拟南芥N末端乙酰转移酶Naa50参与调控根细胞有丝分裂

N末端乙酰转移酶Naa50在调控拟南芥生长发育方面至关重要。为探究Naa50是否通过调控细胞有丝分裂来影响植物生长发育,将naa50-1突变体与H2B-YFP株系杂交,利用H2B-YFP标示细胞分裂过程中染色体的分离行为。结果表明,与野生型相比,拟南芥naa50-1突变体根尖分生区细胞有丝分裂指数下降,染色体畸变率明显增加,微核率上升,且处在分裂中期的细胞比例增加。将naa50-1突变体与CYCB1-CUS株系杂交,检测根细胞中CYCB1蛋白表达,发现naa50-1突变体中CYCB1蛋白表达量明显增加。PI染色分析表明,naa50-1突变体根部存在部分死细胞。以上结果表明,在细胞有丝分裂过程中,Naa50促进遗传物质平均分配到两个子细胞中,促进细胞从分裂中期向后期转换;Naa50通过调控细胞分裂进而参与植物生长发育的调控。     

辣木转录因子家族初步鉴定与分析

转录因子在转录水平上激活或抑制基因的表达,在植物生长发育、维持正常生理活动和响应内外部刺激等方面具有重要作用。随着辣木基因组组装的完成,本研究通过生物信息学的方法,对辣木中转录因子家族进行鉴定与初步分析,结果共筛选到1 502个转录因子,分属86个家族。同时以拟南芥为参照,鉴定了43个受正选择作用的转录因子,这些正选择基因涉及植物生长发育的各个时期,与植物抗病、环境胁迫密切相关。对辣木HSF蛋白研究表明大部分蛋白的Hsf结构域相对保守,与拟南芥HSF家族蛋白构建系统发育树,发现辣木Hsf基因的分类与进化在一定程度上具有相关性。研究结果将为辣木的生长发育及环境胁迫应答机制提供分子基础。     

拟南芥隐花色素在脱落酸调节种子萌发中的功能

隐花色素(Cryptochrome,CRY)在植物中介导蓝光信号传导,调节生长发育的多种过程。脱落酸(Abscisic acid,ABA)在种子萌发和幼苗发育中发挥重要作用。研究发现一些高等植物的CRY调节逆境中种子的萌发,但关于拟南芥CRY1在这一过程中发挥的作用及其机制尚不清楚。试验对拟南芥隐花色素CRY1功能缺失突变体和CRY1CRY2功能缺失双突变体种子萌发对脱落酸的响应进行了研究,利用荧光定量PCR技术检测脱落酸信号传导基因和代谢关键酶基因在cry1突变体中表达量的变化,结果显示CRY1负向调节脱落酸抑制的种子萌发,而且CRY1和CRY2在这一过程中发挥相反的作用。     

拟南芥NUP107-160亚复合物突变体表型分析

核孔复合物(NPC)是真核细胞核膜上比较大的蛋白复合物之一,它通过调节核质间的物质运输,参与生物的多种生长发育过程。目前,植物中只有少数NPC组分的功能得到了初步分析。通过对NUP107-160亚复合物中各组分突变体的鉴定,发现nup160、nup96、nup85、nup107和seh1突变体的叶片振动周期延长,主根的伸长受到抑制,其中nup160、nup96和nup107三种突变体在长日照条件下开花时间显著提前。结果表明NUP107-160亚复合物可能参与拟南芥生物节律、根生长和开花时间的调节。     

拟南芥跨液泡膜磷转运蛋白基因突变体的初步筛选

观察分析了拟南芥的编码转运蛋白和其相关基因,构建了T-DNA突变体。利用野生型拟南芥和构建的T-DNA突变体拟南芥在形态学上的差别,发现了一株可能新的耐磷突变体。通过对野生型拟南芥和磷饥饿突变体的对比分析,可以为植物在耐磷方面的研究提供重要的线索。     

PPR蛋白APPR6参与ABA调控拟南芥种子萌发与幼苗生长

植物激素脱落酸(ABA)参与调控植物生长发育各个阶段,并在植物对多种胁迫的抗逆反应中起着重要作用。PPR基因家族是拟南芥最大的基因家族之一,PPR蛋白在调控植物生长发育与响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,然而参与ABA信号转导的线粒体PPR蛋白仍有待进一步研究。本研究发现拟南芥线粒体PPR蛋白APPR6的2个T-DNA插入突变体在萌发与萌发后幼苗早期生长过程中对外源ABA超敏,报道APPR6参与ABA信号转导为进一步阐明线粒体PPR蛋白的作用机制以及复杂的ABA信号网络提供了新的信息。     

拟南芥突变体npr1-2的鉴定及水杨酸感受性分析

【目的】拟南芥的NPR1 (nonexpresser pathogenesis-related gene 1)是植物系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)的关键调节基因,SAR是一种有效的先天免疫反应,提供广谱抗病性。大量的研究表明:水杨酸为诱导SAR的细胞外信号,而NPR1蛋白作为水杨酸的受体串联并启动细胞内的反应。拟南芥突变体npr1-2是研究拟南芥水杨酸信号转导途径的材料之一。为了筛选出纯合的npr1-2突变体,测定纯合突变体中NPR1基因的表达水平,鉴定突变幼苗对水杨酸的敏感性。【方法】采用PCR扩增、DNA测序、定量RT-PCR以及水杨酸敏感性鉴定等方法。【结果】鉴定并筛选出了npr1-2纯合突变体,发现突变体NPR1基因表达量下调为野生型的30%左右,突变体幼苗对水杨酸的敏感性降低。【结论】npr1-2纯合突变体为进一步的研究奠定了材料基础。     

玉米咖啡酸O-甲基转移酶的全基因组鉴定与功能分析

【目的】咖啡酸O-甲基转移酶（Caffeic acid O-methyltransferase,COMT）是褪黑素生物合成中的关键酶,在植物的生长、发育和抵御胁迫中发挥着重要的作用。本研究旨在探究COMT在玉米全基因组中的分布与盐胁迫响应情况,鉴定玉米咖啡酸O-甲基转移酶（COMT）基因。【方法】通过分析玉米COMT基因家族成员的结构特征、系统发育关系、基因结构、表达模式等,对ZmCOMTs基因进行系统分析,并通过过表达ZmCOMT12拟南芥对ZmCOMT的功能进行初步验证。【结果】在玉米全基因组中共鉴定出了28个COMT基因,根据系统发育分析分为2个分支（分支Ⅰ～Ⅱ）,大部分的COMT成员具有相似的motif组成和基因结构特征。利用玉米数据库分析ZmCOMTs的表达模式发现部分基因存在组织特异性,实时荧光定量PCR发现ZmCOMTs被盐胁迫诱导表达,说明ZmCOMTs成员参与了盐胁迫的调控,过表达ZmCOMT12拟南芥提高了褪黑素的含量和耐盐性。【结论】通过序列比对、亲缘关系、蛋白结构分析得到了假定的褪黑素合成基因ZmCOMT12,过表达拟南芥发现该基因与褪黑素的合成和耐盐性相关。     

拟南芥SWEET1/2/3基因突变体构建及功能鉴定

SWEET (sugars will eventually be exported transporters) 基因广泛存在于植物、动物和微生物中，在细胞膜或者细胞器膜形成跨膜孔道，协助糖类物质完成跨膜运输。拟南芥SWEET1/2/3基因属于SWEET基因家族CladeⅠ分支。通过表达谱数据分析发现，SWEET1基因在花器官优先表达，SWEET2基因在营养生长和生殖生长期均有表达，SWEET3基因在花中表达。三个基因在体外鉴定具有葡萄糖转运活性，但由于缺少功能缺失的突变体和功能冗余，它们的生理功能仍不清楚。通过CRISPR/Cas9系统在SWEET1/2/3基因中创建了靶向突变，鉴定获得了sweet1、sweet1/2、sweet3和sweet1/2/3突变体。突变体在营养生长过程中表型与野生型相同，但它们的角果长度显著短于野生型的角果。在高浓度葡萄糖培养基上，sweet1、sweet1/2和sweet1/2/3突变体对葡萄糖敏感，其特征是根更短，高度严重降低，表明 SWEET1/2/3基因在葡萄糖信号中具有功能。对葡萄糖信号通路中关键基因的进一步分析发现，HXK1、KIN10和KIN11在野生型和突变体之间转录和翻译水平没有显著差异。结果表明，拟南芥SWEET1/2/3基因在葡萄糖信号传导和调节角果的发育中起着重要作用。     

异三聚体G蛋白在2,4-D诱导的拟南芥根生长发育中的作用

利用拟南芥的野生型(ws)、异三聚体G蛋白α亚基基因GPA1缺失突变体(gpa1-1和gpa1-2)和超表达突变体(wGα和cGα)为材料,通过施加不同质量浓度(0～0.010 mg.L-1)的2,4-D处理,对拟南芥根生长发育的形态指标进行了测定。结果表明:(1)随着培养基中2,4-D质量浓度的不断增大,5种基因型主根的伸长生长都受到抑制,且抑制作用随浓度升高而增强;4种突变体和野生型主根的生长在相同浓度2,4-D处理下,无明显差异;(2)2,4-D在一定浓度范围内,对拟南芥侧根的生长发育起促进作用;在2,4-D诱导的侧根生长中,相同浓度2,4-D处理下,缺失突变体明显比野生型侧根多,超表达突变体比野生型侧根少;gpa1-1和gpa1-2分别在2,4-D质量浓度为0.005mg.L-1和0.008 mg.L-1时的侧根数目与野生型差异最大。初步证明G蛋白不参与2,4-D诱导的拟南芥主根生长发育的调节,而在侧根生长发育中可能起负调节作用。     

毛竹PePsbS1基因的分子特征及其原核表达

PsbS蛋白在植物非光化学淬灭(NPQ)中发挥着重要作用。采用同源比对方法从毛竹(Phyllostachys edulis)全长cDNA文库中得到1个PsbS同源基因序列(FP091683),命名为PePsbS1。该基因全长1 069 bp,具有多种光应答元件和参与光应答的顺式作用元件。PePsbS1的开放阅读框为807 bp,编码一个268 aa的蛋白。蛋白结构分析表明,该蛋白由转导肽(53 aa)和成熟蛋白(215 aa)组成,成熟蛋白包含1个叶绿素a/b结合蛋白功能域、4个跨膜区;疏水性分析表明该蛋白组成氨基酸以疏水性氨基酸为主,占42.5%;Blastp分析发现该蛋白与玉米的一致性最高,达80.3%。构建含有PePsbS1编码成熟蛋白序列的原核表达载体pET23a-PePsbS1-mature,转化大肠杆菌,经IPTG诱导表达后进行SDS-PAGE电泳分析。结果表明,分离纯化获得目的蛋白的分子量约为28 kD,与预测PePsbS1编码成熟蛋白的大小相符。这将有助于对竹子PsbS蛋白结构与功能的深入研究。     

黑果枸杞LrPIP1基因的克隆鉴定及外施水杨酸对其在干旱胁迫下表达的影响

植物质膜水通道蛋白（plasma membrane intrinsic proteins, PIPs）是一类参与植物众多生理活动的多功能蛋白。为探究PIP基因在黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）响应干旱胁迫中的作用,以黑果枸杞为试验材料分离得到PIP基因,命名为 LrPIP1 。使用生物信息学方法对其编码蛋白的理化性质、序列进化进行分析,以及预测蛋白质的二级和三级结构并构建基因树等。将幼苗进行不同程度干旱胁迫与外施水杨酸处理,实时荧光定量PCR结果显示,无外源SA处理下,轻度干旱胁迫D1可诱导LrPIP1 基因的相对表达量较CK处理显著上调,中度D2、重度胁迫D3时,LrPIP1 基因的相对表达量较CK有一定程度的上调,但相较于D1表现为显著下降;外源喷施SA可影响干旱胁迫下黑果枸杞LrPIP1 基因的相对表达量,轻度胁迫下,外源SA诱导LrPIP1 基因表达量较CK下调;较CK处理,中、重度胁迫下SA可诱导LrPIP1 基因表达量上调。上述表明,LrPIP1 基因可能在黑果枸杞非生物胁迫响应过程中发挥重要调控作用。     

促生细菌挥发性物质通过lncRNA调控拟南芥的 关键功能基因表达

促生细菌的挥发性有机物可以促进拟南芥生长,提高拟南芥对多种生物和非生物胁迫的抗性。近年来的研究表明,植物lncRNA参与生长、发育和胁迫反应等生理过程。通过去rRNA全转录组测序,筛选出受到根际促生细菌ACCC 01380挥发性有机物处理影响的拟南芥lncRNA,并通过顺式分析获得可能受到这些lncRNA调控的蛋白编码基因;通过ceRNA分析获得lncRNA影响蛋白编码基因表达的调控网络。结果发现,拟南芥重要的生长发育调控和胁迫响应基因,如细胞分裂素降解基因At CKX7、SOS2-like protein kinase PKS5,都受到促生细菌的挥发性有机物通过lncRNA的调控。研究结果初步证实了根际促生细菌挥发性有机物在促生过程中lncRNA的作用,并为进一步研究lncRNA功能以及根际促生细菌挥发性有机物的作用机理奠定了基础。     

枸杞抗坏血酸过氧化物酶基因的克隆与表达分析

为探索青海枸杞抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因信息,并对枸杞APX基因进行生物信息学分析以及基因表达研究,通过RT-PCR和RACE方法克隆枸杞APX基因,利用生物信息学软件预测基因结构,采用实时荧光定量PCR方法分析基因表达的变化。结果显示:枸杞APX基因的全长cDNA序列为1 047bp(Genbank No.KX981601),命名为LcAPX基因。该基因含有1个753bp的完整开放阅读框(ORF),编码250个氨基酸,包含亚铁血红素结合位点、底物结合位点和K~+结合位点。枸杞LcAPX与茄科植物的APX蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。LcAPX基因在枸杞的成熟叶中表达量最高,花中表达量最少。其在聚乙二醇(PEG)、氯化钠(NaCl)胁迫下诱导表达,显示LcAPX在枸杞抗干旱和抗盐逆境过程起一定作用。     

蜻蜓凤梨AfACO1基因的克隆及乙烯响应特性分析

观赏凤梨是一种重要的热带花卉。生产上常人工施加外源乙烯或乙烯衍生物促进凤梨科植物开花,但作用的分子机制不清楚。以热带观赏花卉蜻蜓凤梨(Aechmea fasciata)为材料,利用转录组数据结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆了乙烯生物合成过程中限速酶1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1carboxylate,ACC)氧化酶(ACC oxidase,ACO)的一个编码基因,将其命名为AfACO1。AfACO1cDNA全长732bp,编码156个氨基酸。理化性质分析表明,该蛋白分子质量为17.47ku,等电点为8.46。AfACO1蛋白有保守的抗坏血酸和辅因子亚铁离子结合位点。进化树分析结果表明,AfACO1与水稻的2个OsACO1-likes蛋白亲缘关系最近,且进一步的结构域分析表明,它们拥有相似的保守基序。实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,qPCR)结果表明,AfACO1在抽薹39d后的成株心叶中表达量最高,且施加外源乙烯利后,AfACO1的表达量逐渐上调。结果表明AfACO1可能是蜻蜓凤梨成熟期乙烯生物合成的关键酶之一。研究结果为解析外源乙烯调控凤梨科植物开花的机制奠定了基础。     

4个小麦抗旱相关转录因子基因的表达及其与抗旱生理生化指标的相关性

筛选转录因子基因作为小麦抗旱性鉴定指标,丰富和补充小麦抗旱鉴定体系。以4个抗旱性不同的小麦品种为材料,通过实时荧光定量PCR,检测4个抗旱相关转录因子基因(TaERF1,TaMYB30,TaNAC69,Wabi5)在不同处理时间的表达,同时分析干旱胁迫下4个抗旱生理生化指标的变化,探究4个转录因子基因的表达与抗旱生理生化指标之间的相关性。结果表明,基因TaERF1、TaMYB30、TaNAC69和Wabi5的表达都受干旱胁迫的诱导,且在抗旱性不同的小麦品种中的表达模式存在明显差异;相关性分析表明,TaERF1在各胁迫持续时间点的表达量都与可溶性蛋白和丙二醛(MDA)呈显著或极显著相关,在胁迫处理3h、24h和48h时,TaERF1的表达量与相对含水量(RWC)显著相关,TaMYB30、TaNAC69和Wabi5在一定时段的干旱胁迫后的表达量也分别与可溶性糖、可溶性蛋白、RWC和MDA存在显著相关性。说明转录因子基因TaERF1、TaMYB30、TaNAC69和Wabi5的表达可以作为评估小麦抗旱性的参考指标。     

番茄WD40家族SlWDR204调控植株形态建成的功能分析

作物的株高是非常重要的农艺性状,影响农作物的品质和产量.植物中WD40蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用.克隆了番茄SlWDR204基因,利用植物基因工程技术,构建植物过表达载体pBI121-35S::SlWDR204,通过农杆菌介导法获得过表达转基因植株.生物信息学分析表明该蛋白含有典型的WD40蛋白基序.定量RT-PCR分析发现在番茄各器官及果实发育不同时期该基因均有表达.观察发现SlWDR204过表达转基因植株相对于野生型植株,表现出较长的茎秆长度,表明该基因是番茄植株高度的正向调控因子.酵母双杂交文库筛选发现转录因子S1SPL3与S1WDR204具有相互作用,S1WDR204与S1SPL3可能共同调控番茄植株的茎杆发育.该研究增加了对番茄WD40蛋白参与株高调控的认知.     

Preparation, Characterization, and Application of Antiharpin xoo Antibody

Polyclonal antiharpinxoo rabbit antibody has been prepared successfully using purified harpinxoo protein as an immunogen. The ELISA titer of the antiserum against harpinxoo was about 1：2 000. Western blot analysis showed that the antiserum could bind to the expression harpinxoo protein in particular, hrfl, encoding harpinxoo, is an expression in transgenic rice, detected by antiharpinxoo rabbit antibody. The rabbit antibody against harpinxoo can be used to study further about the biological function, harpinxoo localization, and hrfl gene expression in other plants.     

枸杞苯丙氨酸解氨酶基因的克隆与表达分析

为研究枸杞苯丙氨酸解氨酶基因LcPAL在干旱和盐逆境中的作用,采用RT-PCR和RACE方法克隆了LcPAL基因(Genbank No.KX781247)。该基因cDNA长度为2 544bp,含有2 163bp的完整开放阅读框,编码720个氨基酸。蛋白序列分析表明,其包含典型的PAL酶活性中心序列(GTITASGDLVPLSYIA),与其他植物的PAL蛋白有很高的同源性。系统进化树表明,枸杞LcPAL与茄科植物的PAL蛋白聚为一类,说明两者的亲缘关系较近。利用实时荧光定量PCR方法检测发现,LcPAL基因在枸杞的叶中表达量最高,果实中表达量最少。其在聚乙二醇(PEG)、氯化钠(NaCl)胁迫下诱导表达,但表达模式不同。研究结果推测从枸杞中克隆获得苯丙氨酸解氨酶(LcPAL),是典型的PAL家族成员,在枸杞各组织发育过程中具有重要功能,且在枸杞抗干旱和抗盐逆境过程也起一定作用。     

蜻蜓凤梨 AfERF113基因的克隆与表达特性

观赏凤梨是一类重要的热带花卉,但有关其生长发育调控分子机理的研究相对匮乏,这在一定程度上限制了新品种的开发和利用。以热带观赏花卉蜻蜓凤梨(Aechemia fasciata)为材料,在分析蜻蜓凤梨转录组数据的基础上,结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆了APETALA2/Ethylene Response Element Binding Protein(AP2/EREBP)家族的1个转录因子编码序列,并将其命名为AfERF113。生物信息学分析表明,AfERF113 cDNA全长1 093bp,有1个864bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码287个氨基酸。蛋白质理化性质分析表明,该蛋白分子质量为29.768 5ku,理论等电点为6.06,为一类不稳定的酸性亲水蛋白。亚细胞定位软件预测表明该蛋白定位于细胞核。结构域分析表明,该蛋白有1个保守的AP2结构域,分属ERF亚族的B-4类,与拟南芥中所有ERF蛋白的ERF113亲源关系最近。实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,qRT-PCR)结果表明,AfERF113转录本在成熟株的根中表达量最高,且外源乙烯诱导后,AfERF113的表达量无论是在幼株还是在成株的各组织中均显著上调。研究结果证实,AfERF113响应了外源乙烯调控,为进一步研究AfERF113基因的功能及通过基因工程手段调控凤梨科植物生长发育提供了理论依据。