异源过表达水稻OsSAPP3基因促进拟南芥叶片衰老

蛋白磷酸酶催化的蛋白质可逆磷酸化反应是叶片衰老的关键环节。该研究筛选并克隆了1个新的参与水稻(Oryza sativa)叶片衰老调控的PP2C基因OsSAPP3。研究表明, OsSAPP3的启动子在Pro_OsSAPP3-GUS转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)的莲座叶中有活性, 并且活性以依赖叶龄方式增加。利用CaMV 35S启动子驱动组成型异源过表达OsSAPP3导致转基因拟南芥无法正常生长。用可诱导型启动子GVG系统驱动OsSAPP3异源过表达导致转基因拟南芥出现莲座叶变小、数量增加、叶片早衰及抽薹开花提前等早衰表型。外源诱导OsSAPP3基因异源过表达后, 利用实时荧光定量PCR检测到SAG12、WRKY6和NAC2等衰老标志基因显著上调表达。研究结果表明, OsSAPP3是参与水稻叶片衰老的正向调控因子。     

中间锦鸡儿CiNAC1基因促进转基因拟南芥叶片的衰老

NAC转录因子家族是植物特有的、最大的转录因子家族之一,参与植物生物胁迫和非生物胁迫应答、激素信号转导、植物次生生长、细胞分裂和植物衰老等多种过程,在植物生长发育过程中起着重要的作用。以中间锦鸡儿Ci NAC1基因的过表达拟南芥纯合体株系为材料,以野生型为对照,对Ci NAC1基因功能进行分析。结果发现,乙烯处理后,Ci NAC1基因过表达株系与野生型拟南芥相比,叶片衰老提前、叶绿素含量降低、离子渗透率升高。实时荧光定量PCR检测发现,乙烯处理后Ci NAC1基因过表达株系中与叶绿素降解相关的基因SGR1、SGR2、PPH,以及与衰老相关的基因SAG13、SAG29、ORE1、SINA1、VNI2和乙烯信号途径中的重要转录因子EIN3的表达量均明显高于野生型拟南芥。表明Ci NAC1基因在乙烯诱导的叶片衰老过程中发挥重要作用。     

两个大豆类受体蛋白激酶基因的克隆及其结构和功能的初步分析

利用高等植物类受体蛋白激酶基因的保守域设计简并引物的通过RT-PCR方法,从大豆叶片中克隆到两个新的,可能的类受体蛋白激酶基因的部分cDNA片段。对其基因结构的分析表明：在RLPK2的激酶保守域Vib与Ⅸ之间有一个407bp长的内含子。利用RT-PCR方法对它们的表达特性进行初步研究。发现这两个基因可能参与了对大豆叶片衰老和/或细胞分裂素延缓衰老过程的调节机制。     

大豆叶片衰老过程中质膜蛋白激酶自磷酸化状态和催化活性的变化

以大豆幼苗初生叶为材料研究了衰老过程中质膜蛋白激酶自磷酸化状态和催化活性的变化,结果发现质膜上一个57kD的蛋白激酶分子上有多个自磷酸化位点,而且自磷酸化反应能提高该酶催化组蛋白H1磷酸化的激酶活力。进一步的研究表明诱导衰老处理造成的57kD蛋白激酶自磷酸化状态的变化,可能对调节它在衰老过程中催化活性的变化起重要作用;而外源6－BA预处理则能够维持57kD蛋白激酶体内高自磷酸化状态,保持该激酶在衰老过程中的催化活力。对衰老和6－BA过程中质膜上39和47kD蛋白激酶自磷酸化状态变化的研究表明,这两种激酶可能参与大豆叶片对6－BA刺激信号的传导和／或应答反应过程。     

大豆诱导型启动子驱动类受体蛋白激酶GmSARK转基因植物分析

植物LRR型类受体蛋白激酶在植物生命活动中发挥着重要作用。前期研究发现,大豆（Glycine max）LRR型类受体蛋白激酶基因GmSARK可能参与调控大豆叶片的衰老过程。利用CaMV35S启动子驱动组成型过表达GmSARK基因可导致转基因植株出现致死表型,据此构建了可诱导型启动子GVG驱动GmSARK基因过表达的双元表达载体,转化野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana）并获得了多株转基因植株。研究结果表明,外源施加诱导物地塞米松可引起GmSARK基因在转基因植株中过表达,并导致转基因植株出现叶片变黄下卷和生长受抑制等表型;外源细胞分裂素处理可以抑制GmSARK的表达,但是不能逆转GmSARK过表达所引起的上述变化。     

水稻叶片衰老相关基因的研究进展

水稻叶片的衰老是制约杂交稻产量提高的主要因素之一,有数据表明水稻籽粒灌浆所需营养物质的60%～80%来自叶片的光合作用,实践证明叶片每推迟1天衰老,产量可提高产1%左右.因此,对叶片衰老的形态、生理生化及其相关分子机理等进行研究具有重要的现实意义.近年来水稻叶片衰老的相关研究表明,叶片的衰老是一个受众多因素影响的复杂过程,在这个过程中叶片发生了巨大的形态与生理生化变化,而这些变化均离不开基因的调控作用.大量实验结果表明:在衰老过程中,叶片细胞有选择地启动或增强某些基因(叶片衰老相关基因)的表达,而关闭或减弱另一些基因(衰老下调基因)的表达,由此来调控叶片衰老的进程.目前研究者已在研究衰老突变体等相关的材料中发现了许多与水稻叶片衰老有关的基因.本文重点概述了近年来水稻叶片衰老相关基因的研究状况,并对未来研究方向等问题做了思考与探讨,以期能为开展进一步的研究工作提供参考.     

大豆类受体蛋白激酶基因rlpk2启动子克隆及初步分析

用双链接头介导的基因组DNA步行技术获得了大豆中与衰老相关的类受体蛋白激酶基因rlpk2 5’侧翼1801bp启动子序列（Prlpk2,GenBank登录号：AY870314）。序列分析结果表明,这一启动子片段中有响应细胞分裂素、脱落酸、赤霉素和生长素等激素作用和响应干旱、寒冷及伤害等逆境胁迫的多个顺式作用元件。构建启动子Prlpk2与报告基因GUS融合基因的双元表达载体pRlpk2．GUS,并通过农杆菌介导法转化大豆幼苗和微型番茄Micro．Tom的子叶外植体,染色结果表明这1801bp的启动子Prlpk2可以有效地驱动GUS基因在大豆幼苗生长点和番茄愈伤组织中瞬时表达。     

大豆类受体蛋白激酶基因(rlpk2)RNAi双元表达载体的构建及其转基因

植物类受体蛋白激酶(plant receptor-like kinases RLKs)以其特有的结构在植物的生长、发育和防御等多种生理生化过程中发挥着重要的作用。利用RNA干扰技术(RNA interference RNAi)来研究RLKs的功能已日趋成熟。本文根据植物中hpRNA(hairpin RNA)的原理,以大豆类受体蛋白激酶基因rlpk2为靶基因,在rlpk2-cDNA序列3'端选择312bp作为构建RNAi的序列,借助中间克隆载体,经过三次亚克隆,最后形成含rlpk2-RNAi表达盒的双元表达载体pART27-R2,并转入农杆菌LBA4404。采用农杆菌介导大豆子叶节转化方法,共获得了三株转基因植株。转基因植株 RT-PCR分析表明rlpk2基因已被成功敲减(knock-down),并且发现敲减大豆叶片中的rlpk2基因表达明显改善大豆叶片的光合能力,结合前期研究结果,表明rlpk2基因可能在维持叶绿体的结构及保护叶绿体膜系统的完整性方面起负调节作用。     

小麦类核糖核酸酶基因（WRN1）cDNA在自然衰老和黑暗诱导衰老条件下的表达

从普通小麦(Triticum aestivum L.)中分离了一个类核糖核酸酶(WRN1)基因的cDNA。WRN1的转录受自然衰老和黑暗诱导衰老的负调控。在幼嫩组织中WRN1也有表达。由于在两个保守的位置上组氨酸被替换,WRNl很可能已经失去了核糖核酸酶的活性。Southern分析表明,在普通小麦基因组中,WRN1以一个小基因家族的形式存在。     

拟南芥At1g10300基因调节叶形和开花时间

核仁G蛋白1(Nucleolar G protein 1,NOG1)是一种高度保守的核仁GTP酶,在真核生物中广泛存在,参与60 S核糖体亚基前体的组装。在线虫中敲减NOG1的表达造成生长缓慢、虫体变小和寿命延长的表型,而过量表达NOG1则使线虫的寿命缩短。拟南芥的At1g10300基因注释为NOG1-2,但是其生物学功能还有待研究。该研究对其功能进行了初步研究,首先检测了该基因在拟南芥各个器官的表达情况。结果表明:该基因在7 d龄幼苗、茎生叶和花中均有表达,其中在花中表达量最高。获得了At1g10300基因的T-DNA插入突变体,发现在长日照条件下,At1g10300突变体植株的莲座紧凑,莲座叶片长宽比降低,但叶面积和植株高度与野生型相比无显著差异,表明其叶形发生改变;突变体植株的抽薹时间晚于野生型。荧光定量RT-PCR结果表明,突变体植株中开花促进因子FT、CO和GI的表达水平下调,而开花抑制因子FLC的表达水平上调。以上结果揭示At1g10300基因的突变影响了FT、CO、GI及FLC基因的表达,使植株出现晚花表型。     

铝胁迫对拟南芥根尖ＡｔＰＩＮ２ 蛋白表达活性的影响

铝胁迫能影响根尖生长素的运输,这与生长素运输载体密切相关,PIN2作为根尖生长素的运输蛋白,其独特的组织定位可能诱导PIN2蛋白参与了铝调节生长素的运输过程。该研究以拟南芥PIN2缺失突变体( pin2)、PIN2□∷□GFP融合体及其野生型( WT)为材料,应用激光扫描共聚焦显微技术,研究铝处理对拟南芥根尖生长素运输蛋白PIN2的表达活性、蛋白在组织及亚细胞水平分布及其对铝内置化作用的影响。结果表明：短期铝处理或低铝浓度能明显增加拟南芥根尖细胞PIN2蛋白表达活性,而长期铝处理或高铝浓度抑制其表达活性;以100μmol?L-1 AlCl3处理4 h的蛋白表达活性最高。蛋白印迹反应发现,铝处理促进PIN2蛋白在细胞膜上累积,减少胞内囊泡中PIN2蛋白的含量;囊泡运输抑制剂( BFA)能抑制铝诱导PIN2蛋白的分配。铝胁迫增加拟南芥根尖细胞H2 O2累积,pin2的H2 O2累积量大于WT,而相对根长小于WT。 Morin染色结果显示,pin2的铝内置化显著小于WT。上述研究表明,PIN2蛋白在100μmol?L-1 AlCl3处理条件下活性最高,细胞膜累积程度加强,铝内置化能力增强,从而调节根系的生长发育。该研究结果进一步为铝抑制生长素的运输机制提供了理论基础。     

Fine mapping of an Arabidopsis thaliana male sterile mutant EC2-157

An Arabidopsis thaliana male sterile mutant EC2-157 has been isolated using an EMS mutagenesis strategy. Genetic analysis indicated that it was controlled by a single recessive gene called ms157. No pollen grains have been observed in mutant anthers. ms157 Has been mapped to a region of 74kb located in BAC clone T6K22 on chromosome IV using a map-based cloning strategy. As no male sterile genes have been reported in this region, ms157 could be a novel gene related to fertility. The further molecular cloning and functional analysis on this gene should facilitate our understanding of A. thaliana another development. __________ Translated from Journal of Shanghai Normal University (Natural Sciences), 2005, 34(1): 58–63 [译自: 上海师范大学学报 (自然科学版), 2005, 34(1): 58–63]     

花生类受体蛋白激酶基因AhBAK1的克隆及原核表达

BAK1是富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶,参与调控植物先天免疫反应过程中的程序性细胞死亡过程。实验室已有的花生铝胁迫转录组数据揭示AhBAK1为铝胁迫响应基因。为研究其在花生抗铝机制中的作用,该文分析了铝胁迫下AhBAK1在花生耐铝品种‘99-1507’和铝敏感品种‘中花2号’(‘ZH2’)根尖中的转录变化,采用RT-PCR技术进行扩增AhBAK1的完整CDS序列,并对序列特征进行了分析。结果表明:AhBAK1显著响应铝处理,且在‘99-1507’中有着更强的诱导表达; AhBAK1包括625个氨基酸残基,属富亮氨酸重复区类受体激酶,具跨膜域和蛋白激酶催化结构域,不存在信号肽,预测定位于细胞质膜;我们进一步构建了含有AhBAK1激酶域的pGEX-6p-1-AhBAK1-CD重组质粒,体外诱导表达出约70kD可溶性蛋白,经凝胶亲和层析纯化,最终得到基于蛋白印迹实验(Western Blot)验证正确的重组蛋白。为进一步研究AhBAK1的生物学功能和生化功能奠定了基础。     

Characterization of the expression of a desiccation-responsive rd29 gene of Arabidopsis thaliana and analysis of its promoter in transgenic plants

Summary We characterized the expression of genes that correspond to a cDNA clone, RD29, which is induced by desiccation, cold and high-salt conditions in Arabidopsis thaliana. Northern analysis of desiccation-induced expression revealed a two-step induction process. Early induction occurs within 20 min and secondary induction occurs 3 h after the start of desiccation. Exogenous abscisic acid (ABA) induces RD29 mRNA within 3 h. Two genes corresponding to RD29, rd29A and rd29B, are located in tandem in an 8 kb region of the Arabidopsis genome and encode hydrophilic proteins. Desiccation induces rd29A mRNA with two-step kinetics, while rd29B is induced only 3 h after the start of desiccation. The expression of both genes is stimulated about 3 h after application of ABA. It appears that rd29A has at least two cis-acting elements, one involved in the ABA-associated response to desiccation and the other induced by changes in osmotic potential. The -glucuronidase (GUS) reporter gene driven by the rd29A promoter was induced at significant levels by desiccation, cold, high-salt conditions and ABA in both transgenic Arabidopsis and tobacco. Histochemical analysis of GUS activity revealed that the rd29A promoter functions in almost all the organs and tissues of vegetative plants during water deficiency.     

Responses of Arabidopsis thaliana to bicarbonate-induced iron deficiency

Morpho-physiological and biochemical responses of Arabidopsis thaliana (accession N1438) to bicarbonate-induced iron deficiency were investigated. Plants were grown in cabinet under controlled conditions, in a nutrient solution containing 5 μM Fe, added or not with 10 mM NaHCO₃. After 30 days, bicarbonate-treated plants displayed significantly lower biomass, leaf number and leaf surface area as compared to control plants, and slight yellowing of their younger leaves was observed. Potassium (K⁺) content was not modified by bicarbonate treatment in roots, whereas it was significantly diminished in shoots. Their content in ferrous iron (Fe²⁺) and in leaf total chlorophylls was noticeably lower than in control plants. Root Fe(III)-chelate reductase and phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) activities were significantly enhanced, but leaf ribulose 1.5-bisphosphate carboxylase (Rubisco) activity was decreased.     

拟南芥谷胱甘肽S-转移酶Zeta类进化酶的获得及其特性分析

拟南芥谷胱甘肽S-转移酶Zeta类(AtGSTZ)是一种与细胞代谢和环境净化密切相关的多功能酶.应用易错PCR和多轮DNA洗牌技术构建了AtGSTZ随机突变文库;再利用pH指示剂颜色改变法对突变文库进行筛选,获得了9个二氯乙酸脱氯活性提高的突变子.其中,NN23含25个氨基酸突变,比活力提高120%,NN20含24个氨基酸突变,比活力提高102%,EC1含2个氨基酸突变,比活力提高47%,其他6个为单点突变,比活力分别提高9%～60%.酶学分析显示,所有进化酶对底物二氯乙酸的催化效率和对谷胱甘肽的亲和力以及个别进化酶的复性能力都得到不同程度的提高,但热稳定性均没有明显改善.同时,对一系列与AtGSTZ空间折叠及催化活性相关位点进行了讨论.     

纤枝短月藓BeLEA2基因的克隆及表达分析

为探究纤枝短月藓LEA2基因的结构和表达特征,该研究以纤枝短月藓为材料,首次利用PCR克隆技术得到纤枝短月藓BeLEA2基因序列,并对该基因进行分析。结果表明:(1)该基因序列中含有2个外显子和1个内含子,其开放阅读框(ORF)为456 bp,编码151个氨基酸,预测其相对分子质量为16515.96 Da。(2)将纤枝短月藓与其他植物LEA2基因氨基酸序列进行比对,构建系统进化树,结果显示纤枝短月藓与小立碗藓的亲缘关系最近。(3)利用HiTail-PCR技术克隆获得1072 bp的BeLEA2启动子序列,用PlantCARE在线工具对该启动子的顺式作用元件进行预测,结果表明该启动子除了含有核心启动子元件TATA-box和CAAT-box外,还含有ABRE、MYB、MYC、MYB结合位点(MBS)等其他顺式元件。(4)实时荧光定量PCR分析表明,BeLEA2基因在纤枝短月藓不同发育时期和不同组织中都有表达,且对脱水胁迫有响应。以上结果为进一步探究LEA2基因在苔藓植物中的功能及作用机制奠定了基础。