转马铃薯StPR1基因烟草抗病性及生理特性分析

为明确马铃薯StPR1基因在抗病中的作用,构建了植物表达载体pBI121-StPR1,并通过农杆菌转化法将StPR1基因导入烟草中,采用不同的致病菌对转基因烟草进行处理,对其抗病性及生理特性进行研究,包括细菌病害软腐病(胡萝卜软腐欧文氏菌、菊欧氏菌和胡萝卜软腐欧文氏菌马铃薯黑胫亚种)和青枯病(茄科雷尔氏菌)、真菌病害干腐病(接骨木镰孢、燕麦镰孢)致病菌。结果表明,接种致病菌后,转基因型烟草和野生型烟草叶片上的病斑直径会随着病菌胁迫时间的延长而增大,并且转基因型烟草病斑直径明显小于野生型烟草;在生理特性分析中,野生型烟草和转基因烟草叶片中生理指标都会随着病菌胁迫时间的延长而呈上升趋势,但转基因烟草SOD、POD和CAT活性较野生型烟草均有不同程度的提高。抗病性及生理特性分析结果均表明,转基因烟草对于致病细菌和真菌均具有更强的抗性,说明StPR1基因在马铃薯植物抗病中起着重要的作用,为PR1基因在植物的抗病方面提供了理论基础。     

马铃薯StPR1基因克隆及表达特异性分析

为了探究病程相关蛋白(Pathogenesis related protein,PR蛋白)与马铃薯抗病的相关性,检验其在马铃薯中抗软腐病、青枯病、干腐病的能力。在前期的马铃薯抗病性研究中对PRs的17个家族基因结合转录组数据进行分析及基因的筛选,最终确定PR1为试验的研究对象。选用马铃薯大西洋品种为材料,由黑龙江省农科院提供,主要进行StPR1基因的克隆,并对其进行生物信息学分析;将真菌接骨木镰孢、燕麦镰孢以及导致软腐病和青枯病等细菌为胡萝卜软腐欧文氏菌、菊欧氏菌、胡萝卜软腐欧文氏菌马铃薯黑胫亚种、茄科雷尔氏菌接种到马铃薯块茎后进行StPR1基因表达特异性分析。结果显示,StPR1基因长度为540 bp,编码179个氨基酸,蛋白质疏水性及亲水性预测PR1蛋白序列的GRAVY值在+4～-3之间,含有亲水区及疏水区,蛋白质二级结构预测其属于混合型蛋白,蛋白质三级结构预测发现其为紧密复杂的螺旋结构,具有SCP_PR-1_like保守结构域,其与辣椒PR1基因在一个进化分支上,相似性较高。qRT-PCR结果显示,StPR1基因的表达量表现为抗真菌胁迫高于细菌胁迫,并预测其抗干腐病的能力强于抗软腐病及青枯病的能力。综上所述,当马铃薯受到外界病原菌侵害时,StPR1在马铃薯的抗病过程中发挥着重要的作用。     

转Harpin_(Xooc)蛋白编码基因hrf2大豆的胞囊线虫病1号小种抗性鉴定

Harpin蛋白能激活植物的多种防卫通路,从而使植物产生对逆境的广谱抗性。hrf2编码Harpin_(Xooc)蛋白,具有与Harpin蛋白类似的功能。对转hrf2基因的大豆进行抗胞囊线虫病鉴定,结果表明:转hrf2基因大豆的2个株系的单株胞囊线虫数均极显著低于受体植株天隆一号,说明hrf2能够提高大豆对胞囊线虫病1号小种的抗性。     

植物的诱导抗病性研究进展

诱导抗病性就是利用物理的、化学的以及生物的方法预先处理植株,改变植物对病害的反应,使原来感病反应产生局部或系统的抗性。在此,着重从植株诱导处理后发生的一系列生理变化、植物体内多种抗病防卫反应间的相互关系等方面对植物诱导抗病性作了概括性介绍。许多研究表明,植株经诱导物诱导后,体内产生PR蛋白,其过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶、几丁酶活性都大大增加,侵染点周围迅速木质化;在植物的诱导抗病进程中有两套基因先后起作用,即抗病基因和防卫反应基因,抗病基因产物与病菌无毒基因产物有识别作用,从而诱导防卫反应基因表达。     

芝麻中一个富含脯氨酸新基因的克隆与特征分析

芝麻青枯病是影响我国南方芝麻产量及品质的重要病害。该病属细菌病害,由青枯雷尔氏菌引起。本研究利用随机引物对芝麻受青枯雷尔氏菌诱导前后进行基因差异表达分析,发现一个诱导明显下调的基因(片段)。将该片段克隆、测序后,在芝麻基因组数据库中比对其序列,得到一个ORF完整的全长基因。序列分析表明该基因无内含子,ORF长度为1458 bp,编码486氨基酸,其N端富含脯氨酸及富含脯氨酸的重复序列,属于富含脯氨酸蛋白(proline-rich protein,PRP),将其命名为Si PRP(Sesamum indicum proline-rich protein)。根据该基因ORF两翼序列设计引物在芝麻c DNA中克隆到该基因,测序结果与预测序列一致。Blast分析表明该基因编码蛋白与其他植物中发现的PRP蛋白同源性很低,且其富含脯氨酸的重复序列在其他植物中也未发现,推测为一个新型富含脯氨酸蛋白。进一步设计基因专化的定量及半定量PCR引物进行其诱导表达分析,再次证明该基因受病菌诱导后下调表达。与其他植物中发现的大多数PRP蛋白定位于细胞壁不同,Si PRP主要定位于细胞膜,少量可以分泌到细胞外。烟草表皮细胞瞬时表达显示该蛋白定位在细胞膜上的特殊结构,推测该蛋白在芝麻和青枯雷尔氏菌的互作中发挥重要作用。     

本氏烟草NbRS基因克隆及响应镉胁迫中的功能初步分析

为了研究精氨酰-tRNA合成酶(arginyl-tRNA synthetase,RS)在植物响应镉胁迫中的作用,本研究扩增本氏烟草NbRS基因,进行生物信息学分析,并通过实时荧光定量PCR和BSP技术对镉胁迫下基因的表达和甲基化状态进行分析;利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术下调该基因表达,分析该基因下调对植物发育...     

漾濞大泡核桃JsWRKY1过表达增强转基因烟草对胶孢炭疽菌的抗性

为进一步研究JsWRKY1的生物学功能,构建JsWRKY1的植物超表达载体并转入烟草中过表达。再生的JsWRKY1转基因烟草与野生型烟草在表型上无明显差异。JsWRKY1过表达上调了转基因烟草体内几个防卫相关基因MnSOD、Cu/Zn SOD、CN、NADPH oxidase和PR1的转录水平。与野生型烟草相比,JsWRKY1转基因烟草体内的超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性在正常生长以及胶孢炭疽菌接种后均显著增强。平板抑菌试验结果显示,JsWRKY1转基因烟草叶片总蛋白对病原真菌葡萄座腔菌、串珠状赤霉菌、胶孢炭疽菌和尖孢镰刀菌的菌丝生长具有不同程度的抑制作用。此外,用胶孢炭疽菌接种烟草叶片,转基因烟草对胶孢炭疽菌的抗性明显增强。显然,JsWRKY1是漾濞大泡核桃中正调控病害防卫反应的转录因子。     

烟草根系在青枯病菌侵染早期的蛋白组分析

烟草青枯病是一种由茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的毁灭性土传病害。为研究烟草根系在青枯菌侵染早期的抗性机理,本研究以抗青枯病品种D101为材料,对接种青枯菌3 h后的烟苗根系进行了蛋白组学分析。结果显示,与未接种的对照比较,青枯菌侵染早期的烟草根系中存在相当比例的差异表达蛋白,但蛋白表达水平的变化幅度总体上不高。在P值小于0.05和变化倍数大于1.2的标准下,筛选到63个差异表达蛋白。对这些蛋白进行基因本体(gene ontology,GO)和KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)路径分析发现,烟草根系对青枯菌侵染的早期抗性主要涉及具有杀菌作用的次生代谢物(如木脂素)的合成,能够杀菌和诱导系统抗性的亚磷酸盐的合成,以及活性氧毒性物质(如过氧化氢)的消除方面的生物学过程和路径。本研究结果为深入研究烟草及其它茄科植物抗青枯病的分子机制提供了有价值的线索,也可为烟草青枯病抗性分子育种提供参考。     

大薯病程相关蛋白1(PR1)基因及其启动子序列的克隆与分析

为了研究大薯Da PR1基因的表达模式及调控机理,本研究利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)技术,从高抗炭疽病大薯材料Da94中获得1个病程相关蛋白1(pathogensis-related protein 1,PR1)基因,命名为Da PR1。测序显示该基因包含长度为501 bp的完整开放阅读框(ORF),预测编码166个氨基酸。生物信息学分析表明该基因编码的蛋白具有典型SCP-PR1-like保守结构域,Blast比对表明Da PR1蛋白与多种植物的PR1蛋白高度同源。实时荧光定量PCR检测表明,Da PR1基因在高抗种质中受炭疽菌显著诱导,在侵染48 h时其相对表达量达到最大。通过巢式PCR扩增Da PR1上游转录调控序列的5'端,获得1 203 bp的Da PR1基因启动子,序列分析表明该区域除了含有基础的启动子元件CAAT-box和TATA-box外,还存在茉莉酸(JA)、赤霉素(GB)等激素响应元件及真菌诱导响应元件(W-box)。本研究通过克隆和分析Da PR1基因及其启动子序列,为进一步研究该基因的功能及其表达调控机制奠定了基础。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因的异源表达增强了烟草对干旱、盐及叶斑病的抗性

为明确一年生草本盐生植物费尔干猪毛菜(Salsola ferganica Drob.)病程相关蛋白基因SfPR1a (GenBank登录号为JQ670917)是否参与了植物对逆境胁迫的响应,采用qRT-PCR检测了该基因在不同组织部位和脱落酸(ABA)、茉莉酸(JAs)、乙烯合成直接前体(ACC)等相关激素胁迫及NaCl处理下的表达规律,同时对转基因烟草在盐、旱及丁香假单胞菌等胁迫下的抗性进行了鉴定。结果显示, SfPR1a基因在费尔干猪毛菜根中的表达量显著高于茎叶中,且受到ABA、JAs、ACC、NaCl的积极诱导;干旱胁迫下,转基因烟草的丙二醛(MDA)含量显著低于野生型烟草,显示出较强的抗旱表型;盐胁迫下,异源表达SfPR1a的转基因烟草幼苗生长显著优于野生型烟草;丁香假单胞菌攻毒后的转基因烟草叶片呈现严重的坏死反应,但植株的整体抗性表型显著优于野生型烟草;亚细胞定位结果显示该蛋白定位于植物细胞质外体空间。以上结果表明,费尔干猪毛菜病程相关蛋白SfPR1a基因参与了植物对非生物及生物胁迫的抗性。     

棉花WRKY22基因分离及其对黄萎病的抗性分析

为了克隆棉花抗黄萎病相关基因,利用生物信息学、病毒诱导基因沉默技术(VIGS)、实时定量PCR(q PCR)和接菌分析来研究棉花WRKY基因对大丽轮枝菌的诱导响应和抗性。结果从棉花中筛选出8个与拟南芥直系同源的棉花抗病相关WRKY基因,这些直系同源WRKY基因表达受到大丽轮枝菌浸染诱导响应。其中有6个GhWRKY基因的表达均受到大丽轮枝菌诱导上调,而GhWRKY70和GhWRKY48的表达量随着不同的时间点呈现上调或下调。GhWRKY22等5个基因表达量在24,72 h分别表现为上调,呈现出双峰曲线。对GhWRKY22表达特征进一步分析,结果显示,GhWRKY22基因在茎里优势表达,同时表达受到大丽轮枝菌、水杨酸和茉莉酸激素的诱导。GhWRKY22基因沉默植株对大丽轮枝菌的敏感性增加,抗病标志基因(PR1、PR3、PR4、PR5、PAL和PDF1. 2)表达量也显著降低,揭示GhWRKY22是通过SA和JA信号途径参与棉花对大丽轮枝菌的响应过程。总之,棉花中8个WRKY基因参与棉花对黄萎病抗性调控,其中GhWRKY22基因正调控棉花的抗性,可作为棉花抗病育种的候选基因。     

鸭疫里默氏菌噬菌体裂解酶的原核表达

为了原核表达鸭疫里默氏菌噬菌体RAP44的裂解酶基因,以噬菌体RAP44的基因组为模板,用PCR方法扩增裂解酶基因,与表达载体p GEX-6P-1连接,将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)中表达,利用谷胱甘肽-Sepharose 4B亲和柱纯化表达蛋白。结果成功构建了表达载体p GEX-N,转化菌经IPTG诱导后成功表达出了分子量约为37 k D的可溶性重组蛋白。本研究获得了纯化的鸭疫里默氏菌噬菌体裂解酶重组蛋白,为裂解酶的功能研究奠定了基础。     

宁夏辣椒采后贮藏过程中潜伏病原菌的研究

以宁夏某设施蔬菜基地的辣椒为研究对象,对在12℃和20℃两个不同贮藏温度下辣椒病害的微生物,进行了分离和初步鉴定。试验从辣椒的果柄、果蒂和果身部分进行取样,进行分离纯化培养,最终分别从2个不同贮藏温度的辣椒上分离出潜伏菌9株和8株,并对最典型的4株潜伏侵染菌进行了初步鉴定。结果表明,这4株潜伏菌分别为根霉属(Rhizopus),链格孢属(Alternaria),根腐霉属(Fythium),欧文氏菌属的胡萝卜软腐欧文氏菌(E.carotovora)。     

抗凋亡融合蛋白PTD-Bcl-xL原核表达载体的构建及表达纯化

人工抗凋亡蛋白PTD-Bcl-x L能保护多种因素引起的细胞异常凋亡,为了获得高纯度Bcl-x L与PTD(Protein transduction domains)的融合蛋白,首先采用TRIzol法提取SD大鼠肝脏总RNA,将RNA反转录为c DNA,设计引物以c DNA为模板,PCR扩增Bcl-x L基因,构建p UM19-T-Bcl-x L质粒,并对质粒双酶切鉴定和测序鉴定;其次设计包含PTD序列的Bcl-x L引物,以测序正确的p UM19-T-Bcl-x L质粒为模板,PCR扩增PTD-Bcl-x L序列,将扩增序列克隆入p ET28a载体,构建PTD-Bcl-x L蛋白的原核表达质粒p ET28a-PTD-Bcl-x L,并对p ET28a-PTD-Bcl-x L载体双酶切鉴定和测序鉴定;将p ET28a-PTD-Bcl-x L重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3),用IPTG诱导表达,并对IPTG诱导融合蛋白表达的浓度和诱导时间进行了优化;SDS-PAGE分析表达蛋白的可溶性情况,在变性条件下用Ni-NTA琼脂纯化融合蛋白;最后用SDS-PAGE、Western Blot及质谱对融合蛋白进行鉴定。结果表明:双酶切p UM19-T-Bcl-x L质粒出现约774 bp大小条带,p UM19-T-Bcl-x L质粒测序结果与NCBI数据库比对序列一致,表明成功构建p UM19-T-Bcl-x L质粒;双酶切p ET28a-PTD-Bcl-x L质粒出现约744 bp大小条带,p ET28a-PTD-Bcl-x L质粒测序结果与预期序列一致,表明成功构建了p ET28a-PTD-Bcl-x L原核表达载体;在IPTG诱导下p ET28a-Bcl-x L重组质粒在大肠杆菌BL21(DE3)中表达出36 k Da大小蛋白,最优IPTG诱导浓度为0.1 mmol/L,最佳IPTG诱导时间为6 h;SDS-PAGE电泳显示融合蛋白主要出现在菌液超声后的沉淀里,以包涵体形式表达,经Ni-NTA琼脂纯化获得了高纯度的融合蛋白;Western Blot和质谱鉴定证明IPTG诱导表达蛋白和纯化的融合蛋白为PTD-Bcl-x L蛋白。纯化得到了PTD-Bc L-x L融合蛋白,推进了PTD-Bcl-x L蛋白在猪、牛等家畜精液冷冻保存的应用进程。     

与核桃早实性连锁的SCAR标记基因的克隆与表达

克隆与新疆早实核桃(Juglans regia L.)早实性紧密连锁的SCAR标记相关基因,分析其在原核和转基因烟草中的表达,可为今后进一步研究其功能和克隆早实相关基因奠定基础。本研究采用RT-PCR和RACE技术克隆核桃早实性连锁标记SCAR相关基因的c DNA全长序列,分别构建该基因的融合原核表达载体ET28a-300与植物表达载体PBI121,并在大肠杆菌DH5α中诱导表达及通过农杆菌介导法转入烟草进行表达分析。结果显示:该基因c DNA为1 167 bp,包含一个最大为486 bp的ORF,编码162个氨基酸;诱导蛋白大小为18 k D,等电点为7.59;与一些预测蛋白具有一定的同源性。其核苷酸编码序列与藜科苜蓿的mth2-21d12(AC150566.16)、葡萄全序列鸟基因枪法获得的基因(AM460831.2)同源性分别为80%和82%;经IPTG诱导和SDS-PAGE检测所构建的原核表达载体表达的融合蛋白与预期蛋白相符合,并将该基因命名为Jr2-7300。转早实SCAR标记连锁的Jr2-7300基因的烟草植株与对照烟草在长势方面无显著差异。核桃早实SCAR标记连锁的相关基因Jr2-7300与早实性紧密连锁,但尚缺乏直接的证据控制核桃的早实性。     

棉花GhEPSPS基因的原核表达载体的构建及诱导表达

目的在于构建棉花GhEPSPS基因的原核表达载体,并在宿主大肠杆菌中成功诱导表达。利用RT-PCR技术从陆地棉苏棉18中克隆获得GhEPSPS基因的开放阅读框序列,连接到p EASY-Blunt平端载体,构建获得重组载体p EASY-Blunt-GhEPSPS;以该重组载体为模板,PCR获得两端含有Eco RⅠ和XhoⅠ酶切位点的GhEPSPS基因CDS序列,通过这2个酶切位点插入到p ET32a载体,构建获得原核表达重组载体p ET32a-GhEPSPS,转化到宿主菌株BL21(DE3)中,经IPTG诱导后,SDS-PAGE检测目的基因的表达情况。研究结果表明,成功克隆获得了棉花GhEPSPS基因的CDS序列,并成功构建了该基因的原核表达载体,目的基因能够在宿主菌中被诱导大量表达。该研究结果将为深入研究棉花EPSPS酶的结构、功能以及酶学特性提供重要的研究基础。     

番茄褪绿病毒CP基因克隆、序列分析及原核表达

为制备番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,To CV)抗血清,以番茄病叶为试验材料,提取总RNA,根据To CV CP基因设计特异性引物,利用RT-PCR方法克隆目的基因,构建原核表达载体p ET32a-To CVCP,在大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株中表达CP蛋白。结果表明:To CV CP基因(Gen Bank登录号:KT809400)全长774 bp,编码257个氨基酸,与Gen Bank中其他地区分离物核苷酸序列同源性为97.2%~99.6%,推导的氨基酸序列同源性为97.3%~100.0%。核苷酸序列保守位点占全部位点的91.3%,氨基酸序列保守位点占全部位点的88.3%,表明不同地理来源的番茄褪绿病毒的CP基因保守性较高。将To CV CP基因克隆到原核表达载体p ET-32a(+)上,并在体外条件下诱导表达出融合蛋白。SDS-PAGE分析表明,转p ET32a-To CVCP载体的大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株表达了分子量约33 k Da的重组蛋白。该重组蛋白在37℃,1.0 mmol/L IPTG、诱导6 h,表达量最大。     

一个受黄萎病菌诱导的海岛棉功能基因GbVWR的克隆与表达

黄萎病是一种土传真菌维管束病害,严重影响棉花产量和品质。挖掘抗黄萎病相关基因对于棉花抗黄萎病遗传改良具有重要意义。本研究通过筛选黄萎病菌胁迫下的海岛棉全长cDNA文库和陆地棉SSH文库,获得一个与黄萎病菌胁迫相关的基因,命名为GbVWR。生物信息学特征和基因表达分析表明,GbVWR基因全长520 bp,开放读码框198 bp,编码65个氨基酸残基组成的蛋白,理论等电点为5.32,包含一个信号肽和一个跨膜区,是一种分泌蛋白。GbVWR基因可以诱导表达7 kD的蛋白。在GbVWR基因起始密码子上游1500 bp的核苷酸序列区间预测到真菌激发子响应、激素响应、伤口响应及黄酮生物合成基因调节等应答元件。GbVWR基因在海岛棉根中表达最高,茎中其次,叶中最低。受黄萎病菌诱导后,GbVWR基因在接菌后2 h可对黄萎病菌作出应答反应。此外SA、ET和GA均可显著诱导GbVWR基因的表达。初步推断GbVWR是海岛棉抵御黄萎病菌过程中一个新的功能基因,通过参与多种激素信号途径发挥功能