2.5倍。研究结果表明,HcPEAMT基因表达受盐胁迫的强烈诱导,也受ABA胁迫的诱导。该研究结果有助于阐明HcPEAMT基因表达与植物抗逆性的相关性。     

棉花GhZIP4基因的克隆及表达分析

根据EST拼接的序列设计引物,利用RT-PCR和PCR方法,从陆地棉‘苏棉18’-cDNA和基因组DNA中分别克隆获得了GhZIP4基因片段.结果表明:(1)GhZIP4基因cDNA序列全长1 487 bp,包含1 269 bp ORF,编码422个氨基酸残基,其氨基酸序列具有典型的ZIP蛋白特征,预测具有8个跨膜结构域,第Ⅲ和第Ⅳ跨膜结构域间存在可变区,在可变区有2个富含His的结构域“HRHSHPHG”和“HSHGHGHD”.(2)氨基酸进化树分析显示,GhZIP4同拟南芥ZIP家族AtZIP4的相似性较高.(3)GhZIP4 DNA序列编码区全长1 778 bp,包含4个外显子和3个内含子,所有外显子/内含子交接点都遵从gt/ag剪接规则.(4)半定量分析显示,GhZIP4基因在茎中表达量最高,表明该基因有可能在某些金属离子地上部和根部的动态平衡分布过程中具有重要作用.     

盐穗木HcDmc1基因的克隆和表达分析

根据盐穗木盐胁迫下响应的转录组测序结果,克隆获得盐穗木DNA损伤修复基因的cDNA序列,其开放阅读框1 035bp,编码344个氨基酸,命名为HcDmc1。保守结构域分析显示,该基因编码的蛋白具有RecA蛋白家族典型的保守结构域;统进化树分析显示HcDmc1为独立的分支;亚细胞定位于细胞质,为无信号肽、不跨膜的稳定亲水性蛋白。实时荧光定量PCR分析表明,盐穗木在100mmol/L NaCl胁迫7d后,同化枝中HcDmc1基因表达迅速上调并达到最大值,约为对照组的6.58倍;在700mmol/L NaCl胁迫14d后根中HcDmc1基因表达最高,约为对照的1.79倍。研究表明,HcDmc1基因表达受盐胁迫诱导。     

棉花GhVHA A基因的原核表达及其重组大肠杆菌的抗逆性分析

为进一步验证棉花GhVHA-A基因的功能,该研究将棉花GhVHA-A基因构建到原核表达载体pET28a上,利用IPTG诱导其在大肠杆菌BL21(DE3)中高效表达,同时对重组大肠杆菌BL21(pET28a-GhVHA-A)进行抗逆性分析。结果表明:(1)半定量RT-PCR分析发现,棉花幼苗液泡膜H+-ATPase基因(GhVHA-A)表达水平受脱水和高盐胁迫诱导。(2)将1 872bp长的编码区序列连接至原核表达载体pET28a上,成功构建了原核表达载体pET28a-GhVHA-A;SDS-PAGE电泳检测结果表明,在70kD左右处有1条特异表达的蛋白质条带,与预期的目的产物大小一致。(3)重组菌BL21(pET28a-GhVHA-A)的抗逆性分析发现,重组菌对PEG6000(20%)和NaCl(0.5mol/L)的抗性明显高于对照菌株BL21(pET28a),表明GhVHA-A基因在大肠杆菌中表达后能够增强菌株的抗性。本研究结果为GhVHA-A基因在植物抗逆基因工程中的应用提供了理论依据。     

过量表达棉花GaSus3基因增强拟南芥的耐盐性

构建了植物过量表达载体p35S：：GaSus3,通过花序浸染法成功获得转GaSus3基因拟南芥植株。利用NaCl模拟盐胁迫处理,证实转基因拟南芥与野生型相比耐盐性明显增强。在盐胁迫下,转基因拟南芥受到的影响较小,而野生型则受盐害影响严重：转基因拟南芥具有更好的萌发率和主根长度,以保证植株正常生长;盐胁迫下转基因拟南芥能保持较多的绿色叶片,而野生型则过早黄化死亡。研究还发现,转基因拟南芥的过氧化氢酶活性在胁迫前后都高于野生型,这说明转GaSus3基因能够提高拟南芥抗氧化胁迫的能力。研究结果为进一步探讨GaSus3基因在棉花耐盐方面的功能奠定了基础。     

小麦TaNAC5基因克隆及表达分析

NAC转录因子在植物对非生物逆境胁迫的应答过程中发挥着重要作用。该研究利用RACE技术从小麦中克隆了1个NAC基因TaNAC5(HQ650113.1)。序列分析显示,TaNAC5基因开放阅读框(ORF)924bp,编码307个氨基酸。多序列比对和进化树分析显示,TaNAC5基因所编码的蛋白具有NAC家族蛋白的保守结构域,与玉米ZmNAC5有较近的亲缘关系。实时荧光定量PCR分析显示,TaNAC5基因的表达显著受渗透胁迫、低温胁迫、乙烯和双氧水诱导,而受高盐胁迫和ABA抑制。研究表明,TaNAC5参与非生物逆境胁迫及相关信号分子的应答。     

灰绿藜液泡膜焦磷酸酶基因的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法,获得盐生植物灰绿藜的液泡膜焦磷酸酶基因(VP1)全长cDNA,命名为CgVP1。生物信息学预测分析表明,CgVP1基因包含一个2 292bp的开放阅读框,编码763个氨基酸。CgVP1不仅具有与植物液泡膜焦磷酸酶共有的氨基酸序列DVGADLVGKVE,而且CgVP1与其它植物的VP1相似性达86%。跨膜结构域预测显示,CgVP1氨基酸序列含有12个跨膜螺旋区,可能定位于细胞膜系统上。RT-PCR检测表明,200mmol/L NaCl条件下萌发生长的灰绿藜,再进行800mmol/L NaCl胁迫处理24h后,CgVP1基因表达显著增强。不同浓度KCl、CaCl2、MgCl2分别处理24h,KCl和MgCl2浓度增高,CgVP1基因表达下降,CaCl2则不影响CgVP1基因表达。研究结果表明,灰绿藜CgVP1基因表达对不同种类盐胁迫响应不同,NaCl胁迫可以上调CgVP1基因表达。该研究结果有助于阐明盐胁迫对盐生植物灰绿藜CgVP1基因表达的调控作用。     

地黄GGPPS1基因克隆及表达分析

以地黄为材料,通过分析地黄转录组数据,设计特异性引物,克隆了地黄牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶（geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPPS）基因的cDNA序列,命名为RgGGPPS1,GenBank登录号为KU258808。同时在生物信息学分析的基础上,进行原核表达、纯化以及组织特异性表达分析。结果显示：（1）RgGGPPS1基因开放阅读框为987 bp,编码328个氨基酸。（2）生物信息学分析结果显示,RgGGPPS1蛋白含有2个富含天冬氨酸的基序(DDXXXXDD和DDXXD),与芝麻等双子叶植物中的GGPPS蛋白相似性较高。（3）利用构建的原核表达载体pET 32a RgGGPPS1在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达RgGGPPS1重组蛋白,采用Ni²⁺亲和层析得到了纯化的RgGGPPS1重组蛋白。（4）荧光定量PCR结果显示,RgGGPPS1基因在根中表达量最高,叶、茎中表达量较低。研究结果为进一步研究RgGGPPS1基因在地黄环烯醚萜苷生物合成途径中的功能奠定了基础。     

无苞芥NAC转录因子基因OpNAC026的克隆与分析

在新疆耐逆植物无苞芥幼苗cDNA文库的随机克隆测序结果中,发现1条与拟南芥NAC转录因子基因AtNAC026高度相似的5′端EST序列(GenBank登录号为JZ151854),对该克隆进行3′端测序,拼接得到一条全长1 327bp的cDNA序列,该序列包含一个906bp的最大开放阅读框(ORF),推测编码301个氨基酸。根据该ORF序列设计引物,利用RT-PCR技术对其进行克隆,将该基因命名为OpNAC026(GenBank登录号为KM457621)。理化性质分析表明,OpNAC026蛋白是一个无跨膜区域的亲水蛋白,在N端具有一段保守结构域;蛋白质二级结构预测显示,OpNAC026蛋白包含54个α-螺旋和12个β-转角。系统进化树分析表明,OpNAC026基因与拟南芥AtNAC026和AtNAM进化关系最近。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析显示,OpNAC026基因在无苞芥的各组织中都有表达,在叶中表达量最高;高盐胁迫处理24h、干旱12h、ABA 6h、4℃低温8h处理均可明显诱导OpNAC026基因的表达。研究表明,OpNAC026基因可能参与无苞芥抗逆机制的调控。     

新疆无苞芥类钙调素蛋白基因OpCML13的克隆与分析

通过对无苞芥幼苗cDNA文库的随机克隆测序分析,获得1条与拟南芥编码类钙调素13(calmodulinlike13,CML13)高度相似的EST(GenBank登录号为JZ152285)。利用RT-PCR技术从无苞芥cDNA中克隆了该基因,命名为OpCML13,该基因开放阅读框(ORF)为447bp,编码148个氨基酸。生物信息学分析表明,OpCML13蛋白的二级结构含有4个Ca2+结合基序(EF-hands)结构,是一个亲水蛋白,无信号肽,无跨膜区域,为非跨膜蛋白;同源建模发现该蛋白包含8个α-螺旋结构和10个β-转角。系统进化树分析表明,OpCML13编码产物与拟南芥AtCML13和AtCML14进化关系较近,属于同一进化分支。半定量RT-PCR结果显示,OpCML13基因在无苞芥的不同组织中都有表达,在根中表达量最高;高盐胁迫处理6~24h,OpCML13基因的表达明显增强,随后逐渐恢复正常表达水平;低温、干旱和ABA处理6h后基因表达明显上调,并且一直保持较高的表达水平。研究表明,OpCML13基因在无苞芥逆境胁迫中可能起着重要作用。     

无芒隐子草CsPEAMT基因克隆及表达特性分析

以无芒隐子草(Cleistogenes songorica)干旱胁迫下的cDNA文库中磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferase,PEAMT)基因的EST序列为基础,采用RACE方法克隆该基因编码区序列,该序列全长为2 104bp,开放读码框1 506bp,编码501个氨基酸。无芒隐子草PEAMT蛋白编码的氨基酸序列与多种植物的PEAMT氨基酸序列有较高相似性,其中与高粱SbPEAMT、玉米ZmPEAMT的蛋白序列相似性最高(93%),说明PEAMT基因在植物进化中非常保守。采用实时定量RT-PCR分析无芒隐子草幼苗在干旱过程中CsPEAMT基因的表达结果显示,干旱胁迫诱导CsPEAMT基因在根和叶中大量表达,且在干旱第8天时CsPEAMT基因在叶和根中表达量分别是未干旱对照的43.35倍和13.25倍,复水后CsPEAMT基因的表达量开始下调。研究表明CsPEAMT基因可能是无芒隐子草抗旱性相关的基因。     

毛果杨HDA901基因的克隆和表达分析

该实验克隆了毛果杨组蛋白去乙酰化酶基因HDA901的编码序列,并进行生物信息学、亚细胞定位和盐胁迫表达分析。序列分析表明,HDA901开放阅读框为1 245bp,编码1个由414个氨基酸残基组成的蛋白质,等电点为5.77;毛果杨HDA901与其他植物同源蛋白具有一段保守序列,在进化上与拟南芥AtHDA14亲缘关系较近。启动子分析表明,毛果杨HDA901基因启动子序列包含ACE、ABRE、HSE和TC-rich repeats等多个与逆境相关的顺式作用元件。亚细胞定位分析表明,毛果杨HDA901蛋白在细胞核和细胞质中无分布,可能位于线粒体或穿梭于线粒体和叶绿体之间。实时荧光定量PCR结果显示,毛果杨HDA901基因表达受盐胁迫调节,在盐胁迫下,根和茎中HDA901基因表达受抑制;叶中HDA901基因表达受诱导。研究表明,毛果杨HDA901基因参与盐胁迫应答反应。