体外改组强耐盐基因NHXFS1在烟草中的表达及耐盐性分析

位于植物液泡膜的 Na+/H+逆向转运蛋白(NHX1)是将 Na+区隔化到液泡中的主要蛋白,对植物耐盐性起着极其重要的作用。NHXFS1 基因是以拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)和菊花(Flos chrysanthemi)的液泡膜 Na+/H+逆向转运蛋白基因 AtNHX1、OsNHX1 和 DmNHX1 为模板,通过 DNA家族改组技术,对其进行体外定向分子进化获得的一个功能显著增强的新基因。本研究利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumerfaciens)介导的叶盘法将 NHXFS1 基因转入烟草 (Nicotiana benthamiana)中,通过潮霉素抗性筛选出再生植株,经PCR 和 Southern blot 鉴定证实 NHXFS1 基因成功地整合到烟草基因组中。耐盐性测试结果显示,高盐胁迫条件下,萌发期和幼苗期的转基因烟草长势明显优于对照组,与对照组相比,转基因烟草叶片中积累了更多的脯氨酸和Na+。 RT-PCR和 Real-time PCR 结果表明,NHXFS1 基因在烟草中正常表达,盐胁迫条件下NHXFS1基因在根、茎、叶中的表达量分别上调了 1.01、0.60 和 1.79倍,跟对照组相比有明显提高(P<0.05)。研究结果提示,体外改组获得的新基因 NHXFS1 在植物耐盐基因工程和分子育种中具有较大的应用价值,同时也证明通过基因改组方法开发新基因用于改良植物耐盐性是可行的。     

番茄SlMIP基因参与转基因拟南芥的渗透调节

本实验以野生型（WT）和转番茄SlMIP基因的拟南芥为材料,研究NaCl胁迫条件下对二者体内渗透调节特征的影响。结果发现, 在NaCl胁迫下,转SlMIP基因的拟南芥细胞膜损伤程度较轻,组织渗透势显著降低,并保持较高的组织含水量,生长受抑制程度明显低于野生型植株。转基因植株体内Na+ 含量和Na+/K+ 比值显著低于野生型拟南芥,K+含量虽有所下降但仍显著高于野生型植株,而且在盐胁迫下脯氨酸和可溶性糖含量也高于野生型拟南芥,表明转入番茄SlMIP基因后的拟南芥,通过增加水分子的吸收,减少钠离子的进入,增加了细胞内脯氨酸和可溶性糖的含量,进而影响植物的有机渗透调节能力,与此同时可能通过离子化区隔机制以及与质膜Na+/H+逆向转运蛋白的相互作用更有效地调节细胞内外的无机离子交换能力,使植物更有效地抵御盐害,表明番茄SlMIP水通道蛋白基因在植物盐胁迫下具有重要的渗透调节作用。     

硅促进盐胁迫下黄瓜NHX1基因表达及Na+在液泡中的区隔化效应

  【目的】   硅可提高植物的耐盐性，但不同植物中硅提高耐盐性的机理并不相同。探究硅对盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤、Na+积累和激素水平的影响，以阐明硅提高黄瓜耐盐性的机制。   【方法】   以基因型为Mch-4的黄瓜幼苗为试材，进行水培试验。营养液中NaCl的胁迫浓度为65 mmol/L，施硅水平为Na₂SiO₃·9H₂O 0.3 mmol/L。在处理10天后，测定黄瓜幼苗生物量、Na+含量与分配、Na+转运相关基因表达水平及激素含量。   【结果】   施硅可改善盐胁迫下黄瓜幼苗的生长，减轻植株的氧化损伤。硅对盐胁迫下黄瓜根系和叶片Na+含量无明显影响，可显著降低根和叶中质膜Na+/H+反向转运蛋白基因SOS1的表达量，对高亲和力钾转运蛋白基因HKT1的表达均影响不大，但促进了液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达。对盐胁迫下黄瓜叶片Na+的亚细胞定位发现，硅处理使叶绿体中Na+含量下降，而液泡中Na+含量升高。硅处理提高了盐胁迫植株根和叶片中赤霉素、生长素和细胞分裂素的水平。   【结论】   施硅可提高液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达，将Na+区隔化于液泡中，进而降低叶绿体中的Na+含量，缓解盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤；硅还诱导产生了较多的赤霉素、生长素和细胞分裂素，其调控Na+积累和黄瓜幼苗的氧化损伤的机理还需进一步研究。     

印度南瓜Na+/H+逆向转运蛋白基因CmaSOS1的克隆与表达分析

Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(SOS1)是植物耐盐的关键因子之一,在植物响应非生物胁迫过程中发挥着重要作用。为解析印度南瓜SOS1基因的序列特征和功能,利用生物信息学和分子生物学方法对其进行研究。结果表明,克隆获得印度南瓜SOS1基因cDNA全长序列,命名为CmaSOS1,GenBank登录号:NW_019272028。序列分析表明,CmaSOS1基因的cDNA全长3 940 bp,包含一个3 429 bp的开放阅读框架,编码1 142个氨基酸。CmaSOS1基因含有23个外显子和22个内含子,全长46 314 bp。CmaSOS1蛋白的分子量为126.7 kDa,理论等电点为5.92,包含12个跨膜结构区域,具有一个Na_H_Exchanger superfamily结构域和一个CAP_ED superfamily结构域;CmaSOS1蛋白属于疏水性稳定蛋白,二级结构元件多为无规卷曲和α-螺旋。CmaSOS1蛋白与葫芦科的中国南瓜、西葫芦、甜瓜、黄瓜和苦瓜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的同源性较高,序列一致性分别为98%、98%、90%、89%和89%。实时荧光定量PCR分析表明,CmaSOS1基因在印度南瓜的根和叶中表达量较高,在茎、花、果实中的表达量较低;该基因受NaCl和聚乙二醇(PEG)诱导后均呈上调表达,推测CmaSOS1基因可能在印度南瓜抵御盐分胁迫和干旱胁迫过程中发挥重要作用。本研究为进一步揭示CmSOS1在非生物胁迫下的功能奠定了基础。     

燕麦AsKUP1的克隆与功能分析

植物钾离子转运蛋白中的Na~+不敏感性KUP/HAK/KT转运蛋白对植物耐盐胁迫起着重要作用。为了阐明钾离子转运蛋白基因AsKUP1在燕麦中响应盐胁迫的表达模式和鉴定其生物学功能,从燕麦中克隆了AsKUP1,利用RACE方法获得AsKUP1全长序列,并对其进行生物信息学分析;构建了pCAMBIA1301-AsKUP1植物过表达载体,转化拟南芥,并运用实时荧光定量PCR方法分析AsKUP1在拟南芥中的表达情况。结果表明,AsKUP1全长2 951bp,包含2 334bp的ORF序列,预测编码777个氨基酸,等电点为8.55,分子量为87.0k D。序列分析表明,AsKUP1与山羊草和小麦KUP/HAK/KT家族亲缘关系较近,预测该蛋白有14个疏水跨膜结构域,位于细胞质膜的概率较大。此外,盐胁迫下,T2转基因种子萌发率为57%,野生型为43%;经潮霉素筛选分离比为3∶1的2个转基因株系后代T3转基因株系根长分别是野生型的1.46倍和1.34倍,T3转基因植株鲜重、干重分别是野生型的1.56倍和1.44倍,Na~+含量无显著差异,而K~+含量为野生型的1.25倍,说明AsKUP1的表达提高了拟南芥植株的耐盐性。本研究结果为揭示钾离子转运蛋白家族基因AsKUP1在植物中的耐盐机制和通过转基因技术提高植物耐盐能力奠定了基础。     

利用拟南芥rd29A启动子驱动AtNHX1基因提高烟草耐盐性

拟南芥液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(AtNHXl)在植物耐盐机制中有重要作用.为了鉴定AtNHX1基因功能和创制耐盐烟草新种质,本研究用农杆菌介导法将rd29A启动子驱动的AtNHX1基因导入烟草(Nicotiana tabacum L.),获得72株卡那霉素抗性再生植株,17株在MS+85.5 mmol/L NaC1培养基上生长良好.对其进行PCR、Southern杂交和Northern杂交检测,证实AtNHX1基因已整合到烟草基因组中,并进行正常转录,且其转录受盐逆境的诱导.在含盐(85.5、171、256和342 mmol/L NaCl)培养基上进行对照植株和转基因植株生长及叶片丙二醛含量的分析,结果显示,转基因株系的生长势和根发生能力明显优于对照,且叶片丙二醛含量显著低于对照,表明rd29A启动子驱动AtNHX1基因的导入和表达可显著提高转基因烟草植株的耐盐性.结果提示rd29A启动子驱动的AtNHX1基因表达单元可在异源植物中正常转录和表达,可用于植物耐盐基因工程育种.     

外源多元醇对盐胁迫下甜瓜幼苗生长和离子平衡的影响

为了探讨外源甘露醇和山梨醇对盐胁迫下甜瓜幼苗生长和离子平衡的影响,以甜瓜‘桂蜜12号’为试验材料,以Hoagland 营养液为培养液进行沙培(CK0),采用100 mmol/L NaCl模拟盐胁迫(CK1),然后添加不同浓度的甘露醇和山梨醇,观察不同处理的甜瓜幼苗生长情况和离子平衡变化。结果表明,在100 mmol/L NaCl盐胁迫(CK1)下,与对照(CK0)相比,甜瓜幼苗根系鲜质量、干质量、根总长度、根表面积以及根体积显著下降,K+/Na+、Ca2+/Na+、Mg2+/Na+显著降低。添加0.4 mmol/L的甘露醇,可显著增加甜瓜幼苗茎叶部Ca2+、Mg2+含量,而不增加Na+含量,不降低K+含量;显著提高Mg2+/Na+,而Ca2+/Na+及K+/Na+则与CK1持平。添加0.4 mmol/L的山梨醇显著提高地上部鲜重、幼苗根长、根表面积和根体积,显著降低盐胁迫甜瓜幼苗的Na+含量,提高Ca2+、Mg2+含量,显著提高Mg2+/Na+、K+/Na+、Ca2+/Na+。上述结果表明,适宜浓度的山梨醇和甘露醇可以缓解盐胁迫对甜瓜幼苗的伤害。在试验条件下,缓解盐胁迫对甜瓜幼苗根系及离子平衡影响的最适处理是添加0.4 mmol/L的山梨醇。     

毛竹PheDof2转录因子克隆及表达分析

Dof蛋白是单锌指结构蛋白家族之一,在植物生长发育和非生物胁迫中发挥重要作用。为了探索Dof转录因子在毛竹中的功能及表达特征,本研究以毛竹实生苗为材料,采取反转录PCR(RT-PCR)技术克隆得到PheDof2基因的cDNA 序列,对其进行生物信息学初步分析,并检测其在毛竹不同高度笋、花发育,及不同胁迫处理下的表达情况。序列分析结果表明,PheDof2开放阅读框(ORF)为1 614 bp,编码527个氨基酸,分子量和等电点分别为53.20 kDa和5.37,具有典型的zf-dof结构域;生物信息学分析结果显示,PheDof2含有两个外显子,一个内含子,启动子序列中存在多个非生物胁迫和光响应元件。蛋白进化结果表明,PheDof2与二穗短柄草亲缘关系最近,相似性为79.05%。荧光定量PCR检测结果显示,PheDof2在毛竹叶片中表达量最高,其次是根,在茎中表达量最低,参与毛竹笋的快速生长及花的发育,说明该基因具有组织表达特异性。在干旱处理的根中,处理6 h 时,PheDof2的表达水平出现峰值;在幼茎中,处理24 h时PheDof2的表达量降为最低值。在干旱和脱落酸(ABA)处理的叶片中,PheDof2均在处理6 h时降为最低值。结果表明,PheDof2参与干旱胁迫及ABA介导的信号转导途径。本研究结果为毛竹抗逆育种及PheDof2基因的功能研究提供了理论基础。     

外源 GSH 对 NaCl 胁迫下番茄幼苗叶片及根系离子微域分布的影响

【目的】盐胁迫是限制新疆番茄生长的重要障碍因子之一,而外源喷施谷胱甘肽 (GSH) 是解决这一问题的有效措施。探讨外源 GSH 缓解番茄盐胁迫的效应和作用机制,可为该措施的有效应用提供理论依据。 【方法】采用营养液栽培法,选用番茄品种‘中蔬四号’为试材。在营养液中加入 NaCl 100 mg/L,使其产生盐胁迫,以不加 NaCl 作为对照 (CK),试验处理包括不喷施 GSH (NaCl)、喷施 GSH (+ GSH)、喷施 GSH 合成酶抑制剂 (+ BSO) 以及喷施 GSH 和 BSO (+ BSO + GSH)。测定番茄幼苗叶片和根系中与耐盐性相关的 K+、Ca2+、Mg2+、Na+ 和 Cl– 的离子微域分布状态和平衡。 【结果】NaCl 胁迫下番茄叶片和根系所有组织细胞中 Na+ 和 Cl– 相对含量显著提高,K+ 相对含量和 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl– 比值降低,说明 NaCl 胁迫使细胞中 Na+ 和 Cl– 有害离子积累及胞内离子稳态严重破坏;外源 BSO 施用进一步加剧了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系细胞的 K+/Na+ 失衡。而外源 GSH 施用抑制了 NaCl 胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低了 Cl– 的相对含量,提高了 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl– 比值。外源 GSH 亦使 NaCl+BSO 胁迫下番茄叶片各组织及根系中皮层、内皮层和中柱的 Na+ 未检出,根系和叶片各组织中 Cl– 相对含量显著降低,K+ 和 Ca2+ 相对含量及 K+/Na+、Ca2+/Na+、K+/Cl–、Ca2+/Cl– 比值显著提高。 【结论】外源 GSH 通过抑制盐胁迫下番茄叶片和根系对 Na+ 的吸收,降低 Cl– 吸收,改善细胞中离子的微域分布和维持离子平衡, 从而缓解了盐胁迫对番茄的毒害作用,提高了番茄的耐盐性。     

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。     

青花菜BoCHS2基因的克隆、表达和反义载体的构建

根据前期的研究结果设计PCR引物,从青花菜(Brassica oleracea var.italica)叶片基因组DNA和cDNA中克隆到了查尔酮合成酶基因,定名为BoCHS2.BoCHS2的基因组DNA全长为1267bp,具一个长度为85bp的内含子,基因编码区全长为1182bp,编码393个氨基酸.基因序列已提交至...     

茶树生长素抑制蛋白基因CsARP1的克隆与表达分析

从茶树休眠芽抑制消减杂交文库中分离得到生长素抑制蛋白基因的3＇-片段,以休眠芽为材料,利用RACE技术克隆了其cDNA全长,并利用荧光定量PCR研究了该基因在不同休眠阶段芽的相对表达量。结果从茶树休眠芽中获得一个全长为711bp的生长素抑制蛋白基因CsARP1（GenBank登录号为HQ225758）。该基因开放阅读框...     

苦瓜Ⅲ型过氧化物酶Prxs基因及其启动子的克隆与表达分析

过氧化还原蛋白(Prxs)是广泛存在于植物体内重要的抗氧化酶。为深入研究Prx基因在苦瓜非生物胁迫中的作用,从苦瓜叶片均一化文库中获得McPrx基因的cDNA全长序列,并命名为McPrx(KJ722768.1),该cDNA序列全长1 068 bp,开放阅读框972 bp,编码324个氨基酸,属于ClassⅢ基因家族成员。采用基因组步移法分离获得McPrx基因5'上游1 237 bp的启动子调控序列,运用Plant CARE对其进行顺式作用元件分析,结果显示该序列除含有CAAT-box、TATA-box等核心启动子元件,还具有激素、抗病与抗逆应答元件,表明McPrx基因的表达可能受多种外界环境条件的调控。qRT-PCR分析表明,McPrx在根、茎、雌花等器官中的表达量存在极显著差异。其中在茎中表达量最大,在雌花中表达量最低,说明该基因的表达具有器官表达特异性;低温胁迫1 h时,McPrx表达量显著上调,胁迫3 h时McPrx表达量达到最大,随后下降,说明McPrx响应了低温胁迫的应答。本研究结果为进一步研究McPrx的生物学功能及其应用奠定了基础。     

巴西橡胶树K~＋通道蛋白基因HbKCO1的克隆与表达分析

本研究采用RT-PCR结合RACE技术,成功地克隆了一个新的巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)K+通道蛋白基因并分析了其结构和表达特征.结果表明,该基因cDNA全长1482 bp,拥有1059 bp的开放阅读框(ORE),编码353个氨基酸残基.同源性和聚类分析证实,该基因属于植物KCO家族,命名为HbKCO1(GenBank登录号为EU827609).半定量RT-PCR分析结果显示,HbKCOl在巴西橡胶树不同器官中均有表达,但叶片中表达量最高,茎次之,根、胶乳和树皮中的表达量最低;高钾、盐胁迫(NaC1)和Ca~(2+)可以促进叶片中HbKCOl的表达,钾饥饿和ABA则起到抑制作用;胶乳中HbKCOl的表达几乎不受乙烯利(ET)和茉莉酸(JA)的影响.     

总状毛霉(Mucor racemosus)甲壳素脱乙酰酶全长cDNA的克隆及序列分析

用保守的特异引物进行PCR扩增,结合RACE技术,分离和克隆到了总状毛霉(Mucorracemosus)甲壳素脱乙酰酶(CDA)的全长cDNA,并进行了全序列测定,提交GenBank登陆号DQ538514。研究结果表明:(1)总状毛霉CDA基因全长为1506bp,包括67bp5'非翻译区,1344bp阅读框以及95bp3'非翻译区,3'非翻译区包含Poly(A)加尾信号AATAAA。总状毛霉的CDA基因共编码448个氨基酸,在该基因中部还包含一个144氨基酸的多糖脱乙酰酶结构域,约占CDA基因全长的32%。(2)总状毛霉CDA基因与其它相近种米根霉(Rhizopusoryzae)、卷柄根霉(Rhizopuscircinans)的CDA1和CDA2、鲁氏毛霉(Mucorrouxii)、卵形孢球托霉(Gongronellabutleri)、匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)、布拉克须霉(Phycomycesblakesleeanus)和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)的CDA1和CDA2的基因序列同源性分别为:75%、58%、56%、56%、48%、39%、39%、17%和16%;相应的氨基酸序列的同源性分别为:69%、57%、59%、55%、47%、30%、32%、18%和21%。表明CDA基因在不同的真菌中有着不同的亲缘关系。(3)根据总状毛霉CDA基因的氨基酸序列构建的不同真菌的系统树,与采用经典分类法构建的系统树基本一致。(4)通过生物信息学的方法,预测该基因所编码的蛋白质三级结构,验证了该蛋白质具有甲壳素脱乙酰酶完整的功能性结构,并包含一个多糖脱乙酰酶结构域,两者具有相似的空间结构。     

泸定百合过氧化氢酶(Ls-Cat1)基因的克隆及表达分析

过氧化氢酶(CAT)参与植物的多种胁迫反应。为探究百合中的CAT基因与百合抗镰刀菌病害的关系,根据百合尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)诱导的泸定百合(Lilium sargentiae Wilson)SSH文库中筛选到的CAT基因中间序列片段,通过RACE结合RT-PCR技术从泸定百合中克隆到1个CAT基因全长c DNA序列,该基因全长1 743 bp,包含1个1 479 bp的开放阅读框,编码492个氨基酸,命名为LsCat1(Gen Bank登录号:KU355272)。序列比对分析表明,Ls-Cat1编码的氨基酸序列中包含已确定的CAT保守基序。系统进化树分析显示,Ls-Cat1与其它物种CAT基因编码的氨基酸序列具有较高的相似性。qPCR结果显示,Ls-Cat1经百合镰刀菌诱导后明显上调表达,推测该基因可能与百合抗镰刀菌病害相关。本研究结果为揭示百合对镰刀菌枯萎病的抗病分子机制提供了一定的理论依据。     

烟草钾转运体基因NtHAK1的克隆及表达模式分析

采用RT-PCR的方法,结合3'RACE与5'RACE,从普通烟草(Nicotiana tabacum)品种K326中克隆出烟草K+转运体基因NtHAK1的全长cDNA序列.该序列长度为2016bp,编码378个氨基酸,其分子量为42.27kDa,等电点7.2.生物信息学分析表明,该蛋白具有6个跨膜区,含有K+转运蛋白...