拟南芥CKL3基因表达对非生物胁迫的响应

以拟南芥为材料,采用PCR和RT-PCR技术在DNA和RNA水平上鉴定出了与CKL3基因对应的T-DNA插入纯合突变体,并对其表型变化进行了观察.半定量RT-PCR检测CKL3基因在拟南芥不同器官和非生物胁迫响应中表达的结果表明,CKL3基因在根、花、叶中表达较高,在茎、叶柄中表达较弱;盐胁迫下CKL3基因表达下降,蓝光下CKL3基因表达升高,但热激和红光对此基因表达量的影响不大.     

拟南芥ATGs在发育和非生物胁迫中的表达特征和功能分析

植物细胞自噬(Autophagy)是依赖于液泡来降解体内异常蛋白的重要途径,其中ATGs (Autophagyrelated genes)蛋白对该途径中的核心组分自噬体的形成至关重要。目前在模式植物拟南芥中已经鉴定到35个ATGs,它们对细胞自噬的发生和调节起到关键作用,然而全面地认知植物ATGs在生长发育和逆境中的转录表达变化尚有不足。本研究通过收集公共数据库中的转录组数据,利用生物信息学方法挖掘了拟南芥ATGs的表达信息,展示了其在47个不同发育时期或组织部位的表达聚类情况,对比分析了ATGs在植物非生物胁迫情况下的地上部分(茎)和地下部分(根)的表达差异,同时结合ATGs的启动子组分分析,阐明ATGs表达的时空变化可能的调控分子机制。本研究将为进一步探索ATGs在生长发育和非生物胁迫中的功能提供基础数据和相关依据。     

转基因PnDof30拟南芥非生物胁迫下的抗性分析

Dof(DNA-binding with one finger)转录因子是植物中特有的一类转录因子,是锌指蛋白家族中的一个具有众多成员的家族,氨基酸长度一般在200~400,含有非常保守的N端和较为多变的C端。已有研究表明,Dof转录因子家族在参与植物发育的多种生理途径和调节碳氮代谢、增加氮素的吸收与利用,提高植株抗逆能力中起着重要作用。为了探究小黑杨(Populus simonii×P.nigra)中Dof30基因的抗逆能力,本研究以转基因PnDof30拟南芥为研究对象,对干旱、盐和渗透胁迫后过表达PnDof30拟南芥株系L2和野生型拟南芥WT的生理指标进行比较。发现胁迫后拟南芥株系L2的种子萌发率、根长和鲜重等指标均高于WT;同时SOD、POD、脯氨酸含量高于WT,叶绿素和MDA含量下降;胁迫后L2中的PnDof30基因表达量显著提高。这些结果表明了PnDof30基因具有抗旱、耐盐和渗透胁迫的能力,对全面了解Dof转录因子的抗逆胁迫功能具有重要的意义。     

拟南芥AtTERT对大肠杆菌非生物胁迫抗性的影响

端粒酶是真核生物中维持染色体末端DNA完整性的一类特殊逆转录酶,研究拟南芥AtTERT对大肠杆菌生长及非生物胁迫的影响,为深入研究TERT蛋白非端粒功能奠定基础.将拟南芥AtTERT转入大肠杆菌,成功构建pET32a-AtTERT原核表达载体,优化诱导条件,纯化并鉴定GST-AtTERT融合蛋白,运用Western b...     

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.     

异源表达CkLEA1基因增强了拟南芥对非生物胁迫的耐受性

植物在生长过程中会受到各种非生物胁迫的伤害,导致生长发育和产量受到严重影响,胚胎晚期丰富蛋白（late embryogenesis abundant proteins,LEA蛋白）在植物抵抗非生物胁迫过程中起着重要的保护作用。在前期的研究基础上,将受多种胁迫诱导的柠条锦鸡儿CkLEA1（GenBank登录号KC309408）基因转入野生型拟南芥,通过实时荧光定量PCR从7株T₃代纯合体中筛选出3个转基因株系做进一步研究。种子萌发率实验发现,在200 mmol/L NaCl和400 mmol/L甘露醇处理下,转基因株系萌发率均高于野生型拟南芥。干旱处理2周大的幼苗后,转基因株系明显比野生型更抗旱,存活率高于野生型,并且失水率低于野生型。同时,转基因株系积累了较少的丙二醛（MDA）,超氧化物歧化酶（SOD）活性和谷胱甘肽（GSH）含量也高于野生型。这些结果表明,柠条锦鸡儿CkLEA1基因在种子萌发阶段提高了拟南芥对盐和渗透胁迫的耐受性,并且提高了转基因拟南芥幼苗生长阶段对干旱胁迫的抵抗能力。     

菜豆泛肽基因在生物和非生物胁迫下的表达

差别筛选HgCl2胁迫处理的菜豆（Phaseolus vulgaris L.）幼苗叶片cDNA库,分离出1个重金属胁迫响应基因PvSR52克隆,其cDNA长度为281bp。cDNA和氨基酸序列同源性分析表明PvSR52编码一种多聚泛肽。Southern blot结果表明菜豆泛肽可能由少数基因编码。Northern blot分析表明多聚泛肽叶片中表达较少;重金属Hg、Cd和As等、过量的Zn和Cu及高温、病毒侵染和水杨酸等环境胁迫均能强烈地刺激其在叶片中的表达。推测泛肽水解系统在提高植物的抗塑性方面有重要作用。     

拟南芥AtiPGAM2基因参与非生物胁迫的响应

【目的】AtiPGAM2 基因是拟南芥(Arabidopsis thaliana)碱性磷酸酶超家族的成员,参与糖酵解过程。研究AtiPGAM2基因在逆境胁迫下的响应机制,为进一步研究AtiPGAM2的抗逆功能奠定基础。【方法】使用PlantCARE在线软件对AtiPGAM2基因启动子顺式作用元件进行分析。采用实时荧光定量PCR,检测AtiPGAM2在NaCl和ABA胁迫下的响应模式。克隆AtiPGAM2基因转入拟南芥,获得AtiPGAM2基因超表达株系。利用三引物法鉴定Atipgam2突变体。对过表达、突变体和野生型在盐胁迫下的萌发率、绿苗率以及各种非生物胁迫(甘露醇、ABA和MeJA)下的表型,进行统计分析。【结果】其启动子上存在多个光、MeJA、低温、ABA、SA、GAs等非生物胁迫和激素响应元件。荧光定量PCR分析显示,AtiPGAM2在NaCl和ABA胁迫下受到不同程度的诱导。成功获得AtiPGAM2基因过表达和突变体株系。在盐胁迫条件下AtiPGAM2过表达株系萌发率以及绿苗率均高于野生型,突变体表型则相反。甘露醇处理下突变体的萌发率低于野生型。ABA处理48 h内突变体和过表达AtiPGAM2株系的萌发率都低于野生型。MeJA处理下过表达的侧根数量高于野生型,突变体则相反。【结论】AtiPGAM2具有耐盐性,该基因响应甘露醇、ABA 和MeJA处理。     

AtWRKY63基因过表达拟南芥对核盘菌抗性的研究

为研究草酸在核盘菌致病过程中可能的作用,以模式植物拟南芥为材料,采用30mmol/L草酸喷施3周龄拟南芥,发现草酸显著诱导拟南芥AtWRKY63的表达。通过构建AtWRKY63过表达载体转化拟南芥,获得过表达AtWRKY63的纯系转基因植株,再用核盘菌活体接种拟南芥,结果表明过表达AtWRKY63植株对核盘菌的抗性显著增强。组织化学染色结果表明,AtWRKY63是通过诱导植物的氧爆发,抑制核盘菌菌丝的生长来抵御核盘菌的侵染;qRT-PCR对拟南芥转录水平分析表明,AtWRKY63可能激活了过表达植株的水杨酸与茉莉酸依赖的抗病信号途径,从而增强对核盘菌的抗性。     

新疆北部拟南芥自然居群表型变异与协变

拟南芥(Arabidopsis thaliana)自然居群的表型特征代表其在自然环境下的适应状况, 不同居群间特征的对比可以为了解拟南芥表型变化规律, 进而分析其形成过程和机制提供重要线索。本研究以分布于新疆北部天山、塔尔巴哈台山和阿尔泰山的10个种群的9个表型性状为基础, 对比分析了小尺度、局域尺度和区域尺度环境下原生境拟南芥种群表型性状的变化。结果发现, 不同性状对环境变化的反应不同, 其中株高、株重、根重、根长、单个果实重、果实开裂力度在3种环境尺度下种群间的差异均达到极显著水平, 而分枝数、果实长度的种群间变化不显著, 种群间的表型分化系数较低。不同环境尺度下株重、根重、单株果数均表现出一致的协变格局, 反映了生理功能性状之间整合对拟南芥适应环境的重要性。同时, 各种群间整体的性状协变差异性明显, 根长、单个果实重、分枝数、果实长度、果实开裂力度等特征与其他特征协变具有明显的局部性, 局域尺度和区域尺度环境之间的变化较大。聚类分析发现区域尺度上的不同种群聚合在一起的现象非常突出, 进一步表明拟南芥的表型特征受微环境的强烈影响。Mantel检验表明, 小尺度上10个种群株高、株重、根重、单个果实重、果实长度、果实开裂力度6个性状变化存在显著的空间相关性, 而分枝数、根长的相关性却不显著。因此, 我们认为拟南芥表型变化受小尺度环境的影响强烈, 但在表型层面并非所有性状都与原生境气候存在遗传关联。     

天山北部拟南芥生存群落特征及其与环境的关系

为了解拟南芥在天山北部的分布状况及环境依赖特点, 分析拟南芥的自然选择特征, 本文对天山北部分布的13个拟南芥(Arabidopsis thaliana)生存群落结构、组成及其与环境关系进行了研究, 并分析了拟南芥与群落主要物种的种间联结性。结果表明: 拟南芥生存的群落结构简单, 其中天山北坡中段的石河子、一四三团、沙湾、独山子地区的8个群落均为草本类型, 优势种相似, 而与伊犁果子沟、额敏和阿勒泰的5个群落差别较大。属的区系成分分析表明世界分布、北温带分布以及地中海、西亚至中亚分布型成分占大多数, 具有典型的地中海旱生植物区系分布特征, 体现了本地拟南芥分布及演化的干旱、半干旱的地理环境特点。采用双向指示种分析(TWINSPAN)将13个群落分为新疆绢蒿–猪毛菜–角果毛茛(Seriphidium kaschgaricum–Salsola collina–Ceratocephalus testiculatus)、新疆绢蒿–猪毛菜(S. kaschgaricum–S. collina)、新疆绢蒿–狭果鹤虱(S. kaschgaricum–Lappula semiglabra)、新疆绢蒿–旱麦草(S. kaschgaricum–Eremopyrum triticeum)、勿忘草–草原苔草(Myosotis sylvatica–Carex liparocarpos)5个群落类型。去势典范对应分析(DCCA)表明纬度、坡向、土壤有机质及pH值是决定天山北部拟南芥种群分布的主导因子。拟南芥分布与群落内其他物种有极强的依赖关系, 与13个群落62个主要物种的种间联结性分析表明, 共有119个正关联性种对, 明显高于72个负关联性种对, 与各群落优势种呈显著正关联。拟南芥种群分布数量在群落间差异较大, 分布于降雨较少的天山中部浅山地带拟南芥种群数量均高于降雨较丰富的天山西部伊犁果子沟地区, 是否发生适应性分化需要深入研究。     

拟南芥未知功能基因At4g22890 编码蛋白的叶绿体定位

蛋白质的亚细胞定位信息对于深入了解该蛋白质的功能具有重要意义。本文对一个预测的拟南芥叶绿体未知功能基因At4g22890 编码蛋白进行了叶绿体定位研究。我们克隆了该基因5′端长208 bp 的DNA 片段, 与绿色荧光蛋白(GFP) 基因构建重组表达载体pMON530-cTP-GFP, 经农杆菌介导转化拟南芥。转基因植株经激光共聚焦显微镜观察, GFP 荧光仅在叶绿体中观察到, 表明所克隆的DNA 序列编码的多肽能够将At4g22890 编码蛋白质引导进入叶绿体, 由此推测该蛋白质为叶绿体蛋白质。     

拟南芥过氧化物酶序列与功能的生物信息学分析

植物过氧化物酶(POD)属于多基因家族,不仅是植物体内清除活性氧自由基的重要酶类之一,而且参与多种生理生化过程,在维系植物生长发育过程中发挥重要的作用。采用生物信息学方法对拟南芥过氧化物酶家族的73个基因编码的蛋白质序列的结构和功能进行了分析,其中包含氨基酸的数量、等电点、跨膜结构域、信号肽、二级结构组成及磷酸化位点等,并用Mega4.0软件构建了去除信号肽前后的系统进化树,旨在了解其结构特征。对已经进行功能研究的成员进行结构分析,以此来揭示结构与功能之间的联系,为植物抵御氧化胁迫方面研究提供理论基础。     

拟南芥雄性不育突变体ms1142的遗传定位与功能分析

经EMS诱变野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)群体筛选得到一株雄性不育突变体ms1142, 突变体的果荚短小, 不含种子。细胞学观察和扫描电镜结果表明, 突变体花药发育过程中, 花药中小孢子外壁异常、破裂, 最后没有花粉形成。遗传分析表明, 该突变体为隐性单核基因突变所致; 利用图位克隆的方法将MS1142基因定位于第1条染色体的BAC克隆F16P17上44 kb区间内, 目前尚未见该区间内有雄性不育基因的报道。以上结果结合生物信息学分析表明, MS1142是一个新的调控花药发育的关键基因。该工作为花药发育关键基因MS1142的克隆及功能分析奠定了基础。