耐辐射球菌Rsr增强大肠杆菌抗逆性的研究

耐辐射球菌(Deinococcus radiodurans)Rsr蛋白(DR_1262编码)是一种对辐射抗性起重要作用的RNA结合蛋白.本研究将完整的rsr基因连接到带有groESL启动子的pMD-GroE载体上,构建了Rsr表达菌株.以合空载质粒pMD-GroE的大肠杆菌为对照,发现Rsr的表达提高了大肠杆菌的UV辐...     

印度梨形孢通过促进渗透调节物质的合成和诱导抗逆相关基因的表达提高烟草耐盐性

内生真菌印度梨形孢(Piriformospora indica)已被证明能够增强许多植物对生物和非生物胁迫的抗性。为了研究印度梨形孢对烟草(Nicotiana tobacum)耐盐性的影响,本研究用300 mmol/L NaCl溶液处理接种和未接种印度梨形孢的烟草,分析两者在受盐胁迫后丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、相对电导率大小以及与耐盐胁迫相关基因表达水平的差异。结果表明,盐处理后,烟草叶片中MDA含量和相对电导率在接有印度梨形孢的烟草中显著低于未接种的烟草(P0.05);而接种印度梨形孢的烟草Pro含量显著高于未接印度梨形孢的烟草植株(P0.05)。RT-PCR分析表明,盐胁迫下根部接有印度梨形孢和未接印度梨形孢的烟草叶片中盐胁迫相关基因OPBP1、病程相关(PR)蛋白基因PR-1a、PR2、PR3和PR5都上调表达,这些基因在接种印度梨形孢的烟草中的表达量显著高于未接种的烟草(P0.05),表明盐胁迫下,印度梨形孢诱导烟草中抗盐相关基因的大量表达。结果表明:印度梨形孢提高烟草对盐胁迫的抗性,与MDA含量、质膜透性、Pro含量和相关基因的表达相关。接种印度梨形孢的烟草在盐胁迫下能维持生物膜系统的完整性和细胞内渗透压的稳定性以及膜脂过氧化较低水平,对盐胁迫的抗性增强。本研究初步明确了印度梨形孢提高烟草耐盐性的作用与部分机理,为深入研究印度梨形孢提高烟草的抗逆性作用及其机理提供基础资料。     

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.     

芹菜水孔蛋白基因AgPIP2;1的克隆及其对非生物胁迫的响应

为了研究芹菜质膜内在蛋白基因的序列特征及其在非生物胁迫条件下的表达特性,探讨其抗逆功能,以芹菜品种六合黄心芹为试验材料,通过RT-PCR技术克隆AgPIP2;1基因,通过生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列特征,并采用荧光定量PCR技术检测其在不同组织的表达及其对非生物胁迫的响应。结果表明,AgPIP2;1基因含有1个861 bp的开放阅读框,编码286个氨基酸,其编码的蛋白属于PIP2类蛋白。氨基酸序列分析显示,AgPIP2;1含有高度保守的NPA基序以及高等植物PIP蛋白的保守序列,与其他物种PIP2类蛋白具有较高的同源性,与胡萝卜DcPIP2;1的氨基酸序列同源性达到97.90%。在亲缘关系上与大豆GmPIP2;1、胡萝卜DcPIP2;1和绿豆VrPIP2;1较为接近。实时荧光定量PCR技术分析表明,AgPIP2;1基因在芹菜根、叶柄和叶片中均有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中的表达量最低,呈现比较明显的组织特异性。此外,AgPIP2;1基因受到高温、低温、干旱和盐等非生物胁迫的诱导,说明该基因可能参与芹菜抵御非生物胁迫的过程。本研究为进一步了解AgPIP2;1基因的功能及其在非生物胁迫中的作用奠定了基础。     

胡萝卜2个DcDREB-A1类转录因子基因的克隆与比较分析

植物DREB类转录因子在植物抗逆性方面具有重要作用。本文以胡萝卜黑田五寸为材料,基于胡萝卜转录组数据,通过RT-PCR方法克隆出2个DREB-A1类转录因子基因Dc DREB-A1-1和Dc DREBA1-2。序列分析显示,这2个基因均没有内含子,长度分别为780bp和669bp,分别编码259和222个氨基酸;预测其蛋白质相对分子质量分别为29.0KD和24.71KD,p I值分别为4.32和4.63。通过对氨基酸亲水/疏水性进行分析,发现这2个转录因子属于亲水性蛋白。实时定量PCR分析表明,Dc DREB-A1-1和Dc DREB-A1-2基因在胡萝卜不同组织中的表达量不同,分别在叶和根中表达量最高。低温(4℃)、高温(38℃)、盐(0.2 mol·L-1Na Cl)、干旱(200 g·L-1PEG)不同时间段处理表达分析显示,Dc DREB-A1-1在低温、高温、盐和干旱胁迫下被显著诱导,高温、盐和干旱处理1 h后表达量达到最高,分别比对照增加14倍、7倍、7倍,低温处理下2 h表达量最高,是对照的18倍;而Dc DREB-A1-2在高温、低温和盐处理下响应明显,高温处理1 h后表达量为对照的12倍,低温和干旱处理下8 h基因表达量分别比对照增加2.4倍、6.2倍,说明2个基因在响应逆境胁迫时表达不同。胡萝卜响应非生物逆境胁迫是一个复杂的过程,本试验对深入研究胡萝卜抗逆分子机制,提高胡萝卜逆境抗性等方面具有较为重要的意义。     

一株耐辐射考克氏菌的分离与鉴定

从10kGy60Coγ射线辐照处理的新疆戈壁土壤中分离到一株耐辐射微生物I-7R,该菌菌落为橙红色革兰氏阳性球菌。最适生长温度为30℃,(G+C)mol%含量为67.5%,不具有氨苄青霉素、氯霉素、四环素、卡那霉素、潮霉素、利福平及壮观霉素等抗性。UV辐射生存曲线显示,I-7R菌株与大肠杆菌K-12相比,具有较强的紫外辐射抗性。16S rDNA序列比较分析表明I-7R菌株与Kocuria rosea、K.erythromyxa以及K.polaris同源性达到99%。结合I-7R菌株生理生化试验结果,该株菌归属于考克氏菌属(Kocuria),并与Kocuria rosea最为相近,暂命名为K.rosea I-7R。     

茶树CsDREB-A2转录因子基因的克隆与非生物胁迫响应分析

干旱应答元件结合蛋白(DREB)类转录因子在植物逆境信号转导途径中具有重要的调控作用。为了解AP2/ERF转录因子在茶树逆境胁迫的分子调控机理,本研究从茶树龙井43叶片的cDNA中克隆得到一个编码CsDREB-A2转录因子的基因;对CsDREB-A2基因及其编码蛋白序列特征进行分析,并利用实时荧光定量PCR法检测该基因在茶树不同非生物胁迫处理下的表达水平。结果表明,CsDREB-A2基因开放阅读框为1 056 bp,编码351个氨基酸,其编码氨基酸序列具有AP2保守结构域,包含典型的YRG元件和WLG基序。AP2结构域第14、第19位氨基酸分别为缬氨酸和谷氨酸。拟南芥AP2/ERF家族转录因子的进化分析表明,该转录因子属于DREB亚族的A2组。CsDREB-A2相对分子质量为39 080 Da,理论等电点为5.32,属于亲水性蛋白,主要由α-螺旋和随机卷曲组成,无序化特征明显且存在一个LM无序区域;可能定位于细胞核,不存在信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白。CsDREB-A2基因在高温(38℃)和干旱(200 g·L^-1 PEG)胁迫下均能快速诱导表达,并显著高于对照,分别在处理4、2 h达到最大值,为对照的20.70和42.90倍,植物在渗透胁迫下,可能通过ABA信号途径调节该基因对干旱的耐受性。高盐(200 mmol·L^-1 NaCl)胁迫下CsDREB-A2基因的表达受抑制,推测其可能存在负调控结构域降低该基因在盐胁迫下的表达量。本试验结果为研究DREB类转录因子在茶树抗逆胁迫的分子调控机制提供了一定的理论参考。     

水稻OsGPDH1的克隆与功能鉴定

为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(mJA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。     

小麦胁迫响应转录因子基因TaSNAC1的克隆与表达分析

胁迫响应NAC转录因子参与植物非生物胁迫过程,过表达水稻(Oryza sativa)SNAC1可显著提高植株耐旱、耐冷和抗盐性。本研究同源克隆了小麦(Tricum aestivum)TaSNAC1基因(GenBank登录号No.JN621240),分析了其表达产物的亚细胞定位,并利用实时定量RT-PCR分析了其在不同组织、PEG和NaCl胁迫下的表达。该基因包含一个内含子,编码329个氨基酸残基的蛋白产物。TaSNAC1与其他禾本科植物SNAC1蛋白高度相似,其与大麦(Hordeum vulgare)、二穗短柄草(Brachypodium distachyon)、水稻、玉米(Zea mays)和高粱(Sorghum bicolor)SNAC1序列相似性依次为97.3%、86.3%、81.1%、79.1%和79.2%。TaSNAC1可能以二聚体形式存在,包含核定位信号和典型的NAM结构域,100~107位的"WKATGXDK100-107"核心基序处于一段β折叠中,其弯曲产生的凹面可能直接参与DNA结合。瞬时转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶肉细胞原生质体的实验表明,TaSNAC1特异定位于细胞核中。盐胁迫条件下,叶和根中TaSNAC1的表达量均升高,且表达模式相似,但根中响应更显著;PEG胁迫下,根中TaSNAC1对胁迫的响应较快且幅度较大,而叶中响应较慢且幅度较小。研究结果提示,TaSNAC1参与小麦的非生物胁迫响应过程,在耐旱、抗盐遗传改良中具有潜在应用价值。     

柳枝稷根组织实时定量PCR分析中内参基因的选择

选择表达稳定性高的内参基因是提高实时荧光定量PCR分析(qRT-PCR)准确性的重要条件。本研究以能源植物柳枝稷(Panicum virgatum L.)根组织为材料,通过不同非生物条件胁迫,利用qRT-PCR技术检测UBQ1(泛素基因)、ACT2(肌动蛋白基因)、UBQ2(泛素基因)、TUB(β微管蛋白基因)、GAPDH(甘油醛-3-磷酸-脱氢酶基因)、CBP20(类胡萝卜素结合蛋白基因)、UCE2(泛素接合酶基因)、18S rRNA1(18S核糖体RNA基因)、NAC(NAC域蛋白基因)和CYP2(亲环蛋白基因)10个内参基因的mRNA的表达情况,并运用Delta-Ct method,Genorm(ver.3.5)、Bestkeeper(ver.1.0)和NormFinder(ver.0.953)软件综合分析10个内参基因的表达稳定性。结果显示,在不同的非生物环境胁迫条件下,最适合作为柳枝稷根组织研究的内参基因各不相同。10个内参基因平均表达稳定由高到低排序为:ACT2,TUB,UCE2,CBP20,CYP2,UBQ2,18S rRNA1,NAC,UBQ1,GAPDH。在干旱胁迫条件下,ACT2基因表达稳定性最高;在盐胁迫和热胁迫条件下,18S rRNA1基因表达稳定性最高;在冷胁迫和涝胁迫条件下,ACT2基因表达稳定性最高。经软件综合分析显示,ACT2、TUB和UCE2基因最适合作为柳枝稷非生物胁迫研究的内参基因;UBQ1和GAPDH基因最不合适作为内参基因。该研究结果可用于柳枝稷非生物胁迫下各种基因表达的进一步研究。