小麦丙酮酸脱氢酶激酶(PDK)的互作蛋白增殖细胞核抗原(TaPCNA)对小孢子发育周期的调节

目前对于植物体中丙酮酸脱氢酶激酶(pyruvate dehydrogenase kinase,PDK)的研究,除了解其参与调节线粒体丙酮酸脱氢酶复合体的活性外,对其他调控机制尚不清楚.本实验室的前期研究结果表明,小麦丙酮酸脱氢酶激酶(TaPDK)在小麦(Triticum aestivum)遗传型不育系和相应的生理型不育系中的表达是不一致的.为进一步研究SQ-1诱导的小麦花药败育过程中调控TaPDK的作用因子,本研究采用酵母双杂交方法筛选小麦TaPDK的互作蛋白.将含有pGBKT7-PDK质粒的酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株Y2HGold与文库酵母菌株Y187共同融合培养,在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp平板上划线培养,挑选直径大于2mm的克隆,在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp/AbA/X-α-Gal平板上划线,筛选蓝色克隆.其中,筛选得到一个新的结合蛋白,该蛋白被命名为增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,TaPCNA).将花粉细胞的核复制分裂与TaPCNA的定量表达结合分析发现,TaPCNA在不育系与可育系的叶片中几乎不表达,但在花粉发育的各个时期中呈现高表达,尤其在生理型不育系花药中的表达量显著高于遗传型不育系和可育系,这表明在生理型不育系中,TaPCNA与小孢子的细胞周期发育更加密切相关.这为进一步研究生理型不育小孢子异常发育的细胞周期提供了基础资料.     

丹参转录因子SmMYC2转录自激活区域鉴定及互作蛋白的筛选

MYC2(myelocytomatosis protein2)是茉莉酸信号通路上的核心转录因子,参与植物防御反应、次生代谢调控及生长发育等多个方面。筛选丹参(Salvia miltiorrhiza)转录因子SmMYC2的互作蛋白,有助于深入研究丹参SmMYC2的生物学功能。克隆丹参中SmMYC2基因并构建到pGBKT7-GW(BD)上获得BD-SmMYC2诱饵表达载体,检测BD-SmMYC2对酵母(Saccharomyces cerevisiae)AH109细胞的毒性以及其自激活特性。结果表明,SmMYC2具有强烈的自激活活性。为进一步确定自激活区域,分别克隆SmMYC2的N端区域(含bHLH-MYC-N superfamily结构域)和C端区域(含HLH结构域),并将其构建到酵母表达载体BD上,检测SmMYC2-N-BD和SmMYC2-C-BD的转录激活特性,结果显示,含SmMYC2-NBD的酵母细胞在SD/-Trp/X-α-gal培养基上变蓝,并且在SD-Trp-His、SD-Trp-Ade培养基上均有不同程度的生长,而含SmMYC2-C-BD的酵母细胞在SD/-Trp/X-α-gal培养基上无变蓝现象,也不能在SD-Trp-His、SD-Trp-Ade培养基上生长,表明SmMYC2的N端有强烈的自激活活性,而C端没有。以SmMYC2-C-BD为诱饵筛选构建到AD载体的丹参cDNA文库,利用酵母双杂交技术,获得了与逆境胁迫相关的含WRKYGQK典型结构域的WRKY转录因子、过氧化物还原酶(peroxiredoxins, Prxs)家族蛋白以及琥珀酸半醛脱氢酶。本实验结果为进一步开展MYC2的互作蛋白研究提供了基础数据。     

植物翻译控制肿瘤蛋白研究进展

翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)广泛存在于各类真核生物中,是一类在进化上高度保守的同源蛋白家族。植物TCTP具有促进细胞增殖、分化和再生、对抗生物或非生物胁迫等功能,其表达受转录和翻译水平的调节,调控机理较复杂。本文从TCTP的发现与命名、研究领域与分布、植物TCTP基因的结构特点、表达特性及功能等方面进行了简要综述,旨在全面了解植物TCTP的生理生化功能,以期为进一步研究其调控机理,调控植物生长发育和培育抗逆新品种提供一定的理论参考。     

翻译调节肿瘤蛋白(TCTP)与细胞生长调控

翻译调节肿瘤蛋白(translationally controlled tumor protein,TCTP)是一个在物种间高度保守、广谱表达和多功能的蛋白质,具有调节细胞骨架的动态变化和调节细胞的生长与增殖的作用；能够激活干细胞标记基因Oct4和Nanog的转录；调节细胞凋亡、肿瘤逆转、细胞分化、炎症反应和保护细胞免受多种应激的损伤等.本文综述了TCTP的结构、表达调控、生物学功能等研究进展.     

小麦应答条锈病菌冬孢子产生的蛋白质组学分析

由小麦条锈菌(Puccinia striiformisf.sp.tritici,Pst)引起的小麦条锈病是我国小麦(Triticum aestivum)最严重的流行病害之一.中国小麦条锈菌表现出高度的遗传多样性和毒性变异,现已研究表明小麦条锈菌经有性生殖可发生致病性变异并产生新的小种.冬孢子作为小麦条锈菌有性阶段的开始,是小麦条锈菌生活史中完成有性生殖过程必不可少的阶段.为分析小麦条锈菌产冬孢子时期寄主植物的叶片总蛋白表达变化,探究寄主植物如何响应冬孢子产生,本研究利用三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)/酚抽提法提取产冬孢子时期和同时期未接种的小麦叶片总蛋白,经双向电泳技术分离后,利用PDQuest软件进行分析并选取显著上调表达的蛋白进行Orbitrap质谱鉴定.结果表明,在产冬孢子时期的寄主叶片总蛋白图谱中发现22个蛋白点(上调表达大于1.5倍且符合t检验),经功能注释发现这些差异蛋白参与糖代谢、抗逆境以及植物衰老相关代谢途径.之后利用qRT-PCR技术对蛋白水平的结果进行验证,结果发现这22个蛋白点中有16个差异蛋白的基因在转录水平上调表达(相对表达倍数大于1.5倍),证实了蛋白结果的可靠性.本研究通过双向电泳技术发现小麦条锈菌冬孢子的产生影响了寄主叶片参与糖代谢、抗逆境及植物衰老相关代谢过程蛋白的表达,并推测小麦条锈菌冬孢子的产生可能与寄主植物的衰老有关.本研究为进一步深入了解小麦条锈菌冬孢子阶段寄主植物与病原菌的互作机制提供了一定的理论基础,对于揭示冬孢子的形成机制和全面了解小麦条锈菌的有性阶段有重要意义.     

非生物胁迫诱导的棉花酵母双杂交文库构建及GhJAZ1互作蛋白筛选

非生物胁迫导致棉花生长发育受到抑制,严重影响棉花的产量和品质。为了深入探究棉花非生物逆境响应的分子作用机制并鉴定GhJAZ1的互作蛋白,本研究以陆地棉标准系TM-1为材料,采用Gateway重组技术构建了非生物胁迫诱导的陆地棉酵母双杂交cDNA文库,获得的初级文库总克隆数为1.2×10⁷ CFU,次级文库总克隆数为1.6×10⁷ CFU,重组阳性率100%,酵母文库滴度为5.0×10⁷ cells·mL^-1,酵母克隆平均插入片段>1 000 bp,符合建库标准,可用于后续酵母双杂交筛选。以GhJAZ1为诱饵,构建pGBKT7-GhJAZ1诱饵蛋白表达载体,经毒性检测及自激活活性检测,明确了诱饵质粒在酵母系统中无毒性和自激活活性,可直接用于酵母文库筛选。利用酵母双杂交筛选构建的非生物胁迫诱导的酵母cDNA文库,得到72个初筛阳性克隆,经测序、序列比对和酵母回转验证,获得11个与GhJAZ1相互作用的候选蛋白。选取其中4个候选蛋白,利用酵母双杂交进一步确认了GhJAZ1与候选蛋白的相互作用关系。本...     

小麦条锈菌实时荧光定量PCR分析中内参基因的选择

选择合适的内参基因是利用实时荧光定量PCR准确分析基因相对表达量的先决条件.基于现有对内参基因的研究,本研究挑选出10个基因作为小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)的候选内参基因.经过PCR扩增效率筛选,8个基因符合要求可用于稳定度的筛选,这些基因包括泛素连接酶(UBC、泛素连接酶E2(UBCE2)、核糖体蛋白SS(RPS5)、α微管蛋白(TUBA)、β肌动蛋白(ACTB)、β微管蛋白(TUBB)、延伸因子1(EF1)和延伸因子3(EF3).本研究以两种小麦条锈菌(CYR32和Pst78)的夏孢子、萌发芽管分别接种两个小麦(Triticum aestivam)品种(CYR32/XZ9104和Pst78/AvS)后0.5、3和14 d的样品为材料,利用实时荧光定量PCR技术,检测了这8个持家基因在不同发育阶段的小麦条锈菌中的表达情况.经geNorm软件分析发现,3个持家基因在样品中的表达趋势与小麦条锈菌的侵染过程相符合.ACTB、TUBB和TUBA的组合可作为检测小麦条锈菌基因表达的内参基因.     

~(60)Coγ射线对小麦条锈菌夏孢子的生物学效应

~(60)Coγ射线照射小麦条锈菌夏孢子,使其萌发率显著降低,其剂量效应曲线符合一次击中模型S=e~(-λD)。以照射后夏孢子接种感病小麦叶片,其潜育期延长,病叶率和严重度降低,产孢量显著减少,寄主-病原物相互关系变为非亲和性的低反应型。     

干扰水稻瘤矮病毒(RGDV)非结构蛋白(Pns12)的表达抑制病毒在介体昆虫培养细胞内的复制

水稻瘤矮病毒(Rice gall dwarf virus,RGDV)属呼肠孤病毒科(Reoviridae)植物呼肠孤病毒属(Phytoreovirus),由介体电光叶蝉(Recilia dorsalis)以持久增殖型方式传播,其基因组第12条片段编码的非结构蛋白(nonstructural protein,Pns12)是提供病毒复制和子代病毒粒体装配场所——病毒原质(viroplasm)的组分之一。为了明确Pns12在RGDV侵染介体电光叶蝉培养细胞中的功能,本研究通过原核表达的Pns12蛋白免疫注射兔(Oryctolagus cuniculus),制备Pns12抗体,并应用免疫荧光标记和RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术研究Pns12在介体培养细胞内的定位和参与病毒原质形成的过程。共聚焦显微镜观察到,病毒侵染的细胞中,与荧光素交联的Pns12抗体特异地标记在病毒原质上。干扰Pns12蛋白表达后,可有效地阻碍病毒原质的形成、子代病毒粒体的组装和病毒非结构蛋白Pns12和外壳蛋白P8蛋白的表达,表明Pns12作为病毒原质的组分参与了RGDV在介体培养细胞内的复制。也表明,Pns12可作为理想的靶标用于阻断电光叶蝉携带和传播RGDV。     

与RBSDV外壳蛋白P10互作植物因子的筛选与验证

目前,我们对水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)编码的外壳蛋白P10在该病毒侵染过程中的作用了解甚少。本研究利用酵母双杂交技术,以P10为诱饵钓取拟南芥cDNA文库,得到与P10互作的真核翻译起始因子eIF5A-2。通过分别构建猎物和诱饵载体共转化酵母,结果表明P10与AteIF5A-2在酵母中互作。利用农杆菌转染烟草表皮细胞瞬时表达体系发现,P10和AteIF5A-2形成融合荧光蛋白后,荧光主要形成囊泡状的结构。通过荧光共定位实验分析发现,P10与AteIF5A-2能够共定位。本研究结果进一步揭示了水稻黑条矮缩病毒的致病机制。     

应用酵母双杂交技术筛选猪Calsarcin-2蛋白结合蛋白

Calsarcins是钙调磷酸酶肌小节特异性结合蛋白家族,本实验旨在研究Calsarcin-2(CS2)在猪骨骼肌纤维形成和信号通路调控中的功能。应用酵母双杂交方法筛选猪骨骼肌组织中CS2蛋白结合蛋白,从猪骨骼肌文库中筛选出180个阳性克隆,经分析得到12个相互作用的蛋白,研究发现骨骼肌α-肌动蛋白1(ACTA1),肌联蛋白(TTN)及钙调素1(CALM1)为CS2互作蛋白。ACTA1参与肌肉收缩过程,TTN调节肌小节动力传导及Z线装配,CALM1参与钙离子信号传导。结果表明,CS2在维持Z线结构稳定和参与钙离子信号传导方面起重要作用。     

STMP在拟南芥分枝发育过程中的功能鉴定

拟南芥(Arabidopsis thaliana)中含有脂/固醇结合的相关脂转移蛋白结构域(steroidogenic acute regulatory related lipid transfer,START)的膜相关蛋白(START domain containing-membrane related protein,STMP),STMP是START保守域(第84～295位)功能未知的蛋白质,由440个氨基酸组成、具有跨膜片段、属于磷脂酰胆碱转运蛋白.为明确STMP在拟南芥发育调控过程中的作用,深入了解拟南芥发育调控的分子机理,本研究用35S强启动子启动START结构域,构建START结构域的过表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)侵染花序法把STMP的过表达载体转入野生型拟南芥,获得过表达STMP的转基因拟南芥,并用qRT-PCR技术进行验证;分析转基因拟南芥分枝发育状况,明确STMP在拟南芥分枝调控过程中的作用;用qRT-PCR技术分析STMP的时空表达特性;构建STMP和绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的融合蛋白载体,把此载体转入野生型拟南芥中,对转基因拟南芥中GFP进行荧光观察,从而对STMP进行亚细胞定位.本研究获得了过表达STMP的转基因株系;过表达STMP的转基因拟南芥分枝比野生型明显增多,突变体stmp的分枝减少;STMP的时空表达特性分析表明,茎中STMP的表达量最高,STMP定位在细胞质膜和细胞质中.结果表明STMP可以促进拟南芥的分枝发育,本研究对完善拟南芥分枝调控机制具有重要的意义,可以为植物株型的定向设计提供理论依据.     

氨基酸转运蛋白介导植物免疫研究进展

植物生长发育需要大量的氮素养分,氨基酸作为大多数植物体内主要的氮素运输形式,影响植物整个生命活动。氨基酸转运蛋白负责氨基酸在组织和细胞间的跨膜运输,其通过调节植物体内氨基酸稳态,影响着植物的生长发育和抗逆能力。近年来,氨基酸和氨基酸转运蛋白在植物免疫和抗病中的功能及其调控机制取得了一些突破性的研究进展。我们详细阐述了氨基酸运输、代谢在植物防御中的作用,总结了参与植物免疫的氨基酸透性酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)、阳离子氨基酸转运蛋白家族(CATs)以及多种酸进出转运蛋白家族(UMAMITs)基因在病原菌侵染植物过程中的调节机制。转运蛋白LHT1不仅介导植物根系氨基酸的吸收和地上部氨基酸的转运,还参与了植物生长和免疫调节。本文以LHT1为例,对比了拟南芥和水稻lht1突变体植物在感染病原菌后自身的免疫过程,突出其在参与植物感染活体营养型和死体营养型病原菌过程中功能的差异性,构建了氨基酸转运蛋白调控植物免疫过程的基本分子模型。未来研究需要重点解析：1)哪些氨基酸是植物防御机制的关键营养或信号物质;2)病原菌侵染植物后,植物体内氨基酸信号的传导过程;3)植物氨基酸转...     

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。     

衣藻肌动蛋白-绿色荧光蛋白融合基因在酵母细胞中的表达*

将构建的含有衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)动蛋白(actin)和绿色荧光蛋(green fluorescent protein,GFP)融合基因的酵母表达载体引入裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)，衣藻肌动蛋白和荧光蛋白的融合基因得到了表达。表达actin-GFP融合蛋白的酵母细胞在蓝光激发下可以观察到绿色荧光。在EMM培养基上actin-gfp强烈表达，但在硫胺素(thiamine)存在时只进行微弱表达。在融合基因强烈表达时，actin-gfp表达产物在酵母细胞中以聚集形式存在，细胞破碎后发现表达产物主要分布于沉淀中。     

植物BAG家族蛋白研究进展

Bcl-2相关抗凋亡(Bcl-2 associated athanogene,BAG)家族蛋白具有不同生物学功能,该家族成员广泛参与了肿瘤调控、细胞凋亡以及胁迫响应等多种生物学过程。目前,对植物中BAG家族生物学功能的研究主要集中于拟南芥(Arabidopsis thaliana)。本文对植物中BAG家族的生物学功能进行总结:1)BAG家族成员的C末端都含有一个进化上高度保守的BAG结构域,该结构域具有与Hsp70相关蛋白结合的功能;2)N末端的特异结构域如类泛素化结构域、钙调蛋白结合结构域等使得蛋白成员参与不同的生物学过程;3)BAG家族蛋白参与植物对温度、盐以及病原菌侵染等逆境胁迫的响应、植物程序性细胞死亡等生物学过程。本综述重点阐述已经报道的BAG家族蛋白在植物响应逆境胁迫方面的功能研究,有助于农作物中该家族蛋白抗逆方面研究以及分子育种工作的开展。     

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。     

青枯菌Ⅱ型分泌系统编码基因的克隆

植物青枯菌Ⅱ型分泌系统与致病蛋白的分泌密切相关.编码青枯菌(Ralstonia solanacearum)Ⅱ型分泌系统的gsp基因簇由12个基因组成,通过设计适合高GC%含量基因扩增的PCR反应体系,成功克隆了编码青枯菌Ⅱ型分泌系统的全部12个gsp基因.分别将gsp基因连接到酵母双杂交系统的诱饵及捕获载体上,构建了gsp基因诱饵库和捕获库.经序列测定证明12个gsp基因读框正确,保障了其在酵母系统中的表达.     

天祝白牦牛Y染色体性别决定基因(SRY)编码区的克隆和原核表达

从天祝白牦牛(Bos grunneins)的基因组DNA中扩增了Y染色体性别决定基N(SRY)编码区序列,将其克隆至pGEM-T easy载体,天祝白牦牛SRY基因编码区长687 bp,编码229个氨基酸(GenBank:FJ373272);对牦牛和奶牛(B.grunneins)的SRY基因编码区进行序列比对,发现存在2个碱基的变异,造成1个氨基酸的变异;将牦牛SRY基因编码区连接至pET-28a(+)载体,成功地构建了表达载体pET-28a/SRY;把表达载体pET-28a/SRY转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)中,用IPTG在30℃ 200 r/min条件下诱导,获得了SRY蛋白的大量表达;对表达产物进行Western blot检测,结果显示获得的蛋白能与抗-His单抗特异性结合,确定了牦牛SRY蛋白的表达.     

胚柄特异性表达顺式元件结合蛋白酵母单杂交文库的构建

旨在构建酵母单杂交文库用于筛选与胚柄特异基因G564启动子顺式元件结合的转录因子。本研究根据植物胚柄特异表达基因G564启动子关键序列(GAAAAGCGAA)合成了5次串联重复序列,并与报告质粒pHIS2.1连接构建诱饵载体pHIS2.1-G564-5A;以纯化的拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼嫩种子mRNA为模板,合成SMARTTMⅢ和CDSⅢ锚定末端dscDNA;并将dscDNA与线性化融合表达载体pGADT7-Rec2以及诱饵载体pHIS2.1-G564-5A共转化到酵母Y187,构建酵母单杂交文库。文库的共转化效率为5.53×105cfu/μg。对文库中的阳性克隆进行测序,获得117条可读序列。对其进行基因功能注释并进一步分析基因的功能发现,具有DNA结合功能的蛋白14个,具有蛋白质结合功能的蛋白8个。上述22个蛋白包括TATA结合蛋白1(TBP1),支架结构相关区(SAR)DNA-结合蛋白,胚珠发育蛋白,G-box结合因子1(GBF1),组蛋白H3等。本研究为分离和克隆胚柄中特异表达的转录因子提供了候选基因。