黄花棘豆脱水素OoY_2K_4的鉴定及表达分析

该研究以黄花棘豆cDNA为模板,采用同源克隆法,从黄花棘豆转录组数据库中克隆获得1个响应逆境胁迫的胚胎发育晚期丰富蛋白基因,命名为OoY_2K_4;OoY_2K_4基因ORF为786bp,编码261个氨基酸,含有2个保守的Y片段和4个K片段,为典型的Y_2K_4类脱水蛋白亚家族成员;OoY_2K_4蛋白不具有跨膜结构域,不存在信号肽,亲水性极强,含有1个糖基化位点和17个磷酸化位点;亚细胞定位显示,OoY_2K_4蛋白定位于细胞质中。多序列比对发现,OoY_2K_4蛋白与其他物种第二组LEA蛋白(脱水素)序列高度保守;进化树分析显示,该序列与三叶草、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿相似度最高,亲缘关系最近。采用qRT-PCR对OoY_2K_4基因在干旱、高盐、低温以及脱落酸、乙烯、赤霉素处理下的表达分析显示,干旱和高盐胁迫可显著诱导OoY_2K_4基因表达,而低温胁迫下基本无变化;激素处理均可诱导OoY_2K_4基因高效表达,其中脱落酸诱导下OoY_2K_4基因表达最显著。研究推测,OoY_2K_4基因可能通过依赖ABA的信号途径参与黄花棘豆对干旱和高盐逆境胁迫的应答反应。     

柠条锦鸡儿CkLEA1基因克隆及表达分析

植物受到逆境胁迫后,大量逆境响应基因会被诱导表达,LEA蛋白编码基因就是与植物抗旱、抗冷等非生物胁迫密切相关的一类基因.从已构建的柠条锦鸡儿干旱胁迫抑制性削减杂交文库中筛选到了一条LEA蛋白编码基因并进行了克隆.序列比对与系统进化分析显示该基因属于LEA3基因家族成员,命名为CkLEA1(GenBank登录号是KC309408).克隆得到该基因gDNA长469bp,包含两个外显子和一个内含子;cDNA长357bp,包含300bp的开放阅读框,推导编码99个氨基酸的蛋白质.利用荧光定量PCR技术对CkLEA1基因在各种逆境胁迫条件的表达情况进行初步研究表明,CkLEA1受干旱、ABA、冷、热、盐和碱等处理不同程度地诱导,推测其与柠条锦鸡儿响应逆境胁迫的机制有关.     

干旱胁迫下白沙蒿LEA基因的表达及序列分析

[目的]确定白沙蒿在干旱胁迫下起调节作用的LEA蛋白家族及其生物信息学特征。[方法]对在正常生长、中度胁迫和重度胁迫下的白沙蒿进行转录组测序,获得其LEA表达的差异性,对其中显著上调表达的基因进行序列分析。[结果]与多数报道的物种不同,白沙蒿在干旱胁迫时起调控作用的是第5家族LEA5蛋白。白沙蒿LEA的开放阅读框(ORF)全长264 bp,编码87个氨基酸。LEA5蛋白的分子量为9 406.74 Da,等电点为9.75,其序列与黄花蒿同源性最高(64%)。LEA蛋白为亲水性蛋白,定位于线粒体(73.9%),二级结构以无规则卷曲(59.77%)和α-螺旋(37.93%)为主,无信号肽和跨膜结构。[结论]白沙蒿在干旱胁迫下,LEA5参与了抗旱的调控,该基因的生物信息学特征分析为深入了解白沙蒿及蒿属其它固沙植物的抗旱机制提供一定的理论基础。     

小麦TaDRLea3 2基因的克隆及胁迫诱导表达分析

胚胎发育后期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA蛋白) 是植物体中广泛存在的一类与渗透调节相关的家族蛋白,植物受非生物胁迫会大量表达。该研究采用同源克隆技术,从干旱诱导的小麦品种‘郑引1号’ (Triticum aestivum L.)中获得1个新的LEA3家族基因（ TaDRLea3 2）,该基因全长668 bp,编码区为570 bp,编码189个氨基酸。生物信息学分析表明该蛋白为亲水性蛋白,二级结构以α 螺旋为主,含有9个由11个氨基酸组成的保守结构域,为典型的LEA3蛋白,存在3个磷酸化位点,无信号肽结构域及跨膜结构域,可能定位于细胞质中;实时定量PCR结果表明, TaDRLea3 2基因受干旱、高盐、低温诱导表达,同时也受外源ABA诱导,推测 TaDRLea3 2为ABA依赖型 LEA3基因,以不同机制参与小麦对非生物胁迫的应答过程,为深入分析小麦LEA3家族蛋白的抗逆机制奠定了基础。     

非生物胁迫下植物脱水素的研究进展

脱水素是LEA蛋白中的一类,广泛存在于植物的各个组织器官及植物胚胎发育后期.脱水素是植物在受低温、干旱和高盐等非生物逆境胁迫时合成的一类高亲水性保护蛋白,具有保护核酸、胞内蛋白和膜结构免受损害的功能.许多研究已经证实在非生物胁迫下,植物脱水素的表达与积累和植物抗逆性之间存在着紧密的联系.对脱水素的结构、亚细胞定位、基因表达模式及非生物胁迫下脱水素作用的最新研究成果进行了综述.     

中间锦鸡儿DHN1基因克隆及表达分析

脱水素(DHNs, dehydrins)是LEA II亚家族蛋白,在种子发育后期大量积累,并受不同逆境胁迫处理诱导表达。在中间锦鸡儿干旱胁迫抑制性削减杂交文库中筛选到了一段 DHN1 序列,利用RACE技术克隆获得基因全长序列。序列比对分析表明, CiDHN1 具有开放阅读框891bp,起始密码子为ATG,终止密码子为TAG,编码297个氨基酸,含有5个Y片段和一个K片段,与CiDHN1相似性最高的为山茱萸科主教红端木(Cornus sericea),相似性为39%。系统进化分析显示CiDHN1单独聚为一支,推测该蛋白为新的功能未知蛋白。亚细胞定位结果表明CiDHN1定位在细胞质、质膜和细胞核。荧光定量PCR结果显示 CiDHN1 的表达受冷、脱水和NaCl等非生物胁迫的诱导。 CiDHN1 过量表达拟南芥后,其中表达量最强的株系对200 mmol/L的NaCl处理较为敏感。CiDHN1在中间锦鸡儿抵抗逆境胁迫中的功能有待于进一步研究。     

水稻锌指蛋白基因OsBBX6的克隆、表达及生物信息学分析

锌指蛋白作为植物体内一类重要的转录因子,对植物生长发育、基因调控以及响应外界环境变化方面发挥重要作用。Os BBX6基因属于水稻锌指蛋白B-Box基因家族成员,启动子元件分析发现其含有高温应答元件(HSE)、干旱应答元件(MBS)及非生物胁迫响应元件(TC-rich repeats)等逆境相关元件。组织特异性定量表达分析表明,Os BBX6在叶片中表达最高,根其次,茎和幼穗中表达最低。胁迫处理后的荧光定量PCR发现其受低温诱导上调,受高温、干旱、盐胁迫等抑制表达,表明其正向响应低温胁迫,负向响应高温、干旱、盐胁迫等。另外,本研究还克隆了OsBBX6基因,并对其进行了系统进化、蛋白跨膜、蛋白亚细胞定位及OsBBX6基因共表达等分析,为进一步研究其生物学功能奠定基础。     

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白)与植物抗逆性研究进展

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白)在自然条件下主要在种子发育晚期大量积累,植物LEA基因也在多种非生物胁迫下诱导表达。植物LEA蛋白是植物应对失水胁迫(包括干旱、盐碱、冷冻等)逆境的一种广泛存在的亲水性应答蛋白,具有很强的热稳定性。本论文就LEA蛋白的结构、分类、功能及抗逆性分子机制进行了概述与总结,为分离新的LEA蛋白成员,进行功能分析以及进一步发掘其潜在应用价值提供参考。     

胚胎晚期富集蛋白与生物的干旱胁迫耐受性

胚胎晚期富集蛋白(Late embryogenesis abundant,LEA)是参与生物体抵抗干旱胁迫的一类重要蛋白。LEA蛋白可分为7组。大多数LEA蛋白具有亲水性及热稳定性。LEA蛋白在水溶液中通常为无折叠状态,但脱水胁迫可诱导其转变为α-螺旋。近年来关于LEA蛋白的研究取得了较多进展。研究结果表明LEA蛋白可定位于细胞内的多种细胞器中,且LEA蛋白可能具有多重保护作用,如保护蛋白质及酶活性、或保护细胞的膜结构、或具有抗氧化作用、结合离子或保护DNA等。以下主要介绍了LEA蛋白的功能、二级结构及保护作用机制。     

天山雪莲LEA14基因克隆及功能分析

从天山雪莲叶片低温诱导的EST文库中获得了1个胚胎发育晚期丰富蛋白基因(LEA)cDNA全长序列。序列分析表明,该基因含有1个468bp编码155个氨基酸的开放阅读框。NCBI保守域预测此蛋白属于LEA_2家族,命名为SiLEA14。系统进化分析表明,该蛋白与北柴胡的LEA-2蛋白亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,SiLEA14表达量在低温、盐和干旱胁迫条件下迅速升高。亚细胞定位结果表明,SiLEA14蛋白定位于细胞核中。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,测定并分析转基因植株在冷冻和盐胁迫处理下的生理指标,结果表明,SiLEA14基因在烟草中的过量表达提高了烟草的抗冻和耐盐能力。     

花花柴KcbHLH71基因的克隆及表达分析

高温胁迫可引起植物体内生长素类激素含量和活性变化,也可影响其生理生化过程进而产生胁迫蛋白以提高自身抵抗或适应逆境的能力。根据高温胁迫下花花柴转录组测序分析结果,发现生长激素合成相关基因bHLH显著上调,通过PCR克隆获得该基因碱基序列,命名为KcbHLH71,并利用定量PCR对高温胁迫下该基因的表达模式进行分析。结果显示,花花柴KcbHLH71基因完整ORF为1 038 bp,编码345个氨基酸,分子量大小为38.8 kD,pI为6.8;编码蛋白含有b HLH蛋白家族的特征基序列和保守结构域,有信号肽,无跨膜结构,定位于细胞核。系统发育结果显示花花柴KcbHLH71与菊科的向日葵、莴苣bHLH71蛋白的相似性分别为88%和83%,即认为它们同源性最高,亲缘关系最近。表达分析结果显示,高温胁迫下,花花柴KcbHLH71基因2 h的表达量受到最大抑制,之后逐渐上升,当12 h时达到高峰,12～24 h再次出现下降,但仍高于对照水平。以上研究结果表明,高温可以显著诱导KcbHLH71基因的表达,推测该基因可能参与花花柴响应高温胁迫的正调控。     

小麦耐逆基因-TaLEA3的克隆及在酵母中的功能分析

LEA蛋白 (late embryogenesis abundantprotein) ,是指胚胎发生后期种子中大量积累的一类蛋白质 ,它广泛存在于高等植物中 ,且受发育阶段、脱落酸 (ABA)和脱水信号的调节 ,其中第 3组LEA蛋白与作物耐逆性密切相关。通过RT PCR从小麦中克隆了一个新的第 3组LEA蛋白基因 ,TaLEA3。该蛋白主要定位于细胞质。TaLEA3的表达受高盐、低温和外源激素ABA的诱导 ,根中表达量一般高于叶中 ,且在不同胁迫下该基因表达模式存在差异。在所检测的一对同核异质小麦品种中 ,该基因的表达与耐旱性呈正相关。TaLEA3在酵母中过量表达 ,改善了酵母在离子和渗透胁迫下的生长状态或提高了存活率.     

高粱LEA基因家族的鉴定及表达分析

有研究表明,干旱、低温和盐等环境胁迫能够诱导LEA基因的表达。为了探索LEA基因家族在高粱响应外界刺激过程中起到的作用,本研究通过生物信息学的方法对LEA基因家族在高粱全基因组水平进行鉴定和分析,于高粱全基因组中共鉴定出35个基因家族成员,不均匀地分布于高粱8条染色体上,结合系统进化树和保守结构域分析结果,将高粱LEA基因家族成员分为7组。亲水性分析和结构无序性预测表明高粱LEA蛋白绝大多数为亲水性且结构无序。基因结构分析显示了各分组基因结构上的保守性。高粱LEA基因的启动子分析发现了一些与激素和非生物胁迫响应相关的顺式作用元件。对激素和干旱胁迫下高粱LEA基因的表达分析发现外界胁迫能够诱导部分高粱LEA基因的表达。     

木薯MeASR基因克隆及表达分析

脱落酸-胁迫-成熟诱导蛋白(Abscisic acid-stress-ripening,ASR)在植物对非生物逆境胁迫的应答过程中发挥着重要作用。利用PCR技术从木薯中克隆了第一个ASR基因Me ASR,序列分析表明该基因开放阅读框(ORF)330 bp,编码109个氨基酸。多序列比对和进化树分析表明该基因所编码的蛋白具有ASR家族蛋白的保守结构域,与番茄ASR家族蛋白Sl ASR4具有较近的亲缘关系。亚细胞定位分析表明Me ASR定位在细胞核,实时荧光定量PCR分析表明该基因的表达显著受渗透胁迫和ABA诱导。结果表明,Me ASR可能作为转录因子参与木薯对干旱逆境胁迫应答及ABA信号调节。     

沙冬青AmLEA5基因的生物信息学分析及非生物胁迫下的表达模式

本文对用固相扣除杂交方法从低温驯化沙冬青克隆得到的AmLEA5基因进行分子特性和表达模式分析,生物信息学分析表明该基因编码一种第5族胚胎晚期发生丰富蛋白（LEA）。AmLEA5基因全长693 bp,含有1个297 bp的开放阅读框,编码98个氨基酸,预测AmLEA5的分子量为10.6 kDa,是一种亲水性蛋白,有多个磷酸化位点。密码子偏好性分析表明该基因略偏好于用A或T结尾的密码子。系统发生分析表明,AmLEA5蛋白与蒺藜苜蓿LEA（ACJ84182.1）亲缘关系最近。qRT-PCR结果显示AmLEA5的表达量在低温、干旱、盐和热胁迫条件下均有上调,尤其在低温胁迫后期富集量最高。亚细胞定位表明,用YFP标记的AmLEA5位于细胞质和细胞核内。一系列实验结果说明AmLEA5基因在沙冬青抵御非生物胁迫,尤其是在抵御低温胁迫机制中发挥重要作用。     

硅对辣椒CaWRKY41基因温度胁迫下表达分析

WRKY转录因子是植物界中存在的一类较大的基因家族,参与植物在生物和非生物逆境胁迫中的多种应答。为了研究在低温和高温等非生物胁迫对辣椒CaWRKY41基因表达的影响,以豫椒101为实验材料,在对辣椒CaWRKY41基因克隆的基础上,利用生物软件对其编码蛋白进行分析和构建进化树。结果表明,同源扩增获得的序列含有一个990 bp完整ORF框;对其编码蛋白分析发现,只含有一个WRKY结构域,属于WRKY41家族。亚细胞定位在细胞核中,分子进化树表明与茄属亲缘关系最近,相似性达到92%。荧光定量分析表明,与对照相比,低温、高温胁迫都能诱导CaWRKY41基因表达,表明CaWRKY41基因在应对低温和高温胁迫方面具有重要作用。     

沙鞭PvDREB基因克隆与表达特异性分析

基于沙鞭的三代转录组数据,该研究利用PCR技术克隆DREB基因,并对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR分析该基因的表达模式以及在20%PEG-6000模拟干旱胁迫处理下的表达特征,以探讨干旱胁迫下沙鞭DREB转录因子的功能和作用,为揭示PvDREB基因响应沙鞭的耐旱分子机制奠定基础。结果表明：(1)成功克隆获得一个沙鞭DREB基因,命名为PvDREB;PvDREB基因编码区长度831 bp、编码276个氨基酸,含有典型的AP2转录因子保守结构域;PvDREB蛋白是亲水性蛋白,不具有信号肽结构,存在跨膜结构和可能的糖基化及磷酸化位点。(2)系统进化分析显示,PvDREB基因与毛竹的DREB亲缘关系较近。(3)亚细胞定位预测表明,PvDREB蛋白定位于线粒体和细胞核中。(4)qRT-PCR显示,沙鞭根、茎和叶中PvDREB均可诱导表达但差异较大,且在茎中表达量最高,叶中次之,根中最低,具有明显的组织特异性;20%PEG-6000模拟干旱下,PvDREB基因在叶中的表达量随干旱胁迫时间增加而增加,12 h时达到最高,之后逐渐下降。研究推测,沙鞭PvDREB基因受干旱胁迫诱导表达,且...     

小桐子JcLEA4基因克隆及表达和功能分析

LEA蛋白是一类跟抗逆性紧密相关的蛋白,在不同物种中都有大量发现。基于前期对小桐子叶片在干旱锻炼和干旱胁迫下的RNA-seq分析,本研究分离出一个LEA编码基因(XM_012232372.1),经序列分析可知该蛋白基因CDS序列全长为459 bp,编码蛋白由152个氨基酸组成。多重序列比对和进化分析显示该蛋白属于第四组典型亲水性LEA蛋白,暂命名为Jc LEA4。荧光定量PCR分析发现,幼苗叶片中Jc LEA4转录本的积累受到空气干旱胁迫和外源ABA处理的显著诱导。在酿酒酵母中异源表达分析显示,Jc LEA4的过表达提高了转基因酵母对PEG模拟干旱胁迫的存活率和生长速率,表现出增强的耐受性。本研究初步证实了Jc LEA4基因与抗旱性紧密相关,为以后小桐子的抗旱性遗传改良提供了良好的基因资源。     

LEA蛋白与植物抗逆性

植物受到逆境胁迫后,LEA蛋白大量表达,可以减轻逆境引起的伤害。本文对LEA蛋白的种类、特性和功能,LEA蛋白基因结构及其表达调控,以及LEA基因表达和LEA蛋白积累与植物抗逆性的关系等方面的研究进展作了简要综述。