向日葵病程相关蛋白HaPR1基因的克隆与功能研究

病程相关蛋白(pathogenesis-related proteins)经常被用作植物抗病反应的分子标记。本文在核盘菌诱导向日葵转录组文库的基础上克隆1个病程相关蛋白1基因HaPR1的cDNA全长序列,并进行了表达模式和功能分析。结果表明, 该基因cDNA全长开放阅读框为489 bp,编码162个氨基酸,分子量为17.52 kD,等电点为8.19,具有6个保守半胱氨酸,4个保守的allergen V5/Tpx-1结构域,GenBank登录号为KR071874。经比较HaPR1与多种物种PR1高度同源。实时荧光定量PCR检测结果表明,HaPR1相对表达量在向日葵叶中最高,根中其次,茎中最低。干旱、盐、草酸、核盘菌及其代谢物均可显著诱导其表达。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,提高了转基因株系对核盘菌的抗性。对抗性株系烟草防御酶活性及丙二醛含量测定发现转基因烟草叶片在核盘菌胁迫下显著提高了SOD、POD和CAT活性,降低了MDA含量。初步推断HaPR1具有抗核盘菌的功能。     

链格孢菌（Alternaria tenuissima）cDNA酵母表达文库的构建

为了解链格孢菌（Alternaria tenuissima）遗传学背景,克隆及研究该菌功能基因,根据Gateway技术构建了既能在酵母细胞中表达外源基因又能在原核细胞大量复制的酵母表达载体pRS-DEST42,构建了细极链格孢菌（A. tenuissima）cDNA酵母表达文库。经检测,该文库的平均滴度为2.44×106（cfu/ml）,文库总容量为2.44×107,阳性克性率为100%,平均插入片段约为1.38kb。细极链格孢菌（A. tenuissima）cDNA酵母表达文库是一个质量较高的表达文库,为克隆与分离全长目的基因及其功能奠定了坚实的基础。     

油菜pgip基因去信号肽片段在毕赤酵母中的分泌表达

为探讨PGIP蛋白与PG的互作及pgip基因在油菜抗黑胫菌病中的作用,根据Gen Bank中油菜pgip9、pgip15CDS序列设计引物,并去掉信号肽序列,以接种黑胫病病原菌Leptosphaeria biglobosa(菌株NM-1)7 d后油菜叶片总RNA反转录的c DNA为模板,PCR扩增出pgip9、pgip15除信号肽以外的编码区片段,并克隆到巴斯德毕赤酵母表达载体p PICZαA中构建重组质粒p PICZαA-pgip9、p PICZαA-pgip15。重组质粒经单、双酶切、菌落PCR筛选鉴定后热激化法转化酵母细胞PMAD16,再经ZeocinTM的YPD平板和菌落PCR筛选鉴定,经甲醇诱导表达,SDS-PAGE和Western Blot检测,均在36~37 k Da处出现单一的蛋白条带,蛋白分泌表达成功。通过对pgip基因的体外表达,为探讨PGIP蛋白与PG的互作及pgip基因在抗油菜黑胫菌病中的作用奠定基础。     

甘蓝型油菜BnMAPK2基因的克隆及功能分析

从甘蓝型油菜中分离克隆了BnMAPK2(BnaA01g21880D)基因,cDNA及其编码序列长度分别为1516bp、1113 bp,编码370个氨基酸。生物信息学分析表明, BnMAPK2蛋白分子量为42,497.0 kD,等电点为6.36,蛋白不稳定系数38.74,为疏水性蛋白,具有MAPKs蛋白特有的STKc_TEY_MAPK_plant(cd07858)保守结构域;蛋白二级结构中α螺旋所占比例最大,为44.05%,无信号肽;与拟南芥C族AtMAPK2的亲缘关系更近。核心元件预测结果显示,BnMAPK2-P含有响应水杨酸激素、热胁迫和光照等相关顺式作用元件,包括TCA-element、HSE、AAAC-motif和MYB结合位点等。实时荧光定量PCR (qRT-PCR)结果表明, BnMAPK2在甘蓝型油菜中的各个组织器官中均有表达,受到茉莉酸甲酯、水杨酸、H₂O₂、损伤、高温和核盘菌的诱导。转基因异源表达BnMAPK2拟南芥株系的表型数据发现,与野生型相比,超量表达BnMAP...     

甘蓝型油菜抗菌核病研究进展

油菜是主要油料作物之一,由核盘菌(Sclerotiniasclerotiorum(Lib.)deBary)引起的菌核病(sclerotiniastemrot)是油菜的主要病害。针对当前与菌核病相关研究的新进展,本研究从4个方面对其进行了概括：（1）核盘菌的侵染方式以及在侵染过程中核盘菌分泌的草酸与寄主中钙离子的动态关系;（2）油菜通过合成植保素、酚类化合物、木质素、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶等来抵抗核盘菌入侵的抗病机理;（3）现有综合防治技术中抗性种质筛选、无花瓣育种和生物防治;（4）利用与草酸代谢相关基因、抗病相关基因、防御相关转录因子基因和抗菌肽基因开展的油菜基因工程研究成果。并且进一步提出了未来油菜抗菌核病研究的可能方向,这些总结与建议为今后油菜抗菌核病研究提供了有益参考。     

利用分裂泛素酵母双杂交技术钓取小麦TaSC互作蛋白质

TaSC (Triticum asetivum L. salt-tolerance related gene, GenBank 登录号为AY956330)是从小麦耐盐突变体RH8706-49 中克隆的高盐诱导表达的耐盐相关基因。以该基因编码的蛋白质TaSC 为诱饵, 运用分裂泛素酵母双杂交技术从小麦cDNA 表达文库中钓取互作蛋白质, 筛选到一个编码小麦未知功能蛋白质的基因(GenBank 登录号为AK336035), 命名为TaSCIP1 (TaSC interaction protein 1)。双分子荧光互补(BiFC)实验证实TaSCIP1 与TaSC 存在互作。该互作蛋白的分离有利于进一步研究TaSC 基因的耐盐机制。     

α-甘露糖苷酶SSc4基因过表达质粒构建与油菜转化

菌核病是由核盘菌引起的一种世界性的真菌病害,对我国油菜生产危害尤为严重。但是现在已知的所有植物资源中都找不到对核盘菌完全具有抗性的基因资源。本研究采用"以毒攻毒"的途径,将核盘菌自身参与致病的一个α-甘露糖苷酶SSc4基因转到甘蓝型油菜中,以期获得对能对核盘菌产生抗性的油菜种质新资源。本研究克隆核盘菌的SSc4基因,构建了其过表达质粒,并通过农杆菌介导转化油菜,实验共筛选到159株抗性苗,其中获得了27株转基因油菜,转化率约为1%。对其中的9株转基因苗进一步作RT-PCR检测,显示有6株转基因植株中SSc4基因高表达,实现了设计目标。     

向日葵病程相关蛋白HaPR1基因的克隆与功能

病程相关蛋白(pathogenesis-related proteins)经常被用作植物抗病反应的分子标记。本文在核盘菌诱导向日葵转录组文库的基础上克隆1个病程相关蛋白1基因Ha PR1的c DNA全长序列,并进行了表达模式和功能分析。结果表明,该基因c DNA全长开放阅读框为489 bp,编码162个氨基酸,分子量为17.52 k D,等电点为8.19,具有6个保守半胱氨酸,4个保守的allergen V5/Tpx-1结构域,Gen Bank登录号为KR071874。经比较Ha PR1与多种物种PR1高度同源。实时荧光定量PCR检测结果表明,Ha PR1相对表达量在向日葵叶中最高,根中其次,茎中最低。干旱、盐、草酸、核盘菌及其代谢物均可显著诱导其表达。利用农杆菌介导法将该基因导入烟草,提高了转基因株系对核盘菌的抗性。对抗性株系烟草防御酶活性及丙二醛含量测定发现转基因烟草叶片在核盘菌胁迫下显著提高了SOD、POD和CAT活性,降低了MDA含量。初步推断Ha PR1具有抗核盘菌的功能。     

BnMAPK1超量表达提高甘蓝型油菜菌核病抗性

植物MAPKs (mitogen-activated protein kinases)在多种生物和非生物胁迫中起重要作用。课题组前期克隆了甘蓝型油菜BnMAPK1基因,并获得BnMAPK1超量表达植株。本文以甘蓝型油菜中油821DH系为对照,以超量表达BnMAPK1的转基因油菜为试材,采用离体叶片接种的方法,测定染病叶片病斑的大小及病斑周围叶片的草酸含量,并用qRT-PCR检测转基因植株4个病程相关蛋白(OXO、Cu/ZnSOD、PR2、PR3)编码基因在核盘菌胁迫下的相对表达动态变化。结果表明,甘蓝型油菜BnMAPK1超量表达可显著抑制核盘菌对离体叶片的侵染,控制染病叶片内草酸毒素的积累,可能可以解除核盘菌对OXO表达的负调控,使另外3个病程相关蛋白基因(Cu/ZnSOD、PR2、PR3)表达上调。表明BnMAPK1超量表达可有效提高油菜菌核病抗性。     

拟南芥芥子酶基因TGG4的克隆、表达和酶活性鉴定

芥子酶是一类水解硫代葡萄糖苷的酶,广泛存在于十字花科植物中。人们在拟南芥中已经发现了3个芥子酶基因,分别是TGG1、TGG2和TGG3。通过对拟南芥基因组数据库的搜索,发现3个新的芥子酶基因TGG4、TGG5和TGG6。本研究克隆了TGG4基因全长cDNA序列,构建酵母表达载体,转化毕氏酵母GS115,进行甲醇诱导表达,重组蛋白用离子交换层析柱纯化。纯化的重组蛋白经测定具有芥子酶活性,而且其活性被低浓度的维生素C激活,具有芥子酶的典型特征。芥子酶系统发生树分析进一步表明,TGG4代表一个芥子酶基因新亚家族。     

水稻(Oryza sativa)新型液泡Na+/H+逆向转运蛋白基因的特征分析和表达

以拟南芥AtNHX1 cDNA 片段作为探针，筛查水稻盐胁迫植株叶片cDNA 文库，获得与AtNHX1同源的水稻新型液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因（OsANT1）。序列分析表明，OsANT1 全长cDNA为2 178 bp，包括一个长度为1 608 bp的完整开放阅读框，编码535个氨基酸残基。在DNA水平上，OsANT1基因含有15个外显子和14个内含子，长度为4 835 bp。OsANT1含有12个跨膜域，系统进化树分析结果表明，与来自拟南芥、水稻、小麦、玉米、大麦、马蔺和芦苇等的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白高度同源。盐胁迫条件下，OsANT1的表达具有盐分诱导特征，且随着胁迫的增大而增加。表明该基因可能在水稻抵御盐分胁迫的过程中具有一定作用。     

受壳寡糖诱导的油菜MAPK基因的克隆与分析

利用油菜cDNA芯片差异显示得到一个可被壳寡糖诱导的, 与已知植物丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)同源性高达94%的cDNA片段, 利用cDNA末端快速扩增(RACE)的方法得到了该片段全长, 与拟南芥中AtMPK4具有高同源性, 故将其命名为BnMPK4登录到NCBI GenBank(DQ206628)。用生物信息学方法分析, 该基因属于植物MAPK的B家族, 具有植物MAPK典型的TXY保守区域, 在C端也含有一个在B家族中保守的CD区。利用半定量RT-PCR检测发现BnMPK4在叶片中表达且可被茉莉酸(JA)和壳寡糖诱导, 但对水杨酸(SA)和脱落酸(ABA)响应不明显。推测该基因在壳寡糖诱抗信号转导和JA/ET信号通路中起关键作用。     

紫花苜蓿Na+/H+ 逆向转运蛋白基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐盐性

以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 利用反转录PCR方法分离了NHX1全长cDNA(命名为MsNHX1)。Southern杂交结果表明, 在紫花苜蓿中存在一个小的液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因家族。序列分析表明, 该基因所编码的蛋白与拟南芥、水稻和棉花中液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白具有较高的同源性。在洋葱表皮细胞中瞬时表达MsNHX1-GFP融合基因的结果表明, MsNHX1定位在液泡膜上。Northern杂交发现该基因的表达受高浓度NaCl诱导。MsNHX1在盐敏感酵母突变体中表达可以提高转化子对NaCl的耐受性, 说明MsNHX1具有转运Na⁺的功能。在拟南芥中表达MsNHX1能显著提高植株耐受盐胁迫的能力; 而且在受到盐胁迫时, 转基因植株比野生型的渗透调节能力更强, 生物膜受破坏程度降低, 光合能力增强。以上研究结果表明MsNHX1是一个液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白, 在植物耐受盐胁迫过程中起重要作用。     

青稞HvBADH1基因的克隆及其转化烟草的初步研究

应用RT-PCR结合RACE技术, 从青稞总RNA中扩增得长度为1 512 bp的甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因cDNA全长编码序列。通过氨基酸同源性比对, 发现该序列的推定表达产物与大麦BADH同工酶BBD2的同源性为98.4%, 而与小麦、玉米和水稻等禾本科作物的BADH同源性分别为97.0%、84.7%和85.1%。将克隆到的青稞cDNA序列命名为HvBADH1, 投递到GenBank, 获得收录号EF492983。HvBADH1可以在原核表达系统TB1-pMAL c2x中正常表达出分子量为54.2 kD的多肽链。将HvBADH1的编码ORF, 插入到添加了植物表达CaMV 35S启动子和Nos polyA终止子调控元件的植物表达载体pCAMBIA1301质粒相应的克隆位点中, 构建了HvBADH1基因的农杆菌植物转化系统LBA4404(pCAM-ba)。进而采用农杆菌介导法, 将HvBADH1基因导入烟草中, 对所获得的潮霉素抗性烟草株系进行PCR、Southern blot和RT-PCR等分子生物学检测, 结果表明, 在得到的2个转基因株系中, HvBADH1基因已整合到受体植物基因组中, 并且可以在mRNA水平上进行转录。     

甘蓝自交不亲和信号传导中THL1和SRK相互作用的体外检测

在甘蓝自交不亲和信号传导中SRK和THL1之间可能存在相互作用。为进一步证实该相互作用, 以甘蓝E1为材料, 采用RT-PCR技术扩增了THL1和SRK激酶结构域(记为SRK_E1)编码序列, 构建了THL1原核表达质粒pET43.1-THL1, SRK_E1原核表达质粒pET431-SRK_E1和真核表达质粒pPIC9K-SRK_E1, 分别在宿主菌大肠杆菌BL21和毕赤酵母GS115中进行表达。THL1融合蛋白经胰岛素检测, 表明表达的THL1有氧化还原活性。建立了体外检测蛋白质相互作用的新方法, 并用该方法对THL1与SRK_E1的相互作用进行了检测, 结果表明THL1可与SRK_E1相互作用并形成稳定的复合体, 这为深入分析THL1与SRK相互作用机理提供了理论和技术基础。     

棉花4个GL2同源基因的序列比较及表达分析

拟南芥GLABRA2(AtGL2)在决定拟南芥叶毛和根毛细胞的分化中起重要作用。通过同源序列查询从棉花的EST库中找到4个与AtGL2高度同源的全长编码序列(GhHOX1、GhHOX2、GhHOX3和GhHOX4)。序列分析表明4个棉花HOX基因与AtGL2基因Homeobox结构域相同氨基酸分别达到95%、71%、72%和63%。实时RT-PCR分析结果显示, GhHOX1、GhHOX3和GhHOX4均在伸长期的纤维中优势表达; 而GhHOX3在开花当天野生型胚珠中的表达量明显高于无绒无絮突变体。说明棉花GL2同源基因在棉花纤维的起始和伸长中具有重要的调控作用。     

油菜不同早熟品种菌核病抗性分析

为了鉴定抗菌核病早熟油菜品种,筛选油菜菌核病常发区主导品种,减轻菌核病危害,有效控制产量损失。通过2010-2011年在云南保山市隆阳区板桥镇进行全国早熟油菜品种筛选试验,对其参试的13个油菜品种进行菌核病抗性研究。结果表明：13个供试品种菌核病发病率分布在2.37%~29.99%之间,病情指数介于1.5~22.75之间,供试早熟油菜品种病情指数与生育期呈正相关,随着生育期推迟,发病加重;田间湿度大,油菜成熟期氮素肥料偏重的前提下,明显加重菌核病为害,显著降低油菜最终收获产量。菌核病从苗期始为害油菜、成熟期为害发病率和病情指数最重。供试的13个品种抗菌核病能力大体可分为5个类群,S0013、C868、‘10棚63育19’ 3个品种全生育期均表现出较强的抗菌核病能力,可作为油菜菌核病常发区主导品种和育种材料使用。     

一个新的棉花MYB类基因(GhTF1)的克隆及染色体定位分析

MYB类转录因子是指含有MYB结构域的一类转录因子, 广泛参与植物发育和代谢调节。含2个MYB结构域的R2R3类MYB转录因子在植物体内主要参与次生代谢的调节和控制细胞的形态发生。从优质材料7235不同发育时期的棉纤维混合cDNA文库中克隆了一个棉花MYB转录因子基因GhTF1(GenBank登录号: EF651783)。该cDNA序列长1 115 bp, 其开放读码框长度为771 bp, 编码256个氨基酸。表达特征分析表明, 该基因在陆地棉7235不同组织中均表达, 但表达量不同, 特别在开花前1 d, 开花后8 d和11 d的纤维细胞中优势表达。该基因在二倍体棉种非洲棉和雷蒙德氏棉中开放读码框区的序列较保守, 但在非编码区差异较大, 在内含子区存在大片段插失和碱基替换现象。Southern杂交结果表明该基因在陆地棉基因组中存在2个拷贝, 推测A、D亚组中各有1个拷贝。利用海7124和TM-1两亲本配置的BC₁作图群体, 将GhTF1定位在染色体10上。     

玉米非生物逆境响应基因ZmASK1的克隆及表达特性分析

类Shaggy/GSK-3蛋白激酶基因在植物发育和逆境应答中起着十分重要的作用。通过RT-PCR方法从玉米中克隆了一个与Shaggy/GSK-3蛋白激酶基因同源的全长cDNA, 命名为ZmASK1(abiotic stress-induced kinase)(GenBank accession No., AY722707)。推测ZmASK1蛋白含有426个氨基酸, 分子量为48.5 kD, 等电点为8.7。半定量RT-PCR分析表明, ZmASK1可以被甘露醇、高盐和脱落酸(ABA)诱导。另外, 在不同的组织中, ZmASK1的表达模式也不一样, 在子房中的表达量最高。这些结果表明, ZmASK1可能在植物逆境反应及生殖生育过程中起多重作用。本文是玉米类Shaggy/GSK-3蛋白激酶基因参与胁迫和发育过程的首次报道。     

Bph15在非洲栽培稻、药用野生稻和宽叶野生稻中的BAC-FISH比较物理定位

用覆盖抗褐飞虱基因Bph15的两个BAC克隆，即20M14 (27 kb)和64O9 (36 kb)作为探针，对非洲栽培稻、药用野生稻和宽叶野生稻体细胞染色体进行荧光原位杂交(FISH)。两个BAC克隆均被定位于非洲栽培稻和药用野生稻第4染色体的短臂上，杂交信号的百分距离分别为37.03±4.11和81.22±3.62，相应的信号检出率为41.18%和38.22%。在宽叶野生稻中，有两对同源染色体同时检出信号，分别定位于染色体的短臂和着丝粒区，信号距着丝粒平均百分距离分别为87.78±5.23和0，信号检出率为52.58%。由此推知，这两个BAC克隆在非洲栽培稻和药用野生稻的第4染色体分布同线且同区，并且在宽叶野生稻的DD基因组也存在Bph15基因的同源序列。在未封阻的情况下，BAC克隆在非洲栽培稻的多条染色体上有杂交信号，表明它和栽培稻C_0t-1 DNA在一定程度上具有同源性。上述结果初步显示Bph15在3个稻种染色体中的相对位置。文章讨论了Bph15在3个种间的关系，为有效分离和利用Bph15基因提供了有益的依据，对不同基因组及二倍体和四倍体中功能基因可能进化机制的分析提供了线索。