玉米亚硫酸氧化酶基因的克隆及其结构与表达分析

为明确亚硫酸氧化酶(sulfite oxidase,SO)基因的结构特征和进化关系及其在玉米不同组织器官发育过程中的表达和分布特性,采用RACE技术克隆了玉米SO基因(ZmSO)的全长cDNA。序列分析表明,获得的ZmSO全长1 492bp,其中5′-UTR 160bp,3′-UTR 138bp,开放阅读框为1 194bp,编码397个氨基酸组成的蛋白质。对该基因编码氨基酸保守结构域的分析发现,ZmSO包含1个钼辅因子结合域、1个自身二聚化域和1个过氧化物体靶信号序列。系统进化分析显示,SO在进化上较为保守,玉米与其它植物的SO相似性较高。荧光定量RT-PCR分析表明,在玉米成株期,根、茎、叶、雄花和幼穗中,ZmSO在根部表达丰度最低,在叶片和幼穗中表达量较高。酶活性测定结果显示,不同器官中SO活性与其mRNA转录水平上的表达趋势相似。     

毛竹miR164b前体的克隆及其在叶形态建成中的功能分析

microRNA（miRNA）参与植物多种生理代谢过程,在调控植物形态建成中发挥着重要作用。miR164作为植物特有的miRNA,其主要的靶基因是NAC转录因子,参与调控植物茎、叶顶端分生组织的建立、器官的分化和植株衰老等过程。本研究以毛竹（Phyllostachys edulis（Carr.） Lehaie）为材料,从中分离出miR164b的前体序列（82 bp）,二级结构分析结果发现该前体序列能够形成稳定的茎环结构,其成熟序列（21 bp）产生于茎环结构5'端的臂上,且碱基具有较高的保守性。本研究还构建了由CaMV 35S启动,包含毛竹miR164b前体序列的植物表达载体,并转化野生型拟南芥（Arabidopsis thaliana（L.） Heynh）,获得了转基因植株。结果表明,转基因植株生长瘦弱,莲座叶数量明显减少,叶片变小且叶片边缘锯齿减少,更加光滑。实时定量PCR分析结果显示,转基因拟南芥中毛竹miR164b的表达量极显著上升,而拟南芥内源靶基因CUC1与CUC2的表达量极显著下降。表明毛竹miR164b通过调节CUC1和CUC2的表达来参与植物叶形态建成过程。研究结果可为利用miRNA开展竹子分子育种提供参考。     

新月旋孢腔菌胞内漆酶的活性测定及漆酶基因ClLac1克隆

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,与植物病原菌致病性、黑色素合成及降解木质素等方面相关。为明确漆酶在新月旋孢腔菌的催化作用及其催化活性,以2,2′-连氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)（简称ABTS）为底物,利用分光光度计在420nm下测定胞内漆酶活力,结果表明酶活测定最佳反应条件为缓冲液pH2.8、Cu2+浓度500μmol/L和0.6mmol/L ABTS。根据漆酶Cu2+结合保守结构域设计了1条引物,对新月旋孢腔菌漆酶基因进行克隆,并通过RACE技术克隆了其全长cDNA序列。开放阅读框长1,803bp,     

独一味苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

以独一味叶片为材料,采用RT-PCR和RACE方法克隆了独一味苯丙氨酸解氨酶基因（PAL）的全长cDNA,命名为LrPAL基因。测序结果表明,LrPA L基因全长2 298 bp,含有1个2 145 bp的完整开放阅读框（ORF）,编码714个氨基酸。蛋白序列分析表明,其包含典型的PAL活性中心序列（GTITASGDLVPLSYIA）,与其他植物的PAL蛋白有很高的同源性。系统进化树分析表明,独一味LrPAL与唇形科植物的PAL蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。用 Real-Time PCR方法检测发现,LrPAL基因在独一味的叶中表达量最高,茎中表达量最少。研究结果推测,从独一味中克隆获得的苯丙氨酸解氨酶基因（LrPAL）是典型的PAL家族成员,在独一味各组织发育过程中具有重要功能。     

丹参miR408基因前体序列的克隆及表达分析

MiR408是植物中一类高度保守的miRNA,其靶基因编码含铜蛋白,miR408的表达受植物生长发育和环境条件的显著影响。拟南芥中miR408在HY5-SPL7基因网络中起着关键作用,而HY5-SPL7基因网络可介导拟南芥对光照和铜离子的协调应答,进一步表明miR408在植物对环境的响应中发挥了核心作用。本研究基于丹参基因组Survey数据库,从中搜索并克隆得到366 bp的含有稳定茎环结构的miR408前体序列及其上游723 bp片段的启动子区,Gen Bank登录号分别为KU360384和KU360385,并将miR408的前体序列命名为SmMIR408。生物信息学分析结果显示:Sm-MIR408上游启动子序列与模式植物拟南芥Ath-MIR408、水稻OsaMIR408启动子区具有许多相同的顺式作用元件,如G-box、CGTCA-motif、TGACG-motif、GTAC-motif等,而HSE、CATT-motif作用元件仅存在于丹参启动子区;miR408成熟序列在不同物种中具有很高的保守性;基于不同物种miR408前体序列构建的系统进化树显示,来源于单子叶植物的miR408前体序列聚为一支,来源于双子叶植物的miR408前体序列聚为另一支。实时定量PCR分析结果显示:Sm-MIR408在丹参的根、茎、叶、花中都有表达,其在花中的表达量最高,根中最低;Sm-MIR408的表达受茉莉酸甲酯和伤害的抑制,黑暗和持续光照也可抑制该基因的表达。Sm-MIR408基因的克隆与表达分析为今后研究丹参miR408的功能奠定了基础。     

苦荞查尔酮合成酶基因CHS的结构及花期不同组织表达量分析

采用同源克隆、染色体步移和RT-PCR技术,首次克隆到苦荞查尔酮合酶基因（CHS）的全长DNA序列和cDNA开放阅读框（ORF)序列. 序列分析表明,苦荞CHS DNA序列（GU172165）全长1 632 bp,含1个445 bp的内含子;cDNA编码区（HM852753）全长1 188 bp,编码395个氨基酸,命名为FtCHS. 生物信息学分析表明,FtCHS和推导的氨基酸序列与其它植物CHS基因同源率在95%以上,含有CHS多基因家族的标签序列（GFGPG）、活性位点、底物结合口袋位点和环化反应口袋位点. 半定量RT-PCR分析苦荞花期FtCHS空间表达模型表明,其表达量未成熟种子＞叶＞茎＞花＞根＞成熟种子,与苦荞芦丁含量的分布基本一致,具有组织特异性.     

Trametes sp. AH28-2漆酶A的诱导合成及其基因5′-端调控区的克隆与分析

Trametes sp. AH28-2漆酶同工酶的合成需要铜离子的存在,较高浓度的Cu²⁺有利于漆酶合成。在以葡萄糖为碳源补加0.5mmol/L Cu²⁺的培养基中生长时,发酵液漆酶活性为44.3u/L,同时补加4.0mmol/L邻甲苯胺时,漆酶酶活提高到71.0u/L;而在补加Cu²⁺和邻甲苯胺的纤维二糖培养基中,酶活上升至2584u/L,为葡萄糖培养基的36.4倍。邻甲苯胺和铜离子诱导产生的漆酶同工酶组分,均为漆酶A（LacA）。竞争性RT-PCR分析表明,漆酶A基因（lacA） 转录本的累积伴随有发酵液漆酶活性的增加,邻甲苯胺对lacA的调控发生在转录水平。lacA 结构基因长2110bp,含有10个内含子;lacA的Cdna序列为1560bp,编码520aa的漆酶蛋白,其氨基酸序列与其它真菌漆酶具有较高的相似性。采用改进的反向PCR技术,扩增得到的lacA5′-端调控区长1881bp,分析表明,该区域上分布有1个TATA框、7个CAAT框和多个潜在的顺式作用元件序列位点,包括5个MRE元件、9个CreA结合位点、4个XRE元件、2个STRE元件和7个氮因子调控位点等。这些序列位点的存在部分地对应了菌株摇瓶发酵条件下lacA的表达规律。     

甜菜夜蛾触角结合蛋白Ⅱ的cDNA克隆、 组织分布及配体结合特性分析

触角结合蛋白（antennal binding proteins, ABPs）是气味结合蛋白（odorant binding proteins, OBPs）的一个亚类, 推测其在昆虫嗅觉中起作用。为了探讨这一问题, 本研究通过转录组数据分析并利用RACE技术, 克隆了甜菜夜蛾Spodoptera exigua触角结合蛋白Ⅱ基因（SexigABP2）的全长cDNA序列（GenBank登录号为HQ234486）。序列分析表明, 该基因开放阅读框长444 bp, 编码148个氨基酸, 具有OBPs典型的6个半胱氨酸位点; 其氨基酸序列和烟芽夜蛾Heliothis virescens的HvirABP2的一致性最高, 达72%。实时定量PCR分析显示, 该基因主要在触角中表达, 在喙、 足、 翅等组织中也有少量表达, 且在雌蛾触角及足中的表达量显著高于雄蛾。进一步对该基因进行原核表达和纯化, 利用荧光竞争结合实验测定了SexigABP2对35种气味物质的结合能力, 发现其对甜菜夜蛾性信息素组分(Z)-9-十四碳烯醇和植物挥发物法尼醇的结合能力较强, 结合常数分别为8.24 μmol/L和8.14 μmol/L。结合能力比较表明, SexigABP2对不饱和长碳链化合物较饱和短碳链化合物具有更强的结合能力; 在不饱和长碳链化合物中, 对醇类物质又较乙酸酯类物质具有更强的结合能力。结果提示SexigABP2可能参与了成虫对不饱和长碳链的植物挥发物的感受。     

草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6的克隆及异源表达

【目的】克隆草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6的全长cDNA,证实其编码的蛋白具有漆酶活性,最终建立草菇漆酶基因的异源表达及纯化体系。【方法】利用RACE技术克隆全长cDNA序列,并利用生物信息学技术进行序列分析,在此基础上,去除全长cDNA的编码信号肽的序列并在3'端添加His-tag碱基序列,把修饰后的cDNA片段克隆到表达载体pPIC9K上,并转化到毕赤酵母GS115中进行表达,对重组蛋白利用Ni柱进行分离纯化并以ABTS底物法检测重组蛋白的漆酶活性。【结果】vv-lac1和vv-lac6的全长cDNA的长度分别为1599 bp和1554 bp,且分别含有19和15个外显子;其编码的蛋白的理论分子量分别是57.3 kDa和56.3 kDa,理论等电点分别为4.73和5.62,且都属于分泌型的胞外蛋白;表达出的重组蛋白RBvvlac1和RBvvlac6,其分子量大小约为70 kDa,说明存在翻译后修饰;含有150 mmol/L咪唑的缓冲液对RBvvlac1和RBvvlac6发酵液进行洗脱所得到的蛋白溶液具有最高漆酶活性(333.17 U/L和227.63 U/L)。【结论】草菇漆酶基因vv-lac1和vv-lac6能够编码有活性的漆酶蛋白,本研究建立的异源表达及纯化体系适用于草菇或其它漆酶基因的异源表达与纯化。     

丹参中硫堇基因SmTHI的克隆和表达分析

丹参EST序列的Blast分析表明,一条序列与硫堇（thionin,THI）基因有较高的同源性,该序列长575bp,包含1个长366bp的开放阅读框（ORF）,编码121个氨基酸,命名为SmTHI,GenBank登陆号为DQ212984。在此基础上设计引物,分别从cDNA和gDNA水平上克隆到该基因的全编码区序列的结果表明,该基因无内含子。序列分析表明,该编码蛋白与大多数植物的THI蛋白前体高度同源,并符合植物硫堇类蛋白的序列模式和特征：C—C—x（5）．R．x（2）-[FY]-x（2）-C,N端具17个氨基酸的信号肽,中间46个氨基酸为成熟THI部分,C端的58个氨基酸为酸性多肽部分。成熟的THI蛋白带正电荷,偏碱性,推测可能有抗病原微生物活性。实时定量PCR检测SmTHI在丹参不同组织部位的表达以及在黄瓜细菌性角斑病菌（PSL）、NaCl和水杨酸（sA）溶液诱导下的表达结果表明：SmTHI在植物的根、茎和叶中均有不同程度的表达,其表达丰度为叶〉茎〉根：在PSL、NaCl和sA溶液诱导下该基因的表达呈上调趋势。     

毛竹bHLH转录因子的鉴定及其在干旱和盐胁迫条件下的表达分析

以毛竹（Phyllostachys edulis（Carr.）Lehaie）为材料,利用生物信息学方法,在基因组水平上对其bHLH基因家族成员进行鉴定和分析,并对不同组织中该基因的表达模式以及部分基因在干旱和高盐胁迫条件下的表达情况进行研究。结果显示：在毛竹中共鉴定出153个具有完整保守结构域的bHLH基因家族成员（PebHLH001~PebHLH153）,这些基因内含子数量为0~14,其中137个基因的启动子均含有与干旱、盐胁迫相关的顺式作用元件;PebHLHs编码的蛋白长度为134~1401 aa;bHLH家族成员的系统进化分析结果表明,153个PebHLHs可被分为17个亚类,其中C亚类的成员数量最多,为42个;基于转录组数据的表达谱分析结果发现,有151个PebHLHs在毛竹不同组织和不同生长发育时期有不同程度的表达量;实时荧光定量PCR实验结果显示,在干旱和盐胁迫处理后,分别有14和13个PebHLHs基因的表达量上调,分别有2和3个表达量下调,但表达模式存在一定差异,说明他们在应答干旱和盐胁迫过程中可能发挥不同的作用。     

The microRNA156-SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE3 module regulates ambient temperature-responsive flowering via FLOWERING LOCUS T in Arabidopsis

The flowering time of plants is affected by modest changes in ambient temperature. However, little is known about the regulation of ambient temperature-responsive flowering by small RNAs. In this study, we show that the microRNA156 (miR156)-SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE3 (SPL3) module directly regulates FLOWERING LOCUS T (FT) expression in the leaf to control ambient temperature-responsive flowering. Overexpression of miR156 led to more delayed flowering at a lower ambient temperature (16°C), which was associated with down-regulation of FT and FRUITFULL expression. Among miR156 target genes, SPL3 mRNA levels were mainly reduced, probably because miR156-mediated cleavage of SPL3 mRNA was higher at 16°C. Overexpression of miR156-resistant SPL3 [SPL3(-)] caused early flowering, regardless of the ambient temperature, which was associated with up-regulation of FT and FRUITFULL expression. Reduction of miR156 activity by target mimicry led to a phenotype similar to that of SUC2::rSPL3 plants. FT up-regulation was observed after dexamethasone treatment in GVG-rSPL3 plants. Misexpression and artificial microRNA-mediated suppression of FT in the leaf dramatically altered the ambient temperature-responsive flowering of plants overexpressing miR156 and SPL3(-). Chromatin immunoprecipitation assay showed that the SPL3 protein directly binds to GTAC motifs within the FT promoter. Lesions in TERMINAL FLOWER1, SHORT VEGETATIVE PHASE, and EARLY FLOWERING3 did not alter the expression of miR156 and SPL3. Taken together, our data suggest that the interaction between the miR156-SPL3 module and FT is part of the regulatory mechanism controlling flowering time in response to ambient temperature.     

棉花miR397 LAC4模块调控棉铃虫抗性研究

miRNA(microRNA)通过调控其靶标基因在植物的生长、发育和抗逆过程中扮演着重要的角色。该研究采用分子生物学和生物化学等方法,探讨棉花miR397 LAC4参与植株木质素生物合成和对棉铃虫抗性响应机制。结果发现：(1)棉花miR397(ghr miR397)在转录后调控漆酶基因(GhLAC4)的表达,GhLAC4属于蓝铜氧化酶家族,通过调控木质素合成,抵御棉铃虫入侵棉花。(2)GUS报告基因融合表达和酶活性测定表明,ghr miR397在转录后切割靶标基因GhLAC4抑制其表达。(3)利用VIGS(virus induced gene silencing)技术在棉花中沉默和过表达ghr miR397,棉铃虫抗性检测分析表明,沉默miR397表达会增加棉花对棉铃虫的抗性,但过表达ghr miR397则会降低棉花的抗性。(4)选择性和非选择性棉铃虫实验分析、组织化学染色和木质素含量测定表明,沉默GhLAC4表达会减少木质素的积累,增加棉花对棉铃虫的敏感性。研究表明,ghr miR397 GhLAC4模块共同微调棉花木质素合成来参与棉花抗虫性调控,同时也为棉花抗虫育种提供了新思路。     

MicroRNA expression profiles in response to drought stress in Sorghum bicolor

The regulatory role of small non-coding RNAs that are 20–24 nucleotides in length has become the foremost area of research for biologists. A major class of small RNAs represented by the microRNAs (miRNAs), has been implicated in various aspects of plant development including leaf pattering, meristem function, root patterning etc. Recent findings support that miRNAs are regulated by drought and other abiotic stresses in various plant species. In this study, were report the expression profiling of 8 known abiotic stress deregulated miRNAs in 11 elite sorghum genotypes, under watered and drought conditions. Significant deregulation was observed with miR396, miR393, miR397-5p, miR166, miR167 and miR168. Among these, the expression levels of sbi-miR396 and sbi-miR398 were the highest in all the genotypes. The expression of sbi-miR396 was maximum in the grain sorghum HSD3226 under well-watered conditions and the profile shifted towards HSD3221 under drought stress. Forage accessions, N98 and Atlas, showed an opposite behavior in expression patterns of miR397-5p in drought physiologies. Such dynamic expression patterns could be indicative of prevailing drought tolerant mechanisms present in these sorghum accessions. This data provides insights into sorghum miRNAs which may have potential use in improving drought tolerance in sorghum and other cereal crops.     

LNA mediated in situ hybridization of miR171 and miR397a in leaf and ambient root tissues revealed expressional homogeneity in response to shoot heat shock in Arabidopsis thaliana

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous non-protein coding RNA molecules of approximately 21 nucleotides in length capable of modulating gene expression in animals and plants. The role of miRNA based gene regulation has been proved in several pathways including in plant growth, development and stress response. In this study miR171 and miR397a were tested for their expression pattern under different heat shock regimes in shoot and root tissues of Arabidopsis thaliana using Locked Nucleic Acid (LNA) mediated in situ hybridization. With an increase in temperature across 35 °C, 40 °C and 45 °C there was a corresponding increased up-regulation of miR171 in leaf tissues compared to ambient temperature. Similarly, an unambiguous elevated expression of miR171 within increase in duration of exposure at each temperature regime across 1 h, 2 h and 3 h was noticed in comparison to ambient control leaf tissue. On the other hand, miR397a, which expressed at ambient control conditions, got down-regulated both with increase in heat and exposure regime in leaf tissues. Both miRNAs expressed in control ambient root tissues. Maintaining the root zone temperature at ambient conditions, upon imposing heat shock regime to shoot system, miR171 recorded corresponding increased up-regulation as indicated by the intensity of in situ hybridization, while miR397a got down-regulated. Given the differential homogeneity in expression pattern of both miRNA in leaf and root tissues experiencing heat shock regimes, possibilities of movement of heat shock induced signals to root tissues seem to be obvious.