Chib1和PAL5基因在AM真菌Glomus fasciculatus诱导大豆抗线虫病害防御反应中的作用

本研究系统分析了大豆（品种：‘鲁豆4’）接种AM真菌Glomus fasciculatum和胞囊线虫（SCN,Heterodera glycines）4号生理小种后各处理菌根和线虫侵染率、几丁质酶和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性及几丁质酶基因Chib1和苯丙氨酸解氨酶基因PAL5转录物的动态变化。结果表明,接种SCN对AM真菌的侵染率没有产生显著影响,但先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内线虫侵染率明显低于只接种SCN的处理。另外,先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内几丁质酶和PAL活性显著提高,活性高峰出现在接种线虫后的第3天。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN的大豆根内两种基因Chib1和PAL5转录物高峰也出现在接种SCN后的第3天,即AM真菌侵染率快速上升而SCN侵染率快速下降时期。所以Chib1和PAL5基因的表达可能是AM真菌诱导的抗大豆胞囊线虫病害防御反应的一种表现。因此推测Chib1和PAL5直接参与了AM真菌诱导大豆抗胞囊线虫病害的防御反应。     

AM真菌和胞囊线虫对大豆根内酶活性的影响*

将‘鲁豆4号’大豆接种丛枝菌根(AM)真菌聚生球囊霉Glomus fasiculatum和大豆胞囊线虫(SCN)Heterodera glycines 4号生理小种后, 定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染速率、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明, 接种AM真菌大豆根系中4种酶活性高于对照水平; 先接种AM真菌后接种SCN处理根系中POD、PAL及几丁质酶的活性高于只接种SCN的处理,并且酶活性峰值出现的时间均早于或相当于后者。另外,PAL及几丁质酶活性出现高峰时期也正是AM真菌侵染率迅速升高及线虫侵染速率快速下降期。因此,AM真菌先激活了大豆的防御反应,然后使其对SCN的侵染产生快速反应,PAL及几丁质酶在AM真菌诱导的抗、耐线虫病害机制中起重要作用。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN处理大豆根系中,β-1,3葡聚糖酶活性低于只接种AM真菌的处理。作者认为本试验条件下,该酶在大豆抗SCN病害中的作用表现不明显。     

AM真菌和胞囊线虫对大豆根内酶活性的影响

将‘鲁豆4号’大豆接种丛枝菌根(AM)真菌聚生球囊霉Glomus fasiculatum和大豆胞囊线虫(SCN)Heterodera glycines4号生理小种后,定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染速率、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β—1,3葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明,接种AM真菌大豆根系中4种酶活性高于对照水平：先接种AM真菌后接种SCN处理根系中POD、PAL及几丁质酶的活性高于只接种SCN的处理,并且酶活性峰值出现的时间均早于或相当于后者。另外,PAL及几丁质酶活性出现高峰时期也正是AM真菌侵染率迅速升高及线虫侵染速率快速下降期。因此,AM真菌先激活了大豆的防御反应,然后使其对SCN的侵染产生快速反应,PAL及几丁质酶在AM真菌诱导的抗、耐线虫病害机制中起重要作用。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN处理大豆根系中,β—1,3葡聚糖酶活性低于只接种AM真菌的处理。作者认为本试验条件下,该酶在大豆抗SCN病害中的作用表现不明显。     

AM真菌和胞囊线虫对大豆根内酶活性的影响

将‘鲁豆4号’大豆接种丛枝菌根(AM)真菌聚生球囊霉Glomus fasiculatum和大豆胞囊线虫(SCN)Heterodera glycines 4号生理小种后, 定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染速率、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明, 接种AM真菌大豆根系中4种酶活性高于对照水平; 先接种AM真菌后接种SCN处理根系中POD、PAL及几丁质酶的活性高于只接种SCN的处理,并且酶活性峰值出现的时间均早于或相当于后者。另外,PAL及几丁质酶活性出现高峰时期也正是AM真菌侵染率迅速升高及线虫侵染速率快速下降期。因此,AM真菌先激活了大豆的防御反应,然后使其对SCN的侵染产生快速反应,PAL及几丁质酶在AM真菌诱导的抗、耐线虫病害机制中起重要作用。值得注意的是,先接种AM真菌后接种SCN处理大豆根系中,β-1,3葡聚糖酶活性低于只接种AM真菌的处理。作者认为本试验条件下,该酶在大豆抗SCN病害中的作用表现不明显。     

分根培养系统中AM真菌抑制大豆胞囊线虫病的效应

在分根培养系统中将大豆(Glycine max Merrill)幼苗接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(G.etunicatum)或/和大豆胞囊线虫(SCN,Heterodera glycines)后,定期测定大豆根系中AM真菌及线虫侵染率、病情指数、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶活性的动态变化。结果表明,将大豆胞囊线虫与AM真菌接种于分根培养系统同一室或分别接种于不同室,AM真菌均能显著降低大豆病情指数和线虫侵染速率,且将二者接种同一室处理的效果大于不同室处理;与只接种SCN的处理相比,接种摩西球囊霉和幼套球囊霉3周后在同室接种SCN处理的根围土壤中胞囊数、根上胞囊数和根内线虫数分别降低了47.4%、58.9%、46.6%和50.5%、67.0%、57.5%,表明AM真菌能显著抑制线虫的发育;摩西球囊霉和幼套球囊霉在一定时间段内诱导了大豆根系过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶、β-1,3-葡聚糖酶及几丁质酶的活性。摩西球囊霉和幼套球囊霉能够诱导大豆植株抵抗大豆胞囊线虫的侵染,既能在同一室的根围局部与SCN竞争侵染位点,又能对不同室的根系诱导产生防御性酶,推测摩西球囊霉和幼套球囊霉拮抗SCN的效应既是局部的,也是系统性的。     

几丁质酶及其在抗植物真菌病害中的作用

几丁质酶 (ChitinaseEc .3.2 .1 4 )广泛存在于植物、动物及微生物细胞和组织中 ,参与多种生理过程。几丁质是构成大多数真菌细胞壁的主要成分。研究发现许多微生物都可以产生几丁质酶。几丁质酶的生物活性可显著抵抗植物真菌病害。对几丁质酶的研究历史和现状进行了综合论述 ,并对几丁质酶及其抗病性、几丁质酶在植物病害生物防治和抗病基因工程中的应用前景进行了展望。     

大豆GmCAT3和GmCAT5基因在大肠杆菌中的热击诱导表达

利用RT-PCR技术获得大豆过氧化氢酶GmCAT3和GmCAT5基因的cDNA片断,序列长为1 492 bp,编码492个氨基酸,相对分子质量分别为56.9和56.7 kD,等电点(pI)都为6.77,同时预测了蛋白质的二级和高级结构;将获得的目的片段连接到pBV220表达载体上,转化大肠杆菌BL21(DE3)进行诱导表达,经SDS-PAGE电泳分析,在42℃诱导6 h的条件下,蛋白的表达量最佳,诱导的目的蛋白在57 kD处主要以包涵体的形式存在,获得重组蛋白占总蛋白的百分比分别是47%和35%,为近一步研究大豆过氧化氢酶的结构和功能提供了实验基础.     

amrG1基因在谷氨酸棒杆菌乙酸活化中的作用

谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum可以利用乙酸为碳源和能源进行生长. 乙酸代谢中涉及乙酸活化的两个酶为磷酸转乙酰酶PTA和乙酸激酶AK, 它们是由pta-ack操纵子经诱导表达产生的. 采用转座子挽救法, 我们从调控突变株C. glutamicum G25中获得了amrG1和amrG2两个目标基因. 经分析鉴定, amrG1基因(NCBI GenBank 接受号为AF532964)可能参与乙酸代谢调控, 编码作用于pta-ack操纵子的一个调控因子. 该调控因子基因序列全长732 bp, 开放阅读框含有243个氨基酸, 分子量约为27 kD. 通过基因定点缺失和过量表达技术, 在谷氨酸棒杆菌野生型菌株中分别构建了amrG1基因缺失菌株和表达菌株, 并研究了它们在含有葡萄糖和/或乙酸不同碳源的基本培养基上生长时产生的PTA和AK酶活性特征. 酶活性测定结果发现其中的amrG1基因缺失菌株和表达菌株存在着与野生型菌株不同的一系列酶学特征, 分析显示: 以野生型菌株为对照, amrG1基因缺失菌株在含有葡萄糖碳源的培养基上生长时表现出较高的PTA和AK酶活性, 并且在葡萄糖和乙酸两种碳源上生长时表现出与乙酸碳源上生长时几乎同样的PTA和AK酶活性; amrG1基因过量表达对葡萄糖碳源上生长产生的PTA和AK酶活性有一定程度的抑制, 即表现出与基因缺失情况相反的调控效应. 根据以上结果分析, amrG1可能编码了作用于pta-ack操纵子的一个阻遏因子或共阻遏因子.     

水杨酸在AM真菌侵染和诱导植物抗病性中的作用

水杨酸（SA）是一种广泛存在于高等植物体内的酚类物质,是肉桂酸的衍生物,在植物许多生理过程中发挥重要作用（原永兵和曹宗巽,1994）,如诱导某些植物开花和气孔关闭;导致天南星科植物的佛焰花序产热;促进侧芽萌发;抑制乙烯的生物合成;调节某些植物的光周期;影响黄瓜的性别分化等（Wang＆Tsao,1979）;因而Raskin提出SA是一种新的植物激素（Raskin,1992）.许多试验证明SA是重要的能够激活植物过敏反应（HR）和系统获得抗性（SAR）的内源信号分子（Malamy et a1.,1990）,能诱导烟草和黄瓜等植物对细菌、真菌、病毒等多种病害的抗病性（原永兵等,1997）.     

花青素合成基因bz1和bz2在莲藕染色体上的定位

Bronze 1(bz1)是编码UDP葡萄糖类黄酮葡糖基转移酶(UFGT)的基因,UFGT是种子糊粉层中的花青素生物合成酶。Bronze2(bz2)是另一种花青素生物合成基因,与类黄酮的酰化、糖基化、转运、沉积等有关。以生物素标记的重组质粒pUC19中含有玉米bz1和bz2基因作为探针,与莲藕(Nelumbonucifera L. )的有丝分裂染色体标本进行荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)。结果显示,bz1和bz2基因分别位于莲藕的第2和第4号染色体长臂上,与着丝粒的相对距离分别为79%和67%。这是首次提供莲藕染色体上的FISH杂交信息,从而为增加莲藕染色体组中的遗传标记和建立遗传图谱奠定基础。     

酿酒酵母gpd1和hor2基因在大肠杆菌中的共表达

利用途径工程的方法,在大肠杆菌中构建一条新的产甘油的代谢途径。从酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)克隆3_磷酸甘油脱氢酶基因(gpd1)和3_磷酸甘油酯酶基因(hor2 ) ,并将两个基因串连到启动子trc的下游,构建由trc启动子控制的能高效表达的多顺反子重组质粒pSE_gpd1_hor2 ,将重组质粒导入大肠杆菌BL2 1菌株中,构建得到的重组菌株GxB_gh能将葡萄糖转化为甘油。结果表明重组菌株GxB_gh以葡萄糖为底物进行发酵,甘油产量为4 6 6 7g L ,葡萄糖的转化率为4 2 87%。这为利用工程菌绿色生产甘油进行了前期的探索,也为进一步构建能生产1,3_丙二醇的工程菌打下了良好的基础。     

大豆花叶病毒外壳蛋白基因的克隆和其在大肠杆菌中的表达

通过多聚酶连锁反应(PCR),我们合成了包括病毒外壳蛋白基因在内的病毒基因组3’端区域,并完成了其全部序列分析,比较SMV(北京分离物)和SMv—N株的序列发现;外壳蛋白基因的核苷酸序列同源性达93．D％,其氨氢基酸序列同源性高达98．5％,就基因组3,端非编码序列而言,其同源性达88．8％。Western b1ot分析结果表明所克隆的cDNA片段在大肠杆菌JMl07中能表达正常的病毒外壳蛋白。     

水稻新基因OsRwp34在大肠杆菌中表达的毒害作用

在水稻高温诱导cDNA文库中克隆了一个新的水稻基因OsRwp34,同源性分析表明OsRwp34是一典型的孤儿基因。为了研究OsRwp34的功能,构建了OsRwp34的表达载体pET-28(a)OsRwp34,并转化大肠杆菌菌株BL21(DE3),用IPTG诱导并定时从培养液中取样以检测OD600值和用平板记数法测定活菌数,结果发现在诱导30min后宿主菌开始大量死亡,表明OsRwp34的表达产物使宿主菌死亡。随后构建了1个N末端缺失15个氨基酸残基和2个C末端分别缺失12和47个氨基酸残基的OsRwp34缺失体,IPTG诱导后都没有出现毒性作用,推测N和C末端氨基酸残基的同时存在是OsRwp34的毒性作用所必须的。其详细机理有待进一步研究。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-d(t)1、Pi-b、Pi-ta2的聚合及分子标记选择

冈46B(G46B)是水稻生产应用中的一个农艺性状十分优良的保持系 ,其主要的缺陷是稻瘟病抗性较弱 ,通过对地谷 ,BL-1,Pi-4号等三个分别含抗病基因Pi-d(t)¹、Pi-b、Pi-ta² 的稻瘟病抗性材料与G4-6B聚合杂交 ,并利用抗病基因连锁的分子标记对杂交后代进行辅助选择 ,在聚合杂交的F2代及B1C1代群体中共获得了 15株含Pi-d(t)¹ 、Pi-b、Pi-ta² 等三个抗稻瘟病基因的材料 ,其可能的基因型分别为 :三基因杂合体Pi-d(t)¹ pi-d(t)¹ Pi-bpi-b-Pi-ta² pi-ta²4株 ,双基因杂合体 10株 ,其中Pi-d(t)¹ Pi-d(t)¹ Pi-bpi-b-Pi-ta² pi-ta²6株 ,Pi-d(t)¹ pi-d(t)¹ Pi-bpi-b-Pi-ta² Pi-ta² 3株 ,Pi-d(t)¹ pi-d(t)¹ Pi-bPi-b-Pi-ta² pi-ta² 1株 ,双基因纯合体Pi-d(t)¹ Pi-d(t)¹ Pi-bpi-b-Pi-ta² Pi-ta²仅1株 ,这一研究结果为进一步改良G46B的稻瘟病搞性奠定了基础,同时这一研究结果表明利用分子标记可快速、有效地实现多个抗病基因的聚合,大大提高水稻抗病育种的效率。     

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。     

Caveolae/caveolin-1/ERK1/2信号通路在降钙素基因相关肽抑制血管平滑肌细胞增殖中的作用

业已证明,Caveolae及其蛋白caveolin-1参与了细胞膜的胆固醇转运和细胞膜的信号转导．我们前期工作发现降钙素基因相关肽(CGRP)抑制血管平滑肌细胞(VSMC)增殖的信号通路与抑制ERK_1/2活性和上调caveolin-1表达有关．本文研究Caveolae及caveolin-1在CGRP抑制VSMC增殖中的作用,进一步研究caveolin-1表达增加是否有直接抑制ERK_1/2信号激酶活性的作用．采用大鼠主动脉贴块法培养VSMC,取3～10代VSMC用于实验,10%小牛血清(FBS)用于刺激VSMC增殖,用β-环糊精(cyclodextrin)或菲律宾菌素(filipin)剥夺胆固醇破坏Caveolae结构;MTT法和流式细胞仪用于检测细胞增殖;蛋白质印迹和免疫共沉淀法分别用于检测目的蛋白的表达或蛋白质间相互作用．结果显示,CGRP呈时间和浓度依赖性显著抑制10% FBS诱导的VSMC增殖．细胞Caveolae结构的破坏能降低CGRP抑制VSMC增殖作用,同时也增加了ERK_1/2的磷酸化;β-环糊精孵育细胞能降低 caveolin-1的表达．免疫共沉淀发现10% FBS和/或CGRP共同孵育细胞对非磷酸化ERK_1/2与caveolin-1的结合无差别,但10% FBS 能降低磷酸化ERK_1/2与caveolin-1的结合,CGRP预孵育细胞能增加这两者的相互作用．结果揭示,Caveolae及caveolin-1可以正调控CGRP抑制VSMC增殖作用,其机制可能与CGRP增加caveolin-1与p-ERK_1/2在Caveolae的结合,并抑制p-ERK_1/2核转位作用有关．     

棉花微管蛋白基因GhTub1在纤维细胞中的特异表达

以陆地棉(Gossypium hirsutum )纤维发育前期和中期的胚珠及纤维细胞为材料构建cDNA文库, 通过ESTs分析获得了一个β-微管蛋白家族成员(GhTub1). 以该cDNA的3′-UTR为探针, 利用Northern杂交方法, 对GhTub1基因在棉花不同器官及棉纤维不同发育阶段的表达进行了分析, 发现该基因的表达具有棉纤维细胞特异性. 在纤维发育过程中, GhTub1转录产物的累积主要发生在纤维细胞延伸阶段, 在纤维延伸速度最快时达到高峰. 利用裂殖酵母系统, 对GhTub1的细胞内功能进行了初步分析, 发现该基因在酵母中过量表达能使其细胞显著伸长或分支. 这些实验结果暗示GhTub1基因可能在纤维细胞的极性延伸中具有功能.     

KISS-1/GPR54基因及其在生殖中的作用

KISS-1及其受体GPR54基因对青春期的正常启动具有重要作用。青春期开始前后, 动物下丘脑中KISS-1和GPR54 mRNA水平很高, Kisspeptins(KISS-1基因产物)通过激活GPR54增加促性腺激素的释放, KISS-1基因的表达受性腺类固醇激素的调控。GPR54基因突变可以导致人和鼠的特发性促性腺激素分泌不足性腺机能减退症和促性腺激素依赖性性早熟。文章还介绍了KISS-1、GPR54基因的结构、表达、多态性以及和其它生殖调控因子之间的相互关系。     

组蛋白乙酰化/去乙酰化在真核基因转录调控中的作用

真核生物中 ,染色质的基本单位是核小体。核小体由H2 A ,H2 B ,H3 ,H4构成的核心组蛋白八聚体及缠绕于其上的DNA构成。最近的研究结果表明 ,核心组蛋白的乙酰化 去乙酰化过程是调控基因活性的一个关键步骤[1] 。而含有组蛋白去乙酰化酶活性的分子有两类 :一类是与酵母RPD3同源的分子 ,另一类是与RPD3不同源的分子。它们各有其不同的来源 ,存在于各自的复合物中 ,催化不完全相同的组蛋白或其他蛋白质去乙酰化 ;这些去乙酰化酶与基因转录的调控存在着密切的关系 ,主要是介导基因转录的抑制。     

水稻Act1启动子融合的bar基因在转基因燕麦T3代中的表达

以微弹轰击法转化获得的含bar基因燕麦T3代为材料,运用Northernblot方法研究了bar基因在燕麦的不同生育阶段、不同叶位、以及Challenge(0.20%)处理后不同时间的叶片中mRNA水平的变化。结果表明,外源bar基因在燕麦的不同生育阶段、不同叶位、以及除草剂处理后转录水平没有明显差异。由于除草剂喷涂后,植株体内氨含量的变化能够反映bar基因编码的PAT酶活性的变化,因而测定了Challenge处理后不同时间、不同部位的叶片中氨含量的变化情况。结果发现,含bar基因的燕麦植株体内氨含量在除草剂处理后不同时间和不同部位都没有显著的变化,而对照植株体内氨的含量在除草剂处理后能迅速上升。这表明,含bar基因的燕麦植株体内由于PAT酶的稳定表达,而使氨的含量维持在较低水平。从转录和翻译两个层次上反映了水稻Actl启动子融合的bar基因在转基因燕麦T3中能够稳定表达,且表达水平不受叶位和除草剂的影响。