小麦品种小偃22干旱诱导基因及其表达分析

利用抑制消减杂交(SSH)技术构建了小麦(Triticum aestivum)品种小偃22干旱胁迫诱导基因表达的SSH-cDNA文库,从文库中随机挑选插入片段大于400 bp的阳性克隆60个进行测序,去除冗余序列和嵌合序列后,获得了31条高质量表达序列标签(EST)序列(GenBank登录号:ES466737～ES466766,ES466799).进一步采用RT-PCR对其中的胚胎形成晚期富集蛋白基因(LEA)和△1-吡咯啉-5-羧基合成酶基因(P5CS)的表达模式进行了分析.结果表明,获得的EST序列中的26条EST序列具有功能已知的同源基因,这些基因多数不仅与植物的非生物胁迫相关,也与植物的生物胁迫反应相关,表明植物在胁迫反应中有明显的交叉适应性,其中与小麦表达序列高度同源的EST占58%.24条EST序列与功能已知蛋白的同源性较高,主要涉及植物的信号传导、能量代谢、转录调控及防卫反应等.表达模式分析表明,LEA家族蛋白D9在土壤绝对含水量达到4.8%时上调表达,在萎蔫后复水2 h时表达量最高,随着复水时间延长表达量降低并趋于稳定;PSCS基因D16在渍水条件下、严重干旱胁迫下均上调表达,而在可维持生长的水分条件下和严重干旱后复水4 h后表达量急剧下降.序列分析表明,LEA蛋白基因D9与PSCS基因D16均是部分同源基因,暂命名为TaLEA-D9和TaP5CS-D16.     

甜瓜属野生种铝胁迫诱导基因ChAI的克隆及序列分析

应用同源序列克隆策略从铝盐胁迫处理的甜瓜属野生种(Cucumis hystrix Chakr.) 叶片中获得了612bp的片段,通过在EST数据库进行同源检索,发现一条甜瓜EST序列（GenBank登录号：AM724963.2）与之高度同源,据此设计引物并经RT-PCR扩增和序列拼接,最后获得了铝诱导基因cDNA序列全长,命名为ChAI (GenBank登录号：FJ968438 )。序列分析表明该基因全长967bp,其中开放读码框(ORF)长711bp编码236个氨基酸组成的多肽,5′ 和3′ 端非编码区长度各为15bp和241bp。DNAMAN同源性分析表明该基因与葡萄、棉花、羊乳（轮叶党参）、白骨壤（真红树植物）、拟南芥等植物的铝诱导蛋白的氨基酸序列具有78.6%以上的同源性。运用半定量RT-PCR技术对ChAI 基因的转录水平进行分析,根据该基因在铝胁迫下大量表达推测ChAI 与耐铝盐胁迫响应相关,但具体耐铝胁迫机制还有待深入研究。     

Isolation and Analysis of Genes Induced by Rehydration after SeriousDrought in Broomcorn Millet (Panicum miliaceum) by Using SSH

利用抑制消减杂交(suppression subtraction hybridization，SSH)技术构建了糜子(Panicum miliaceum)干旱后复水条件与正常浇水条件下基因差异表达的SSH-cDNA文库。对其中的60个阳性克隆进行了测序，在去除冗余的cDNA后，利用NCBI的BLAST软件在GenBank 中进行核酸和蛋白质同源性的比较和功能分析。核酸比对结果表明,有32个cDNA片段与已知cDNA片段具有较高的同源性，且多数与植物受到生物或非生物胁迫时的反应机制相关，同时有11条序列与小鼠肝被手术切除后再生时产生的EST有一定同源性。蛋白分析结果显示，有28个序列与已知功能蛋白序列同源性较高，这些功能蛋白涉及植物体内的信号转导、转录调控及蛋白加工等。实验结果表明糜子在干旱复水条件下可诱导一系列特异基因的表达。     

利用EST数据克隆大豆天冬氨酸代谢途径关键酶基因

电子克隆（in silico cloning）是随着基因组计划和EST计划实施而发展起来的利用生物信息学手段进行基因克隆的新方法。本研究根据物种间同源基因相对保守的特点，利用生物信息学方法以不同物种的基因序列为信息探针，运用Blast软件与所下载的大豆EST数据库进行比对拼接，获得基因全长cDNA序列。首次克隆了大豆天冬氨酸代谢途径上AHRI、AHAS、ASADH、BCAT、CBL、DAPD、DAPE、DHDPR、DHAD、HK和TD等11个关键酶基因的cDNA序列。其中AHRI、DAPD、DAPE、DHDPR和DHAD基因经RT—PCR克隆和序列分析验证，长度分别为1764bp、1467bp、1080bp、1035bp和1806bp，结果与电子克隆序列基本一致。本实验通过与不同物种的这些基因蛋白序列比较，发现与双子叶植物拟南芥、蓖麻和马铃薯的同源性较高，而与单子叶植物水稻的同源性略低。     

中国野生葡萄抗白粉病基因RAPD标记的克隆及序列分析

对获得的中国野生葡萄抗白粉病基因RAPD标记OPW02-1756、OPO11-964、OPY13- 661、OPB11- 520、OPW05-766、OPV03-1365和OPJ16-759进行了回收、克隆、测序及序列分析。结果表明,7个RAPD标记的实际长度分别是1756bp、964bp、661bp、520bp、766bp、1365bp和759bp。OPW02-1756序列与3条欧洲葡萄cDNA克隆获得的EST序列有94 ~ 98%的同源性。OPO11- 964序列与欧洲葡萄“赤霞珠”的1条EST序列有93%同源性,与“霞多丽”的2条果实不同发育时期获得的EST序列有90%和87%的同源性,与甜橙在多种病原菌侵染后通过cDNA文库获得的1条EST序列有83%的同源性。OPO11-964最大的一个阅读框架包含444个碱基,编码147个氨基酸,该氨基酸序列和21个其它生物的未知功能蛋白序列有部分相似性。OPY13-661序列与欧洲葡萄16条EST序列有同源性,其中与“赤霞珠”cDNA克隆的EST有较高的同源性, 与“霞多丽”的2条叶片非生物胁迫有关的EST序列同源性均为89%。OPB11-520序列与拟南芥基因组4条未知功能DNA序列有94%同源性。OPW05-766序列与来自于酿酒葡萄的GAG-POL 前提有50%的同源性。OPV03-1365序列与水稻基因组6条序列有81 ~ 88%的同源性,与拟南芥基因组3条序列有84 ~ 91%的同源性。OPJ16-759与欧洲葡萄“霞多丽”叶片14条非生物胁迫EST序列有83 ~ 100%的同源性,与欧洲葡萄“Cabsau”浆果3条水分胁迫的EST序列有94 ~ 100%的同源性。     

小麦TaWRKY51基因的克隆、表达分析和转基因功能鉴定

WRKY是植物中特有的锌指型转录因子,其广泛参与植物对生物及非生物胁迫的响应过程.本研究从小麦(Triticum aestivum L.)中分离出一个新的WRKY转录因子基因TaWRKY51,其全长cDNA序列长度为1295 bp,其中开放阅读框(ORF)为942 bp,编码一个由313个氨基酸组成的多肽.用半定量RT-PCR进行表达谱分析,结果显示,TaWRKY51基因在分蘖节、叶和根系中的表达水平较高,并且受干旱胁迫诱导上调表达.在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中过量表达TaWRKY51基因导致转基因株系侧根数目明显增多,并且对ABA、干旱和盐等胁迫处理的敏感性增加,表明该基因可能在植物响应非生物逆境胁迫信号传导过程中起负调控作用.本研究有助于揭示TaWRKY51基因调控植物侧根发育及响应非生物逆境胁迫的分子机制.     

甘蓝型油菜SAMDC3基因及其启动子的克隆与分析

S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶（SAMDC）是植物体内亚精胺和精胺前体物质形成的关键酶。本研究克隆了甘蓝型油菜（Brassica napus）BnSA MDC3基因家族2个成员的全长cDNA和启动子序列,并对其诱导表达特性进行了鉴定。BnSAMDC3—1（GenBank accession No．HM013966）和BnSAMDC3—2（GenBankac．cession No．HM013967）的全长cDNA分别为1746bp和1754bp,开放阅读框（ORF）长度分别为1101bp和1104bp,在大ORF上游132bp处均包含一个171bp的小ORF。BnSAMDC3基因在叶片中表达量较高,受高温和干旱抑制。6-BA、GA,和SA抑制BnSAMDC3—1的表达,而GA,和甘露醇诱导BnSAMDC3—2表达上调。BnSAMDC3基因启动子具有多个与胁迫和激素诱导相关的顺势调控元件,表明BnSAMDC3可能通过ABA、6-BA和SA信号途径介导植物对非生物胁迫的响应。本研究将有助于进一步探讨甘蓝型油菜抗逆的分子机理,为甘蓝型油菜的栽培和品质改良奠定基础。     

生长素内流载体基因CkLAX3参与柠条锦鸡儿干旱胁迫响应的分析

植物干旱胁迫进程往往伴随着生长抑制类激素如脱落酸、乙烯的参与,而近年研究表明,生长素也可以响应干旱胁迫。本研究通过染色体步移、生信分析和亚细胞定位等方法,对CkLAX3基因在干旱响应中的作用进行了分析鉴定。研究经PCR扩增获得一个全长为1 398 bp的柠条生长素内流载体基因CkLAX3。生信分析发现,该序列编码465个氨基酸,分子量为52.47 kDa,其编码的蛋白为稳定的疏水性蛋白,二级结构主要由α螺旋组成,具有10重跨膜结构。亚细胞定位结果表明CkLAX3定位于细胞质膜。进化树分析结果表明,CkLAX3与红三叶、鹰嘴豆等植物LAX3基因亲缘关系较近。联合染色体步移和高效热不对称交错PCR (HiTail-PCR)方法克隆得到CkLAX3基因的未知启动子区序列总计1 352 bp。对启动子序列上的顺式作用元件进行分析发现,CkLAX3基因启动子区存在大量干旱响应元件、光响应元件、激素响应元件等。进一步对干旱处理的柠条锦鸡儿进行定量分析发现,CkLAX3的表达量受干旱胁迫诱导,推测该基因在干旱胁迫下发挥重要作用。本研究为进一步探索生长素在调节干旱胁迫应答过程中的作用机制提供了基础。     

一个新的巴西橡胶树胶乳UEP基因的克隆与表达分析

在成功构建乙烯利刺激条件下巴西橡胶树胶乳差异表达cDNA消减文库的基础上,我们克隆了巴西橡胶树胶乳UEP（ubiquitin extension protein）基因的cDNA全长序列。结构分析表明,该基因cDNA全长771bp,拥有一个468bp的开放阅读框架,77个核苷酸的5`UTR和226个核苷酸的3`UTR,编码156个氨基酸;Southern blot检测结果显示,UEP基因在巴西橡胶树基因组中属低拷贝基因。胶乳UEP基因的表达受到乙稀利的调节。在乙烯利处理后的24小时内,12小时收集的胶乳中UEP基因表达最强,对照和处理6小时的胶乳中表达最弱。乙烯利刺激可以促进巴西橡胶树胶乳增产和加速乳管衰老。这一结果暗示,UEP基因可能参与了乙烯利刺激巴西橡胶树胶乳增产或加速乳管衰老程的分子调控。     

结球甘蓝BoFBX117基因的克隆与表达分析

F-box基因在植物组织器官发育及非生物胁迫响应中起着重要的作用。为进一步探讨其作用机制,从结球甘蓝品种BoJF-16-1中利用反转录PCR(RT-PCR)技术克隆得到一个F-box基因BoFBX117,其cDNA全长为936 bp,编码311个氨基酸,蛋白分子量为30.14 kDa,等电点为9.71。该基因编码BoFBP7蛋白,序列同源性分析表明,BoFBP7与芜菁、萝卜、拟南芥的FBP7蛋白亲缘关系较近,同源性分别为99.36%、98.39%、92.26%;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,BoFBX117基因在结球甘蓝莲座叶中最高,其次是根,幼叶中表达量最低,表现出组织特异性;在低温胁迫处理下,该基因表达量总体呈现上升趋势,说明该基因的表达受低温胁迫诱导。推测BoFBX117基因可能在结球甘蓝叶片发育及低温胁迫中发挥重要的生物学功能。本研究为深入解析F-box基因调控植物生长发育及非生物逆境胁迫的分子机制提供了依据。     

小麦核糖体蛋白S15a基因(TaRPS15a)的克隆及其在多子房株系中的时空表达分析

为研究40S核糖体蛋白S15a(ribosomal protein S15a,RPS15a)在小麦多子房性状形成过程中的功能作用,以小麦(Triticum aestivum)多子房近等基因系构建的多子房性状SSH-cDNA文库中与RPS15a基因同源的EST序列为信息探针,采用RT-PCR技术从小麦多子房株系幼穗中克隆获得了RPS15a基因的cDNA与DNA序列,分析了该基因在近等基因系间的表达差异及其在多子房株系中不同时期幼穗和同一发育时期不同组织中的表达模式.结果表明,小麦RPS15a基因的cDNA序列(GenBank登录号:HM055513)长为413 bp,编码131个氨基酸;DNA序列(GenBank登录号:HM063421)长为642 bp,含有3个外显子和2个内含子.半定量RT-PCR分析显示,该基因在多子房株系2～4mm幼穗中的表达量高于单子房株系幼穗;在多子房株系不同时期幼穗中的表达量随着幼穗的发育呈现上升趋势,8～9 mm时表达量达到最高;该基因广泛存在于幼根、茎顶端、幼叶和幼穗组织中,在茎顶端表达量高于其他组织.研究推测RPS15a基因的表达上调,可能与小麦多子房性状的发生有关.     

Evaluation of Wheat Polyphenol Oxidase Genes

Polyphenol oxidases (PPOs) present in mature wheat (Triticum aestivum L.) kernels have been implicated in the undesirable darkening of cereal products such as Asian noodles. To accelerate the functional characterization of wheat PPOs and allow the identification of those PPO genes that are primarily involved in food biochemistry, several basic local alignment search tool (BLAST) searches of expressed sequence tag (EST) databases were performed using a known wheat PPO sequence as a search argument; identified ESTs were resequenced and aligned. Results from this study suggest the presence of at least six PPO genes in hexaploid wheat, falling into two clusters with three similar sequences each. Based on the tissues used for cDNA library preparation, three genes (all members of one cluster) are expressed during kernel development and may therefore influence cereal product quality; the remaining three genes (belonging to the second cluster) were isolated from nonkernel cDNA libraries and may not be expressed at high levels during grain development. Discovery of these genes represents an essential first step in the functional characterization of wheat PPOs.     

水分胁迫前的干旱锻炼对小麦光合生理特性的影响

为探讨水分胁迫前的干旱锻炼对小麦光合生理特性的影响,采用水培法,对小麦幼苗进行水分预胁迫、解除胁迫和再胁迫处理,研究了水分预处理对干旱条件下小麦生物量、叶绿素及光合作用的影响。结果表明,经过水分胁迫预处理后的小麦在水分胁迫下根系生长明显加快,有利于吸收利用有限的水分,水分利用效率明显高于未经过预处理的小麦,净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和叶绿素含量的下降幅度均低于未经过预处理的小麦,预处理缓解了干旱对小麦光合生理特性的影响。     

低温胁迫下高羊茅抑制消减文库的构建与分析

采用抑制消减杂交(SSH)技术构建了高羊茅"猎狗5号"低温下的正向差减cDNA文库,并从基因表达水平研究了低温诱导对高羊茅抗寒性的影响.通过Reversenorthern杂交法筛选,挑选出36个低温处理下差异表达基因,并对这些基因进行测序.将测序结果在基因组数据库(NCBI)中进行检索比对,最后获得34个差异表达的基因,其中33个基因功能已知,主要与植物信号转导、光合作用、糖代谢、物质运输以及抗逆性相关.     

用水稻基因芯片筛选小麦耐旱相关基因

为了解小麦在干旱逆境条件下的基因转录规律,采用PEG6000对耐旱小麦(Triticum aestivum)品种旱选10号进行拟旱处理,分别提取0、1、6和24h植株的总RNA,经反转录荧光标记制备cDNA探针,并将其与含有6万Oligo的水稻全基因组芯片进行杂交,扫描采集数据后并进行结果分析。在1、6和24h样品中分别检测到差异表达基因166、207和328个,随着处理时间的延长,差异表达基因数目增加。对差异基因进行功能分类,能量代谢途径相关基因在1、6和24h差异表达基因总数中所占比例分别为4.2%、8.2%和16.8%,其中大部分为光合作用相关基因,并且主要表现为上调,但Psbr和Rubisco编码基因的转录水平为下调,暗示它们在耐旱反应中发挥着一定作用。     

烟草EST数据库构建及盐胁迫下烟叶基因表达谱分析*

摘要：本文报道一组容量为5927条烟草EST的数据集,其中包含521个重叠群和3079个独立EST。EST数据分析显示：高丰度表达基因主要涉及光合代谢、蛋白合成等植物基本的生理功能;而低丰度表达基因则占TUT总数的85.5％。在此基础上,制备完成cDNA阵列并应用于盐胁迫下烟叶的基因表达谱分析,结果表明：盐胁迫即可使烟草叶片的基因表达谱发生显著改变,并涉及多个重要的植物生理过程。包括水通道蛋白PIP2a、乙烯应答蛋白酶和mRNA剪接因子prp31等基因的检出,可以为阐明植物胁迫反应的调控机制提供新的线索。     

干旱程度及时期对复水后大豆生长和代谢补偿效应的影响

为探讨大豆干旱胁迫及复水生长补偿效应和代谢补偿效应机制,建立最佳节水灌溉模式,采用盆栽称质量控水法,研究了干旱胁迫及复水对大豆生长发育、渗透调节、内源激素调节和抗氧化系统的影响。结果表明:干旱胁迫抑制株高和叶面积增长,在苗期和开花期复水天数为0时降幅分别达12.50%~39.74%、21.71%~52.87%和16.93%~36.27%、27.99%~47.80%;导致脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量升高,在苗期和开花期复水后天数为0的增幅分别达46.97%~131.57%、99.56%~139.37%、6.64%~22.82%和31.68%~136.30%、32.63%~184.51%、15.82%~100.75%;超氧化物歧化酶活性升高,但重度胁迫10 d处理呈降低趋势;脱落酸含量升高,赤霉素和玉米素核苷含量降低,而吲哚乙酸含量苗期呈降低趋势,开花期呈升高趋势。复水后,株高和叶面积日增长量表现出短暂快速增长,产生生长超补偿效应;中度胁迫和胁迫5 d处理各代谢指标产生等量或近等量代谢补偿效应,而重度胁迫和胁迫10 d处理产生近等量或部分代谢补偿效应。因此,干旱胁迫后复水产生补偿效应是有条件的,重度胁迫尤其是长时间重度胁迫会降低补偿效应甚至产生伤害效应。同时苗期适度干旱处理可提高开花期再次受旱的适应能力和补偿效应。