转录后基因沉默系统研究烟草rbcS基因功能

初步建立了利用病毒载体诱导转录后基因沉默系统研究烟草(Nicotiana benthamiana)1,5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶小亚基(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase／oxylase small subunit,rbcS)基因功能的模式。用携带与1,5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶小亚基基因同源的cDNA片段的烟草脆裂病毒载体(pTV．rbcS)侵染烟草(Nicotiana benthamiana),诱导内源rbcS基因沉默并在此基础上建立了研究rbcS基因功能的模式：初步进行了rbcS基因沉默后的表型分析、转录水平分析、蛋白质表达水平分析以及利用HPLC方法定量分析rbcS基因沉默后的光合色素变化。结果表明：病毒诱导基因沉默瞬时表达体系中烟草最佳侵染时期为苗龄21-24d,用于侵染的重组农杆菌的最佳浓度的OD值为1～1．5;烟草Rubisco小亚基的表达量可能调节Rubisco大亚基的表达量;烟草rbcS基因与光合作用中的光能收集无关。对rbcS基因沉默的烟草叶片及对照烟草叶片的部分重要光合作用指标分析表明,运用烟草脆裂病毒载体诱导转录后基因沉默系统研究烟草rbcS基因功能具有可行性,为进一步深入研究rbcS基因功能奠定了基础。     

茶树花粉特异蛋白基因CsPSP1的分离及序列分析

利用cDNA-AFLP技术比较了茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze cv.Wulong]花蕾发育早期和晚期的基因表达,结果表明存在明显差异。以E12和M20为引物对在晚期发育花蕾中筛选出一条281 bp特异表达的差异条带TDF53(transcipt-derived-fragment,TDF)。RT-PCR分析表明该片段只在晚期发育花蕾中特异表达。用RACE方法延伸其末端序列,克隆并测序获得全长cDNA序列(GenBank登录号:DQ887753)。该基因全长2079 bp,开放阅读框1701 bp,编码567个氨基酸,其分子量为63 kDa。序列和结构的同源性分析表明:该基因编码的氨基酸序列与烟草、油菜的花粉特异蛋白等同源性较高,由此推定,该基因为编码茶树花粉特异蛋白的基因,并将分离到的花粉特异蛋白基因命名为CsPSP1。     

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。     

陆地棉GhrbcMT基因克隆、表达与功能初步分析

植物的rbcMT基因编码核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基N-甲基转移酶(ribulose1,5 bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunitε-N-methyltransferase, rbcMT),可能催化双功能酶核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶大亚基14位赖氨酸的ε-氨基的甲基化过程,目前在豌豆、小麦、烟草等中被鉴定出,可能参与调控植物生长发育,但有关GhrbcMT基因生物学功能研究尚未报道。该研究以陆地棉(Gossypium hirsutum L.)为材料,提取叶片总RNA,反转录合成cDNA,利用PCR技术克隆棉花核酮糖1,5-二磷酸加氧酶/羧化酶大亚基甲基转移酶基因(GhrbcMT)全长cDNA,对该基因进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)对GhrbcMT基因进行组织特异性表达分析,并用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术降低GhrbcMT在植株中的表达水平,同时用乙醇浸泡法提取野生型与GhrbcMT干涉株系的叶片叶绿素进行含量分析。结果显示, GhrbcMT蛋白质序列存在多个潜在磷酸化与糖基化位点, Loop结构占56.94%,构象灵活。GhrbcMT基因在棉花叶片中特异性表达, GhrbcMT干涉株系的GhrbcMT表达水平显著降低,棉花出现明显的生长缓慢、节间距缩短、植株矮小、花药败育等表型, GhrbcMT基因表达水平的降低对棉花植株的营养生长和育性具有显著影响。该研究通过对1,5-二磷酸核酮糖加氧酶/羧化酶大亚基甲基转移酶功能初步探究,为进一步探究植株生长发育和育性调控机理提供参考。     

甘蔗条纹花叶病毒P3蛋白与甘蔗Rubisco大亚基互作的研究

该研究以甘蔗条纹花叶病毒(Sugarcane streak mosaic virus,SCSMV)的P3蛋白(SCSMV-P3)为诱饵,采用酵母双杂交技术(yeast two-hybrid system,Y2HS)从甘蔗酵母文库中筛选到1个编码核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)大亚基的基因,命名为ScRbcL。序列分析表明,该基因开放读码框(open reading frame,ORF)长度为1 337bp,编码478个氨基酸残基。Y2HS和双分子荧光互补(bimolecular flourescence complementation,BiFC)实验表明,ScRbcL与SCSMV-P3存在互作关系。研究认为SCSMV-P3与ScRbcL的互作可能是SCSMV侵染甘蔗导致花叶症状发生的分子基础。     

棉花洞A雄性不育系花药发育的mRNA差别显示

应用cDNA-AFLP(Amplified fragment length polymorphism）技术,分析了棉花洞A雄性不育和可育材料在花药发育过程中花粉发育相关基因表达的差异。结果表明：在花药发育的相同时期,不育和可育花粉cDNA-AFLP的谱带在单核期的差异大于减数分裂期。在花粉发育过程中,花粉发育相关基因的表达具有时空特异性。共回收了64条差异cDNA片段,随机选择3个片段标记为探针,RNA斑点杂交分析表明,GHA27具有花器官组织特异性,仅在花器官中表达;GHA28、GHA47则具有花药组织特异性且仅在可育花药中表达。序列相关性比较表明：GHA27与植物ADP-ribosylation factor(ARF）基因有较高的相似性,而GHA28、GHA47与已知序列的相似性很低。     

利用rbcL-a序列模拟检测小鼠食性

动物食性是研究动物生活习性中非常重要的一环,利用DNA条形码进行检测变得非常快捷和方便。利用这项技术,模拟生态环境研究动物食性,来检测小白鼠的食物组成。首先,给小白鼠喂食了6种植物(白菜、玉米、胡萝卜、小麦、生菜、花椰菜)并收集其粪便,然后对这些样本进行DNA提取、PCR扩增与克隆,最后测序并获得来自质体的rbcL基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase large subunit gene)的部分序列(rbcL-a)。粪便样本中得到的序列分别与GenBank数据库和实验中得到的作为食物的5种植物的rbcL-a序列(玉米中未发现)进行比对,确定其分类单元。利用GenBank数据库,共鉴定出了3科和1属。与实验中的5种植物rbcL-a序列比对能鉴定出3个植物物种。表明实验用的rbcL-a序列在检测粪便中物种方面具有很大的潜力,对野生动物的食性分析及分子生态学的研究具有重要的意义。     

烟草二脂酰甘油酰基转移酶基因(NtDGAT2)的克隆与功能分析

二脂酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol acyltransferase,DGAT2)是植物储存油脂生物合成过程中的关键酶,对种子储存油脂累积具有重要的生理作用。本文采用电子克隆与实验相结合的方法,从烟草种子cDNA中克隆到DGAT2基因的开放阅读框序列,命名为NtDGAT2(GenBank登录号JX843807),其序列长999bp,编码332个氨基酸。多序列比对和进化分析表明该基因编码蛋白与其他植物DGAT2具有较高相似性和典型的DGAT2结构域。利用Real-time PCR定量表达分析显示Nt-DGAT2在烟草种子、花、茎、叶和根里面都有表达,且在发育中的种子和花的发育过程大量表达。酵母互补实验证实该基因编码蛋白具有DGAT酶活性。     

In vitro reassembly of tobacco ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase from fully denatured subunits

It has been generally proved impossible to reassemble ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) from fully denatured subunits in vitro in higher plant,because large subunit of fullydenatured Rubisco is liable to precipitate when the denaturant is removed by common methods of directdilution and one-step dialysis.In our experiment,the problem of precipitation was resolved by an improvedgradual dialysis method,which gradually decreased the concentration of denaturant.However,fully denaturedRubisco subunits still could not be reassembled into holoenzyme using gradual dialysis unless chaperonin 60was added.The restored activity of reassembled Rubisco was approximately 8% of natural enzyme.Thequantity of reassembled Rubisco increased greatly when heat shock protein 70 was present in the reassemblyprocess.ATP and Mg~(2 ) were unnecessary for in vitro reassembly of Rubisco,and Mg~(2 ) inhibited the reassemblyprocess.The reassembly was weakened when ATP,Mg~(2 ) and K~ existed together in the reassembly process.     

茶树冷诱导基因的AFLP筛选及其表达分析

以中小叶茶树良种舒茶早和云南大叶种73-11为材料,于4℃低温处理4 d后,采用AFLP技术筛选出冷诱导下茶树差异表达基因并进行分析.结果显示,实验共获得41个差异片段(TDFs),其中舒茶早产生19条差异条带,73-11产生38条差异条带,两品种共有条带16条.所获得的差异片段按功能可划分为4类,即信号传导蛋白、转录因子、基础代谢相关蛋白、抗逆蛋白质,此外还有一些假设蛋白质以及未知蛋白.利用qRT-PCR对Kh1、Kh3和Kh11差异片段进行验证,结果显示这3个片段均被低温诱导,表达量上升.研究表明,茶树在低温胁迫下的逆境反应非常复杂,涉及多种代谢过程中的众多基因,而且大叶种比中小叶种对低温反应更为敏感.     

干旱胁迫下茶树基因表达的AFLP分析

利用cDNA-AFLP技术分析了茶树在干旱胁迫诱导下的基因表达差异,通过256对引物组合共获得27个差异表达片段（TDF）,通过BLAST比对分析,按其功能分为转录因子、基础代谢相关蛋白、抗逆蛋白、信号转导蛋白,此外还有一些假设蛋白、未知蛋白和没有比对的基因片段。同时利用RT-PCR对片段GH2和GH15进行验证,表明GH2和GH15片段均受到干旱胁迫诱导表达。这些研究结果显示茶树在干旱胁迫下的逆境反应非常复杂,涉及多种代谢过程中的众多基因。