水稻叶片自然衰老过程中Rubisco大亚基的含量变化

 以水稻低叶绿素b突变体及其野生型（镇恢249）为材料,研究了水稻第5叶叶片自然衰老过程中光合放氧、Rubisco大亚基含量变化以及对胰蛋白酶敏感性的变化,并通过喷施不同的抗氧化剂以及氧化剂研究其对Rubisco大亚基含量变化的影响。结果表明,叶片全展后随着衰老进程,突变体与野生型光合放氧速率、Rubisco大亚基相对含量呈下降趋势,抗氧化剂可以不同程度地缓解Rubisco大亚基含量的下降,而氧化剂则加速Rubisco大亚基含量的下降。低叶绿素b突变体的光合放氧速率高于野生型,Rubisco大亚基含量下降慢于野生型,并且衰老进程中突变体Rubisco大亚基对胰蛋白酶的敏感性低于野生型,推测活性氧是Rubisco降解的调节剂之一。     

The response of ACCase-resistant Phalaris paradoxa populations involves two different target site mutations

Phalaris paradoxa (awned canary-grass) is an aggressive annual winter weed in wheat and other arable crops that is controlled mainly by ACCase-inhibiting herbicides: cyclohexanediones (DIMs), aryloxyphenoxypropionates (FOPs) and phenylpyrazolines (DENs, e.g. pinoxaden). The selection pressure imposed on the weed populations by repeated use of these herbicides has resulted in the evolution of increased numbers of ACCase-resistant populations of P. paradoxa in Israel and other countries. Two populations, Revadim (RV) and Mishmar Ha'emek (MH) that were exposed to differing weed and crop management tactics were investigated. Both populations were highly resistant to all FOPs, pinoxaden and cycloxydim, but responded differently to some DIMs. RV plants exhibited much higher resistance to tralkoxydim than MH plants, while showing similar low levels of resistance to tepraloxydim and clethodim. Both populations were equally susceptible to graminicides with other modes of action. The mutations responsible for the observed resistance were identified using PCR-RFLP and by sequencing the carboxyl transferase domain of the chloroplastic ACCase gene. RV plants possess a substitution of Asp₂₀₇₈ to Gly, whereas in MH population a mixture of Ile₂₀₄₁ to Asn or Asp₂₀₇₈ to Gly was found. Our study demonstrates that lack of herbicide and crop rotation may result in the evolution of diverse target site mutations and differential response of the whole plant to ACCase inhibitors.     

谷子抗除草剂的质体ACCase基因及系统发育分析

为进一步培育抗除草剂谷子,掌握除草剂抗性的分子机制,本研究选择抗拿捕净的谷子品系(‘Setaria italic Chum BC 6-1’)和普通敏感谷子品系(‘S.italic Sda11’)ACCase序列进行了比较,并对谷子近缘的14个物种ACCase基因序列分析,计算碱基组成、转换颠换、遗传距离,构建系统进化树。结果表明:2种谷子ACCase酶序列全长2320个氨基酸,仅有11个氨基酸不同。除已报道较多的I-1779-L对拿捕净抗性外,发现另3个位点S-105-N,D-489-Y,W-876-L突变也可能表现出拿捕净抗性。14个ACCase基因序列平均发生转换259对,颠换213对。利用邻接法和最大似然法分别构建系统进化树,显示相似的拓扑结构,奇异虉草、小子虉草先聚合,然后与燕麦和硬直黑麦草聚合。另一支大穗看麦娘、日本看麦娘先聚合,再和罔草聚合。然后这两支聚在一起。第三支上玉米与稗草首先聚在一起,再和谷子聚集,和物种分类一致。仅小麦单独分出,与传统分类物种树不同。本研究发现另外3个位点突变与拿捕净抗性有关,有利于深入理解除草剂抗性机理,为抗除草剂育种和分子系统发育奠定了基础。     

参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,PhANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前己发现并报道了多种PhANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究.本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析.首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如Box Ⅰ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到TaRBCS11、TaRBCS13、TaRBCS10和TaRBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Spl)位于这4段启动子近侧区(-200bp～ATG);根据TaRBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5’端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况.组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804～-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597～-1 198bp.本研究验证了TaRBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究PhANGs表达调控机制提供了重要参考.     

编码缺刻缘绿藻乙酰辅酶A羧化酶BCCP亚基的基因克隆与表达分析

为了探讨在氮饥饿对缺刻缘绿藻花生四烯酸(ArA)合成与积累的影响,通过cDNA末端快速扩增(RACE)和设计简并引物进行反转录(RT)-PCR扩增,克隆了编码该藻异质型乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)的2个生物素羧基载体蛋白(BCCP)的基因序列。其中MiBCCP1基因的cDNA序列长1 267 bp,包含的5'-非翻译区(UTR)长44 bp,3'-UTR长524 bp,开放阅读框(ORF)长699 bp,编码232个氨基酸并含有45个氨基酸序列的叶绿体定位信号肽;预测成熟蛋白分子量约为20 ku。MiBCCP2基因的ORF长789 bp,编码263个氨基酸并含有49个氨基酸的叶绿体定位信号肽,推测成熟蛋白分子量约为22 ku,但其羧基端缺乏生物素酰基化位点。邻接法(NJ)构建的聚类图显示它们分属于2个不同的分支(靴带值为100)。采用半定量反转录(RT)-PCR技术分析这2个基因的表达量,结果显示,在氮饥饿光照培养条件下,它们的相对转录量都先短暂升高然后持续下调,从而表明缺刻缘绿藻脂肪酸的从头合成能力有下降的趋势。结合该藻的ArA含量在该培养条件下明显增加的结果,推测胞质中同质型ACCase对缺刻缘绿藻ArA合成与积累起着更重要的作用。     

外源葡萄糖增强高表达转玉米C4型pepc水稻耐旱性的生理机制

为揭示葡萄糖参与植物耐旱性的内在机制,以高表达转玉米C4型磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC) 基因(C4-pepc)水稻(PC)和受体“Kitaake”(WT)为材料,通过盆栽和水培试验,研究外施葡萄糖联合干旱处理下,功能叶片的光合参数、总可溶性糖及其组分、Ca²⁺、NO含量、己糖激酶活性、B类钙调磷酸酶(calcineurin B-like, CBL)与蔗糖非发酵1 (sucrose nonfermenting-1, SNF1)相关蛋白激酶(SNF1-related protein kinase 3s, SnRK3s)基因表达的变化。结果表明,在盆栽试验中,分蘖期外施3%葡萄糖联合干旱处理对水稻的产量及其构成因子影响不显著,而在孕穗期处理,PC的株高、穗数、每穗实粒重和单株产量均显著高于WT。在水培试验中,外施1%葡萄糖和12% (m/v)聚乙二醇6000 (polyethylene glycol-6000, PEG-6000)模拟干旱处理,均显著提高了PC功能叶片的净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)和羧化效率(CE),叶片内蔗糖和果糖的含量也均显著高于WT。值得关注的是,PC叶片己糖激酶(hexokinase, HXK)活性、CBL1/SnRK3.1/SnRK3.4/ SnRK3.21基因的相对表达量在外施1%葡萄糖联合12% PEG模拟干旱处理下均显著低于12%PEG处理,而NO含量则显著上升。相关性分析也表明,PC中Pn、胞间CO2浓度(Ci)和Gs分别与葡萄糖含量、HXK活性和SnRK3.16基因表达显著相关。外施葡萄糖处理可上调PC糖水平,下调其CBL和SnRK3s基因表达,诱导NO参与叶片气孔调节,从而增强保水能力,保持光合能力稳定,最终表现为耐旱。     

瘦蛋白对犊牛肝细胞PC mRNA表达及其活性的影响

取单层培养72 h生长良好的犊牛肝细胞,采用单因素重复试验,分别添加0,2.5,5.0,10.0,50.0,100.0 ng/mL的牛重组牛瘦蛋白(Leptin),每个处理3个重复(每重复2孔)。再培养12 h后分别提取RNA并制备细胞上清液。应用荧光定量PCR方法检测外源leptin对肝细胞糖异生关键酶丙酮酸羧化酶(Pyruvate car-boxylase,PC)基因表达的影响,同时用比色法检测其对肝细胞PC活性的影响。结果表明:一定浓度的Leptin显著抑制了肝细胞PC mRNA表达,降低了PC活性。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的生物信息学分析

[目的]为改造磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因、提高PEPC活性寻找线索。[方法]对GenBank上登录的PEPC的cDNA序列、氨基酸序列进行BLAST搜索,运用生物信息学方法进行信号肽分析、亚细胞定位、结构域分析以及PEPC蛋白质氨基酸序列的同源性分析和系统进化树分析。[结果]共搜寻到62个PEPC蛋白质序列,绝大多数属于C3植物,9个属于C4植物。绝大多数PEPC没有存在信号肽的可能性。62个PEPC蛋白的亚细胞定位基本一致,均具有Phosphoenolpyruvate carboxylase结构域,未发现其他结构域。通过进化树分析可分别将C3植物和C4植物的PEPC酶分成4组和3组。62个PEPC蛋白质氨基酸序列的同源性为86.70%,而其在19个C3植物和9个C4植物中则分别为89.63%和89.61%。[结论]C4植物PEPC的423位上的丙氨酸和862位上的酪氨酸高度保守,而C3植物的428位和871位的氨基酸则缺少同源性,可能与C3和C4植物PEPC的活性差异有关。     

日粮中添加罗格列酮和梧桐子油对绵羊脂代谢相关酶活性的影响

为研究日粮中添加硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)的活性促进剂(罗格列酮)和抑制剂(梧桐子油)对绵羊背最长肌及皮下脂肪组织中的脂肪酸合成酶(FAS)、脂蛋白脂酶(LPL)、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)以及SCD酶活性的影响,选18只体重为27.71±2.64kg、生理状态相似的杂交公羊(美利奴♂×小尾寒羊♀),将其随机分为3组,每组6只,单栏饲养。对照组饲喂基础日粮,梧桐子油组饲喂基础日粮+15g/d梧桐子油,罗格列酮组(L组)饲喂基础日粮+8mg/d罗格列酮。结果表明:1)与对照组相比,罗格列酮可以显著提高绵羊背最长肌中LPL、SCD和皮下脂肪中FAS酶的活性(P0.05),然而,对背最长肌和皮下脂肪中ACC酶的活性没有影响。2)与对照组相比,梧桐子油抑制了绵羊背最长肌中ACC和SCD酶的活性,但对皮下脂肪中的ACC、FAS、LPL和SCD酶活性没有影响。本试验表明罗格列酮可以通过增强机体对胰岛素的敏感性,进而提高SCD和FAS的活性,另外罗格列酮还可以通过激活PPAR-γ,进而提高组织中LPL的活性;富含不饱和脂肪酸的梧桐子油可以通过抑制ACC的基因表达而影响组织中其酶活性的变化,SCD的活性受到梧桐子油中苹婆酸和其他多不饱和脂肪酸的抑制作用而表现出活性降低的结果。     

椰子乙酰CoA羧化酶(ACC)基因的鉴定及表达分析

[目的]克隆椰子的乙酰Co A羧化酶(ACC)基因.[方法]通过已发表的椰子转录组注释结果,鉴定潜在的椰子ACC基因.分析ACC基因在椰子果肉和嫩叶混合样转录组中的RPKM值,同时,采用实时定量PCR技术研究5个高RPKM值的ACC基因在椰子果肉发育的不同时期的表达情况.[结果]共获得21个椰子的ACC基因,这21个ACC基因在椰子果肉和嫩叶混合样品中有较高的表达量,4个ACC基因(Unigene7806、Unigene47155、Unigene7847和CL185.Contig1)在椰子果肉发育9个月时表达量最高.[结论]该研究为解析椰子脂肪酸积累的分子机制提供了前期工作基础.