小麦TaLEC1基因的克隆及其表达特性分析

为了探讨LEC1基因在小麦(Triticum aestivum L)非生物胁迫应答中的功能,该研究通过RT-PCR结合RACE技术克隆小麦TaLEC1基因,并采用qRT-PCR方法分析了该基因在小麦不同组织以及不同处理下的表达模式,为深入研究小麦LEC1基因在干旱、高温和高盐胁迫下的响应机制奠定基础。结果表明:(1)成功克隆到小麦TaLEC1基因,该基因cDNA序列全长为1 074 bp,其中5′端非编码区23 bp,开放阅读框为741 bp,3′端非编码区310 bp,编码246个氨基酸,具有典型的CBFD_NFYB结构域。(2)实时荧光定量分析显示,TaLEC1在不同组织间表达差异显著,10 d龄幼苗的叶中表达量最高。(3)TaLEC1基因可被植物激素ABA诱导而上调表达,属于ABA依赖型的表达调控通路。(4)PEG模拟干旱胁迫处理后的0.5～1 h,TaLEC1基因呈上调表达;42℃胁迫处理过程中,TaLEC1基因呈稳定上调表达趋势,并在胁迫处理后12 h和48 h时表达急剧上调,分别为对照的52.8倍和34.5倍;NaCl胁迫处理0.5 h时TaLEC1基因迅速上调表达。研究表明,小麦TaLEC1基因参与ABA依赖的胁迫响应,推测可能在小麦耐受高温胁迫和渗透胁迫过程中发挥着重要的脱水保护功能。     

小麦TaMAPK2基因的克隆及表达分析

该研究从小麦中克隆了1个MAPK基因TaMAPK2。序列分析表明,TaMAPK2基因的ORF为1 110bp,编码369个氨基酸。序列比对分析表明,该基因所编码的蛋白与粗山羊草、水稻、谷子等MAPK蛋白具有较高的一致性,分别为99%、94%、94%。进化树分析表明,TaMAPK2与水稻OsMAPK2的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析表明,该基因的表达显著受渗透胁迫、低温胁迫、高盐胁迫、乙烯和双氧水诱导,受ABA抑制。研究表明,TaMAPK2可能参与非生物逆境胁迫及相关信号分子应答。     

茶树冷诱导基因RAV的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树RAV基因cDNA克隆,其开放阅读框编码361个氨基酸,包含两个保守的结构域AP2和B3,与多种植物RAV蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树RAV基因受低温、乙烯、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的5.8、10.0和1.9倍。在成熟叶片、芽、嫩茎中RAV基因表达量相近,花蕾和嫩根中表达较低,而在种子中不表达。推测该基因在组织中的表达受到严格控制以及在响应非生物胁迫中发挥重要作用。     

5个毛果杨PtrZFP基因的鉴定和表达分析

ZFP转录因子是植物中的一类具有指环结构域的转录因子。从毛果杨中鉴定出5条ZFP基因（命名为PtrZFP1-5）,对其特性和表达模式进行了分析,以期初步了解这些基因是否能对胁迫做出应答。对PtrZFP1-5基因进行生物学分析,进一步利用qRT-PCR技术分析NaCl、PEG₆₀₀₀和ABA胁迫处理后毛果杨根、茎和叶中5条基因的表达情况。PtrZFP1-5基因编码蛋白氨基酸残基数为258~338 aa,编码蛋白的分子量为27.7~37.3 kDa,理论等电点为4.87~8.61,5个基因不均等的分布在毛果杨基因组的3条染色体上。qRT-PCR结果显示,0.2 mol·L^-1 NaCl、15%（w/v）PEG6000和100 μmol·L^-1 ABA胁迫处理后,5个PtrZFP基因在毛果杨根、茎和叶中的表达模式明显不同。PtrZFP1基因在3种胁迫后毛果杨中均被明显的上调表达;PtrZFP2基因在盐、渗透和ABA胁迫处理后,叶中的表达都明显被抑制;PtrZFP3基因受到干旱胁迫时在根中的响应最为明显;而叶和茎中,表达量在大部分胁迫的大部分时间点无明显改变。PtrZFP4基因也能在根和茎中对干旱胁迫做出明显应答。PtrZFP5基因在经受盐和ABA胁迫后,在叶中的表达受到明显抑制。PtrZFP1-5这5个基因至少能在一种器官中对一种胁迫处理做出应答,但参与的胁迫应答类型和机制可能不同。     

两个小麦14-3-3基因的特征、亚细胞定位及其对非生物胁迫的响应(英文)

为了探讨14-3-3基因在小麦逆境胁迫应答中的调控作用,利用RACE技术克隆了两个包含完整编码框的14-3-3基因(命名为Ta14R1和Ta14R2),其中Ta14R1 cDNA长999 bp,编码262个氨基酸,而Ta14R2 cDNA长897 bp,编码261个氨基酸。Ta14R1/Ta14R2-GFP融合载体瞬时表达结果显示,Ta14R1和Ta14R2蛋白均定位于细胞质和细胞膜,但不在叶绿体中。荧光定量PCR分析表明,Ta14R1和Ta14R2均在萌发1 d的胚芽鞘中表达量最高;在高温、低温、模拟干旱和ABA处理下,两个基因在小麦的根和叶中都受胁迫诱导而且显著上调表达,推测这两个14-3-3基因通过依赖ABA的非生物胁迫响应途径发挥作用,可能参与了小麦中高温、低温和干旱胁迫的耐受调节过程。     

水稻泛素连接酶基因OsRING6的克隆及表达分析

RING(Really Interesting New Gene)型泛素连接酶在水稻生长、发育、生物和非生物胁迫中发挥着重要作用。根据水稻基因组信息,利用RT-PCR技术从粳稻日本晴中克隆了OsRING6基因的CDS序列。该基因的全长c DNA为1355 bp,包括长度为918 bp的CDS,编码一个含305个氨基酸的蛋白,预测该蛋白的分子量和等电点分别为32.96 k D和3.49,与籼稻(CT832014)和短花药野生稻(XM_006659599)中同源蛋白的序列相似性最高,分别为97%和83%。IPTG诱导表达的MBPOsRING6重组蛋白的表观分子量约为100 k D,比理论值76 k D大。启动子元件分析表明,其含有与干旱胁迫、光反应、ABA和GA信号传导相关的调控元件。Real-time PCR结果表明,该基因在水稻根、茎、叶、叶鞘、花和种子中都有表达,在萌发后4 d的种子中表达量最高,花中的表达量最低,且该基因的表达受到盐和ABA的诱导及PEG的抑制。OsRING6基因的克隆为水稻抗逆分子育种和功能分析提供了优质基因资源。     

陆地棉GhPYR1基因的克隆和功能分析

植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)在植物应对干旱、盐碱等逆境胁迫以及植物种子萌发、根伸长、芽休眠等阶段发挥重要作用。PYR/PYL/RCAR蛋白家族是ABA受体,与ABA结合后能够启动ABA信号传导通路,诱导ABA应答基因的表达。利用电子克隆和RT-PCR技术从陆地棉中克隆了Gh PYR1基因,其编码的Gh PYR1蛋白与拟南芥中At PYR1蛋白相似度为73%。将Gh PYR1蛋白序列与拟南芥14个PYR/PYL/RCAR家族成员蛋白序列进行比对并构建进化树,发现它与拟南芥PYR/PYL/RCAR蛋白亚家族III亲缘关系最近。过表达Gh PYR1基因的T3代拟南芥在外源ABA处理下,其种子萌发和初期根生长均滞后于野生型,表现出对ABA更加敏感;高盐和干旱胁迫对转基因种子的萌发抑制更强烈,但苗期胁迫处理下转基因拟南芥的长势却明显优于野生型;同时在外源ABA诱导条件下ABA应答基因RD29A、RAB18的表达量较野生型有明显提高。以上结果说明Gh PYR1基因编码的蛋白是ABA的受体,过表达该基因能够提高植物对ABA的敏感性和增强应对逆境胁迫的能力。     

水稻NAM基因家族的全基因组鉴定及表达分析（英文）

植物特异性转录因子NAM家族从属于NAC转录因子超家族,在植株生长发育、生理代谢以及应对各种胁迫反应中均发挥重要作用。该研究采用生物信息学方法鉴定水稻基因组中的NAM基因,分析其时空表达模式、亚细胞定位以及蛋白相互作用,并采用实时定量qRT-PCR方法分析不同外源激素(如SA、ABA和MeJA)以及非生物胁迫(包括干旱、盐和冷)处理下各NAM基因的表达特征,为进一步探索NAM基因在非生物胁迫中的功能和应激机制以及激素调控途径奠定基础。结果显示:(1)从水稻基因组中共鉴定出48个NAM基因,进化分析将其分为5个亚家族;NAM基因在水稻基因组中存在9对片段复制事件。(2)组织表达分析显示,NAM基因在水稻不同组织及发育时期表现特异性表达,特别是叶鞘、茎和节的生长过程中高表达,且大多数是核定位,并存在多种蛋白互作。(3)实时定量qRT-PCR表达分析显示,10个NAM基因在不同组织中均特异表达;大部分NAM基因在盐和干旱胁迫下表达上调,而在冷胁迫下表达降低;SA、ABA和MeJA处理均可显著改变各NAM基因的表达水平。研究表明,NAM基因在水稻生长发育、激素应答和非生物胁迫响应中具有重要作用。     

水稻含有B-box锌指结构域的OsBBX25蛋白参与植物对非生物胁迫的响应

锌指蛋白在调控植物生长发育和应对逆境过程中发挥着重要作用.为进一步研究锌指类蛋白参与植物非生物胁迫响应的分子机制,对水稻(Oryza sativa)中一个编码含有B-box锌指结构域蛋白的OsBBX25基因进行了功能分析.OsBBX25受盐、干旱和ABA诱导表达.异源表达OsBBX25的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)与野生型相比对盐和干旱的耐受性增强,且盐胁迫条件下转基因植物中KIN1、RD29A和COR15的表达上调,干旱胁迫下KIN1、RD29A和RD22的表达上调.外源施加ABA时,转基因植物的萌发率与野生型之间没有明显差异.OsBBX25可能作为转录调控的辅助因子调节胁迫应答相关基因的表达,进而参与植物对非生物胁迫的响应.     

逆境诱导水稻谷胱甘肽合成酶基因的表达研究

用RACE方法获得了全长的水稻谷胱甘肽合成酶(GS)基因的cDNA,并命名为OsGS(GeneBankaccession No.:AY453405)。该cDNA全长1 892 bp,编码一个由540个氨基酸组成的多肽,预测其氨基端(N端)含有一段定位叶绿体的信号肽。比较水稻基因组定位结果表明OsGS基因位于水稻12号染色体短臂上,转录区全长6 321 bp,由12个外显子和11个内含子组成。通过RT-PCR对OsGS在水稻正常生长条件和逆境条件下的表达进行了研究。结果表明,在正常生长条件下,OsGS在水稻幼苗的根和叶以及抽穗期水稻的根中表达;但不在抽穗期水稻的叶、茎和幼穗中表达,这显示OsGS在水稻中的表达具有发育和组织特异性。利用抽穗期水稻的叶片为材料,经高温、干旱和重金属逆境处理后,OsGS在抽穗期叶片中的转录被诱导表达;而在盐、低温、伤害逆境下则不被诱导。在轻度和中度干旱胁迫4 h后OsGS基因可被诱导表达。外源ABA处理也能够提高OsGS的转录水平,这显示OsGS可能是依赖ABA信号途径的环境胁迫诱导基因。     

非生物胁迫下水稻OsMATE基因表达分析

从水稻(Oryza sativa L.)叶片中克隆到与高粱(Sorghum bicolor) SbMATE最相似的同源基因OsMATE,利用半定量RT-PCR分析了OsMATE在水稻不同组织、不同非生物胁迫以及抗铝和铝敏感水稻品种中的表达。结果表明,OsMATE在水稻根和叶中表达非常低,叶鞘中几乎没有表达;铝、镉、砷、盐、铁、PEG6000、百草枯和ABA等非生物胁迫都可以诱导水稻根OsMATE的大量表达,而在水稻叶中,只有砷、盐和PEG6000可以少量诱导OsMATE的表达;并且铝毒胁迫下抗铝品种根中OsMATE的表达明显高于铝敏感品种。这说明非生物胁迫下OsMATE在水稻抗逆中可能发挥重要作用。     

丹参抗性基因SmORA1的克隆及诱导表达分析

该研究采用PCR方法从丹参中克隆出一条乙烯应答因子结合蛋白(ERF)转录因子编码基因,命名为SmORA1,GenBank登录号为KT359598。经分析发现该基因全长648bp,不包含内含子,编码206个氨基酸残基。编码蛋白SmORA1含有典型的AP2结合结构域。表达分析结果表明,SmORA1主要在丹参根中表达,且该基因的表达明显受到茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)、乙烯(ET)、机械创伤和病原菌等逆境信号的诱导,但低温和脱水情况下SmORA1表达下调。研究表明,SmORA1参与丹参生物胁迫反应,可整合JA、ABA、ET和病原菌等胁迫信号途径。     

非生物胁迫下水稻OsLRR基因的表达分析

植物中含有多种富含亮氨酸重复（leucine-rich repeats,LRRs）的蛋白质,这类蛋白质在植物生长、发育和抗病反应等方面发挥着重要作用。本研究在水稻中克隆到一个编码LRRs结构的基因OsLRR,以半定量RT-PCR检测了OsLRR在水稻不同组织和不同非生物胁迫的表达情况,并进一步分析了铝毒胁迫下OsLRR在抗铝和铝敏感水稻品种之间的表达差异。结果表明OsLRR在水稻根、叶鞘和叶中都有较高表达。铝、砷、PEG6000和ABA可诱导水稻根中OsLRR的表达,而镉、硝普钠和铁则抑制其表达。只有盐胁迫能诱导叶片中OsLRR的表达。铝毒可以诱导抗铝和铝敏感水稻品种根中OsLRR的表达,但随着处理时间的延长,抗铝品种中OsLRR的表达逐渐加强,而铝敏感品种中OsLRR的表达则逐渐减弱。     

橡胶草E2泛素结合酶基因TkUBC2基因的克隆及其表达分析

为解析橡胶草E2泛素结合酶在胁迫响应和信号转导中的功能,本文从橡胶草品系1151中克隆得到一个E2泛素结合酶基因,命名为TkUBC2,该基因编码区cDNA为459 bp,编码152个氨基酸。序列比对分析发现,不同物种间的UBC2高度同源,TkUBC2与莴苣、向日葵的UBC2相似性高达99%以上。采用荧光定量qRT-PCR技术分析该基因在橡胶草中的表达模式,结果表明,TkUBC2在不同组织中均有表达;而且PEG6000模拟干旱胁迫、甘露醇介导的渗透压胁迫以及植物激素茉莉酸甲酯(MeJA)、脱落酸(ABA)和乙烯利(ET)可诱导TkUBC2下调表达;而NaCl盐胁迫和UV辐射处理则上调TkUBC2表达。结果表明TkUBC2参与橡胶草抗逆反应、激素信号转导以及DNA损伤修复过程,以上结果为进一步解析该基因的功能奠定良好的基础。     

水稻Rop基因OsRac5表达特性

Rop在植物生长、发育、免疫及环境信号应答等多种生物学过程中具有重要作用。已有研究显示水稻Rop基因OsRac5可能与育性控制有关,但是该基因的表达特性,以及非生物胁迫和植物生长物质对其表达的影响尚不清楚。本文采用qRT-PCR技术检测了OsRac5在水稻生长发育过程中、非生物胁迫以及植物生长物质处理条件下的表达特性,结果显示OsRac5在水稻生长发育过程中在多种组织广泛表达,尤其在根和雌雄蕊形成期的幼穗中高表达;干旱、高盐和低温等非生物胁迫均能诱导OsRac5表达;ABA、GAs、6-BA等植物生长物质能上调OsRac5基因表达,提示该基因与水稻幼穗发育、抗逆性及细胞生长等过程相关。     

拟南芥盐胁迫应答相关基因AtGRP9的克隆及表达

利用拟南芥cDNA文库在裂殖酵母中的功能性表达 ,从拟南芥中分离了一个编码富甘氨酸蛋白 (glycine richprotein ,GRP)的cDNA克隆 (其基因被命名为AtGRP9)。在裂殖酵母中大量表达AtGRP9cDNA能显著提高细胞的耐盐性。在拟南芥中 ,AtGRP9基因的表达受盐胁迫诱导 ,其表达具有根器官特异性 ;而且 35S启动子组成形成超量表达植株的耐盐性明显提高。这些实验结果表明拟南芥AtGRP9可能是一盐胁迫应答相关基因。     

小麦TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的克隆与表达分析

为了探究小麦(Triticum aestivum L.)WRKY基因的功能,采用同源克隆的方法,从小麦品种‘科农199’中克隆得到2个WRKY基因,分别命名为TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2,并对其进行生物信息学分析和不同逆境胁迫下的表达分析。生物信息学分析显示,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因都含有2个内含子和3个外显子,分别编码206和138个氨基酸,编码蛋白都属于亲水性不稳定非分泌型的核蛋白。系统进化分析表明,TaWRKYⅢ-A37蛋白与其两个同源拷贝的亲缘关系最近,而TaWRKYⅡc-D2蛋白与粗山羊草亲缘关系最近。qRT-PCR结果表明,TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因在小麦根、茎和叶中均有表达,前者在根中表达量最高,后者在叶中表达量最高,二者均在茎中低表达;在苗期TaWRKYⅢ-A37基因受到PEG、H_2O_2和ABA胁迫后表达上调,NaCl处理后4～8 h内表达下调且低于对照表达水平,而且在灌浆期受到PEG、NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达均上调;苗期TaWRKYⅡc-D2基因在NaCl、H_2O_2和ABA胁迫后表达下调,PEG处理2 h时表达上调且高于对照表达水平,并且在灌浆期经PEG和NaCl胁迫后表达下调,受H_2O_2和ABA胁迫后表达上调。该研究结果为深入探究TaWRKYⅢ-A37和TaWRKYⅡc-D2基因的抗逆功能奠定了理论基础。     

马铃薯StSRP1的克隆、表达及生物信息学分析

胁迫相关基因的表达导致代谢物的积累和生化与生理途径的改变,对于植物适应不利胁迫条件至关重要。通过研究马铃薯StSRP1的结构和在逆境胁迫中的表达情况,为验证马铃薯StSRP1在抵抗生物胁迫过程中的作用奠定了基础。运用电子克隆法获得StSRP1全长序列,利用生物信息学分析StSRP1的核酸序列、氨基酸序列、蛋白质结构和启动子,基于NCBI数据库,选取20条与StSRP1匹配度高的胁迫相关蛋白序列构建了系统进化树,对不同物种间的SRP蛋白进行比对。经ABA、MJ和病菌的诱导,对StSRP1进行qRT-PCR分析。克隆获得StSRP1全长867 bp,可编码288个氨基酸,无信号肽序列,无跨膜区,有34个可能的磷酸化位点,亲水性蛋白,定位于内质网。StSRP1的表达受ABA、MJ和病菌的调控。StSRP1可能参与马铃薯逆境胁迫应答过程     

柑橘MYB15基因的克隆与表达分析

采用电子克隆和RT-PCR方法从柚(Citrus maxima(Burm.)Merr.)、枳(Poncirus trifoliata(L.)Raf.)和柠檬(Citrus limon(L.)Burm.f.)实生苗中克隆了3个MYB蛋白基因,分别命名为CmMYB15、PtMYB15和ClMYB15;并用实时定量qRT-PCR技术检测了该基因在脱落酸(ABA)、干旱、低温和高盐胁迫处理下的时空表达。结果显示,CmMYB15、PtMYB15和ClMYB15的cDNA序列全长分别为994、992、988 bp,分别编码267、266、265个氨基酸,且编码的氨基酸序列N端均含有2个串联的不完全重复的MYB DNA-binding结构域,由此推测该3个基因均属于R2R3亚类;MYB15基因均能被ABA、干旱、低温和高盐胁迫诱导表达,且在柚、枳和柠檬中存在表达差异。本研究表明柚CmMYB15、枳PtMYB15和柠檬ClMYB15是MYB基因家族成员,可能在柑橘响应非生物胁迫过程中起到一定的作用。     

玉米逆境胁迫响应基因ZmbZIP71的克隆与表达分析

从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到了与逆境胁迫相关的bZIP（Basic Leucine Zipper Protein）基因ZmbZIP71。ZmbZIP71基因的开放阅读框为471 bp,编码156个氨基酸,相对分子量为17.59 kDa,等电点pI为9.24。ZmbZIP71蛋白包含真核生物中高度保守的bZIP结构域。ZmbZIP71基因编码区的基因组序列全长为1050 bp,包括2个外显子和1个内含子。利用实时荧光定量PCR方法分析ZmbZIP71基因在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式,结果表明,该基因在雄穗和雌穗中的表达量较高,并且受干旱、低温和ABA的胁迫诱导上调表达,在盐胁迫下下调表达。