两个水稻GDP-甘露糖-3’，5＇-异构酶基因特征及表达模式的研究

GDP-甘露糖-3’,5’-异构酶（GME）可以催化GDP-甘露糖转化为左旋GDP-半乳糖,该反应对于高等植物体内抗坏血酸的合成是非常重要的．但目前在分子水平上还没有对GME基因进行研究的报道．通过逆转录PCR（RT-RCR）技术从水稻成熟叶片中克隆到两个GME基因的cDNA序列,并与其他植物物种中的GMEs进行比对,结果显示,GME基因在所有植物物种中高度保守,尽管进化树分析表明单子叶植物GMEs和双子叶植物GMEs在进化上相互独立．同时,分析这两个水稻GME基因的剪切模式揭示了二者也存在高度相似性．采用半定量RT-PCR技术对两个GME基因在不同组织和不同胁迫条件下的表达模式进行研究表明,OsGME1基因在冷胁迫条件下表达水平上调,这和先前水稻冷胁迫蛋白质组学研究的结果是一致的．而OsGME2和OsGME1基因在用赤霉素处理条件下表达水平均下调,暗示赤霉素可能通过调节GME基因的表达来调控植物体内的抗坏血酸合成．     

两个水稻GDP-甘露糖-3',5'-异构酶基因特征及表达模式的研究

GDP-甘露糖-3',5'-异构酶(GME)可以催化GDP-甘露糖转化为左旋GDP-半乳糖,该反应对于高等植物体内抗坏血酸的合成是非常重要的.但目前在分子水平上还没有对GME基因进行研究的报道.通过逆转录PCR(RT-RCR)技术从水稻成熟叶片中克隆到两个GME基因的cDNA序列,并与其他植物物种中的GMEs进行比对,结果显示,GME基因在所有植物物种中高度保守,尽管进化树分析表明单子叶植物GMEs和双子叶植物GMEs在进化上相互独立.同时,分析这两个水稻GME基因的剪切模式揭示了二者也存在高度相似性.采用半定量RT-PCR技术对两个GME基因在不同组织和不同胁迫条件下的表达模式进行研究表明,OsGME1基因在冷胁迫条件下表达水平上调,这和先前水稻冷胁迫蛋白质组学研究的结果是一致的.而OsGME2和OsGME1基因在用赤霉素处理条件下表达水平均下调,暗示赤霉素可能通过调节GME基因的表达来调控植物体内的抗坏血酸合成.     

赤霉素调节植物对非生物逆境的耐性

赤霉素（GAs）是一类重要的植物激素,调控植物生长发育的诸多方面．最近的研究表明,GA也参与对生物与非生物胁迫的响应,然而GA参与非生物胁迫响应的遗传学证据及其机制有待于进一步研究．本实验室前期研究证明,水稻EullfELONGATEDUPPERMOSTINTERNODE）通过一个新的生化途径降解体内的活性赤霉素分子,并参与调控水稻对病原菌的基础抗病性．本研究发现,euil突变体对盐胁迫能力降低,而超表达EUll基因的水稻和拟南芥耐盐性显著提高．进一步研究发现,积累高含量赤霉素的水稻euil突变体对脱落酸（ABA）的敏感性下降,而赤霉素缺失的EUll超表达转基因水稻和拟南芥均改变了对于ABA的敏感性．EUll基因的转录受逆境诱导,其功能缺失与超表达调控了逆境标志基因的表达．综上推测,GA可能是通过影响ABA的信号途径从而改变了植物对非生物胁迫的响应．     

高等植物赤霉素2-氧化酶基因的克隆、表达及其调控

赤霉素(GA)是一类重要的植物激素,对高等植物整个生命周期的生长发育起关键作用。调控赤霉素生物合成和代谢途径中的关键酶基因的表达可以控制植物体内赤霉素的含量。GA2-氧化酶是调节赤霉素合成和代谢的关键酶之一,使活性GA失活。本文主要对GA2-氧化酶基因的克隆、表达调控及其在植物基因工程中的应用等方面进行综述,为通过基因工程技术调控植物体内活性赤霉素的含量从而得到改良品种提供思路。     

高盐低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统的相关基因表达

采用Affymetrix水稻表达谱芯片,分析高盐和低温胁迫下水稻叶细胞内ROS清除系统的相关基因表达状况,探讨在响应非生物胁迫过程中水稻植株体内抗氧化防卫体系的积极作用。结果表明:(1)水稻叶细胞内ROS清除系统涉及187个基因和/或EST,由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸、谷胱甘肽、生育酚等和抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等组成。(2)在低温逆境下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因(2倍以上,下同)有5个,下调(0.5倍以下,下同)基因有2个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因5个,下调基因6个。(3)在高盐胁迫下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因有31个、下调基因13个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因27个,下调基因25个。(4)高盐和低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统相关基因的表达在籼粳稻间存在较大差异,并根据水稻基因表达谱芯片数据构建了水稻响应高盐和低温胁迫ROS清除网络图。     

多胺与环境胁迫关系研究进展

多胺是植物对胁迫响应的重要物质,可以抵消胁迫引起的负效应.多胺预处理可缓解胁迫引起的伤害,通过转基因技术过量表达多胺可提高植物胁迫耐性.本文综述了生物胁迫和非生物胁迫条件下,多胺的合成、代谢、功能及其作为抗氧化剂减少胁迫诱导氧化损伤的研究现状.重点综述了病虫胁迫、盐胁迫、重金属胁迫、渗透胁迫,也简要的综述了其它胁迫如低氧胁迫、冷胁迫、酸胁迫、辐射胁迫等条件下植物体内多胺合成的变化及功能.     

玉米脱氢抗坏血酸还原酶基因的克隆和特性研究

通过电子克隆方法得到玉米脱氢抗坏血酸还原酶基因,命名为ZmDHAR1。结果显示,ZmDHAR1基因全长723bp,开放阅读框642bp,编码214个氨基酸。ZmDHAR1基因与高粱、水稻及小麦等植物的脱氢抗坏血酸还原酶基因高度相似,其中与高粱的DHAR基因相似性为85%,与水稻的DHAR1基因相似性为83%。基因表达分析显示,ZmDHAR1基因在根以外的其他部位都可以检测到表达,而且ZmDHAR1基因可以在4℃低温、100μmol/L ABA、100mmol/L PEG、250mmol/L NaCl和机械损伤等多种逆境胁迫下均可应答表达。研究表明,ZmDHAR1基因可能在玉米抗逆境胁迫反应中发挥重要的作用。     

干旱胁迫诱导下植物基因的表达与调控

干旱胁迫能够诱导植物表达大量的基因 ,研究这些基因的表达与调控 ,为植物抗旱的定向育种创造条件。本文系统介绍了在干旱胁迫条件下 ,植物体内渗透调节物质和可溶性糖合成有关的基因、离子和水分通道及Lea蛋白基因的表达 ,以及与这些基因表达相关的调控元件和因子 ,干旱胁迫信号转导等方面的最新研究进展。     

青蒿素合成cDNA和新EST的克隆及其低温诱导表达的定量分析

为了开展基于青蒿发育特异及环境诱导转录物组学的新基因分离与鉴定,本研究采集经低温处理的盛花期青蒿（Artemisia annuzl）叶片提取总RNA,并进行全长cDNA表达序列标签（expressed sequence tags,EST）克隆,经测序和同源性检索后提交GenBank．在已注册的75个序列中,共有4个全长cDNA与青蒿已知基因高度同源,其余71个EST在青蒿基因中无测序记录,但其中有34个序列与其他植物基因同源,包括24个已知蛋白编码序列和10个未知蛋白编码序列,另外37个序列在任何植物基因中均无测序记录,为首次克隆的植物新基因．为了研究青蒿基因对极端环境胁迫的响应模式,采用半定量PCR（semi．quantitative PCR,SQ－PCR）对冷处理前后青蒿试管苗中青蒿素合成基因ADS,CYP71AVl和CPR的表达水平进行了测定．结果显示,ADS和CYP71AV1基因受冷胁迫强烈诱导,但CPR基因未受明显影响．同时还发现这种冷胁迫诱导作用可被Ca^2＋通道抑制剂氯化镧（LaCl3）或Ca^2＋螯合剂EGTA所阻遏,表明Ca^2＋ -CaM信号转导通路可能参与冷胁迫诱导ADS和CYP71AV1基因的表达．对冷胁迫青蒿试管苗的实时荧光定量PCR（real—time fluorescent quantitative PCR,RFQ—PCR）测定结果表明,CaM基因的表达水平上调2．5倍,从而印证了上述CaM介导信号转导与冷胁迫诱导基因表达之间相关的推论．利用RFQ－PCR对7个新分离青蒿EST进行了功能注释,结果显示,D／LTSRP,UBE,AR／DAP和POD1基因的冷胁迫诱导表达水平分别上调约8．0,5．0,2．3和1．5倍,而CHI和RGP基因的表达无明显上调或下调．本研究首次在转录水平上对青蒿素合成基因及青蒿新EST的冷胁迫诱导表达模式进行了初步探讨,有助于深入了解青蒿素合成与累积的内在规律及其协同调节机制,为促进青蒿的遗传性状改良及代谢工程指导的育种工作打下基础．     

黄土高原冰草叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢对干旱胁迫的生理响应

通过盆栽实验, 对干旱胁迫下黄土高原地区冰草(Agropyron cristatum)叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢相关酶及物质含量进行了研究。结果表明: 冰草可以通过增强叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢酶: 抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、L-半乳糖酸-1, 4-内酯脱氢酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性, 维持植物体内抗坏血酸和谷胱甘肽水平及氧化还原状态, 从而抵御干旱造成的氧化胁迫。但叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢对不同水平干旱胁迫的响应, 随胁迫时间的延长而不同。在胁迫24天以前, 严重干旱下叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢增强较显著; 在胁迫24天后, 由于该胁迫下植物所遭受的氧化胁迫较为严重, 叶片中上述6种酶的活性均呈降低趋势。而在中度干旱下叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢相关的6种酶在整个胁迫过程中均保持较高的活性。这说明, 冰草能够长时间有效地抵御中度干旱所造成的氧化胁迫, 但只能在一定时间范围内有效地抵御严重干旱所造成的氧化胁迫, 胁迫时间延长则会降低其抵御严重干旱的能力。     

毛竹茎秆伸长过程中赤霉素生物合成、降解和信号转导关键基因的鉴定及表达分析

赤霉素(Gibberellin)是一类非常重要的植物激素,在高等植物生命活动的整个周期都起着重要的调控作用。从毛竹Phyllostachys edulis基因组中共鉴定出23个赤霉素途径基因,包括赤霉素生物合成相关的8个GA20ox和1个GA3ox基因、降解相关的8个GA2ox基因、参与赤霉素感知的2个GID1基因以及信号转导的2个GID2基因和2个DELLA基因。拟南芥、水稻和毛竹的系统进化树和保守基序分析显示赤霉素的合成代谢与信号转导在这些物种中是高度保守的。利用外源赤霉素处理毛竹种子和幼苗,发现赤霉素能显著提高种子的萌发率和幼苗的茎秆伸长,并且有着最佳的作用浓度。在GA3处理后,毛竹体内赤霉素生物合成基因GA20ox和GA3ox表达量均下调而降解活性赤霉素的GA2ox基因表达量上调;赤霉素受体GID1和正调控基因GID2的转录水平显著提高而负调控基因DELLA的表达受到抑制。这些基因在竹笋茎秆的不同形态学位置表达差异明显,大部分赤霉素生物合成与降解的相关基因GA20ox、GA3ox和GA2ox以及赤霉素受体GID1和正调控基因GID2都在竹笋的形态学上端大量表达,而赤霉素信号转导的阻遏基因DELLA在笋体形态学底端大量积累而顶端基本不表达。     

RsICE1基因表达和转基因水稻抗冷通路研究

以萝卜幼苗和水稻T1代转RsICE1基因(从抗寒萝卜植株中分离的一个编码碱性螺旋-环-螺旋低温胁迫转录因子,HQ891287)株系为材料,通过半定量RT-PCR及实时定量PCR等方法,分析RsICE1基因的表达、水稻转基因株系中RsICE1基因的遗传及冷诱导基因的表达情况.结果显示:(1)半定量RT PCR分析表明,RsICE1基因在萝卜的根、茎、叶中为组成型表达,在幼苗根和茎中表达量较强;RsICE1基因的表达水平能够被冷处理和NaCl处理诱导上调表达,但ABA和脱水处理无上调作用.(2)卡方测验表明,水稻转基因T1代潮霉素抗性发生了3∶1分离模式;Southern和Northern杂交结果表明,4个抗冷转基因株系中RsICE1基因均以单拷贝、单位点整合到水稻基因组并正常表达.(3)实时定量PCR分析表明,冷胁迫下,RsICE1基因超表达但对水稻OsDREB1A(AF300970)、OsDREB1B(AF300972)、OsDREB1F(AY785897)基因表达没有影响,表明RsICE1基因对转基因水稻抗寒性的影响不依赖OsDERB1冷反应通路.     

星星草脱氢抗坏血酸还原酶（PtDHAR）cDNA的克隆及表达分析

脱氢抗坏血酸还原酶是抗坏血酸代谢循环中的关键酶,在多种植物中与抗胁迫相关。为了获得抗盐碱植物星星草中该基因序列,利用RACE技术,从星星草中克隆出脱氢抗坏血酸还原酶基因（PtDHAR）的cDNA全长序列,其GenBank登录号为HM125046。PtDHAR cDNA核苷酸序列长度为987bp,开放阅读框为639bp,编码213个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列与水稻、小麦等禾本科作物具有很高的同源性。Northern杂交分析表明,该基因在盐碱胁迫下表达量显著升高。     

水稻盐胁迫相关内含子microRNA的表达及其生物发生机制

内含子microRNA是一类位于编码基因内含子区域的非编码小RNA。目前,动物内含子microRNA研究报道较多,而关于植物体内含子microRNA的功能及其生物发生机制报道较少。本研究通过高通量测序技术,结合生物信息学方法,发现在盐胁迫条件下水稻幼苗中共85个内含子microRNAs表达,其中差异表达的有24个。预测到的51个靶基因的功能分析,主要涉及抗氧化途径、植物激素信号转导途径及功能基因表达调控途径。此外,根据宿主基因的表达情况推测,共30个内含子microRNAs具有独立表达的功能。通过分析内含子microRNA前体DNA片段上游1 kb序列中的启动子核心元件,初步验证其具有独立表达的能力。因此,推测水稻幼苗在盐胁迫条件下,部分内含子microRNA独立于宿主基因表达,并参与水稻盐胁迫下的自我防御机制。     

水稻盐胁迫相关内含子microRNA的表达及其生物发生机制北大核心CSCD

内含子microRNA是一类位于编码基因内含子区域的非编码小RNA。目前,动物内含子microRNA研究报道较多,而关于植物体内含子microRNA的功能及其生物发生机制报道较少。本研究通过高通量测序技术,结合生物信息学方法,发现在盐胁迫条件下水稻幼苗中共85个内含子microRNAs表达,其中差异表达的有24个。预测到的51个靶基因的功能分析,主要涉及抗氧化途径、植物激素信号转导途径及功能基因表达调控途径。此外,根据宿主基因的表达情况推测,共30个内含子microRNAs具有独立表达的功能。通过分析内含子microRNA前体DNA片段上游1 kb序列中的启动子核心元件,初步验证其具有独立表达的能力。因此,推测水稻幼苗在盐胁迫条件下,部分内含子microRNA独立于宿主基因表达,并参与水稻盐胁迫下的自我防御机制。     

外源硫化氢对冷胁迫下白菜幼苗生长和光合作用的影响

硫化氢(H2S)是调节植物生长发育和响应胁迫的重要气体信号分子,为了增加对白菜(Brassica rapavar.pekinensis)应答冷胁迫生理机制的理解,该研究分析了4℃冷胁迫条件下外源H2S(5μmol·L-1硫氢化钠水溶液熏蒸24h)预处理对白菜幼苗生长、光合作用以及相关基因表达水平的影响。结果发现:(1)冷胁迫诱导后白菜内源H2S主要生成酶编码基因LCD、DCD、DES的表达水平极显著上调,并伴随H2S产率的显著增加,暗示二者之间存在着潜在紧密联系。(2)在冷胁迫条件下,外源H2S预处理的白菜幼苗地上部分高度、叶宽和相对含水量等指标均比对照表现出明显优势;其体内脯氨酸、可溶性糖以及光合色素含量大幅升高,光合速率显著提升,光合作用中部分捕光蛋白、铁氧还蛋白和硫氧还蛋白编码基因表达量同时显著上调。研究表明,生理浓度H2S预处理可通过诱导上调白菜幼苗光合作用的相关基因表达量和提升净光合速率,提高其光合作用强度,促进渗透调节物质积累,有效缓解冷胁迫对其造成的损伤,维持冷胁迫下白菜幼苗的生长。     

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。     

番茄GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA的克隆、表达及定位

GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶催化GDP-D-甘露糖的合成,是植物抗坏血酸生物合成途径中上游的关键酶。以马铃薯GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA序列为信息探针,在GenBank dbEST数据库中找到65条高度同源的番茄EST序列,通过序列拼接及RACE-PCR得到了番茄该基因的全长cDNA序列,命名为LeGMP。LeGMP与马铃薯GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶cDNA序列一致率为96％,推导的氨基酸序列与马铃薯、烟草、紫苜蓿、拟南芥的GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因的一致率分别为99％、97％、91％、89％。经Northern杂交分析,LeGMP在番茄根、茎、叶、花、果实中都有表达,但表达水平有差异。利用75个番茄远缘杂交重组系（IL系）将LeGMP定位在番茄第3染色体上的D区段（3-D）。     

水稻响应盐胁迫关键转录因子的鉴定

盐胁迫是影响水稻生产的重要非生物胁迫之一.本研究以盐胁迫条件下的水稻转录组数据为材料,通过HTSeq和DESeq软件分析转录因子在转录组水平上的表达变化.主要结果如下:水稻在盐胁迫1、3和6h三个时间点共有26个相同的差异表达转录因子,通过蛋白互作筛选出14个基因组成的重要模块;重要模块基因GO分析主要富集在ATP结合...