水稻逆境响应基因OsMsr15的表达分析与克隆

应用Affymetrix水稻表达芯片,分析了苗期和孕穗期的培矮64S水稻基因在高温、干旱和低温逆境处理条件下的表达模式,发现多个与逆境反应相关基因.其中,OsMsr15(Oryza sativa L.multiple stresses responsivegene 15)受高温、干旱和低温胁迫诱导,表达水平均显著上调.实时定量PCR分析结果与芯片数据基本吻合.序列分析表明,该基因无内含子,ORF(open reading frame)全长为717 bp,编码一个由238个氨基酸残基组成、具有典型C2H2结构域的锌指蛋白,推测相对分子质量约为2.46 kD,pI值约为8.90,蛋白分子的氨基端和羧基端分别存在一个推测的核定位信号B-box和EAR(ERF-associated amphiphilic repression)基序.对OsMsr15可能的启动子区域进行分析,发现多种与逆境诱导相关的调控元件.该基因编码的蛋白在不同物种中存在高度相似性,显示OsMsr15基因可能作为一个保守的耐逆基因,参与植物的多种耐逆反应过程.     

一个水稻多逆境响应基因OsMsr3克隆与表达分析

为深入探讨水稻对逆境的反应机理并寻找新的植物耐逆基因,采用Affymetrix水稻表达芯片(含51279个转录本)分析了培矮64S全基因组在不同逆境(高温、干旱、低温)胁迫下、不同生育时期叶片和穗中的表达谱,从中筛选出一个受多种逆境诱导表达的基因OsMsr3(Oryza sativa L.multiple stresses responsive gene3,GenBank登陆号为 FJ383169).定量实时PCR分析结果进一步证实了此基因在逆境条件下的诱导表达模式.用 RT-PCR方法扩增获得了包含其完整开放阅读框的cDNA克隆,序列分析表明,其ORF大小为480 bp,编码一个具有160个氨基酸残基的低分子量热激蛋白,推测分子量约为18.0 kD;pI约为6.8.对其编码的蛋白质进行分析,发现其羧基端存在一个HSP20的蛋白保守结构域,与其他植物中的低分子量热激蛋白的相似性介于33.7%～97.5%.对其可能的启动子序列分析,发现6类与逆境反应有关的顺式作用元件.推测该基因在逆境反应中起着重要的作用,进一步的研究正在进行中.     

乌拉尔图小麦NAC转录因子的筛选与分析

NAC是植物特有的具有多种功能的一类转录因子,广泛参与植物的生长发育,器官建成及抗逆境胁迫等反应.目前有关NAC转录因子的研究主要针对模式植物(如拟南芥和水稻),而在小麦中的研究相对较少.本文利用生物信息学方法,获得乌拉尔图小麦(Triticum urartu)NAC转录因子家族基因的全长序列,并对其进化关系,生物学功能,染色体定位以及基因复制等进行预测与分析,同时利用荧光定量PCR验证相关转录因子在非生物胁迫下的表达模式.结果显示,共筛选得到87个乌拉尔图小麦全长NAC转录因子,通过进化树分析将其分为7个亚族,其中39个NAC 转录因子被定位在7条染色体上.通过基因复制分析发现,有5对NAC转录因子基因发生了复制.进一步通过荧光定量验证4个NAC转录因子在非生物胁迫下的表达模式,发现4个转录因子均受不同胁迫而上调表达.     

水稻种子发育期间特异锌指蛋白基因的筛选与分析

.锌指蛋白基因是植物基因组中最大最复杂的基因家族之一.大部分的锌指模体存在于转录因子中,它们在转录水平上参与植物生长发育及植物对生物和非生物胁迫的反应.为了解锌指蛋白基因在水稻种子发育中的作用,本研究通过多种数据库搜索获得了878个水稻锌指蛋白基因.从中选取311个利用RT-PCR技术分析它们在水稻成熟期根、茎、叶、花及不同发育阶段种子中的表达特征.结果发现,共有196个基因能在至少1个水稻器官中表达,其中10个为种子特异性表达基因.进一步分析发现,10个特异表达基因在水稻种子不同发育阶段中的表达具有种子阶段表达特异性.同时分析它们的基因及蛋白结构特点,结果显示它们的结构较简单,其中3个蛋白含有线粒体靶肽,5个蛋白含有CCCH锌指结构域.另外,分析种子特异性表达基因上游调控区的顺式作用元件,结果表明它们都含有TATA-box、CAAT-box和种子特异调控元件,除此之外还发现了光、激素和胁迫反应相关调控元件.这些结果为进一步研究它们在种子发育过程中的生物学功能提供了有用的线索.     

小菊锌指蛋白基因cDNA全长克隆及表达分析

目的：克隆菊花耐盐碱相关锌指蛋白基因,并进行盐胁迫和品种间差异的表达分析。方法：从大量菊花资源中筛选出抗盐碱品系小菊‘阳光’,利用RT—PCR从经150mmol／L碳酸钠处理的小菊‘阳光’叶片中分离得到一个锌指蛋白cDNA全长克隆,用Northern杂交检测其在不同盐处理和不同品种小菊中的表达。结果：获得了全长794bp的基因CmSTZF（GenBank接受号为DQ864730）,编码区为170个氨基酸残基。Blast分析表明,CmSTZF含有AN1型锌指结构,序列模式为C-X2-C—X（9—12）-C-X（1-2）-C-X4-C-X2-H-X5-H-X-C,由Cys^110-Cys^113-Cys^131-His^134及Cys^124-Cys^126-Cys^142-His^140分别围绕锌离子与其他氨基酸共同组成2个锌指四面体结构;在第67～76及第94～104氨基酸残基序列间存在核定位信号。同源性比较发现,CmSTZF与水稻OsISAPI具有54％的同源性,而二者的锌指保守区相似性达100％。Cluster分析表明,小菊CmSTZF锌指蛋白与水稻的2种逆境反应蛋白亲缘关系最近,归属同一类逆境功能蛋白。在150mmol／L碳酸钠胁迫下,耐盐小菊‘阳光’锌指蛋白表达量明显高于非耐盐小菊‘神韵’,表明CmSTZF锌指蛋白基因在盐碱胁迫下起重要的调控作用。结论：克隆了小菊耐盐碱相关的锌指蛋白基因CmSTZF,其在耐盐小菊‘阳光’中的表达量高于非耐盐小菊‘神韵’,这为小菊锌指蛋白基因CmSTZF耐盐碱功能分析奠定了基础。     

水稻锌指蛋白基因OsBBX6的克隆、表达及生物信息学分析

锌指蛋白作为植物体内一类重要的转录因子,对植物生长发育、基因调控以及响应外界环境变化方面发挥重要作用。Os BBX6基因属于水稻锌指蛋白B-Box基因家族成员,启动子元件分析发现其含有高温应答元件(HSE)、干旱应答元件(MBS)及非生物胁迫响应元件(TC-rich repeats)等逆境相关元件。组织特异性定量表达分析表明,Os BBX6在叶片中表达最高,根其次,茎和幼穗中表达最低。胁迫处理后的荧光定量PCR发现其受低温诱导上调,受高温、干旱、盐胁迫等抑制表达,表明其正向响应低温胁迫,负向响应高温、干旱、盐胁迫等。另外,本研究还克隆了OsBBX6基因,并对其进行了系统进化、蛋白跨膜、蛋白亚细胞定位及OsBBX6基因共表达等分析,为进一步研究其生物学功能奠定基础。     

植物C_2H_2型锌指蛋白的研究进展

锌指蛋白是转录因子的一种,对真核生物的生长发育及逆境胁迫的耐受能力都有着重要关系,而植物C2H2型锌指蛋白是研究较多、较为明确的一种锌指蛋白,该蛋白大部分锌指结构具有一段高度保守的氨基酸序列QALGGH,这是植物中独有的特征,且据报道该C2H2型锌指蛋白与逆境胁迫是相关的。本文主要综述了植物C2H2型锌指蛋白的分类、结构和功能,植物C2H2型锌指蛋白与DNA、RNA和蛋白质的相互作用,以及概述了与盐胁迫、低温胁迫、干旱胁迫、氧胁迫和光胁迫等逆境胁迫相关的植物C2H2型锌指蛋白,最后还对其进一步的深入研究进行了展望,这就为日后利用基因工程技术改良作物品质、提高作物的抗逆性提供了有利条件。     

白桦锌指蛋白基因的分离及表达分析

植物锌指蛋白是成员众多的转录因子家族,在植物的生长发育和对非生物胁迫响应等过程中具有重要作用。根据Cys和His残基的数目和位置将锌指转录因子分为C_2H_2、C_8、C6、C_3HC_4、C_2HC、C_2HC5、C_4、CCCH和C_4HC_3九种类型。本实验利用其他物种中已报导的植物逆境胁迫相关的锌指蛋白转录因子基因序列作为信息探针,在白桦基因组数据库中筛选出10个基因,分别是4个C_2H_2型、5个C_3HC_4-RING型和一个CCCH型。通过q RT-PCR技术对筛选的基因在根中的表达模式进行了分析,结果显示Bp ZFP_2、Bp ZFP_3、Bp ZFP_4、Bp ZFP5和Bp ZFP_8的表达受盐和干旱胁迫的显著诱导,表明这些基因参与了逆境胁迫的应答。     

大豆C2H2型锌指蛋白基因SCTF-1的克隆及功能分析

锌指蛋白是一类具有手指型结构的蛋白质,其中一些锌指蛋白是转录因子,对真核生物的生长发育及非生物逆境胁迫的耐受能力都有着重要作用。文章从大豆(Glycine max(L.)Merr.)中克隆了一个新的C2H2型锌指蛋白基因SCTF-1(GenBank登录号:JQ692081),该基因包含一个699 bp的开放阅读框,编码233个氨基酸,无内含子,有两个典型的C2H2型锌指结构。锌指结构中有植物锌指蛋白特有的保守氨基酸序列QALGGH。经软件预测分析,其等电点pI=8.33,分子量24.9 kDa。农杆菌介导的洋葱表皮细胞GFP瞬时表达实验结果表明,SCTF-1蛋白能够定位到细胞核中。通过RT-PCR检测发现该基因在大豆叶和花中的表达量较高,在茎和根的表达量相对较低。在对大豆幼苗的低温胁迫中,SCTF-1基因的表达量明显增加。将SCTF-1基因转入烟草(Nicotiana tabacum L.)中,发现SCTF-1基因的过量表达能够明显提高转基因烟草的耐冷能力。     

应用基因表达芯片分析水稻高温胁迫相关基因

非生物逆境,如低温、高温、干旱通常会严重影响到农作物的生长及产量,其中高温胁迫则是造成植物伤害的主要原因之一.为深入了解水稻高温胁迫反应的分子机理,发现新的耐高温相关功能基因,为水稻生物工程育种提供候选材料,采用Affymetrix水稻表达芯片分析了超级稻两优培九母本培矮64S(Oryza sativa L.)在高温逆境胁迫下,孕穗期、抽穗开花期的叶片全基因组表达谱,得到大量高温诱导表达基因.应用实时定量PCR方法对其中一部分基因的表达水平进一步分析,所得结果与基因芯片结果基本吻合,证明芯片分析数据是可靠的,为下一步耐高温相关基因的克隆、功能分析等研究提供了基础.     

水稻TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP207的克隆和表达分析

锌指蛋白是一类重要的转录因子, 广泛参与植物的生长发育和胁迫应答过程。文章使用生物信息学方法从水稻中预测并克隆了一个TFⅢA型锌指蛋白基因ZFP207(GenBank 登陆号: AK063147.1), 该基因包含一个567 bp的开放阅读框, 编码一条188个氨基酸组成的多肽,其编码产物的预测分子量为20.72 kDa, 等电点为9.67。锌指蛋白ZFP207含有一个典型的TFⅢA型锌指结构, 并且在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR-motif, 但不具有任何已知的核定位信号。系统发生分析结果表明, ZFP207与植物中已经发现的单锌指蛋白亲缘关系较近。通过RT-PCR方法分析了ZFP207基因在成株期水稻不同组织中的表达, 发现ZFP207在茎和叶中表达量较高, 而在穗和根中表达量较低。在酵母中的转录激活实验结果显示, ZFP207在酵母中不具有转录激活功能。     

香樟全基因组WRKY基因家族的鉴定与分析

WRKY转录因子基因家族是植物特有的一类基因,在植物次生代谢、生物和非生物胁迫中起着重要的调节作用。本研究通过生物信息学方法,在香樟(Cinnamomum camphora (L.) Presl.)全基因组中鉴定了60个WRKY基因(CcWRKY),并将其分为Group Ⅰ~ Ⅲ,其中,Group Ⅰ和Ⅲ的成员发生了收缩现象;片段复制是CcWRKY基因扩张的主要驱动力;Group Ⅰ有完整的WRKY结构域和锌指基序,但Group Ⅱ、Ⅲ存在结构域和锌指基序的丢失和变异现象;CcWRKY基因的启动子区域具有激素类和胁迫类响应顺式作用元件;基因表达分析结果显示,在贫瘠环境(未施肥)中大多数CcWRKY基因在香樟各个组织中高表达,而环境适宜(施肥)条件下,基因表达量降低。     

中华蜜蜂ZFP37基因的生物信息学分析及高温下表达特性的研究

锌指蛋白（Zinc finger proteins,ZFPs）是一类在真核生物体内广泛分布的蛋白质。锌指蛋白作为一类转录因子,它能够调控基因的表达和细胞的分化,最近的研究显示其在动植物抗逆方面也发挥着重要作用。本研究对中华蜜蜂 Apis cerana cerana ZFP37的蛋白结构进行了预测分析,并通过qRT-PCR分析了中华蜜蜂在遭受高温胁迫时ZFP37的表达情况,进一步了解锌指蛋白在中华蜜蜂应对热胁迫过程中的作用。结果显示,中华蜜蜂ZFP37可编码123个氨基酸,蛋白分子量为13.7 kDa,无跨膜结构。氨基酸同源序列比对结果表明,中华蜜蜂ZFP37序列与蜜蜂科昆虫的相似性最高,与其他膜翅目昆虫的相似性存在差异。基因的表达模式显示,ZFP37在高温下表达升高,此外,胁迫时间的增加也可导致ZFP37表达的升高。这些结果表明ZFP37对于中华蜜蜂应对热应激有重要的生物学意义。     

人造锌指蛋白的应用

C2H2锌指是真核细胞中最常见的DNA结合模体。由于C2H2锌指域靶位点特异性与结构和功能的模块性构成,使得C2H2锌指域成为构建特定的DNA结合蛋白的常用骨架。保持C2H2锌指的基本骨架不变,替换锌指特定位点的氨基酸残基,并融合表达其他功能域就可以得到具有靶向性的人造锌指蛋白(ZFP)。ZFP可以介导靶基因的转录调控,抑制或激活特定基因的表达与配体依赖的靶基因激活或抑制;对DNA进行修饰,如人造限制性内切酶,重组酶,整合酶;抗病毒感染等。因此,人造锌指蛋白应用前景广阔,研究价值显著,是未来人类基因治疗的革命性的工具。     

A gene that encodes a protein consisting solely of zinc finger domains is preferentially expressed in transformed mouse cells.

We describe the cloning and characterization of the mouse MOK-2 gene, a new member of the Krüppel family of zinc finger proteins. Sequencing of both cDNA and genomic clones showed that the predicted MOK-2 protein consists of seven zinc finger domains with only five additional amino acids. The finger domains of MOK-2 are highly homologous to one another but not to those of other zinc finger proteins. MOK-2 is preferentially expressed in transformed cell lines, brain tissue, and testis tissue. Its possible role in cellular transformation is discussed.