甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。     

AM真菌改善植物磷营养吸收和转运机制的研究进展

旨在深入了解丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌在植物吸收和转运磷元素方面的机制。本研究归纳了近年来关于AM真菌能够促使植物改善磷营养（如磷酸盐转运蛋白、磷酸酶基因等）相关的最新研究成果,着重分析了AM真菌的菌根吸收途径,总结了国内外关于AM真菌对水溶性无机磷、难溶性无机磷和有机磷等3种土壤磷存在形态下的利用机制。最后指出该领域仍存在的一些问题以及未来的研究侧重点。     

叶蛋白研究进展

叶蛋白是一类从植物叶片中提取的蛋白质,一般其最终蛋白质得率占总叶蛋白的40%~60%,其脂肪含量低且不含胆固醇,是一类具有较高的营养价值和保健功能的蛋白质。本文概述了叶蛋白的多种来源,介绍了7种叶蛋白的提取方法,并对叶蛋白的脱毒、脱色、脱腥及营养价值进行了分析。同时还简述了叶蛋白在饲用、食用和医用方面的应用,以期为读者提供叶蛋白研究的最新进展。     

狗枣猕猴桃胚胎发育晚期富集蛋白的生物信息学分析

胚胎发育晚期富集蛋白(LEA)是目前最受关注的逆境胁迫响应蛋白,在植物受到多种胁迫时LEA蛋白大量表达,从而减轻了植物受到的逆境伤害。利用生物信息学方法对狗枣猕猴桃胚胎发育晚期富集蛋白(AkLEA)进行结构及功能预测。结果表明:狗枣猕猴桃AkLEA的cDNA全长为1 292 bp,CDS为657 bp,编码蛋白由221个氨基酸构成、具有AkLEA的保守序列,是LEA蛋白(PLN03160)超家族的一员,是一个亲水性、稳定的蛋白。与其他17种植物的LEA氨基酸序列进行对比,结果表明,狗枣猕猴桃AkLEA基因与中华猕猴桃变种亲缘关系较近,而与杨树、石榴等植物亲缘关系较远。本研究结果可为狗枣猕猴桃AkLEA基因功能的进一步研究提供参考。     

香蕉条斑病毒ORF Ⅰ基因克隆及编码蛋白和同源物的生物信息学分析

【目的】探明杆状DNA病毒属病毒的ORFⅠ基因功能。【方法】本研究从香蕉条斑病毒云南分离株(BSV-YN)中克隆了BSV ORFⅠ基因,通过核苷酸和氨基酸序列分析和同源关系分析,确定了BSV-YN的分类地位;对其编码蛋白及同源物的理化性质、氨基酸序列组成、亲疏水性、跨膜区域、信号肽、亚细胞定位、磷酸化位点、同源结构域、蛋白二级和三级结构等进行预测和分析。【结果】BSV ORFⅠ基因片段大小为528 bp,编码175个氨基酸,通过核苷酸和氨基酸序列分析和同源关系分析,确定了BSV-YN属于BSGFV种。生物信息学分析表明,BSV-YN ORFⅠ及同源蛋白都是不稳定的、亲水性蛋白,以丝氨酸和苏氨酸磷酸化为主。这些蛋白二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,无信号肽或跨膜区域。亚细胞定位预测表明,BSV-YN ORFⅠ及同源蛋白主要在细胞核分布,推测它们在病毒感染的宿主细胞核中发挥重要作用。【结论】推测BSV-YN ORFⅠ在病毒感染的宿主细胞核中参与病毒复制、转录等相关过程。本研究为进一步开展该蛋白的功能研究提供科学线索。     

稻曲病菌Six1类效应蛋白UvSix1-1的功能研究

 稻曲病菌在侵染过程中会分泌大量的效应蛋白来帮助其侵染。本研究鉴定到一个稻曲病菌效应蛋白UvSix1-1,同源序列比对及系统发育分析发现其具有Six1蛋白保守的氨基酸位点,并与多个病原菌中的Six1蛋白具有同源性。进一步研究发现UvSix1-1可以抑制Bax、XEG1和INF1引起的烟草叶片细胞坏死,并且其预测的信号肽区域具有分泌功能,在烟草上瞬时表达UvSix1-1可以促进辣椒疫霉的定殖。对不同稻曲菌株中的序列进行分析,没有发现序列多态性,说明该基因非常保守。以上研究结果表明,UvSix1-1在病原菌侵染过程中发挥作用,研究结果为稻曲病菌效应蛋白的研究提供参考。     

玉米早期籽粒中强表达启动子的筛选

在植物基因表达调控的过程中,启动子作为调控基因表达的顺式元件起着重要作用。为了筛选在玉米早期籽粒中强表达的启动子,选取6个启动子pCaMV35SD、pUbiquitin、pZmActin1、pZmSTK2、pZm66589和pZmbHLH148,分别构建EGFP表达载体并转染玉米原生质体,快速验证载体功能构建的正确性;同时采用花粉磁转染法将6个表达载体导入玉米自交系郑58中,并对不同启动子驱动的EGFP载体在授粉后48h玉米籽粒中的荧光强度和荧光检出率进行观察和统计分析。结果表明,6个启动子驱动EGFP表达载体构建正确;pCaMV35SD启动子驱动EGFP表达载体的荧光最强,6个启动子驱动EGFP表达载体由强到弱依次为pCaMV35SD>pZmSTK2>pZm66589>pZmbHLH148>pUbiquitin>pZmActin1,其荧光检出率分别为27.17%、27.17%、29.83%、23.84%、13.40%和30.57%。