东方山羊豆盐诱导抑制差减杂交文库构建及其表达序列标签分析

为筛选东方山羊豆盐诱导差异性基因,以250 mmol/L NaCl处理的东方山羊豆cDNA为实验组,未经诱导刺激的为驱动组,利用抑制性消减杂交技术(SSH)构建消减文库并对其部分阳性克隆进行了ESTs序列分析。该消减文库克隆的重组率为92%,插入片段大部分集中在0.2～1kb之间。随机挑取500个克隆进行测序及同源性分析,获得258个cleanESTs,经聚类、拼接,去除冗余序列,共获得132个Unigene,其中含有32个contigs和100个singlets,该文库的冗余度为24%。对其进行功能预测及分类,得到大量参与信号转导、转录调控、渗透和代谢调节、机体防御以及光作用等过程的相关基因。随机选择非重复的4个差异表达的序列设计引物,以半定量PCR方法验证其消减效率,结果显示,诱导组的表达量显著高于非诱导组,表明该文库有较高质量,且所采用的技术手段有助于快速发现东方山羊豆新功能基因。     

盐胁迫对拟南芥AtPUB18基因的诱导表达及其启动子分析

用300mmol/L NaCl处理拟南芥幼苗,分别于处理后0、1、2、4、8、16、24、48h通过Northern Blot检测其AtPUB18基因的表达量。结果显示:拟南芥AtPUB18基因的表达量受高盐胁迫的诱导而升高,于处理后4h表达量达到最高,处理后16h表达量最低。采用PCR技术克隆AtPUB18的启动子,序列为1 974bp;序列分析发现启动子内含有大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件,如HSE、LTR、MBS及ABRE;将启动子克隆到表达载体pCambia1300-221-GUS中,驱动报告基因GUS表达。组织化学染色结果表明,未经过高盐处理的幼苗中GUS基因表达水平很低;300mmol/L NaCl处理后GUS基因表达量显著升高。研究表明,AtPUB18的表达受高盐胁迫诱导,且AtPUB18基因的启动子是一个盐胁迫诱导型启动子。     

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。     

小麦光温敏雄性不育系BS366铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆及表达分析

超氧化物歧化酶(SOD,superoxide dismutase)是植物中一种主要的抗氧化酶,在植物应对逆境胁迫及抗衰老中起重要作用。本研究从基因芯片数据中筛选获得小麦Cu/Zn-SOD基因的EST序列,通过序列比对后拼接得到小麦Cu/Zn-SOD的候选基因,利用PCR技术在小麦光温敏雄性不育材料BS366中克隆并获得该基因。通过对Cu/Zn-SOD基因序列进行生物信息学分析,结果表明,该基因拥有连续且完整的开放阅读框,长495bp,编码164个氨基酸。氨基酸序列分析发现,该蛋白具有保守的Cu/Zn-SOD功能结构域与典型的Cu/Zn-SOD三维结构,且定位于细胞质中。通过同源进化分析表明,该蛋白与二穗短柄草(Brachypodium distachyon(L.)Beauv.)和大麦(Hordeum vulgare L.)的Cu/Zn-SOD蛋白亲缘关系较近,相似度分别为89%和94%。利用实时荧光定量PCR技术对其在小麦不同组织的表达特异性及不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,该基因在根、茎、叶、雌蕊、雄蕊、颖壳中均有表达,属于组成型表达,且在小麦的地上部含叶绿体的组织中含量较高;同时受多种胁迫诱导,可能参与了多种胁迫诱导调控途径。通过对该基因在不同育性环境中BS366育性转换期花药中的表达模式分析,发现可育环境下,在小孢子母细胞时期和减数分裂期的表达量分别约为对照的8倍与16倍;而不育环境下,该基因表达水平无明显变化。因而推测,小麦Cu/Zn-SOD基因可能参与了光温敏雄性不育系BS366的育性调控。本研究为深入研究Cu/Zn-SOD基因在小麦中的作用机理奠定了重要基础。     

转铜/锌超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶基因马铃薯的耐氧化和耐盐性研究

高盐等逆境可以加剧植物体内活性氧的产生,进而引起植物细胞死亡。为开发抗逆境作物,以置于氧化诱导型启动子下定位于叶绿体的转铜/锌超氧化物歧化酶（Cu/ZnSOD）和抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)马铃薯为材料,研究了其对MV和 NaCl所引起的氧化胁迫的耐受性。结果表明, MV胁迫下,转基因马铃薯叶片膜的相对电导率明显低于对照; NaCl胁迫下,其叶绿素含量高于对照。 在含NaCl 的培养基上,转基因幼苗生根率明显大于对照。另外,NaCl胁迫下转基因马铃薯叶片的SOD和APX酶活性显著高于对照,与其耐盐性的提高相一致。这些研究表明,转入Cu/ZnSOD和APX基因的马铃薯清除活性氧的能力增强,抗逆性得到提高。本实验采用氧化诱导型启动子调控下的SOD和APX两个基因协同作用,使外源基因只有在逆境胁迫时才特异性表达,增强转基因植株的抗逆效果,为培育抗逆经济作物开阔了思路。     

酿酒酵母Cu/ZnSOD基因的克隆和序列分析

超氧化物歧化酶(SOD)是一种十分重要的生物体防御氧化损伤的酶,其制品在医药、食品、化妆品等领域具有广泛应用前景,因此对SOD研究越来越受到学术界的广泛关注,而对微生物SOD的研究又具有特殊的意义和实际应用价值。故本研究对酿酒酵母Cu/ZnSOD基因进行克隆及序列分析,根据酿酒酵母Cu/ZnSOD基因登录号,成功扩增了Cu/ZnSOD基因的编码区序列,并对酿酒酵母Cu/ZnSOD基因的氨基酸序列、编码的蛋白质结构、亲疏水性以及同源进化树进行分析,结果显示,酿酒酵母Cu/ZnSOD基因编码区cDNA长度为462bp,编码154个氨基酸,位于10号(X)染色体622480bp到623090bp区域;Cu/ZnSOD编码的蛋白为亲水性蛋白;酿酒酵母Sod基因与粗糙脉孢菌、烟曲霉菌、白色念珠菌、汉逊德巴利酵母的Sod基因聚在同一个进化树分支上,说明它们的Sod基因之间可能具有较近的亲缘关系。Cu/ZnSOD氨基酸序列中并没有信号肽及跨膜结构域的的存在。本研究将有利于更深入的研究Cu/ZnSOD基因在防御氧化损伤中的关键作用,提高酿酒酵母SOD产率。     

盐胁迫诱导盐穗木Rev1、Rev3基因的表达分析

根据盐穗木盐胁迫下响应的转录组测序结果,参考盐穗木HcRev1、HcRev3基因的ESTs序列设计荧光定量PCR特异性引物,建立检测盐穗木Revs基因相对表达量的荧光定量PCR方法,分析Rev1和Rev3基因在盐穗木不同浓度盐胁迫处理不同时间的转录水平。结果表明,HcRev1、HcRev3基因具有相似的表达模式,在100 mmol·L^-1 NaCl低盐胁迫下表达稳定,在300、500、700 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,随胁迫浓度增高、胁迫时间延长,表达量升高。其中HcRev1在700 mmol·L^-1 NaCl胁迫14 d后达到峰值,是对照组的4.63倍。HcRev3基因在300 mmol·L^-1 NaCl胁迫14 d时,表达量迅速升高,是对照组的15.55倍,表达差异极显著。研究结果说明HcRev1、HcRev3基因都受盐胁迫诱导表达,提示HcRev1、HcRev3基因虽然表达量存在差异,但在盐胁迫过程中参与了DNA损伤修复。研究有助于阐明Rev1、Rev3基因在DNA损伤修复和植物耐盐性间的调控功能作用。     

二色补血草液泡膜H^＋-ATP酶C亚基（LbVHA-C）基因克隆和表达分析

从二色补血草cDNA文库中分离出一个V-H^＋-ATP酶C亚基（LbVHA-C）基因全长cDNA序列。该基因全长为729bp。其中,开放读码框（ORF）为498bp,编码165个氨基酸,预测编码蛋白的分子量为16.6kDa,理论等电点为8.62。用实时定量RT-PCR方法进一步研究二色补血草在NaCl、NaHCO3和NaCO3胁迫下的不同时间内该基因表达模式的结果表明,NaCl强烈诱导二色补血草叶组织中LbVHA-C基因的表达,但其根部的表达变化不明显。NaHCO3胁迫下LbVHA-C基因在根部组织的表达受抑制。Na2CO3胁迫24h时的LbVHA-C基因在根和叶部组织中的表达都强烈受抑制,随后在根和叶组织的表达量逐步升高。     

二色补血草OEE2基因的克隆和表达

从二色补血草中分离出一条含有完整开放读码框（ORF）序列的OEE2基因。该基因全长994bp,其中5’非翻译区27bp,3’非翻译区160bp,ORF全长807bp,共编码264个氨基酸,编码蛋白的分子量为28．2kDa,理论上的等电点为7．66。BlastP分析表叽二色补血草OEE2与马铃薯OEE2序列同源性最高,与喇叭水仙OEE2序列同源性最低,从9个物种的氨基酸多序列比对中可以看出,OEE2的氨基酸序列保守性较高。实时定量RT．PCR方法检测该基因对低温、NaCl和聚乙二醇（PEG）胁迫的基因表达模式的结果表明,PEG和低温能诱导OEE2基因在二色补血草叶中表达,这两种处理的OEE2基因表达量于胁迫48h后都达到高峰,而在NaCl胁迫下OEE2在二色补血草根和叶中表达都受抑制。     

Cu/Zn-SOD基因植物表达载体的构建及其在烟草中的表达

为研究Cu/Zn-SOD基因在提高转基因植物抗逆性方面的作用,从一株地热芽孢杆菌(Geobacillus)中克隆得到Cu/Zn-SOD基因,以pZP211质粒为表达载体,构建了植物表达载体pZP211-Cu/ZnSOD,并通过农杆菌介导对烟草进行遗传转化.经PCR检测证明已获得转Cu/Zn-SOD基因的烟草.进而测定转基因烟草的SOD活力,结果表明Cu/Zn-SOD基因在烟草中高效表达.对转基因烟草进行耐盐性检测,证明Cu/Zn-SOD基因确实能够提高烟草对盐胁迫的耐受性.     

家蝇MdSOD3基因的鉴定及其在抵抗重金属胁迫中的作用

超氧化物歧化酶（SOD）是一种重要的抗氧化酶, 在昆虫抗氧化保护过程中起着重要作用。本研究通过RT-PCR技术鉴定了家蝇Musca domestica MdSOD3基因(GenBank登录号为JQ408979), cDNA序列817 bp, 开放阅读框534 bp, 推导的多肽序列含有177个氨基酸。同源性分析及NJ法系统分析表明MdSOD3与其他物种的Cu/ZnSOD关系较近。荧光定量PCR检测该基因在家蝇幼虫脂肪体、 肠、 表皮和血细胞中不存在差异表达; 在受到不同浓度重金属Cd²⁺刺激时, MdSOD3基因呈诱导性表达, 5 mmol/L 时表达量最高。通过RNAi策略技术成功敲低MdSOD3表达水平。将RNA干扰60 h的幼虫置于5 mmol/L Cd²⁺处理24 h后死亡率明显升高, 并且出现中毒表象。NBT活性染色检测到体外重组表达的MdSOD3具有明显的酶活性。结果提示MdSOD3基因可能在家蝇抗逆防御过程中起着重要作用。     

枸杞LmP5CS基因的克隆及表达分析

目的:为进一步研究枸杞抗逆境胁迫的机制,并为转基因育种,提供理论依据。提高农作物的抗逆性提供优质的基因资源。方法:提选取盐胁迫后脯氨酸含量变化较大的耐盐植物枸杞为材料,用1.5%NaCl处理后,提取枸杞叶片总RNA,利用 RT-PCR 及3' RACE方法克隆获得吡咯啉-5-羧酸合成酶(delta 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS)基因的全长cDNA,命名为LmP5CS,构建pH7m24GW,3rc-LmP5CS植物表达载体。结果:LmP5CS基因的ORF长2 154 bp,编码1个等电点为6.07、分子量为 77.5kDa、由717个氨基酸组成的蛋白。枸杞在200 mmol/L NaCl 盐胁迫下, LmP5CS基因表达量随处理时间,有先升高后降低的趋势,9h基因表达量最高,脯氨酸含量变化与之一致。结论:LmP5CS基因在盐胁迫下脯氨酸含量的变化中起关键作用。     

小黑杨环锌指蛋白基因的克隆与表达分析

用cDNA-AFLP技术从小黑杨中克隆与盐胁迫反应相关的cDNA片段,进一步应用RACE技术克隆出具有完整开放读码框的小黑杨环锌指蛋白基因（PsnRZF）,该基因全长1061bp,其中5非翻译区为184bp,3非翻译区为82bp,开放读码框为795bp,编码264个氨基酸,预测蛋白的分子量为30.25kDa,理论等电点为8.04。实时定量PCR检测的结果显示,正常生长条件下该基因在根、茎、叶中都表达;NaCl胁迫下,该基因在根、茎、叶中的表达量升高。在叶中的表达量随着处理时间的延长而逐渐升高,胁迫处理后第6天表达量达到最高。     

Superoxide dismutase activity in callus from the C3-CAM intermediate plant Mesembryanthemum crystallinum

In light-grown callus obtained from M. crystallinum hypocotyls, three classes of superoxide dismutase (SOD): Mn-, Fe- and Cu/ZnSOD were identified. Callus cultured on a medium containing 0.4 M NaCl showed an increase in FeSOD activity on day 4 of the experiment. In contrast, Cu/ZnSOD activity was higher over 16 days of the experiment. Salinity stress induces oxidative stress mainly for the cytosolic SOD form (Cu/ZnSOD). After 16 days of callus culture on salt-containing medium, diurnal malate oscillations, and an increase in NADP-malic enzyme activity were noticed. These results strongly suggest that C₃-CAM transition can also be expressed at the cellular level. Therefore, callus tissue could be a useful model, similar to a whole plant, for investigation of mechanisms of stress responses in M. crystallinum.