一个编码1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶类似物的拟南芥基因的克隆及其在胁迫条件下的表达分析

以对照和盐处理的拟南芥幼苗为材料,利用mRNA差异显示技术筛选得到一个受盐诱导的的3′端cDNA部分序列,其相应的基因AtITL1编码1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶类似物.Northern blot分析表明,该基因除受盐诱导外,还受低温诱导,但几乎不受干旱和ABA诱导.分析AtITL1基因的5′区发现存在对渗透及低温胁迫起反应而对ABA不起反应的DRE/CRT顺式作用元件.这些研究表明,编码1,3,4-三磷酸肌醇5/6-激酶类似物的拟南芥基因可能参与了ABA不依赖的胁迫信号传递途径.     

拟南芥AtWRKY25、AtWRKY26和AtWRKY33在非生物胁迫条件下的表达分析

WRKY 转录因子家族在调控植物逆境诱导反应、生长发育及其信号转导等方面起着重要的分子生物学功能。文章采用Northern 杂交的方法, 对拟南芥3个WRKY基因进行表达谱分析。结果表明: AtWRKY25、AtWRKY26和AtWRKY33受多种非生物逆境因子(温度因子、高盐、渗透胁迫和激素脱落酸)的影响, 其中低温和高盐对AtWRKY25、AtWRKY26和AtWRKY33的诱导尤为明显, 表明这3个AtWRKY基因可能在响应环境信号方面起着一定的作用。作为序列相似性较高的AtWRKY25、AtWRKY26和AtWRKY33对一些胁迫因子的表达模式呈现一定的相似性; 但AtWRKY33受高温的抑制和低温的快速诱导, 与另外两个基因的表达模式不同, 推测它们对温度胁迫因子的反应存在差异。此外, 对启动子序列的生物信息学分析发现, 3个基因的启动子包含多个与非生物逆境反应相关的顺式作用元件。     

玉米果糖—6—磷酸，2—激酶／果糖—2，6—二磷酸酶基因的结构与表达分析

通过RT-PCR,结果RACE技术,得到了玉米（Zea maysL.)果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶的全长cDNA克隆。命名为mF2KP,氨基酸序列同源性比较发现,mF2KP蛋白可以分为两个部分;C端包含高度保守的催化功能区。N端为植物中特有的多肽,将mF2KP基因中一段包含完整催化功能区的片段在大肠杆菌（Escherichia coli)中表达,融合蛋白具有果糖-6-磷酸,2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶活性,Northern杂交证明在种子活力不同的幼苗中,mF2KP的转录水平存在明显差异。种子活力越高,幼苗中mF2KP的转录水平越低。     

枯草芽孢杆菌寡聚—1，6—葡萄糖苷酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

本研究用鸟枪法构建了枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis)HB002的基因组文库,经平板法筛选得到了六株能水解合成底物对－硝基苯－α-D－葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆,经鉴定均含克隆了寡聚－1,6－葡萄糖苷酶基因的重组质粒（命名为pHBM001-pHBM006)。选择pHBM003,对其插入片段测序分析,此片段内有一编码561个氨基酸的开放阅读框,该 蛋白质的计算分子量为65.985kD。HB002的寡聚－1,6－葡萄糖苷酶的氨基酸序列与Bacillus sp.和凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans)的寡聚－1,6－葡萄糖苷酶的氨基酸序列一致性分别为81％、67％,相似性分别为89％、79％。从pHBM003中扩增出寡聚－1,6－葡萄糖苷酶基因,克隆到pBV220上,转化大肠杆菌（Escherichia coli)DH5α,得到三个能水解对－硝基苯－α－D－葡萄糖吡喃糖苷的阳性克隆HBM003－1～HBM003－3,将此三个菌株热诱导表达,SDS－PAGE电泳可检测到特异表达的蛋白质,其中HBM003－1、HBM003－2表达的蛋白约66kD,为完整的寡聚－1,6－葡萄糖苷酶,而HBM003－3表达的蛋白质偏小;表达的蛋白质均有寡聚－1,6－葡萄糖苷酶活性。     

人类核糖体S6激酶RPS6KA5的cDNA克隆及组织表达谱分析

人类核糖体S6激酶包括两个蛋白家族P90RSK和P70S6K,它们分别介导着两条细胞信号传导通路。当这些激酶活性被它们的抗体或纳巴霉素抑制时,细胞的增殖随之停止。但当纳巴霉素的结构类似物－免疫抑制剂FK－506作用于细胞时,虽可抑制成纤维细胞PBLl的增殖,但却不能抑制P90RSK、P70S6K和MAPK的活性。这提示体内还存在着已知P90RSK和P70S6K蛋白的替代者或还存在着不涉及已知P90RSK和70S6K的信号通路。为此,本文采用“同源筛选”策略,试图证实上述推测。我们以小鼠P90RSK基因的保守性序列为探针,在NCBIEST数据库中进行同源筛选,得到三个人体同源EST片段。以EST片段的整合序列为探针,在人脑组织cDNA文库中进行杂交筛选,最终获得3833bp的全长cDNA序列,其中第165-2570bp为一完整的开放阅读框,编码了802个氨基酸。这个推导蛋白质与人P90RSK家族成员具有较高氨基酸同源性,并被命名为RPS6KA5,它在国际GenBank的登录号为AF090421,Northern杂交显示该基因在人各组织中广泛表达,RH定位将该基因定于14号染色体长臂31-32．1的范围内,另一新的P70S6K基因(GenBank注册登记号为AF037447)也已被克隆,从而证实了人体内存在着已知P90RSK及P70S6K家族基因替代者的最初设想。     

转香蕉MaASR1基因的拟南芥株系在干旱胁迫条件下的表达谱分析

干旱是最重要的环境胁迫,香蕉MaASR1基因在植物响应逆境胁迫时发挥着重要作用,为了深入研究MaASR1基因的过表达使拟南芥抗旱的分子机制,利用全基因组表达芯片来广谱的筛选MaASR1基因转入后自然条件下及干旱处理条件下差异基因的表达情况。对基因芯片的结果进行了详细的生物信息学分析及相关基因的RT-PCR验证,结果表明MaASR1基因异源表达的拟南芥株系在自然生长条件下共有747个差异基因,其中上调基因559个,下调基因188个;在干旱胁迫条件下共得到653个差异基因,其中上调基因256个,下调基因397个;MaASR1基因的转入可以通过影响激素、光合作用、锌指蛋白及不依赖ABA途径的DREB2A等相关基因的表达来提高拟南芥的抗旱性。为解析MaASR1基因作为转录因子提高植物抗旱能力的分子机制奠定基础。     

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。     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因（SfPR-1）的克隆及在盐胁迫下的表达分析

利用抑制消减杂交法从藜科猪毛菜属盐生植物费尔干猪毛菜（Salsola ferganica）中分离得到了一个盐胁迫响应的cDNA片段,结合SMARTTMRACE技术获得了费尔干猪毛菜病程相关蛋白基因的cDNA,命名该基因为SfPR-1（GenBank登录号：JQ670917）。序列分析表明,SfPR-1长817 bp,含有501 bp的阅读框、65 bp的5＇-UTR和251 bp的3＇-UTR,编码166个氨基酸,分子质量为18.01 kD,理论等电点为9.37。通过BLAST同源序列比对分析,结果显示该基因编码的蛋白与已知甜菜、拟南芥、烟草及玉米的病程相关蛋白PR-1同源性分别为73.6%、57.8%、55.5%和53.9%,且具有PR-1家族特有的6个半胱氨酸保守结构域。半定量RT-PCR和实时荧光定量RT-qPCR分析表明,该基因在盐胁迫后表达呈明显上调,初步推测病程相关蛋白基因SfPR-1可能与费尔干猪毛菜的耐盐性相关。     

水稻细胞质1，6—二磷酸果糖酶基因1195bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6－二磷酸果糖酶（EC3．13．11）催化1,6－二磷酸果糖分解为6－磷酸葡萄糖和无机磷酸。在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6－二磷酸果糖酶：即叶绿体型1,6－二磷酸果糖酶和细胞质型1,6－二磷酸果糖酶。由于细胞质型1,6－二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水解细胞质型1,6－二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β－葡糖醛酸酶（GUS）报告基因建成嵌合表达载体。采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性。组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞,泡状细胞,维管组织中均无表达,在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达,在根,茎所有细胞中均没有蓝色反应,为进一步研究1,6－二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS活性进行了荧光定量分析。结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7031．5pmol4-MU^-1.min^-1.mg蛋白。在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片,叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性,实验结果表明,ATG上游1195bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件。     

Trehalose Biosynthesis in Response to Abiotic Stresses

Trehalose is a non‐reducing disaccharide that is present in diverse organisms ranging from bacteria and fungi to invertebrates, in which it serves as an energy source, osmolyte or protein/membrane protectant. The occurrence of trehalose and trehalose biosynthesis pathway in plants has been discovered recently. Multiple studies have revealed regulatory roles of trehalose‐6‐phosphate, a precursor of trehalose, in sugar metabolism, growth and development in plants. Trehalose levels are generally quite low in plants but may alter in response to environmental stresses. Transgenic plants overexpressing microbial trehalose biosynthesis genes have been shown to contain increased levels of trehalose and display drought, salt and cold tolerance. In‐silico expression profiling of all Arabidopsis trehalose‐6‐phosphate synthases (TPSs) and trehalose‐6‐phosphate phosphatases (TPPs) revealed that certain classes of TPS and TPP genes are differentially regulated in response to a variety of abiotic stresses. These studies point to the importance of trehalose biosynthesis in stress responses.     

水曲柳FmJAZ1基因在非生物胁迫中的响应模式和激素诱导表达分析

克隆FmJAZ1基因,明确其在低温和NaCl胁迫中的响应模式和激素诱导下的转录表达特性。通过基因克隆的方法得到水曲柳中的FmJAZ1基因,利用生物信息学软件对所得到的序列进行分析并构建系统进化树,对水曲柳FmJAZ1基因进行了时空表达特异性的分析,对根、茎、叶、芽、雄花、雌花、种子等7个部位以及在5-9月5个月份分别取样,对水曲柳进行低温(4℃)和盐胁迫(200 mmol/L NaCl)2种非生物胁迫处理以及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号诱导处理,然后对试验材料进行荧光定量分析。克隆出全长为684 bp的核苷酸序列。生物信息学软件分析得到JZA1基因具有完整的开放阅读框,编码227个氨基酸,JAZ1蛋白不含有信号肽,不属于跨膜蛋白,为不稳定亲水性蛋白。时空表达结果显示,FmJAZ1基因在茎中表达量最高,且在8月份表达量最高;非生物胁迫结果表明低温处理后FmJAZ1在6h、24h表达量较高;而NaCl处理后,在24 h表达量较高,且该基因响应低温胁迫较NaCl胁迫迅速;激素信号诱导结果显示,处理后不同时间,基因表达量变化较为明显,其中GA3处理后3h最为明显,为对照组的77.3倍,分析了FmJAZ1基因在低温、NaCl胁迫和激素诱导下的表达模式。FmJAZ1基因充分响应了逆境胁迫和激素信号诱导,通过蛋白和基因层面对逆境进行响应,JAZ蛋白在其中起到了桥梁的作用,并扮演了重要的角色。     

黄瓜苋科凝集素基因的表达分析与逆境调控

凝集素是一类具有特异性糖结合活性的蛋白质,通常具有1个或多个非催化的糖结合结构域。凝集素在植物对病原菌的防御反应中发挥重要作用。由于其抗细菌、真菌、病毒和昆虫等的活性,凝集素在农业和生物医药领域都具有很大的应用潜力。作为最小的凝集素家族之一,苋科凝集素的研究较少。该文通过对重要经济作物黄瓜(Cucumis sativu...     

Role of Pathogen-Related Protein 10 (PR 10) under Abiotic and Biotic Stresses in Plants

Members of the Pathogenesis Related (PR) 10 protein family have been identified in a variety of plant species and a wide range of functions ranging from defense to growth and development has been attributed to them. PR10 protein possesses ribonuclease (RNase) activity, interacts with phytohormones, involved in hormone-mediated signalling, afforded protection against various phytopathogenic fungi, bacteria, and viruses particularly in response to biotic and abiotic stresses. The resistance mechanism of PR10 protein may include activation of defense signalling pathways through possible interacting proteins involved in mediating responses to pathogens, degradation of RNA of the invading pathogens. Moreover, several morphological changes have been shown to accompany the enhanced abiotic stress tolerance. In this review, the possible mechanism of action of PR10 protein against biotic and abiotic stress has been discussed. Furthermore, our findings also confirmed that the in vivo Nitric oxide (NO) is essential for most of environmental abiotic stresses and disease resistance against pathogen infection. The proper level of NO may be necessary and beneficial, not only in plant response to the environmental abiotic stress, but also to biotic stress. The updated information on this interesting group of proteins will be useful in future research to develop multiple stress tolerance in plants.     

苦荞转录因子基因FtbHLH4的克隆及其对非生物胁迫的应答

根据苦荞花期转录组数据,克隆得到1个苦荞bHLH类转录因子基因,命名为FtbHLH4。采用实时荧光定量PCR技术,分析了非生物胁迫对苦荞芽期FtbHLH4基因表达的影响。序列分析表明,苦荞FtbHLH4基因DNA全长1 852bp,由7个外显子和6个内含子构成,符合GT-AG剪接原则;cDNA序列包含1个1 062bp的开放阅读框,编码353个氨基酸,具有bHLH类蛋白典型的螺旋-环-螺旋保守结构域。在脱落酸(ABA)、NaCl和PEG模拟干旱胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量均持续上升,至48h时达最大,分别为胁迫前的11.3倍、12.0倍和6.1倍。而在冷胁迫和UV-B胁迫下,苦荞芽期FtbHLH4基因表达量迅速下降,分别于6h和12h降低至胁迫前的24%和23%。研究推测FtbHLH4基因以不同机制参与了苦荞对非生物胁迫的应答过程。     

类受体蛋白激酶与植物非生物胁迫应答

类受体蛋白激酶(receptor-like protein kinase,RLK)是植物信号转导网络中的重要成员,参与介导生长、发育以及逆境胁迫应答等多种细胞代谢过程．在植物细胞中已发现和克隆了富含亮氨酸重复区型(LRR)、凝集素型(lectin-like)和细胞壁相联型(WAK)等不同的RLK亚家族．这些RLK能够感受多种发育和外界环境胁迫信号, 并在植物对非生物胁迫的响应过程中发挥重要的调控作用．本文结合当今国内外研究进展,简述植物RLK的典型结构域特征,详细介绍多种RLK在植物逆境信号识别与转导中发挥的作用,同时对RLK在非生物胁迫应答中的具体作用机制进行了探讨．