拟南芥18srRNA参与隐花色素介导的信号传导途径的研究

通过筛选以拟南芥蓝光受体隐花色素双突变体cry1cry2为遗传背景的激活标签突变体库,得到一株SCC98D株系,该突变体具有早开花,下胚轴变短,并具有花瓣数目增加等表型,彻底恢复了cry1cry2的晚开花和长下胚轴表型.通过TailPCR的方法克隆得到SCC98D突变体中激活标签插入位点的侧翼序列,通过对该侧翼序列测序发现插入位点在18srRNA的1751bp处,运用RTPCR方法分析插入位点周围基因的表达,发现只有18srRNA的表达被激活,由此证实了18srRNA参与隐花色素介导的信号传导途径.     

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T-DNA插入突变体scc8-D的蛋白质组学研究

采用双向凝胶电泳对拟南芥T-DNA插入突变体scc8-D和对照材料cry1cry2的植株总蛋白进行了分离,通过考染显色,获得了分辨率和重复性较好的双向电泳图谱.然后选取30个差异蛋白质点用MALDI-TOF-TOF-MS进行肽质谱指纹图分析,有22个蛋白质点得到了可靠鉴定.其中在scc8-D突变体中有3个蛋白上调,16个蛋白下调,有3个蛋白仅在cry1cry2中表达.分析发现,这些差异蛋白可能参与了碳水化合物代谢、光合作用、光呼吸、胁迫响应、蛋白质合成和氧化还原平衡等过程.这些蛋白中光合蛋白占32%,说明这些与矮化相关的调节性蛋白和功能性蛋白丰度的表达受到光的调控,从而抑制了植物下胚轴的伸长.     

玉米隐花色素基因cry2的电子克隆及生物信息学分析

[目的]获得玉米隐花色素基因cry2的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析。[方法]通过玉米cry2基因的电子克隆和序列分析、不同物种间CRY蛋白同源性比较及进化分析研究了一种新的基因克隆方法。[结果]CRY2蛋白的分子量为78844.3,理论等电点为5.13,含有20种基本氨基酸,其中含量最高的是Leu和Ser,含量最低的是Cys;含有96个带负电荷的残基,68个带正电荷的残基,其水溶液在280nm处的消光系数约168705;其不稳定系数为54.82,脂肪系数为78.01,平均亲水系数为-0.440。预测到CRY2蛋白的二级结构中螺旋占33.4%,β折叠占7.9%,转角占58.6%。玉米CRY2蛋白与高粱、水稻、小麦、拟南芥、油菜、豌豆、烟草等植物的CRY2蛋白及玉米CRY1蛋白具有较高的一致性。玉米CRY1和CRY2蛋白均有699个氨基酸,氨基酸一致率达92.3%。[结论]电子克隆的结果为玉米cry2序列克隆提供了参考。     

紫外光和蓝光调控查尔酮合成酶基因表达的研究

UV-B（280nm～320nm）、UV-A（320nm～390nm）和蓝光（390nm-500nm）经不同光受体和信号传递途径控制植物发育的各个方面。已知的蓝光／UV-A受体有隐花色素CRY1和CRY2，向光性受体有趋光素。氧化还原过程在隐花色素和趋光素信号转导过程中起重要作用。专一的UV-B光受体尚未被鉴定出，存在许多可能的UV-B信号传递途径．拟南芥查尔酮合成酶（CHS）的紫外光和蓝光转录调控成为研究热点。光受体突变体实验表明存在不同的UV-A／蓝光和UV-B光感知系统调控CHS的表达。拟南芥细胞悬浮培养物实验表明UV-B和CRY1信号传递途径在动力学上和药理学上不同。影响诱导CHS转录的启动子元件和转录因子现已被鉴定出。UV-B、隐花色素和光敏色素信号传递途径之间的相互作用调控CHS表达。UV-B途径与UV-A／蓝光途径的协同相互作用使CHS最大量表达。另外，专一的光敏色素经不同的增强和相巨作用正调控CRY1途径，负调控UV-B途径。     

华中农业大学殷平课题组揭示蓝光受体CRY2激活的分子机制

正2020年11月16日,华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室和生命科学技术学院殷平教授实验·室在Nature Plants发表了题为Structural insights into the photoactivation of Arabidopsis CRY2的研究论文,揭示了植物蓝光受体隐花色素CRY2光激活的分子机制。该研究开发了一套方法,在制备冷冻电镜样品前用蓝光处理CRY2蛋白,在光照后极短的时间(7s)内迅速将蛋白冷冻停留在寡聚激活状态。通过这种方法,     

5个棉花纤维突变体的胚珠形态特征与农艺性状研究

以TM-1为对照，研究了5个棉花纤维突变体的形态发生与农艺性状。结果表明棉花纤维突变体胚珠纤维分化突起与对照TM-1同样首先发生在胚珠脊突处，然后是合点处及胚珠中部，最后在珠孔端。有短绒有短纤维突变体（Li）与对照TM-1一样，以在开花当天（0DPA）突起为主；到开花后第5日5DPA）短绒（即第二批细胞）突起。无短绒有纤维的光籽（N1）在开花当天（0DPA）在合点附近有突起，开花后第1日（1DPA）仍有突起。纤维突变体的衣分和衣指均较低，这是突变体产量低的主要原因，但突变体籽指较TM-1高。突变体纤维的比强度较差，其他纤维品质指标相对较好。     

白光下光敏素对番茄幼苗胚轴长度、花青素含量及开花的控制

 以番茄野生型（WT）和光敏素突变体phyA、phyB1、phyB2、phyB1phyB2和phyAphyB1phyB2为材料，研究了光敏素PHYA、PHYB1和PHYB2对番茄幼苗胚轴生长、花青素含量以及植株开花时间的影响。结果表明，白光下光敏素PHYA、PHYB1和PHYB2对番茄幼苗胚轴伸长和花青素合成的影响不同。PHYB1对胚轴伸长具有明显的抑制作用，同时促进花青素的合成。PHYA和PHYB2对胚轴伸长和花青素合成的影响程度较小，但是与PHYB1具有明显的互作效应。双突变体phyB1phyB2的首花节位和开花时间明显提前，三突变体phyAphyB1phyB2的第1～4 花序生长早期即停滞，花序极其微小。     

拟南芥核膜孔蛋白Nup160基因的突变体表型分析

植物开花受环境条件的影响,其分子调控机制在转录、翻译和表观遗传等层次已有较广泛而深入的研究;核膜孔复合物是真核细胞中细胞质与细胞核之间物质交换的重要通道。筛选到拟南芥核膜孔蛋白Nup（Nucleoporin） 160基因的3个突变体nup160-1/-2/-3,均表现出发育的多种表型,最显著的表型为早花,而且是不依赖于环境条件（光周期和温度）的早花。但是,突变体在长日下的开花时间依然早于短日条件下的开花时间,暗示突变体仍然对光周期有反应。结果表明,在拟南芥中Nup160作为一个植物开花的负调控因子,主要在温敏途径和光周期途径中参与拟南芥开花时间的调节。     

水稻控制光响应基因Nfm1的图位克隆

抽穗期是水稻的重要农艺性状之一,决定着品种的地区与季节适应性,因而成为水稻育种家考虑的主要目标性状之一。前期克隆了一些控制水稻抽穗期的主效基因,但是对控制水稻抽穗期的调控因子的鉴定还非常有限。通过筛选水稻突变体库,获得一份在长日照条件下(LD)不开花的突变体(non flowering mutant 1,nfm1),其在短日照条件下能够正常开花。利用图位克隆,将Nfm1基因缩小在2个分子标记In Del1与In Del2之间,范围在50 kb区间内,该区间包含4个基因。通过序列测定,确定LOC_Os09g13740为Nfm1的候选基因。在突变体nfm1中,LOC_Os09g13740基因的第六外显子242处丝氨酸突变为异亮氨酸。突变体nfm1等位于已报道的水稻突变体lvp1-1,Nfm1编码一个含有SET结构域的组蛋白甲基转移酶SDG724。值得关注的是,在短日照条件下,突变体nfm1显著地提高每穗粒数,显示LOC_Os09g13740基因的弱表达可能在适应的生态区具有潜在的生产应用潜力,为培育适应不同生态区域的水稻品种提供了参考。     

Roles of the two Drosophila CRYPTOCHROME structural domains in circadian photoreception

CRYPTOCHROME (CRY) is the primary circadian photoreceptor in Drosophila. We show that CRY binding to TIMELESS (TIM) is light-dependent in flies and irreversibly commits TIM to proteasomal degradation. In contrast, CRY degradation is dependent on continuous light exposure, indicating that the CRY-TIM interaction is transient. A novel cry mutation (cry(m)) reveals that CRY's photolyase homology domain is sufficient for light detection and phototransduction, whereas the carboxyl-terminal domain regulates CRY stability, CRY-TIM interaction, and circadian photosensitivity. This contrasts with the function of Arabidopsis CRY domains and demonstrates that insect and plant cryptochromes use different mechanisms.     

利用DNA shuffling技术构建含5个cry基因的突变体库以筛选高毒力杀虫蛋白

以改造合成的5个Bt基因(crylC*、cry2A*、crylAb、crylAc和fry9C*)为材料,利用DNA shuff-ling的体外分子进化技术构建1个含有1 000个重组基因克隆的大肠杆菌表达库;通过诱导表达重组蛋白.ELISA方法测定蛋白表达量,以棉铃虫(Helicoverpa armigera)为试验昆...     

水稻品种9311的螟虫抗性改良和抗螟虫杂交稻组合选育

 【目的】将抗螟虫的cry1C*转入优良水稻品种9311中,培育具有9311遗传背景的高产、优质、抗螟虫水稻品种,再以改良的抗虫株系作父本配制抗螟虫的杂交水稻组合。【方法】以含有cry1C*的抗螟虫转基因材料T1C-19为供体,9311为受体,通过1次杂交、3次回交和3次以上自交,每个世代进行标记选择,改良的稳定株系和杂交组合进行田间螟虫抗性鉴定、CRY1C*蛋白表达量测定、产量、主要农艺性状、生育期和稻米品质分析。【结果】育成了8个具有9311遗传背景并含有cry1C*抗螟虫的近等基因系、配制了56个杂交组合,田间螟虫抗性与供体亲本T1C-19一样,稻纵卷叶螟抗性达到100%,而9311的稻纵卷叶螟危害率达到20%;改良株系的CRY1C*蛋白表达量与T1C-19基本一致,杂交组合分蘖期的表达量略低于父本株系,拨节期的表达量高于父本株系。育成的8个抗螟虫9311近等基因系的生育期、主要农艺性状和稻米品质与9311相似,产量有一定的提高,筛选出3个比扬两优6号明显增产的抗螟虫迟熟杂交稻组合,筛选出产量和米质明显优于Q优6号的抗螟虫中熟中稻组合,筛选出1个产量和生育期与金优207相当的抗螟虫中熟晚稻组合。【结论】通过杂交、回交和分子标记辅助选择,已经将抗螟虫的cry1C*渗入到优良水稻品种9311中,育成株系除了高抗螟虫以外,在生育期、产量、主要农艺性状、稻米品质和配合力等方面与受体亲本9311一致,测配筛选出一批抗螟虫的高产、优质中晚稻组合。     

苏云金芽胞杆菌cry1Ia17基因克隆、表达的研究

根据cry1I类基因的全长序列设计引物,以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BtMX2的总DNA为模板扩增出片段长为2.1 kb的cry1I的全长基因,插入大肠杆菌(Escherichia coli)表达栽体pEB,转化大肠杆菌Rosetta茵株,诱导表达出81 ku的蛋白,编码的...     

对甜菜夜蛾高毒力Bt新菌株的PCR-RFLP分析及生物活性测定

利用PCR-RFLP对Bt.新菌株cyz-13,T4-3的基因型进行分析。结果表明,cyz-13含有cry1Aa,cry1Ac,cry1Bc,cry2Ab4种基因型,其中cyz-13菌株的PCR产物的酶切片断类型不同于已知的基因类型;T4-3菌株含有cry1Aa,cry1Ac,cry1Ag,cry2Ac,cry1Ia5种基因型。室内生测结果显示,两菌株对甜菜夜蛾、粘虫、棉铃虫、玉米螟均具有高毒力,好于H D-1标准菌株。两菌株的发酵液均有杀虫活性,二者上清的杀虫因子不同。     

Identification of small molecule activators of cryptochrome

Impairment of the circadian clock has been associated with numerous disorders, including metabolic disease. Although small molecules that modulate clock function might offer therapeutic approaches to such diseases, only a few compounds have been identified that selectively target core clock proteins. From an unbiased cell-based circadian phenotypic screen, we identified KL001, a small molecule that specifically interacts with cryptochrome (CRY). KL001 prevented ubiquitin-dependent degradation of CRY, resulting in lengthening of the circadian period. In combination with mathematical modeling, our studies using KL001 revealed that CRY1 and CRY2 share a similar functional role in the period regulation. Furthermore, KL001-mediated CRY stabilization inhibited glucagon-induced gluconeogenesis in primary hepatocytes. KL001 thus provides a tool to study the regulation of CRY-dependent physiology and aid development of clock-based therapeutics of diabetes.     

十株Bt野生菌杀虫晶体蛋白及基因型分析

利用PCR-RFLP鉴定体系和SDS-PAGE蛋白分析方法,分析了从我国千山地区不同森林地带土壤中分离的10株Bt菌的32类杀虫晶体蛋白基因类型和表达蛋白。研究表明,电镜照片显示晶体形状较为多样,有长菱形、菱形、方形、球形。同时含有cry1、cry7、cry16类基因的有1株菌,同时含有cry1、cry2类基因的有1株菌,含有cry30类基因的有1株菌,含有cry1基因的有3株菌,4株菌不含所鉴定的32类基因。同时也发现,绝大多数含有cry1基因的菌株表达了130ku蛋白,含有cry2基因的菌株表达了60ku的蛋白,含有cry30基因的菌株表达了30ku的蛋白。