二穗短柄草BdGI基因表达及其蛋白互作分析

光周期是调控植物开花的主要途径之一,GI在光周期途径中是控制生理节律和开花的关键因子。为探索二穗短柄草（Brachypodiam distachyon）BdGI基因的表达模式和蛋白互作关系,本研究通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析BdGI基因在不同光照条件下和长日照下不同生长发育阶段的表达情况;运用酵母双杂交初步筛选出互作蛋白BdZTL,并用双分子荧光互补法（BiFC）和免疫共沉淀法（CoImmunoprecipitation）进行验证。qRT-PCR分析结果表明,BdGI基因在不同光照下和长日照下不同生长发育阶段的表达情况不同,且都保持一定的昼夜节律,并且受到光周期的调控;利用酵母双杂交检测到GI与ZTL蛋白存在互作关系,双分子荧光互补与免疫共沉淀检测结果验证了两者互作关系的真实性。综上所述,BdGI的表达受光周期调控,具有昼夜节律性,在光周期诱导二穗短柄草开花的过程中也具备一定的调控作用。本研究结果为GI基因的功能研究奠定了理论基础。     

]拟南芥AtCYP1基因亚细胞定位及生理功能分析

通过农杆菌浸染的转基因技术获得拟南芥转基因株系,亚细胞定位研究发现AtCYP1在细胞膜和细胞核中有明显表达。利用过表达技术,对转基因过表达、共抑制株系进行研究,结果表明,AtCYP1转基因共抑制株系在开花时间和抽苔时间均较野生型晚2~3 d且抽苔前叶片始终多于对照,而过表达株系则相反,说明AtCYP1基因参与了拟南芥开花时间的调控。另外,悬浮细胞培养表明,AtCYP1基因的过量表达提高了细胞的最高相对增长率,共抑制则反之,生长周期也发生了变化,说明AtCYP1基因对拟南芥悬浮细胞的增殖有调控作用。     

LRR-RLKs亚家族基因RLK6在拟南芥开花过程中的作用

为研究LRR-RLKs亚家族基因RLK6(AT2G26730)在拟南芥生长发育过程中的作用,本研究构建了植物过表达载体p Super1300-RLK6,获得5个过表达突变体,其中2个独立株系(OE8,OE9)用于表型分析。通过对野生型(WT)、RLK6基因缺失突变体(rlk6-2、rlk6-3和rlk6-6)、过表达株系OE8和OE9生长发育过程的详细观察和分析发现,RLK6基因缺失突变体在整个生长发育过程中的表型与WT差异不明显,而过表达株系OE8和OE9比WT开花早。此外,利用实时定量PCR(qRT-PCR)检测各基因型植株中开花相关基因的表达情况,结果表明,相对于WT,OE8和OE9中的开花促进基因CO、SOC1和LFY的表达量显著升高,而开花抑制基因FLC的表达量显著下降。研究结果说明RLK6过表达促进了拟南芥的开花,这为后续深入研究RLK6的作用机制奠定了基础。     

雷竹SEP-like基因的克隆及功能分析

为探究竹类植物中SEP-like基因的功能,利用同源克隆方法从雷竹中克隆出1个SEP-like基因,命名为Pv MADS5。该基因的开放阅读框为687bp,可编码228个氨基酸。同源比对与系统进化树分析表明,该蛋白与箭竹、毛竹、麻竹SEP类蛋白同源,同属于禾本科Os MADS5亚类。实时荧光定量PCR结果表明,Pv MADS5在开花和不开花雷竹中的幼叶、老叶、秆、竹笋及花中均有表达;亚细胞定位表明Pv MADS5是核蛋白。在拟南芥中过表达Pv MADS5,转基因植株比野生型开花晚并且莲座叶变小,表明Pv MADS5可能是开花抑制基因且参与叶的发育。本研究为揭示竹子开花的分子机制提供了理论依据。     

巨桉锌指结构蛋白基因EgrZFP7在低温胁迫中的功能研究

锌指结构蛋白(zinc finger protein,ZFP)是一类在植物生长、发育和逆境胁迫响应中发挥重要作用的转录因子。为了挖掘桉树(Eucalyptus)抗寒分子响应中的重要基因资源,为桉树抗低温分子辅助育种提供理论依据,本实验对巨桉(Eucalyptus grandis)在低温处理下受到强烈诱导表达的锌指结构蛋白基因Egr ZFP7(Eucalyptus grandis zinc finger protein 7)编码蛋白结构及其功能进行了研究。该基因是典型的C2H2型锌指结构蛋白基因,编码蛋白序列中含有2个锌指结构基序、1个L-Box基序和1个乙烯响应元件结合因子(ethylene response factor,ERF)相关双性抑制子(ERF-associated amphiphilic repression,EAR)基序。通过构建Egr ZFP7∷GFP表达载体,用基因枪轰击洋葱表皮的方法,进行基因表达蛋白的亚细胞定位,结果表明,Egr ZFP7表达蛋白定位于细胞核。构建35S∷Egr ZFP7超表达载体,转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),得到超表达转基因纯合株系Egr ZFP7-OX1和Egr ZFP7-OX2。与野生型相比,其正常生长条件下侧根的数目和长度增加。以-8℃低温处理3 d、再缓苗恢复3 d,结果显示,超表达转基因株系恢复速度慢,同时幼苗因受低温胁迫的死亡率远高于野生型,说明该基因超表达增加了拟南芥转基因植株的低温敏感性。酵母双杂交文库中筛选到1个与Egr ZFP7互作的乙烯响应因子蛋白Egr ERF4(Eucalyptus grandis ethylene response factor 4)。上述研究结果表明,Egr ZFP7可能通过与乙烯响应因子的相互作用,在巨桉低温胁迫响应中发挥负调控。本研究为进一步了解桉树抗寒分子机理提供了基础资料。     

雷竹VRN1同源基因克隆及功能分析

拟南芥VERNALIZATION 1(VRN1)基因是一个介导春化途径,调控开花时间的基因。为了研究竹类植物中VRN1同源基因的功能,采用同源克隆技术从雷竹中分离到一个VRN1同源基因,将其命名为PvVRN1。序列分析表明,该基因编码245个氨基酸,与小麦、水稻中VRN1同源基因相似性分别为86.56%和88.98%。实时荧光定量PCR结果表明,PvVRN1在开花雷竹中的表达量高于未开花雷竹;在开花雷竹中,PvVRN1在秆、花、叶芽中表达量相对较高。亚细胞定位分析表明,PvVRN1蛋白质主要存在细胞核中。PvVRN1在拟南芥中的过表达使转基因植株矮小,花瓣和萼片比野生型短,但是在开花时间上与野生型无差异,表明PvVRN1基因可能参与雷竹花形态建成以及其它发育过程。本研究结果可为阐明竹子开花机制提供科学依据。     

山核桃miR169克隆及功能分析

为探究山核桃miR169(cca-miR169)序列特征及功能,本研究利用生物信息学及分子生物学方法对山核桃中miR169进行分析。通过构建miR169系统进化树发现,双子叶植物和单子叶植物明显的分布在2个支上,且cca-miR169聚类在双子叶分支上;序列分析表明,miR169在双子叶植物上的保守性大于单子叶植物。通过在线预测网站在拟南芥数据库和山核桃转录组数据库中对ccamiR169进行靶基因预测,在2物种中分别获得4个和3个靶基因,且AT2 G41820与Unigene17062为同源基因;表达分析表明,AT2G41820与Unigene17062在花发育时期表达量均呈下降趋势。在拟南芥中过表达cca-miR169发现,转基因植株开花较野生型提前4 d。对转基因植株及野生型植株中开花相关基因进行qRT-PCR分析,结果表明,开花促进因子LFY基因在转基因植株中表达量明显上调。cca-miR169具有较强的序列保守性,在拟南芥中过表达cca-miR169能够促进拟南芥提前开花,表明cca-miR169在山核桃中通过作用下游基因可以调节植物花发育。本研究结果为进一阐明山核桃成花调控机制提供了试验依据。     

中间锦鸡儿CiDREB1C基因增强转基因拟南芥抵抗非生物胁迫的能力

中间锦鸡儿(Caragana intermedia)是广泛分布于我国西北干旱、半干旱荒漠区的防风固沙先锋树种,具有极强的抗逆性和饲用价值。本课题组从前期建立的干旱处理的中间锦鸡儿转录组数据库中分离到1个脱水响应元件结合蛋白(dehydration responsive element binding protein, DREB)转录因子编码基因片段,为了检测CiDREB1C基因的抗旱和抗冷能力,本研究首先利用qRT-PCR技术检测中间锦鸡儿中CiDREB1C基因在冷和干旱胁迫下的表达水平,发现均有上升(P0.01)。为了验证该基因的功能,本研究利用PCR技术获得了CiDREB1C基因全长(GenBank No. MG748598),并将其构建入植物过表达载体pCanG-HA,通过农杆菌介导法转化野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana),获得了超表达CiDREB1C的转基因拟南芥纯合体。不同胁迫处理结果显示:甘露醇处理下,转基因拟南芥丙二醛的含量显著低于野生型(P0.01),叶绿素含量明显高于野生型(P0.01),表现出明显的抗旱表型;冷胁迫处理后,过表达株系叶绿素含量明显高于野生型(P0.01);黑暗处理下,过表达株系叶片衰老延迟,细胞死亡较野生型少,叶绿素含量显著高于野生型(P0.01)。上述结果说明,CiDREB1C基因提高了转基因拟南芥对多种胁迫的耐受性。本研究结果为进一步研究CiDREB1C基因在抗逆中的功能及中间锦鸡儿的抗逆分子作用机理提供依据。     

番茄SlJAZ11的表达分析及互作蛋白的筛选与验证

茉莉酸（JA）参与调节植物生长、发育和防御等多种重要生物过程,其中JAZ蛋白作为抑制子,在茉莉酸介导的生物和非生物胁迫响应过程中起到重要作用。为研究SlJAZ11的功能,本研究分析了水杨酸（SA）、茉莉酸等激素以及病原菌侵染处理后SlJAZ11的表达模式。结果表明,SlJAZ11能够响应水杨酸、茉莉酸及丁香假单胞菌（Pst DC3000）的诱导。通过酵母双杂交筛选番茄cDNA文库,获得了14个SlJAZ11潜在的互作蛋白。进一步采用酵母双杂交点对点验证和双分子荧光互补技术（BiFC）对候选的SlENT、SlOOLG与SlJAZ11间的互作关系进行验证,发现SlENT和SlJAZ11存在互作。对SlENT的表达模式进行分析,发现其表达被SA和Pst DC3000显著抑制,而MeJA能显著诱导其表达,表明SlJAZ11可能通过与SlENT互作来调控JA介导的番茄抗病性。本研究可为阐明SlJAZ11功能与作用机制奠定良好的分子基础。     

伪应答调控蛋白在植物光周期调控途径中的作用

开花是植物由营养生长向生殖生长转变的重要过程,光周期是调控这一过程的关键环境因素之一。在高等植物开花的光周期途径中,生物钟处于关键位置,在调控植物开花中发挥重要作用,它能对输入信号进行振荡处理,并传递给下游基因,同时保持自身节律性,从而调控开花。伪应答调控蛋白(PRRs)作为生物钟中央振荡器的重要组成部分,主要作用是调控下游基因的表达,参与昼夜节律的调节。本文综述了PRRs家族的结构特征、表达规律、成员之间的调控关系及其在光周期调控网络中的作用,为进一步研究PRRs基因家族的分子功能及互作提供了一定的理论参考。     

不结球白菜BcLBD37基因的克隆及其对硝酸盐吸收的调节

LBD转录因子是高等植物特有的一类转录因子。为研究不结球白菜LBD基因对硝酸盐吸收的影响,以紫色不结球白菜自交系NJZX3-4为材料,采用同源克隆的方法克隆BcLBD37基因;通过构建PRI101过表达载体,异缘转化拟南芥,实现BcLBD37基因的过表达;同时借助病毒介导的基因沉默技术(VIGS),使不结球白菜中的BcLBD37基因沉默;并利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析BcLBD37基因过表达以及沉默后对硝酸盐吸收相关基因表达量的影响。结果表明,该基因片段长度为840 bp,编码279个氨基酸。与野生型相比,转基因拟南芥中硝酸盐代谢相关基因NIA1、NIA2、NRT1.1、NRT1.7、NRT2.1、NRT2.5的表达量均显著下调,硝酸还原酶活性和硝态氮含量亦显著降低。而在不结球白菜中沉默该基因后,沉默植株PTY-2/4中硝酸盐代谢相关基因的表达显著上调,硝酸还原酶活性和硝态氮含量亦显著提高。综上可知,BcLBD37基因通过抑制硝酸盐代谢相关基因的表达,调节硝酸还原酶的活性,进而抑制$\text{NO}_{3}^{-}$的吸收。本研究为提高不结球白菜营养品质提供了理论依据。     

葡萄VvERF90的克隆及对乙烯合成基因的调控研究

ERF转录因子为植物特有的一类转录因子,在调控植物乙烯合成过程中发挥着重要功能。为研究葡萄ERF转录因子在调控乙烯合成过程中的作用,以阳光玫瑰(Vitis labruscana Baily × V. vinifera L.)葡萄穗梗为材料,克隆了乙烯响应因子VvERF90,并进行了生物信息学分析和基因功能分析。结果表明,VvERF90属于第IX亚家族,与苹果MdERF2和MdERF3的亲缘关系较近;VvERF90可以正调控VvACO1的表达;VvERF90在拟南芥中过量表达后,转基因植株中VvACO1的同源基因AtACO3基因表达量明显升高,转基因植株的乙烯释放量增加2倍,植株变矮。上述结果表明,VvERF90可能通过调节VvACO1的表达,调控乙烯的释放水平。本研究结果为进一步探明葡萄中乙烯合成的调控机制奠定了理论基础。     

高羊茅细胞色素FaP450基因克隆及其在非生物胁迫下表达分析

细胞色素P450属于一种含亚铁血红素单加氧酶的超基因家族,在植物多种代谢途径与防御反应中起着重要作用。为探究细胞色素P450基因在高羊茅中的表达模式,本研究采用cDNA末端快速扩增技术从高羊茅叶片中克隆了细胞色素P450基因,命名为FaP450。FaP450全长1 737 bp,含1 437 bp的开放阅读框,共编码478个氨基酸,具有P450基因家族典型的P450结构域。系统进化树分析表明,高羊茅FaP450与禾本科植物小麦、山羊草的P450蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR表明,高羊茅FaP450基因受干旱、高温、氮胁迫及盐胁迫的诱导表达上调,表明该基因与非生物胁迫的抗性相关。构建FaP450超量表达载体,利用农杆菌侵染法转化拟南芥,对其进行低氮胁迫,发现低氮胁迫下FaP450基因过量表达植株的鲜重与根长显著高于野生型,表明FaP450基因的超量表达可以增强拟南芥对低氮的适应性。本研究为深入探索P450基因家族在牧草生长发育与抗逆功能的研究奠定了理论基础。     

不结球白菜BrABF1基因的克隆与功能分析

为研究BrABF1基因在不结球白菜中的表达模式并探索其在开花调控中的作用,本研究以不结球白菜苏州青品种为试验材料,通过同源克隆获得BrABF1基因序列,对其氨基酸序列进行比对和进化分析,利用亚细胞定位技术研究BrABF1的空间表达,采用β-D-葡糖醛酸酶(GUS)染色方法研究BrABF1在植物中的表达模式,利用PlantCARE在线软件预测BrABF1基因的启动子的顺式作用元件。构建植物表达载体pEarlyGate101-BrABF1-YFP转化拟南芥,统计野生型和转基因拟南芥植株的开花时间。结果表明,BrABF1基因含有1 104 bp开放阅读框(ORF),编码367个氨基酸。BrABF1与甘蓝型油菜和野甘蓝(原变种)同源性最高,进化关系最近。BrABF1定位在细胞核上。BrABF1启动子驱动的GUS蛋白主要在拟南芥的叶脉中特异性表达。BrABF1启动子序列包含大量的顺式作用元件,如光响应元件、植物激素响应元件、低温响应元件和逆境胁迫响应元件等。转基因拟南芥植株开花时间晚于野生型,表明BrABF1基因能抑制植物的开花。本研究结果为提高不结球白菜商品价值提供了理论基础。     

小麦胁迫相关蛋白基因TaSAP12-D的耐盐性分析

胁迫相关蛋白（SAPs）是一类具有A20/AN1锌指结构域的蛋白,在植物中主要参与逆境胁迫响应。为探究小麦胁迫相关蛋白基因TaSAP12-D在耐盐胁迫中的功能,本研究以小麦品种旱选10号为试材,克隆得到TaSAP12-D基因,利用农杆菌瞬时注射烟草叶片进行亚细胞定位,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行不同组织和盐胁迫条件下的表达模式分析,利用蘸花法将TaSAP12-D转化到拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）中并进行耐盐性分析。结果表明,TaSAP12-D基因全长519 bp,编码172个氨基酸,预测蛋白分子量为18.41 kDa,等电点为9.21。亚细胞定位显示,TaSAP12-D在烟草细胞核和细胞质中均有表达。qRT-PCR结果显示,TaSAP12-D在小麦萌发期和幼苗期的胚芽、根和叶中均有表达,其中在幼苗期的叶中表达量最高。在盐胁迫条件下,TaSAP12-D的表达量显著上调。在150 mmol·L-1NaCl处理条件下,过表达TaSAP12-D拟南芥的存活率显著提高,表明TaSAP12-D可以增强转基因拟南芥的耐盐性。另外,在转基因拟南芥中盐胁迫相关...     

甘蓝型油菜BnaLPAT4基因功能研究

为了验证油菜溶血磷脂酸酰基转移酶4(BnaLPAT4)在油脂合成中的作用,本试验通过同源克隆法从甘蓝型油菜湘油15号中获得2条全长分别为1 143、1 140 bp的BnaLPAT4基因,分别命名为BnaLPAT4-1和BnaLPAT4-2,构建pGAL::BnaLPAT4-1和pGAL::BnaLPAT4-2载体转化酵母INVSC,通过气相色谱法检测酵母中的脂肪酸组分,并以植物表达载体pBI121为骨架,构建pNapin::BnaLPAT4-1和pNapin::BnaLPAT4-2载体并通过农杆菌介导法转染拟南芥,获得转基因苗后检测拟南芥转基因种子脂肪酸组分。结果表明,酵母菌转化子与空转化子之间的脂肪酸组分发生显著变化,其中BnaLPAT4-1转化子饱和脂肪酸的含量达66.88%,是空转化子的2.61倍,酵母转化子生成了亚麻酸和花生酸;BnaLPAT4-2转化子中C16脂肪酸的含量较对照提高22.40个百分点。BnaLPAT4在拟南芥种子中特异表达,花生烯酸含量较野生哥伦比亚型提高4.7个百分点,且拟南芥转基因材料种子中的芥酸和花生三烯酸的含量为0。本研究结果为验证BnaLPAT4基因的生物学功能和油脂成分改良提供了理论参考。     

高羊茅CBF转录激活因子基因片段的克隆

根据拟南芥CBF基因序列的保守区设计 1对特异引物 ,采用PCR方法从高羊茅基因组中扩增出 1个DNA片段并克隆到pUCm T载体中。经序列测定和分析 ,该片段长 60 8bp ,与 3个拟南芥CBF基因的核苷酸及其推导氨基酸序列分别具有 81～ 84%和 75～ 79%的同源性 ,而且推导氨基酸序列中包含有同源性更高的AP2DNA结合域以及CBF蛋白的两段特征序列PKK RPAGRxKFxETRHP和DSAWR。这些结果表明 ,本研究克隆的片段为高羊茅CBF基因片段     

亚洲棉NCED3基因克隆及其抗旱功能分析

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是脱落酸(ABA)合成过程中的关键限速酶,被证实广泛参与植物的生长发育进程及对非生物胁迫的应答。为了挖掘、鉴定棉花抗旱相关的NCEDs基因,本研究克隆了亚洲棉(Gossypium arboreum)GaNCED3基因,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析了干旱胁迫下该基因的表达特性;并遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),研究了该基因在干旱应答中的功能。结果显示,GaNCED3基因开放阅读框(ORF)全长为1 794 bp,其编码的蛋白质包含597个氨基酸。该基因在干旱胁迫处理后上调表达,在处理3 h的根中表达量最高,是对照的27.6倍。在萌发期进行甘露醇模拟的干旱处理,超表达GaNCED3的转基因拟南芥种子萌发率和绿苗率均高于野生型。在幼苗期进行自然干旱处理后,转基因拟南芥植株叶片丙二醛含量显著低于对照(P<0.05),游离脯氨酸积累量显著高于对照(P<0.05)。本研究初步证明了外源超表达GaNCED3基因使植株抗旱能力增强,为进一步研究GaNCED3干旱应答的分子机制提供了理论依据,为抗旱育种提供了候选基因资源。