植物钾离子通道AKT1的研究进展

植物生长发育过程钾具有很多重要的作用,植物吸收钾离子的重要途径中包含钾离子通道。近年来,已从同种植物的不同组织器官和多种植物中分离到多种钾离子通道基因,本文将从钾离子通道AKT1的结构、功能、调控机制以及其应用等四方面综述关于植物钾离子通道AKT1的研究进展,并对应用生物工程手段改良植物钾营养进行讨论。     

肽抗生素，控制感染的新希望

传统的抗生素都是由霉菌产生的 ,霉菌是寻找抗生素的传统领域。然而 ,新近的研究表明 ,动物、植物和人体的基因组中也有编码抗生素的基因。这些基因编码的多为一些短肽 ,富含带阳离子的氨基酸残基 ,称为肽抗生素 (ｐｅｐｔｉｄｅａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ)或抗微生物肽 (ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｅｐｔｉｄｅ) [1] 。肽抗生素和干扰素、补体等一样是宿主免疫防御系统的重要组成部分。因肽抗生素具有抗菌活性强 ,抗菌广谱性等特点 ,其研究受到广泛重视。1.肽抗生素的特点及其分类肽抗生素在自然界中广泛存在 ,代表宿主防御系统进化的古老…     

植物钾吸收基因及其遗传转化的研究进展

综述了近年来已分离和克隆的与植物钾离子吸收有关的基因及其在遗传转化方面的研究进展,对应用生物工程技术改良植物的钾营养性状进行了讨论。     

植物Shaker K+通道的研究进展

钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一。Shaker K+家族通道是K+通道中最早发现、且研究最深入的K+通道家族。近年来,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多个Shaker K+钾离子通道基因,如AKT1,AtKC1,QsAKT1,GORK,AKT2等。从结构、表达部位、生理功能和调控等方面介绍了植物Shaker K+通道的研究进展。     

菜豆泛肽基因在生物和非生物胁迫下的表达

差别筛选HgCl2胁迫处理的菜豆（Phaseolus vulgaris L.）幼苗叶片cDNA库,分离出1个重金属胁迫响应基因PvSR52克隆,其cDNA长度为281bp。cDNA和氨基酸序列同源性分析表明PvSR52编码一种多聚泛肽。Southern blot结果表明菜豆泛肽可能由少数基因编码。Northern blot分析表明多聚泛肽叶片中表达较少;重金属Hg、Cd和As等、过量的Zn和Cu及高温、病毒侵染和水杨酸等环境胁迫均能强烈地刺激其在叶片中的表达。推测泛肽水解系统在提高植物的抗塑性方面有重要作用。     

拟南芥ats1A基因启动子的克隆和功能分析

通过PCR扩增,从拟南芥中克隆出ats1A基因启动子(包括叶绿体转运肽),将此启动子与GUS基因相连构建植物瞬时表达载体,用基因枪法将之导入烟草进行瞬时表达。GUS基因检测分析表明,ats1A基因启动子能特异的启动GUS基因在烟草叶片中高效表达。     

植物螯合肽及其在抗重金属胁迫中的作用

植物螯合肽(PCs)广泛存在于植物体中,与植物抗重金属胁迫关系密切。植物螯合肽及其复合物是一类富含半胱氨酸的低分子量化合物。现有研究证明,PCS由谷胱甘肽(GSH)为底物的酶促反应合成,其合成受相关基因的调控,从模式植物拟南芥的突变体中已分离到与PCS合成有关的几个基因。植物螯合肽首先与重金属离子结合形成低分子量(LMW)复合物,以此形态经由细胞质进入液泡后,再与一个分子的植物螯合肽结合,形成对植物组织毒性较小的高分子量(HMW)复合物,从而达到缓解重金属对植物的危害作用。就植物螯合肽及其复合物的结构、生物合成、基因调控及重金属解毒机理等进行了综述,并对今后的研究方向提出了一些看法。     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT—PCR和PCR—RACE技术,从菊科植物甘菊（Dendranthema lavandulifolium）中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase,BADH）基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。DlBADH1的cDNA全长1821bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97％,推导的氨基酸序列的同源性为98％。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64％以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽（VTLELGGKSP）以及与酶功能有关的半胱氨酸残基（C）。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT—PCR—Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。     

抗虫/耐草甘膦双价融合基因表达载体的构建及烟草转化

随着植物基因工程的发展,将多个基因转化植株已成为研究的热点之一,利用连接肽进行多个基因融合的策略巳引起广泛关注.利用连接多肽2A和LP4/2A分别将抗虫基因Bt(Bacillus thuringiensis,Bt) cry1Ah和耐革甘膦基因mG2epsps连接起来,构建了4个融合基因表达载体pHAG、pHLAG、pGAH、pGLAH和两个单基因载体pSAh、pSmG2,其中pHAG、pHLAG是Bt cry1Ah基因在前,mG2-epsps基因在后,pGAH、pGLAH是mG2-epsps基因在前,Bt cry1Ah基因在后,分别用2A和LP4/2A作为连接肽,由CaMV35S启动子驱动.利用农杆菌介导法将6个植物表达载体转入烟草,得到再生植株529株.经PCR检测,有261株再生苗为阳性植株,转化率达到49.3％.获得的转基因烟草可用于分析连接肽2A和LP4/2A的剪切效率以及不同基因与连接肽连接位置差异对基因表达的影响.     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT-PCR和PCR-RACE技术,从菊科植物甘菊(Dendranthema lavandulifolium)中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152.DlBADH1的cDNA全长1821 bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918 bp,编码506个氨基酸的蛋白质.两个基因核苷酸序列的同源性为97%,推导的氨基酸序列的同源性为98%.与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64%以上.在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C).在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合.RT-PCR-Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员.     

海蓬子中高亲和钾离子转运体SbHKT1基因的克隆、表达及生物信息学分析

本研究利用RACE技术从真盐生植物海蓬子中获得了高亲和钾离子转运体SbHKT1基因1647bp完整的ORF框。序列分析结果表明,该基因编码548个氨基酸,分子量为62.10kD,理论等电点为9.33;氨基酸序列中第1个～第35个属信号肽序列,第197个～第537个属离子转运体(TrkH)家族特征序列;该基因编码的蛋白具有10个跨膜结构,N端跨膜区及中部膜上呈现明显的疏水性,C端及中部多个跨膜区呈现强疏水性,符合载体类运输蛋白的特点,因此推测SbHKT1蛋白为跨膜运输蛋白。Blast分析显示该蛋白与碱蓬SsHKT1氨基酸同源性高达77%,与冰叶日中花、赤桉和小麦HKT类蛋白的同源性分别为63%、52%和46%。SbHkt1基因表达存在组织特异性:正常生长条件在根、茎中表达较低,在叶片中几乎看不到表达;在高盐低钾的环境下,各组织表达明显升高,高盐低钾胁迫处理8h,其根部表达处于高峰期;经100μmol/L脱落酸处理4h,根部表达达到最高;干旱胁迫(20%PEG6000)处理2h,根部表达量明显上升。由此推断,该基因参与了植物在高盐低钾、渗透、干旱等非生物胁迫下的生理调控。由于目前已克隆的HKT类蛋白基因多来自非盐生植物,对盐生植物内源HKT基因的研究相对较少,因此,海蓬子内源HKT1基因的全长的获得有助于我们进一步研究该基因在高盐钾饥饿环境下运输钾离子,调节植物体内Na+/K+平衡的功能,对于揭示真盐生植物的耐盐机制,将其运用于非盐生植物,培育新的耐盐品种具有一定的意义。     

植物钾营养高效与膜运系统的关系

HKT1和HAK1等转运子介导钾离子的高亲和吸收以及K^ /Na^ 共运转,从而可能增强Na^ 替代K^ 能力,KAT1和KST1等离子通道介导钾离子的累积和转运,从而调节气孔细胞的渗透压,控制气孔运动,阐述了植物生物膜上离子转运机制和钾营养高效机理的某种可能的关系,这些转运子和通道的高效表达可能与植物钾营养高效有很大的相关性。     

蜘蛛杀虫肽基因的合成及其在植物中表达质粒的构建

近年来用生物制剂防治害虫,虽然可以避免环境污染,但效果往往不稳定,而用基因工程方法,将抗虫基因导入植物的基因组中,让植物自身产生抗虫物质,将是一种理想的途径［１,２］。抗虫的植物基因工程主要是利用苏云金杆菌的内毒素蛋白,转化此基因的烟草和番茄显示了对虫的抗性［３—６］。澳大利亚Ｄｅａｋｉｎ大学从一种蜘蛛毒液中分离纯化到一种只有３７个氨基酸的小肽,体外实验发现其能杀死多种对农业生产有害的昆虫,但对哺乳动物没有毒害作用［７］。我们根据此肽的氨基酸序列,采用植物偏爱的密码子,人工合成并克隆了此肽的基因…     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT-PCR和PCR-RACE技术,从菊科植物甘菊(Dendranthema lavandulifolium)中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase,BADH)基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。DlBADH1的cDNA全长1821 bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918 bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97%,推导的氨基酸序列的同源性为98%。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64%以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽(VTLELGGKSP)以及与酶功能有关的半胱氨酸残基(C)。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT-PCR-Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。     

水蛭肽基因的克隆及其转化甘蓝

将合成的水蛭肽基因转入甘蓝,构建了水蛭肽的植物表达载体pBOK-L,使用甘蓝的下胚轴和根癌农杆菌的共培养实现转化,再生植株经卡那霉素筛选,检测结果表明所得到的抗性植株均为转基因植株,获得了转水蛭 肽基因的甘蓝植株。     

盐穗木钾转运蛋白基因HcKUP12的克隆及在盐胁迫下的表达分析

利用RACE技术从盐生植物盐穗木(Halostachys caspica)中克隆获得了一个钾离子转运体基因,经BLAST同源比对发现该基因与拟南芥钾离子转运蛋白At KUP12基因最为相似,命名为Hc KUP12。Hc KUP12基因c DNA全长为2953 bp,含有2544 bp的阅读框、262 bp的5'-UTR和147 bp的3'-UTR,编码847个氨基酸,分子质量为93.31 k D,理论等电点为7.19。利用实时荧光定量RT-PCR分析了Hc KUP12基因在600 mmol/L Na Cl处理下胁迫24 h的表达模式,结果显示该基因在盐胁迫下表达量显著增加,至处理24 h时达到最高(为对照的225倍),初步推测其可能是与盐穗木耐盐相关的一个候选基因。     

植物高亲和钾离子转运蛋白HAK功能研究进展

钾(Potassium,K)是植物生长发育重要的营养元素,素有"抗逆元素"和"品质元素"之称。在低钾环境下植物主要利用高亲和的转运蛋白进行钾离子的吸收和转运,KUP/HAK/KT作为植物体内钾离子高亲和转运蛋白家族中最大,成员最多的家族,在植物高亲和转运钾离子过程中发挥关键作用。系统阐述了植物KUP/HAK/KT家族的基本情况及其分类、高亲和钾离子转运蛋白HAK的系统发育分析、HAK转运蛋白在提高植物钾吸收,影响植物生长发育,增强植物抵抗生物胁迫和非生物胁迫能力等方面的功能研究,最后展望了钾离子转运蛋白HAK后续有待解决的问题。深入了解HAK钾转运蛋白在植物体内的作用机制对于有效提高钾肥的利用效率,提升作物产量与品质,促进农业发展等方面具有重要的现实意义。     

厚藤cDNA文库的构建和重金属镉耐受相关基因的筛选

厚藤（Ipomoea pes-caprae（L.） Sweet）是一种具有重要生态、观赏及药用价值的沙滩植物,对重金属镉（Cd）具有一定的富集能力,可作为Cd污染滨海地区的修复植物进行引种栽植和利用。本研究通过Gateway技术构建厚藤的cDNA文库,将该文库质粒转化酵母对Cd敏感的突变株ycf1△,采用全长cDNA过表达基因捕获系统（FOX）筛选厚藤重金属Cd胁迫耐受相关基因,并采用酵母互补实验进行基因的功能验证。本研究获得了2个能够恢复ycf1△对Cd敏感表型的重组质粒,经测序分析,该重组质粒包含的cDNA全长序列分别对应厚藤植物螯合肽合成酶基因（phytochelatin synthase）和金属硫蛋白基因（metallothionein）,分别将其命名为IpPCS和IpMT,通过功能分析,初步认定该基因为编码Cd耐受和解毒相关蛋白的候选基因。     

钾离子转运载体KUP/HAK/KT家族功能的研究进展

钾在植物生长发育中处于不可或缺的地位,钾离子的吸收和转运依靠钾离子通道和钾离子转运载体。植物中钾离子转运载体包括KUP/HAK/KT、Trk/HKT、KEA、CHX四个主要的家族,其中KUP/HAK/KT转运载体家族在植物的生长发育、逆境响应及信号转导中发挥重要作用。该文就该家族在以上这些功能进行总结概述。     

植物镉忍耐的分子机理

Cd是植物非必需的微量元素,对植物有很强的毒性.Cd抑制植物细胞生长,抑制氧化磷酸化,引发氧化胁迫,影响光合作用,损伤核仁和影响质膜ATP酶的活力.一些耐Cd植物通过诱导形成螯合肽、金属硫蛋白、植物应激蛋白等抵御Cd毒,也有的耐Cd植物则通过细胞壁固定、液泡分隔、腺体分泌等途径来抵御Cd毒.植物螯合肽合成酶(PCS)相关的一些基因已得到克隆.金属硫蛋白(MT)的克隆基因导入植物,使植物对Cd毒的抗性增加;植物胁迫蛋白可提高植物对Cd毒的抗性,Zn转运蛋白可运转Cd.修饰基因则通过影响主要基因提高植物对Cd的忍耐能力.野生型植物耐Cd毒是多基因控制的,而植物短期的Cd忍耐,则仅受一个或少数基因控制.