植物SUMO 化修饰研究进展

SUMO(Small ubiquitin-related modifier)化作为一种重要的真核生物翻译后修饰方式,广泛参与真核细胞的各种代谢调控过程。SUMO化修饰过程是一个动态、可逆的循环,需要经过一系列步骤,如SUMO分子的活化、E1激活酶、E2缀合酶、E3连接酶和特异性蛋白酶的去SUMO化。植物的SUMO化修饰参与了植物对激素的响应、花的发育、开花控制、营养元素的吸收和逆境响应等重要生物学过程。近年来,SUMO 化已成为植物功能基因研究中的新生长点。以拟南芥和水稻为主,综述了SUMO化修饰过程的组成成分、SUMO化与植物对激素响应的关系、SUMO化参与的植物开花控制、SUMO化与植物对非生物胁迫的响应等方面的研究现状,并对植物SUMO化研究中存在的问题提出建议,以期更好地理解SUMO化修饰在植物生长发育中的作用。     

拟南芥CDR6基因过表达载体构建及过量表达植株筛选鉴定

[目的]以拟南芥为材料克隆CDR6基因,构建CDR6基因的过量表达载体并筛选鉴定获得过表达植株.[方法]提取拟南芥mR-NA,反转录成cDNA,并以此为模板克隆CDR6基因CDS全长,通过限制性内切酶切割、T4 DNA连接酶连接,将CDR6基因CDS全长连接到带有35S强启动子的pXB094载体上;然后转化至Trans1-T1感受态细胞中,菌落PCR鉴定阳性单克隆并测序确认.将重组质粒转化至根瘤农杆菌GV3101菌株,通过浸花法侵染拟南芥野生型植株,通过抗性筛选和鉴定获得预期的转基因植株.[结果]菌落PCR鉴定和测序结果表明CDR6基因已成功构建至pXB094载体;通过抗性筛选并鉴定获得了过量表达阳性植株.[结论]筛选和鉴定获得的过量表达植株为研究CDR6基因的分子功能奠定了基础.     

拟南芥核苷磷酸化酶基因的组织表达及其T-DNA插入突变体鉴定

为探明植物核苷磷酸化酶家族基因信息及生理功能,采用PCR扩增的方法,研究了模式植物拟南芥核苷磷酸化酶家族基因在不同组织中的表达,并对其核苷磷酸化酶基因T-DNA插入突变体进行鉴定。结果表明:At4g24340和At4g28940基因在根组织中大量转录表达,其他组织均微量检测到转录表达;At4g24350在各个组织中均有少量转录表达;经T-DNA插入结合转录表达鉴定,At4g28940和At4g24350基因为敲除突变体。     

改进的拟南芥CAPS标记方法

在模式植物拟南芥（Ambidopsis thaliana）的一种生态型Columbia（Col）中，存在大多数CAPS（切割扩增的多态性序列）标记的标记酶识别位点；而用于分析的酶中，只有37．5％～47．5％的酶在Col基因组的扩增区段存在酶识别位点，超过半数的酶在大多数CAPS标记的开发中无作用。因此，建立了一种改进的开发CAPS标记的方法。首先进行限制性内切酶分析，筛选出在Col基因组的扩增区段存在酶识别位点的候选酶，然后再在候选酶中筛选CAPS标记酶；只有在候选酶中找不到CAPS标记酶时，才在其它酶中筛选。应用实验结果表明，即使不知道拟南芥的另两种生态型Landsberg erecta（Let）和Cape Verde Islands（Cvi）的基因组序列，也可利用Col基因组序列开发Let和Cvi的CAPS标记，可节约超过500／0酶的费用。这种基于基因组的CAPS（geCAPS）方法在其它植物如水稻（Oryza sativa）和茶叶（Camellia sinensis）中的应用进行了讨论。     

拟南芥抗葱链格孢相关基因的差异表达分析

选取病拟南芥转基因NahG(抗病)、生态型WS-2(抗病)和Shakh-dara(感病)为材料,利用mRNA差异显示技术(DDRT-PCR)对抗、感病材料接种葱链格孢后抗性相关基因的差异表达情况进行了分析,共获得135个与拟南芥抗葱链格孢侵染相关的差异表达片段。反式Northern杂交结果表明,38个差异表达片段为阳性片段,阳性率为28.1%。同源性分析结果表明,拟南芥抗感生态型感染葱链格孢后,诱导了呼吸过程、参与细胞壁构建和蛋白质水解等相关基因的表达。其中,接种3 h诱导表达的WS-2-47序列编码含有SH3保守域的Sla1蛋白,表明拟南芥受葱链格孢侵染后可能是通过寄主细胞壁的改变来提高寄主的抗病性。     

拟南芥ft-1突变体对非生物胁迫的响应

对植物生存与生长不利的不良环境称逆境。在逆境条件下,植物往往提早开花,快速完成生活史来适应逆境。因此,开花基因与逆境有着密切的关系。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)开花基因FLOWERING LOCUST(FT)突变体ft-1和野生型Col-0为材料,对在胁迫下生长的幼苗主根长进行了表型分析。结果显示,在正常条件下生长的ft-1突变体与Col-0根长相似。突变体ft-1和野生型Col-0对NaCl处理显示出极显著差异,且只在高浓度渗透胁迫下表现出显著差异。表明ft-1可能参与植株抗盐过程,与渗透胁迫关系不大。磷盐与钾盐处理与渗透处理结果类似。铵盐下生长的突变体ft-1和野生型Col-0的根长无显著差异,表明ft-1可能不参与铵盐胁迫。硝盐和混合氮盐处理下,两者均产生了极显著或显著差异,表明ft-1可能参与硝盐胁迫过程。     

利用酵母磷酸甘露糖异构酶基因作为拟南芥遗传转化的筛选标记

利用PCR反应克隆来自酿酒酵母的磷酸甘露糖异构酶(PMI)基因pmi,通过农杆菌介导的花序侵染法将PMI的基因导入受体拟南芥中,将转化后的拟南芥种子放在质量浓度为1g/L的甘露糖MS培养基上进行筛选培养,共得到抗性拟南芥植株4株。PCR反应证明酵母PMI的基因pmi已经整合到拟南芥基因组中,RT-PCR检测证明该基因的内含子能够在拟南芥中被正确剪切,同时通过GUS化学组织染色方法证明了伴随转化的GUS基因gus在拟南芥中得以表达,以上研究结果说明酵母PMI/甘露糖系统可以作为拟南芥遗传转化的筛选标记。     

拟南芥尾翼茎突变体tfos基因的分子标记定位

在短日照生长条件下,拟南芥维管发育有一定量的次生生长,可模拟林木木材的形成过程。前期研究中,筛选到 1 个突变体,在短日照生长条件下,相对于野生型,该突变体植株矮化且茎中下部有脊状结构附着,并伴随有发育迟缓、营养生长时期延长和莲座叶叶片边缘呈锯齿状等性状,将其命名为尾翼茎突变体( tfos) 。切片显微观察表明,尾翼组织具有明显维管结构,推测为茎内部细胞不正常分化导致该表型; 遗传分析显示,突变性状受隐性单基因控制。进一步利用分子标记技术对该基因进行定位分析,结果将其定位到 1 号染色体上,与 SSLP 标记F11A17-48074 紧密连锁。     

离子束注入拟南芥种子的生物效应研究

用不同剂量的离子束注入模式生物拟南芥种子,在生物效应研究中发现,种子的发芽势、发芽率是随注入剂量的效应曲线呈现"马鞍型",在400剂量单位时发芽势、发芽率均达到峰值。生理生化指标在离子束的不同剂量之间存在着一定的相关性,叶绿素含量在1 000剂量单位时达到最大值;拟南芥种子SOD、POD、CAT 3种保护酶的活性在800和1 000剂量单位时达到最大值,当注入剂量大于1 000剂量单位时对酶活性呈现明显的抑制效应。实验数据说明,离子注入中等剂量时对种子具有刺激效应,高剂量对细胞具有破坏作用。     

转ZmPEPC与ZmPPDK基因拟南芥对干旱胁迫的反应

为探究干旱胁迫对转玉米高光效基因ZmPEPC与ZmPPDK拟南芥的影响,本研究选用2个转PEPC基因株系(PC90,PC73),2个转PPDK基因株系(PK17,PK26),1个转PEPC+PPDK基因株系(PCK110)和对照株系(GLC)为试验材料。在幼苗期分别用150mmol/L和250mmol/L甘露醇(Mannitol)模拟干旱胁迫处理,测定幼苗根长,结果显示,在胁迫处理下,转PEPC、PPDK和PEPC+PPDK基因拟南芥幼苗的平均相对根长分别较对照增加了43.8%,48.4%和50.6%。在成株期进行干旱胁迫处理,测定莲座叶片的叶绿素荧光参数,叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛含量和成株死亡率,结果显示,在胁迫处理下,供试材料F0增加,Fv/Fm减小,对照F0增幅最大,为20.4%,Fv/Fm最小,为0.78;转PEPC、PPDK和PEPC+PPDK基因拟南芥株系平均相对叶绿素含量分别较对照增加12.6%,15.4%和23.1%;可溶性糖含量分别较对照增加3.0%,16.3%和24.4%;可溶性蛋白含量分别较对照增加0.6%,10.8%和15.4%;丙二醛含量较对照降低,分别为对照的93.5%,90.3%和84.10%;死亡率分别为12.3%,13.3%和6.7%,极显著低于对照(87.7%)(P<0.01)。上述结果表明,玉米高光效基因ZmPEPC和ZmPPDK可增强拟南芥抵抗干旱胁迫的能力,且这两个基因的共表达可能存在协同作用。