水稻细胞程序死亡基因OsLSD1的功能研究

拟南芥ISD1基因编码一个含有三个锌指结构域(zinc finger dcmnin)的负调控因子，推测LSD1蛋白通过转录调控，抑制拟南芥的prodeath pathway或激活antideath pathway，从而调控拟南芥类似HR的细胞死亡。ISD1突变体的假病斑表型在长光照条件下才表现出来，是隐性突变。该突变体对细菌和真菌表现为非特异性抗性。研究表明，     

草莓果生炭疽菌LysM效应子CfLysM2的致病功能分析

果生炭疽菌Colletotrichum fructicola侵染引起的草莓炭疽病是草莓生产中的重要病害。前期研究发现一个在果生炭疽菌侵染阶段高表达的含LysM结构域的候选效应子CfLysM2。为进一步研究CfLysM2的致病功能,运用同源重组方法构建CfLysM2缺失突变株ΔCfLysM2和回补菌株CfLysM2c。致病力测定结果表明,接种后15 d,ΔCfLysM2接种的草莓叶片病情指数显著下降。荧光定量PCR分析表明CfLysM2基因在果生炭疽菌接种草莓叶片后24 h相对表达量最高。利用转录组技术对野生型菌株(wild-type strain, WT)和ΔCfLysM2接种后24 h的草莓叶片样品进行比较分析,获得差异表达基因109个。CfLysM2的缺失导致宿主代谢途径尤其是次生代谢物生物合成通路的激活,说明CfLysM2可能在果生炭疽菌侵染草莓过程中通过靶向黄酮醇合成酶等代谢相关基因,抑制植物次生代谢产物合成及其介导的抗真菌免疫,保证其顺利侵染。该研究为揭示CfLysM2机理及对果生炭疽菌和草莓互作研究奠定了理论基础。     

白斑狗鱼StAR基因克隆及其表达分析

【目的】克隆白斑狗鱼（Esox lucius）类固醇激素合成急性调节蛋白（StAR）基因（ElStAR）并分析其组织表达差异,为开展StAR基因生物学功能研究及揭示白斑狗鱼性腺发育机制提供基础资料。【方法】根据GenBank已公布的白斑狗鱼基因组测序结果（NC_047581.1）设计特异性引物,采用RT-PCR克隆ElStAR基因cDNA序列,通过ClustalX、ExPASy、TargetP 1.1、TMHMM 2.0和SignalP 5.0等在线软件进行生物信息学分析,并采用实时荧光定量PCR进行ElStAR基因组织表达定量分析。【结果】ElStAR基因cDNA序列长度1485 bp,其开放阅读框（ORF）为864 bp,共编码287个氨基酸残基;ElStAR氨基酸序列与北极红点鲑StAR氨基酸序列的相似性最高（93.33%）,与海鳟、条纹鲈鱼、金头鲷、大菱鲆、斑马鱼、半滑舌鳎的相似性均高于75.00%,而与小家鼠的相似性最低（59.15%）;基于StAR氨基酸序列相似性构建的系统发育进化树也显示白斑狗鱼与北极红点鲑和海鳟等鲑科鱼类处于同一分支。ElStAR蛋白相对分子量为32.23 kD,理论等电点（pI）为8.98,为不稳定的亲水性蛋白;具有START结构域,无信号肽及跨膜结构,符合线粒体靶向肽的基本特征。ElStAR蛋白二级结构由α-螺旋（占40.77%）、无规则卷曲（占35.89%）、延伸链（占18.12%）和β-折叠（占5.23%）组成,其三级结构是由α-螺旋配合多个β-折叠卷曲盘旋而成。ElStAR基因在白斑狗鱼精巢、卵巢、头肾、肝脏、肌肉及脑组织中均有不同程度的表达,且在精巢中的相对表达量极显著高于在卵巢中的相对表达量（P<0.01）,呈明显的性别二态性表达模式。【结论】ElStAR基因编码蛋白结构和功能十分保守,具有典型的START结构域,对胆固醇的运输和调节起重要作用。ElStAR基因在白斑狗鱼精巢及卵巢中的表达存在极显著差异,可能在维持白斑狗鱼精巢的发育形成中发挥重要作用。     

草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因家族的基因组鉴定及其表达特征分析

为明确重大入侵性害虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda CRAL_TRIO结构域基因的功能,利用同源比对法鉴定该害虫基因组中的CRAL_TRIO结构域基因,利用系统进化树和基因染色体定位探究其进化关系,使用数字基因表达谱分析其在不同发育阶段的表达情况,并采用反转录PCR技术分析19个CRAL_TRIO结构域基因在雌雄成虫不同组织中的表达特征。结果显示,从草地贪夜蛾基因组中鉴定到46个CRAL_TRIO结构域基因,所编码的氨基酸序列存在典型CRAL_TRIO结构域,且该结构域中有8个保守的氨基酸位点。系统进化树和基因染色体定位分析表明,多数草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因通过基因复制进化而来。基因表达谱分析发现,草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因在不同发育阶段的表达可聚为2组,其中一组在幼虫前期高表达,另一组在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达。挑选验证的CRAL_TRIO结构域基因大部分在触角和脑中高表达,有2个基因在触角中特异性表达,部分在复眼中具有较高的表达量,表明这些CRAL_TRIO结构域基因在草地贪夜蛾嗅觉和视觉行为调控中起重要作用。     

玉米LIM结构域蛋白基因家族分析

采用生物信息学的方法,在玉米全基因组水平鉴定并分析玉米LIM蛋白基因,鉴定出11个ZmLIM基因,分别分布于玉米的8条染色体上。结构域分析表明,多数LIM蛋白包括2个典型的LIM结构域。系统发育分析表明,LIM家族可以分为3个亚家族。假定调控元件分析发现,所有LIM基因启动子都具有大量花粉特异表达元件,相对来说其他组织器官特异表达,激素和逆境调控元件数量很少。EST基因表达数据分析表明,该家族成员具有明显的时空表达特性。     

谷子三结构域多铜氧化酶基因家族的比较基因组学分析

三结构域多铜氧化酶(Three-domain multi-copper oxidase)是多铜氧化酶超基因家族中最大的一个家族,具有多种生物学功能。本研究利用比较基因组学方法对谷子(Setaria italica)中该家族进行了全基因组学分析,结果显示,谷子三结构域多铜氧化酶基因家族发生了大规模扩张,主要是由谷子物种形成后该基因家族成员的串联重复所导致。谷子三结构域多铜氧化酶基因分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个类群,串联重复基因主要集中在ClassⅠ-7亚类,对这一亚类基因进行选择压力分析发现7个氨基酸位点受到正选择。谷子三结构域多铜氧化酶能响应多种逆境胁迫,ABA和PEG处理下该类基因的表达整体呈上调模式,热胁迫下整体呈下调模式,且差异表达基因具有类群聚集现象,冷胁迫和盐胁迫下也有多个基因显著差异表达。本研究揭示了谷子三结构域多铜氧化酶基因家族的进化规律,并为深入研究该基因的功能提供线索。     

植物小G蛋白功能的最新研究进展

小G蛋白超家族包括Ras、Rab、Rho、Arf和Ran亚家族,不同成员间在结构和功能方面又呈现明显的多样性。小G蛋白作为重要的分子开关,其结构域主要包括4个鸟苷酸（GTP／GDP）结合域、1个效应区,其鸟苷酸结合域起着关键作用且保守性最高,在植物、动物和酵母中均有较高的保守性。小G蛋白成员凭借其多样性和不同鸟苷酸结合态的功能调控（结合GTP时为活性状态,而结合GDP时为非活性状态）,参与多种细胞生命活动,履行不同的生物学功能,例如基因表达调控,细胞骨架重组,囊泡运输的调节,出芽过程,核一质运输及微管形成。本文主要阐述植物中研究小G蛋白各个家族功能的最新进展。     

一个二粒小麦LRR类受体蛋白激酶基因的克隆和鉴定

 Near the HMW-glutenin gene of wheat (Triticum aestivum), there is a locus (temporarily named TaXa) encoding LRR-receptor-like protein kinase, which is homologous to disease resistance protein Xa21 of rice (Oryza sativa). Through RT-PCR approach, a cDNA clone of ZS2002 was isolated from the orthologous locus of TaXa in Triticum turgidum. ZS2002 was 3 081 bp long and encoding a peptide composed of 1 026 amino acid. The protein included N-terminal conserved sequence, LRR domains, a transmembrane region and a serine/threonine protein kinase domain. ZS2002 was expressed in root, stem, leaf and spike. The transcribing in seedling leaves was significantly enhanced by Blumeria graminis f.sp. tritici. TaXa gene might play a role in powdery mildew resistance reaction in Triticum.     

MYB转录因子基因MIXTA及其同源基因功能的研究进展

被子植物表皮细胞的形态学建成是目前研究工作中较为流行的生物学现象,其大致包括：表皮细胞形状的改变、表皮细胞附属衍生物的形成、根毛和毛状体的分化等方面,根据大量的试验结果总结发现MIXTA及其同源基因的生物学功能与该现象密切相关。MIXTA是编码一个具有R2R3 MYB结构域的转录因子,自从1994年首次报道在金鱼草中被克隆以来,已经受到广泛的关注并在不同种属试验材料中被更深入地研究和讨论。MIXTA最早被证实的调节功能是促进金鱼草花瓣表皮细胞发生锥形化,使花瓣内表皮具有天鹅绒状质感,野生型金鱼草花瓣表面的锥形细胞在MIXTA突变时形状发生显著扁平化,花瓣内表皮的天鹅绒状质感消失,异位表达的MIXTA同时调控锥形细胞和多细胞腺体毛状体在不同组织部位的生长。近几年的研究发现,除金鱼草外,许多物种中都存在一些类似于MIXTA的基因,统称为MIXTA-like,如唐松草、猴面花、番茄、拟南芥等,特别是在拟南芥中,发现了很多与MIXTA具有高度相似性的基因,这些基因的功能与金鱼草中MIXTA的功能大同小异,并且对其下游基因的调节通路研究的较为透彻。同时,MIXTA作为MYB类转录因子可通过与bHLH转录因子及WD40转录因子结合发生互作,以复合物的形式间接地调控花青素的合成。MIXTA的存在可以影响花瓣表面的温度、气味、颜色、湿度、质感、光学特性等一系列生物学特征,并且通过改变植物花瓣的表型间接影响植物的授粉方式,建立自身的防御保护系统,由此体现MIXTA的生物学功能广泛,对其进行研究的生物学意义可见一斑。文章中首先简要介绍了MIXTA的基本结构,利用氨基酸序列比对及系统发生树等生物信息学技术比较分析MIXTA及其同源蛋白的亲源关系以及它们共同具有的R2R3 MYB结构域,然后从表皮细胞形状的改变（主要指表皮细胞锥形化）、表皮附属衍生物的形成（包括表皮蜡质的合成,毛状体和根毛细胞的分化）、参与激素代谢途径进而间接调控表皮细胞形态建成3方面来论述MIXTA及其同源基因的具体生物学功能,最后对MIXTA在农业、观赏园艺的应用及未来的研究方向进行了展望。     

DELLA家族蛋白研究进展

在已发现的植物GA信号传递分子中,有一类N端具有高度保守的DELLA结构域,称之为DELLA家族蛋白。介绍了DELLA蛋白的保守结构域和降解途径,并综述了其对多种植物激素信号的调控作用,以期提示植物生长发育和植物激素信号转导的奥秘。