水分胁迫诱导的玉米叶片钙调素基因表达及其与ABA和H_2O_2的关系

以玉米(Zea mays L.)为材料,探讨了水分胁迫下玉米钙调素(CaM)基因CaM1、CaM2和CaM3在叶片中转录水平的变化;并对水分胁迫下脱落酸(ABA)积累和H2O2产生与CaM基因表达的关系进行了研究.结果表明,25% PEG 6000模拟的水分胁迫能够诱导上述玉米CaM基因在叶中的表达,其中对CaM1和CaM3的影响较为显著,3个基因具有各自不同的表达模式.外源ABA处理也能显著诱导这3个基因的表达,施用ABA合成抑制剂FLU明显抑制了水分胁迫下CaM基因表达,暗示水分胁迫下CaM基因表达增强依赖于ABA的积累.外源H2O2处理下3个CaM基因均出现2次表达增强的情况,ROS抑制剂或清除剂并不影响外源ABA诱导的CaM基因的前期表达,仅抑制了后期表达,暗示H2O2参与ABA诱导的CaM基因表达后期的调控,它们之间可能存在交谈机制,并且这种机制在不同CaM基因之间具有普遍性.     

植物系统获得抗病性及其信号调控

植物系统获得抗性是诱导抗性的一种,是植物受到病原物感染后建立的新抗性;水杨酸(SA)是其重要的信号分子;经SA信号转导,可激活NPR1,而NPR1亦可以负反馈调控SA合成;NPR1可进一步与其下游WRKY和TGA等转录因子相互作用,诱导病程相关蛋白基因的表达,最终植物建立了系统获得抗病性;信号分子SA与脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)之间存在复杂的(被)调控平衡关系,从而影响着SAR是否启动。     

信号分子与叶锈菌诱导下小麦病程相关蛋白1基因的表达分析

病程相关蛋白1(pathogenesis-related proteins1,PR1)是一类以基因家族形式存在的重要病程相关蛋白,在前期研究中,在小麦抗叶锈病近等基因系材料Ta Lr35中成功获得了1个小麦病程相关蛋白1基因Ta Lr35PR1,具有植物防御体系中的SCP保守结构域。利用生物信息学方法进一步明确,该基因含有信号肽,定位于细胞间隙,可能含有跨膜结构域,相对分子量为17.3 ku,与多个植物病程相关蛋白1序列具有较高同源性;利用半定量RT-PCR方法结合genetools、SPSS软件分析Ta Lr35PR1基因表达模式,结果表明,信号分子水杨酸(salicylic acid,SA)、脱落酸(abscisic acid,ABA)明显诱导该基因表达,且用信号分子预处理后接种叶锈菌,基因表达量明显增加;构建了Ta Lr35PR1基因的原核表达载体p EASY-PR1,在大肠杆菌中高效表达分子量约为17 ku的融合蛋白,明确其最佳诱导条件为在0.8 mmol/L IPTG下于25℃诱导8 h。     

不同浓度信号分子诱导的小麦TaLr19TLP1基因的表达分析

为了明确脱落酸(Abscisic acid,ABA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,MeJA)、乙烯(Ethephon,ETH)等信号分子对小麦TaLr19TLP1基因表达的调控作用,在前期研究的基础上,利用半定量RT-PCR对ABA、SA、MeJA和ETH处理后TcLr19小麦中TaLr19TLP1基因表达模式进行分析。结果表明:不同浓度信号分子诱导后不同时间点,TaLr19TLP1基因表达趋势一致,但表达量差异显著。0.5mmol/L ABA、0.5mmol/L SA、0.05mmol/L ETH、0.1mmol/L MeJA诱导后,TaLr19TLP1基因表达高峰出现较早,表达量显著高于相同信号分子其他浓度处理。其中,不同浓度ABA诱导后,TaLr19TLP1基因在不同时间点表达量差异最明显。TaLr19TLP1基因在ETH诱导后6h出现表达高峰,在ABA,MeJA诱导后12h达到表达高峰,在SA诱导后48h出现表达高峰。研究表明,该基因表达受脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯和乙烯等信号分子的不同程度的诱导,乙烯最先诱导表达,并明确0.5mmol/L ABA、0.5mmol/L SA、0.05mmol/L ETH、0.1mmol/L MeJA为相对最佳诱导浓度。     

基于慈竹转录组MYB基因的克隆及胁迫诱导表达

从慈竹笋转录组数据库中克隆出2个MYB基因(Be MYB1、Be MYB2)进行生物信息学分析,探讨其响应脱落酸(ABA)、Na Cl、聚乙二醇6000(PEG 6000)胁迫的机制。结果表明,Be MYB1与Be MYB2基因分别编码632个和338个氨基酸;Be MYB1蛋白属于MYB相关蛋白,与小麦Ta MYB48蛋白聚为一枝,具有2个序列模体(motif);Be MYB2蛋白属于R2R3-MYB蛋白,与毛竹Pe MYB2蛋白、水稻Os MYB18蛋白聚为一枝,具有3个motif。Be MYB1和Be MYB2基因均响应了ABA、Na Cl和PEG 6000,但Be MYB2基因对胁迫的响应能力更强,Be MYB1和Be MYB2基因在响应非生物胁迫时发挥重要作用。     

马铃薯块茎淀粉合成相关基因在脱落酸和蔗糖诱导下的表达分析

【目的】在马铃薯块茎中确定能够促进淀粉合成基因表达的脱落酸(abscisic acid,ABA)和蔗糖处理体系。【方法】利用不同的溶液和条件,对马铃薯幼嫩块茎进行ABA、蔗糖和ABA+蔗糖处理;采用实时荧光定量PCR检测处理块茎中直链淀粉合成关键酶(granule-bound starch synthaseⅠ,GBSSⅠ)基因、支链淀粉合成关键酶(starch branching enzymeⅢ,SBE3)基因和淀粉合成限速酶大亚基(ADP-glucose pyrophosphorylase large subunit 3,APL3)基因的表达,确定处理体系能否诱导基因表达;确定处理体系后,进一步检测其他9个淀粉合成基因的表达。【结果】实时荧光定量PCR检测表明：当处理溶液中包含氯化钙、琥珀酸钠和氯霉素等试剂,且马铃薯块茎置于处理溶液中28℃黑暗处理36 h时,与对照相比,ABA或蔗糖处理可明显升高GBSSⅠ和APL3的表达。对其他9个淀粉合成相关基因表达的检测结果显示：大部分合成基因正向响应ABA或蔗糖处理。【结论】本研究利用马铃薯块茎确定了能够促进淀粉合成基因表达的ABA和蔗糖处理...     

水稻C端结合蛋白家族基因OsCtBP-A的克隆及表达分析

利用5′-RACE方法克隆了在水稻与白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,简称Xoo)互作过程中下调表达的水稻C端结合蛋白家族基因OsCtBP-A的全长序列。通过生物信息学方法分析了该基因及编码蛋白质的结构特征,OsCtBP-A由424氨基酸组成,N端具有2-Hacid_dh_C保守结构域,C端具有植物CtBPs家族特有的NLS和PEST基序,氨基酸序列与拟南芥和牵牛花CtBPs同源物的同源性为63%;基因启动子区推测具有ABA和SA应答调控元件。OsCtBP-A基因对不同信号分子应答的RTQ-PCR分析表明,水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ETH)和脱落酸(ABA)处理水稻后均能诱导该基因的转录表达,但诱导能力有所差异,其中ABA诱导活性最强。     

ABA在植物与病原菌互作中的作用

脱落酸(ABA)是一种重要的植物激素,在植物受到生物或非生物压力时,其对植物抵御这些压力具有重要作用。脱落酸在生物胁迫下,通过干扰水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)防御信号途径,可负调控植物抗病性。然而,近年来研究发现,脱落酸可通过诱导胼胝质积累正调控抗病性,但目前关于此方面的报道国内较少。综述了近年来关于ABA对植物防御研究的一些进展,介绍ABA在植物防御中所起的作用及调节机制。     

环境胁迫下植物细胞ABA的信号转导途径

植物激素脱落酸（ABA）调控很多重要的生长过程并诱导植物对各种逆境条件如干旱,高盐,低温等的耐受性,和ABA信号转导途径一起成为现在的研究热点。笔者主要介绍环境胁迫下ABA合成与代谢,细胞ABA的信号转导途径中受体,第二信使和蛋白磷酸和去磷酸化的研究进展,以及对由该信号系统产生的生理及基因方面作用的内容予以综述,以对ABA信号途径的分子机制有更深入了解。     

高等植物脱落酸的代谢及调节机制

脱落酸(ABA)在种子的发育、休眠、萌发以及植物的营养生长、环境胁迫响应等过程中具有重要作用,植物体具有控制ABA的合成、降解、信号感知及其信号转导的调节机制。目前对高等植物ABA的合成途径及其调节机制的研究已比较深入,合成途径中的所有关键酶基因都已鉴定出,但对ABA分解代谢的研究则相对滞后。概述了ABA的生物合成、分解代谢途径及其调节机制。     

外源ABA对木薯叶片内源激素及淀粉合成相关基因的影响

在盆栽条件下,用外源脱落酸(Abscisic acid,ABA)处理块根形成期的木薯品种,测定处理及对照在不同时刻叶片中ABA等激素变化、ABA合成与失活以及淀粉合成途径关键基因的表达变化。结果表明:1)正常条件下木薯叶片内源ABA水平及ABA合成途径基因均存在明显的夜间低而白天较高的昼夜节律,ABA信号转导相关基因也表现出下午的高峰表达,它们与淀粉合成途径基因的夜间表达一般具有相反的趋势。2)ABA处理后,木薯叶片内源ABA含量迅速下降,与观察到的ABA合成途径基因表达下降与后期ABA失活基因激活表达相一致,同时发现细胞分裂素中的玉米素核苷(Zeatin riboside,ZR)和生长素(Indole acetic acid,IAA)水平发生改变,预示木薯具有迅速恢复ABA平衡态的机制,并且与其他类激素存在协同作用。3)与此同时,外源ABA处理明显抑制淀粉合成上游基因表达,特别是夜晚高峰期的表达,而对下游基因的抑制相对较小。说明这些基因及相关酶类不同程度受到ABA的调控;ABA明显倾向于调控淀粉合成上游相关基因;外源ABA处理改变了叶片临时淀粉合成速率。     

栽培小麦Brock中转录因子基因WRKY的克隆与表达分析

WRKY类转录因子在植物抵抗外界胁迫上起重要作用。本研究在小麦中分离到一个WRKY类转录因子基因Ta WRKY,该基因序列全长1 242 bp,推测编码蛋白含354个氨基酸,相对分子量为86 k D,理论等电点为4.96,与小麦中WRKY8序列同源性为97%。进化树分析表明,Ta WRKY与小麦中WRKY8亲缘关系较近。基因的诱导表达模式分析显示,Ta WRKY受白粉菌诱导,染菌8 h达到表达最高值。上述试验结果初步说明,Ta WRKY基因在小麦抵抗白粉菌侵染过程中可能发挥着重要作用。     

小麦逆境胁迫相关基因Ta14S的克隆及表达分析

【目的】克隆与逆境胁迫相关的基因,通过对目的基因的表达分析进一步解析植物的抗逆机制,为小麦抗逆育种提供候选基因和理论依据。【方法】基于cDNA芯片数据获得的水分胁迫诱导上调表达基因EST序列,运用RACE技术进行cDNA全长克隆,采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性,并利用实时荧光定量PCR分析该基因在不同组织及不同胁迫处理条件下的表达模式。【结果】通过RACE扩增获得小麦cDNA全长序列（GenBank登录号：JN650603）,命名为Ta14S。该基因序列全长为1 056 bp,其中,5′端非编码区11 bp,3′端非编码区253 bp,开放阅读框为792 bp,编码263个氨基酸。序列比对发现其蛋白质序列包含1个蛋白激酶C的底物结构域、1个类膜蛋白结合域、1个转录因子结合域和1个核输出信号结合域,具有植物14-3-3蛋白的结构特征;运用实时荧光定量PCR进行Ta14S表达分析,该基因在小麦苗期根中表达量最高,在PEG和低温胁迫的任何时间点均稳定上调表达,在ABA和高温胁迫的6 h内其相对表达量均显著高于对照,推测Ta14S可能参与小麦ABA信号通路中对逆境胁迫的抗性反应。【结论】获得小麦Ta14S的全长cDNA序列,其编码蛋白包含与蛋白质互作的典型功能域;通过对Ta14S在干旱、高温、低温、ABA胁迫过程中的表达特性分析表明,Ta14S在小麦逆境胁迫中发挥着重要的调控功能。     

拟南芥脱水诱导早期应答基因研究进展

ERD(脱水诱导早期应答基因)是可以快速应答干旱反应的基因,最早是在拟南芥脱水诱导1 h获得的。目前,在拟南芥中获得16个ERD基因,它们属于不同的基因家族,作用于不同的代谢途径,通过不同的方式增强拟南芥的抗旱性,除了具有快速应答干旱胁迫的特征,还具有应答冷、盐、衰老、ABA等多种逆境胁迫信号的特征。研究这些基因有助于了解拟南芥的抗旱机制。目前对ERD基因的诱导表达和转录调节研究的比较清楚,但是对其中多数基因的作用机制还没有深入研究。本文综述拟南芥脱水诱导早期应答基因的研究现状和研究意义。     

野生大豆AP2/RAV亚家族转录因子GsRAV3负调控拟南芥对ABA的敏感性

RAV亚家族蛋白包括1个AP2 DNA结合域和1个B3 DNA结合域。研究表明,GsRAV3是植物响应碱和ABA胁迫的重要调节因子。在碱和ABA处理下,野生大豆根系GsRAV3基因被诱导上调表达。与野生型相比,超量表达野生大豆GsRAV3的拟南芥在ABA胁迫下种子萌发状况和幼苗鲜重指标表现良好,对ABA敏感性降低。进一步研究表明,GsRAV3基因超量表达显著影响ABA合成和应答相关基因表达量。此外,GsRAV3定位于植物细胞核中,但在酵母细胞中未表现出明显的转录激活活性。综上所述,GsRAV3可能通过影响ABA合成及应答相关基因转录水平降低植物对外源ABA敏感性,表明GsRAV3在种子萌发和幼苗早期ABA信号传递过程中发挥重要作用。     

小麦乙烯合成通路关键基因TaACS2在抗赤霉病中的功能分析

利用转录组学分析手段解析乙烯通路参与小麦抗赤霉病的调控网络,筛选到一个乙烯合成通路上的关键基因——氨基环丙烷羧酸合成酶基因Ta ACS2,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术在抗赤霉病小麦品种‘望水白’和‘苏麦3号’中沉默Ta ACS2基因,初步研究其在小麦抗赤霉病中的作用。结果表明:Ta ACS2基因在抗病品种‘苏麦3号’中受赤霉菌诱导上调表达,但在感病品种‘Alondra’s’中不受诱导,甚至下调表达。沉默Ta ACS2基因的植株接种赤霉菌后,与对照相比,‘苏麦3号’平均病小穗率从7. 2%上升到13. 3%,病穗轴率从4. 6%上升到19. 0%;‘望水白’平均病小穗率从10. 8%上升到28. 4%,病穗轴率从0上升到53. 6%,两品种病小穗率和病穗轴率均显著提高,表明沉默Ta ACS2基因后,小麦赤霉病抗性显著下降,提示Ta ACS2基因正向参与调节小麦对赤霉病的抗病反应。     

外源乙烯与脱落酸对牡丹切花衰老进程的影响

通过对胡红牡丹切花施加外源乙烯、脱落酸(ABA)及相应抑制剂,研究了乙烯、ABA与牡丹切花衰老的关系,探讨了乙烯、ABA对切花衰老的调控机理。结果表明,100 mg/L外源乙烯、1 mmol/L ABA均可以明显加速牡丹切花的衰老进程1,mmol/L STS作为乙烯信号转导途径抑制剂可明显延缓切花衰老进程,磷脂酶D(PLD)特异性抑制剂——1-丁醇(1%)可延缓牡丹切花的衰老进程,PLD途径在ABA诱导衰老的信号转导中起重要作用。研究表明,乙烯和ABA信号途径是调控牡丹切花衰老进程中两个重要支路,可共同调控牡丹切花衰老进程,为进一步阐明牡丹花衰老调控机制,克隆牡丹衰老控制基因,培育出长花期牡丹品种奠定了基础;同时为牡丹切花保鲜制剂研究提供了理论依据。     

水稻溶血磷脂酸酰基转移酶基因(LPAT)家族生物信息学分析及在籽粒油脂合成中的作用

【目的】挖掘水稻溶血磷脂酸酰基转移酶(Lysophosphatidic acid acyltransferase,LPAT)基因家族成员信息，分析其生物信息学特征及在水稻籽粒油脂合成中的作用。【方法】通过生物信息学分析，对OsLPAT基因家族进行基因结构、系统进化树、组织表达谱以及激素和逆境表达谱等分析。利用比较代谢组和转录组学的方法，分析OsLPAT家族各成员在水稻籽粒油脂合成中的作用。【结果】水稻基因组中LPAT家族包含5个成员，分别命名为OsLPAT1～OsLPAT5。除OsLPAT1外，其他成员均含有4～6个外显子，且各成员均包含Acyltransferase Cterminus (PF01553)结构域；进化分析显示，LPAT基因在单子叶植物中较为保守；OsLPAT2的表达受多种逆境条件及激素诱导，OsLPAT3和OsLPAT5的表达受到脱落酸(Abscisic acid,ABA)的强烈诱导，而OsLPAT4则特异性地受到渗透胁迫的诱导；比较代谢组和转录组学分析显示，OsLPAT家族各成员分别在籽粒发育的不同阶段发挥功能，从而促进油脂(Triacylglycerol,TAG)...