二色补血草LbGRP基因的克隆及抗逆能力分析

富含甘氨酸RNA结合蛋白(Glycine-rich RNA-binding proteins, GRP)是植物中重要的转录后调控蛋白, 在植物的生长发育及对胁迫的抗性调控等过程中起重要作用。文章从二色补血草(Limonium bicolor (Bunge) O.) cDNA文库中克隆出了富含甘氨酸RNA结合蛋白基因(LbGRP)的全长cDNA序列(GenBank登录号: GQ398238)。为了研究LbGRP的抗逆功能, 将其构建到酵母表达载体pYES2中, 转化到酿酒酵母INVSc1菌株中, 获得重组酵母INVSc1(pYES2-LbGRP), 同时将转空pYES2质粒的酵母INVSc1(pYES2)作为对照。对重组酵母INVSc1 (pYES2-LbGRP)和对照INVSc1(pYES2)进行NaCl、KCl、NaHCO₃、Na₂CO₃、干旱和冷冻胁迫, 比较它们在不同胁迫下的存活率。结果表明, INVSc1(pYES2-LbGRP)在各种胁迫下的存活率明显高于对照INVSc1(pYES2), 证明LbGRP基因具有抗NaCl、KCl、NaHCO₃、Na₂CO₃、干旱和冷冻等胁迫的能力, 推测该基因参与了二色补血草的抗逆调控过程。     

核桃JrGRAS2基因响应热胁迫的表达及功能分析

GRAS转录因子在植物响应逆境中起重要作用。为更好的了解核桃（Juglans regia）在逆境胁迫下的适应机制,本研究从‘香玲’核桃转录组中克隆获得一条GRAS基因（命名为JrGRAS2）,对其在不同高温胁迫下的表达进行分析,并将该基因插入酵母表达载体pYES2中构建重组载体pYES2-JrGRAS2,将pYES2-JrGRAS2转入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）INVSCI,同时以转化pYES2的重组酵母作为阴性对照,在酵母表达系统中研究该基因的抗热胁迫功能。结果显示,该基因开放读码框（ORF）全长1296bp,拟推导的蛋白分子量为47405.83Da,含有氨基酸数为431,理论等电点为5.66。在热胁迫下,JrGRAS2基因被显著诱导,特别是在36℃胁迫0.5h的茎内,其表达相对于对照被上调了335.5倍。对两种酵母进行热胁迫,发现转JrGRAS2基因酵母表现出较对照更高的生存活性。表明JrGRAS2基因具有响应热胁迫的能力,且能提高酵母的抗性,JrGRAS2基因可作为核桃逆境应答的重要候选基因。     

柽柳bZIP基因调控耐盐相关基因的表达

本研究探讨了柽柳（Tamarixhispida）bZIP（basicleucine zipper）基因对抗逆基因表达的调控。我们比较了非盐胁迫和盐胁迫条件下非转基因和转bZIP基因植株的SOD、POD、ATPase、GST、LTP和LEA等基因表达量的变化。结果表明,在非胁迫条件下,bZIP转录因子可能直接调控了poxN1、TOBPXD、TOBLTP和ltp1基因的表达,而其他基因的表达可能不受bZIP转录因子的直接调控。在盐胁迫下,bZIP转录因子能够直接或间接地调控部分抗逆基因的表达,使它们的表达量显著增强。     

玉米逆境响应相关转录因子ZmC2H2-1基因克隆及功能验证

玉米是我国第一大作物,提高玉米的抗逆性是玉米育种的重要目标性状之一。植物C2H2型锌指蛋白广泛参与植物各个时期的生长发育及逆境应答过程。本研究从玉米中分离了转录因子ZmC2H2-1基因并对其功能进行了初步研究。结果表明,ZmC2H2-1属于C2H2锌指蛋白转录因子家族,编码蛋白主要位于细胞核中,酵母自激活实验表明ZmC2H2-1不具有自激活活性;干旱、盐和ABA等逆境可抑制ZmC2H2-1基因在玉米中的表达;过表达ZmC2H2-1基因的拟南芥叶片失水速率更快,在PEG、高盐和ABA处理条件下,与对照相比转ZmC2H2-1基因拟南芥耐逆性降低,以上结果说明ZmC2H2-1基因是作为玉米抗逆的负调控因子参与了逆境胁迫应答。本研究为深入解析玉米ZmC2H2-1的调控网络和玉米的抗逆调控机制奠定了基础。     

山葡萄转录因子基因VaDREB的克隆及其抗逆功能分析

DREB/CBF（dehydration-responsive element binding protein/C-repeat binding factor）转录因子能特异的与DRE/CRT（dehydration-responsive element/C-repeat）顺式作用元件结合,在植物干旱、高盐和低温等非生物胁迫应答中起着重要的调控作用。本研究从山葡萄中克隆得到了一个VaDREB转录因子基因（登录号XM₀02283076.1）,并对其进行了序列分析、亚细胞定位分析以及酵母和拟南芥中的功能鉴定。序列分析表明,VaDREB开放阅读框全长459 bp,编码152个氨基酸,预测蛋白质分子量为17 kDa,等电点为8.67,包含一个AP2/ERF结合域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果表明,该基因属于DREB/CBF转录因子A-5亚类。亚细胞定位结果表明VaDREB蛋白定位于细胞核中。重组酵母菌株与表达VaDREB基因的转基因拟南芥株系均表现出明显增强的盐、干旱、低温和高温胁迫耐受性表型,基因表达分析结果表明,转基因拟南芥株系中抗逆相关功能基因的表达量出现了明显上调,这些结果证明VaDREB转录因子在植物抗逆调控过程中起着重要作用。     

刚毛柽柳ThGRF2基因的克隆和渗透胁迫应答分析

14-3-3蛋白通常也称为通用调节因子（general regulatory factors,GRF）,是一类丝氨酸和苏氨酸磷酸化结合蛋白,通过与其他转录因子或信号蛋白相互作用参与调节细胞内基础代谢、信号传导、参与植物生长发育以及环境胁迫应答等一系列生理过程。本研究从刚毛柽柳干旱转录组中克隆获得一条干旱胁迫差异表达的ThGRF2基因。ThGRF2基因CDS片段全长为786 bp,编码261个氨基酸。相对分子质量为29.40 kDa,理论等电点（pI）为4.76。将ThGRF2基因构建到pROK2过表达载体上,瞬时转化刚毛柽柳,渗透胁迫前后生理指标结果显示,渗透胁迫后ThGRF2过表达提高了转基因柽柳的叶绿素含量、SOD和POD活性,降低了丙二醛（MDA）含量、电导率（EL）和失水率,表明ThGRF2基因在刚毛柽柳渗透胁迫应答中起重要作用。为进一步探究刚毛柽柳ThGRF2基因的非生物胁迫耐受性功能奠定基础。     

盐芥ThDREB2B基因克隆及功能分析

利用RACE技术从抗逆模式植物盐芥中克隆获得了1个DREB(dehydration responsive element binding)类转录因子基因,命名为ThDREB2B(NCBI登录号EF653377)。结果表明:(1)ThDREB2B基因cDNA全长1 486bp,包含1个954bp的开放阅读框,编码316个氨基酸;推测编码的蛋白质分子量约36.0kD,等电点为4.81,第76～135位氨基酸构成1个AP2结构域。(2)系统进化分析表明,ThDREB2B属于DREB亚家族的A-2亚组,与拟南芥AtDREB2B基因遗传距离最近。(3)半定量RT-PCR检测显示,ThDREB2B基因在正常生长条件下低丰度表达,在低温、干旱或高盐胁迫下上调表达。(4)酵母单杂交结果表明,ThDREB2B蛋白能与DRE元件特异结合,但转录激活能力弱。推测ThDREB2B蛋白可能需要翻译后修饰以获得转录激活功能。     

紫杆柽柳MnSOD基因在非生物胁迫中的作用

构建了酵母表达载体pYES2-MnSOD,并将其转入酿酒酵母INVSc1,以转空载体pYES2的酵母INVSc1为对照,检测其抗NaCl、Na2CO3、NaHCO3和紫外线胁迫能力。结果表明,转MnSOD基因酵母在以上逆境因素胁迫下的存活率有明显提高,说明MnSOD基因具有较强的抗NaCl、Na2CO3、NaHCO3和紫外线胁迫能力。     

毕赤酵母截短PGK1启动子与不同终止子组合调控外源基因表达

【目的】调控多基因表达对于优化代谢途径和合成生物学应用至关重要,构建不同的启动子和终止子组合,可作为毕赤酵母代谢途径改造和优化外源基因表达的有力分子调控工具。【方法】首先,将毕赤酵母组成型磷酸甘油酸激酶基因的启动子P_PGK1进行截短,构建截短启动子分别调控报告基因（绿色荧光蛋白基因egfp和β-半乳糖苷酶基因lac Z）表达的毕赤酵母重组菌。检测重组菌的报告基团转录水平、荧光强度和β-半乳糖苷酶产量。然后,构建了不同强度启动子和终止子组合（共27种组合）调控egfp表达的重组菌。最后,选取能调控基因高、中、低表达的6个启动子-终止子组合,调控β-呋喃果糖苷酶基因表达,构建β-呋喃果糖苷酶分泌表达的重组菌。【结果】构建的截短启动子(P_PP、P_PE、P_PG和P_PD)的强度是野生型启动子P_PGK1的70%–190%,最强的启动子为P_PD。分别与9个终止子组合时,P_PG、P_PE和P_PD     

转二色补血草LbDREB基因烟草耐盐胁迫能力分析

用盐胁迫处理转二色补血草DREB基因（LbDREB）的T_2代烟草和野生型烟草,测定各转基因及野生型烟草的多项与植物抗逆相关的生理指标以及抗逆相关基因的表达水平,结果显示过表达二色补血草LbDREB基因能提高盐胁迫下SOD活性和K~＋/Na~＋,减少MDA含量,并且还能调节抗逆相关的过氧化物酶基因（PODs）和脂质转移蛋白基因（LTD）的表达。表明LbDREB基因能增强植物的抗逆能力。     

二色补血草LbDREB基因在酵母中的抗逆性分析

利用酵母表达系统研究了二色补血草的DREB基因（LbDREB）对不同胁迫的抗性。将LbDREB构建到酵母表达载体pYES2中,转化到酿酒酵母INVSc1菌株中,并以转空pYES2质粒的酵母INVSc1（pYES2）作为对照,通过比较两种酵母在不同胁迫下的存活率来研究LbDREB基因对NaCl、KH_2PO_4、Na_2CO_3、NaHCO_3、低温、干旱、CuSO_4和CdCl_2胁迫的抗性。结果表明,LbDREB转化的酵母在各种胁迫下的存活率均明显高于转空pYES2的对照酵母,说明LbDREB基因除了具有传统认为的抗旱、耐盐、抗寒的作用外,还具有抗KH_2PO_4、Na_2CO_3、NaHCO_3、CuSO_4和CdCl_2等胁迫的能力。     

金发草LEA 3 基因两个剪接体转化酿酒酵母的抗非生物胁迫功能分析

对金发草(Pogonatherum paniceum)第3组LEA蛋白(PpLEA3)基因两个剪接体进行分析,并利用酿酒酵母表达系统分析两个剪接体在不同非生物胁迫的响应差异.以PpLEA3基因两个剪接体(PpLEA3.a和PpLEA3.b)的重组载体pMD19-T-PpLEA3.a和pMD19-T-PpLEA3.b为模板,PCR法构建酵母表达载体pYES2-PpLEA3.a和pYES2-PpLEA3.b,并转化酿酒酵母细胞得到重组菌INV-PpLEA3.a和INV-PpLEA3.b.通过比较重组菌和对照菌(转空载体pYES2)在NaCl、NaHCO3、低温、干旱、UV胁迫下的恢复生长状况,结果表明两种重组菌胁迫后的生长情况明显好于对照菌,两个剪接体对非生物胁迫抵抗力的大小为:PpLEA3.a＞PpLEA3.b.两个剪接体在核酸序列上的差异导致了在蛋白亲水性和结构上的差异,最终导致了在抗逆能力方面的差异.     

玉米△12脂肪酸脱氢酶基因（FAD2）在酿酒酵母中的表达

玉米△12脂肪酸脱氢酶是催化油酸形成亚油酸的关键酶。将其编码基因FAD2（GenBank登陆号：DQ496227）克隆到酿酒酵母表达载体pYES2．0中,构建成重组质粒pYE／FAD2,转化到酿酒酵母进行诱导表达,同时以pYES2．0转化子为对照。气相色谱（Gc）分析表明,重组转化子亚油酸的含量占酵母总脂肪酸的1．54％,而对照未检测到亚油酸。表明FAD2基因具有编码△12脂肪酸脱氢酶的功能。为探索转译起始密码子周边序列的改变对FAD2基因表达产生的影响,将该基因的起始密码子上游序列进行修改,构建重组表达载体pYE／FAD2—1,转化酿酒酵母进行表达。GC分析表明,pYE／FAD2—1转化子的亚油酸含量占总脂肪酸含量的8．81％,是对照pYE／FAD2转化子的近5倍。     

转新疆雪莲去饱和酶基因sikSAD重组酵母低温和酒精耐受性分析

根据GenBank收录的sikSAD基因序列, 采用反转录PCR技术从新疆雪莲(Sasussured involucrata Kar. et Kir)中克隆了sikSAD基因, 并构建了pYES2-sikSAD大肠杆菌/酵母穿梭表达载体, 通过电击法转化酿酒酵母288C菌株, 并利用PCR和SDS-PAGE对转化酿酒酵母进行鉴定, 最后通过低温胁迫和酒精胁迫进行抗性初步分析及方差分析。结果表明: 低温胁迫实验中, 转sikSAD基因酿酒酵母在低温条件下仍能存活, 并且在温度恢复到28 °C时能迅速生长, 生长状态良好, 不饱和脂肪酸油酸的含量有明显的变化。酒精胁迫实验中, 其能耐受一定浓度的酒精, 并且耐受能力比非转基因酿酒酵母提高了十几个百分点。可见, 在低温胁迫和高浓度酒精条件下, 转新疆雪莲sikSAD基因酿酒酵母表现出了优良的活性和生长优势, 显示出较强的抗性特征, 用分子手段改造酿酒酵母, 为工业生产提供高质量的酿酒酵母奠定实验基础。     

Expression of the HSP24 gene from Trichoderma harzianum in Saccharomyces cerevisiae

Hsp24 is a small heat-shock protein (sHSP). Such proteins are important endogenous cytoprotection factors involved in defense. A 1116-bp full-length cDNA of the Hsp24, with a 645-bp open reading frame nucleotide encoding a 24-kDa polypeptide consisting of 214 amino acid residues, was isolated from Trichoderma harzianum. Sequence analysis revealed that Hsp24 gene has more than 42–58% amino acid sequence homology with those of other fungi. The Hsp24 gene was integrated into pYES2 by inserting into a single site for recombination, yielding the recombinant of pYES2/Hsp24. Hsp24 expressed by pYES2/Hsp24 was induced by galactose. We tested whether Hsp24 could confer abiotic stress resistance when it was introduced into yeast cells. A transgenic yeast harboring T. harzianum Hsp24 was generated under the control of a constitutively expressed GAL promoter. The results indicated that Hsp24 yeast transformants had significantly higher resistance to salt, drought and heat stresses.     

Construction of a recombinant yeast strain converting xylose and glucose to ethanol

Candida shehatae gene xyll and Pichia stipitis gene xyl2,encoding xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XD) respectively,were amplified by PCR.The genes xyl1 and xyl2 were placed under the control of promoter GAL in vector pYES2 to construct the recombinant expression vector pYES2-PI2.Subsequently the vector pYES2-P12 was transformed into S.cerevisiae YS58 by LiAc to produce the recombinant yeast YS58-12.The alcoholic ferment indicated that the recombinant yeast YS58-12 could convert xylose to ethanol with the xylose consumption rate of 81.3%.     

植酸酶酵母工程菌的构建*

从无花果曲霉(Aspergillus ficuum)3．4322中用RT-PCR方法扩增出一条约1．4kb的特异性条带,DNA序列测定表明,目的片段为不含信号肽的植酸酶编码序列,全长1347bp。无花果曲霉(Aspergillus ficuum)3．4322phyA基因序列已在GenBank注册(注册号为：AF537344)。将该基因克隆到酵母表达载体pYES2中,构建成不带信号肽phyA基因的重组表达载体pYPA2。用醋酸锂法将pYPA2转进urd缺陷型的酿酒酵母(s．oeraisiae INVSc1),筛选获得含植酸酶基因的酵母转化子。经半乳糖诱导表达后,用磷钼蓝显色(AMES)法对酵母菌体进行酶活测定,测出了明显的植酸酶活性,pYPA2胞内植酸酶活性约11．55IU／mL,表明无花果曲霉(Aspergillus ficuum)3．4322phyA基因能在酿酒酵母中表达。