玉米蔗糖非酵解型蛋白激酶2底物蛋白的筛选与鉴定

【目的】筛选玉米蔗糖非酵解型蛋白激酶2(Sucrose non-fermenting protein kinase 2,SnRK2)的底物蛋白,鉴定其在玉米脱落酸(Abscisic acid,ABA)信号转导中的作用,为进一步解析玉米中ABA介导的非生物逆境抗性机制提供参考。【方法】根据前期研究结果,通过与拟南芥SnRK2已知底物蛋白的序列比对和保守基序分析,从磷酸化水平响应ABA诱导且上调的238个蛋白中预测ZmSnRK2作用的底物蛋白,用酵母双杂交试验验证ZmSnRK2家族成员与候选蛋白的相互作用,分析其在玉米ABA信号转导中的作用。【结果】从前期鉴定的玉米磷酸化水平响应ABA诱导且上调的238个蛋白中,预测出10个ZmSnRK2候选底物蛋白,实际扩增出其中8个蛋白的编码基因以及10个ZmSnRK2基因家族成员。酵母双杂交试验结果表明,GenBank序列号为XP_008666965.1、NP_001142137.1和XP_008656995.1的候选底物蛋白,因自体磷酸化不能用酵母双杂交检测,GenBank序列号为NP_001183680.1的候选底物蛋白可以与ZmSnRK2.1、2.2、2.4、2.5、2.7、2.8、2.10、2.11蛋白相互作用,GenBank序列号为NP_001145831.1和NP_001167942.1的候选底物蛋白分别可以与ZmSnRK2.1和ZmSnRK2.10蛋白相互作用。【结论】NP_001183680.1和NP_001167942.1蛋白是ZmSnRK2家族部分成员的磷酸化底物,是玉米ABA信号转导途径的下游组分;NP_001183680.1蛋白与拟南芥丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶同源,NP_001167942.1蛋白为包含SAM结构域的蛋白,这2个蛋白均涉及许多生理生化过程,说明ZmSnRK2下游的ABA信号转导呈发散状。     

种肥减量对冬小麦农艺性状、氮磷及籽粒灌浆特性的影响

[目的]基于施肥播种一体化,探求冬小麦种肥减量的可行性。[方法]以‘山农129’(Triticum aestivum)为材料,研究了种肥用量F1(150kg·hm~(-2))、F2(225kg·hm~(-2))、F3(300kg·hm~(-2))对小麦植株农艺性状、氮磷、籽粒灌浆及蛋白积累、产量的影响。[结果](1)生育进程对小麦植株农艺性状及氮磷含量的影响大于种肥用量,不同种肥用量间差异显著(P0.05),F2处理的各项指标优于F1和F3;(2)不同种肥减量处理下小麦籽粒灌浆过程均符合Logistic方程,其中F2处理灌浆速率大,灌浆持续时间长;(3)灌浆期小麦籽粒蛋白质含量随灌浆进程表现为"高-低-高"的变化趋势,其蛋白组分随灌浆进程表现各不相同,清蛋白含量逐渐降低,与千粒重变化趋势相反;而醇溶蛋白、谷蛋白含量逐渐升高,与千粒重变化趋势一致;球蛋白含量则与籽粒蛋白质变化趋势一致。相关分析表明,随灌浆进程籽粒清蛋白含量与千粒重呈负相关,而总蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白含量与千粒重呈显著正相关(P0.05);其中F2处理千粒重高,籽粒总蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白含量亦高;(4)种肥减量对小麦产量及产量结构的影响显著,其中F2处理穗数、穗粒数、千粒重及产量均显著高于F1和F3(P0.05)。[结论]基于施肥播种一体化的种肥合理减量(225kg·hm~(-2))在山西省中部麦区是可行的。     

谷子ABC转运蛋白基因与抗旱关系的研究

[目的]ABC转运蛋白是一类广泛存在于生物体中最古老的蛋白家族,在植物的生长发育及抗逆胁迫中发挥着重要作用。本文旨在探究ABC转运蛋白基因与谷子抗旱性的关系,挖掘谷子抗旱基因,并为谷子抗旱分子机制的研究提供理论依据。[方法]以谷子抗旱品种勾勾母鸡咀(GG)和干旱敏感品种晋汾16(JF16)为研究材料,在苗期对二者用20%PEG胁迫处理,并取其叶片进行转录组测序,筛选出4个与ABC转运蛋白相关的差异表达基因。用生物信息学方法分析基因的基本信息、启动子顺式元件,并构建ABC抗逆相关基因的系统进化树以及对ABC转运蛋白基因进行表达模式分析。[结果]发现谷子ABC转运蛋白基因等电点范围在6.81~8.97之间,分子量范围在51 195.75~161 579.13Da;启动子中包含有许多响应胁迫的功能元件(ABA、Ethylene、GA、MeJA、Light、MYB、SA、热和低温响应元件等);在进化树分析中发现,Seita.1G039400.1和Seita.7G176000.1亲缘关系最近,其次与AtABCC5亲缘关系较近;经过干旱处理,只有Seita.7G176000.1基因在抗旱品种中表达增加,其余3个基因在抗旱品种中表达均降低。[结论]Seita.7G176000.1基因可能通过调节气孔开闭参与植物抗逆,进而调控谷子响应干旱胁迫,初步推测其为谷子ABC基因家族抗旱候选基因,为进一步研究ABC转运蛋白基因与植物抗逆性关系提供理论依据。     

红花油体蛋白基因CtOleosin的克隆及表达

【目的】克隆红花油体蛋白基因CtOleosin,研究其表达特性,为探索其功能奠定基础。【方法】以红花种子为研究对象,于开花后4,8,12,16,20,24,28,32d,提取红花种子总RNA,利用RT-PCR技术克隆红花CtOleosin全长cDNA片段,生物信息学方法分析其特性及结构功能;利用Protparam在线工具分析CtOleosin蛋白的理化性质,用Blastp比对该蛋白与其他物种相关蛋白的同源性,使用SMART软件进行功能区分析;利用荧光定量方法检测该基因在种子不同发育时期的表达量。【结果】克隆了红花CtOleosin基因,其全长639bp,编码213个氨基酸,蛋白理论分子质量约为21.48ku,理论等电点9.39,带正电荷残基18个,负电荷残基14个;红花CtOleosin基因编码产物与向日葵Oleosin的同源性高达59.11%,属于油体蛋白家族成员,此蛋白不存在信号肽,无糖基化位点,存在2个跨膜区;以EF1α作为内参基因分析发现,CtOleosin基因表达量在红花种子发育初期逐渐升高,28d时达到最高,之后又有所下降。【结论】成功克隆了红花CtOleosin基因,明了了其特性、功能、编码产物的基本理化性质,以及其在红花种子不同发育时期的表达量变化情况。     

小体鲟卵透明带家族ZP3亚型和ZPAX基因cDNAs克隆及其组织表达分析

为研究透明带ZP家族在小体鲟Acipenser ruthenus性腺发育、卵子发生等过程中所发挥的作用,采用PCR技术克隆获得小体鲟卵透明带家族ZP3 3种亚型(ArZP3-1、ArZP3-4、ArZP3-5)及ZPAX基因(ArZPAX)cDNA部分序列。结果表明:ArZP3-1部分cDNA序列长度为1029 bp,对应编码342个氨基酸;ArZP3-4部分cDNA序列长度为1191 bp,对应编码397个氨基酸;ArZP3-5部分cDNA序列长度为717 bp,对应编码238个氨基酸;ArZPAX部分cDNA序列长度为733 bp,对应编码243个氨基酸;ArZP3蛋白3种亚型及ArZPAX蛋白氨基酸序列中均含有一个保守的ZP结构域;基于ZP氨基酸序列的系统发育树显示,小体鲟ArZP3蛋白3种亚型与高等鱼类ZP3亲缘关系较近,而ArZPAX蛋白则与哺乳类、鸟类、高等鱼类和爬行类ZPAX亲缘关系均较远;通过半定量RT-PCR进行组织表达特异性分析表明,ArZP3-1基因在小体鲟卵巢、精巢、肝、脑、肾、心、肌肉、鳃中表达,ArZP3-4基因仅在小体鲟卵巢和精巢中表达,而ArZPAX基因在小体鲟卵巢、精巢、肝、肠、肾、脾、心、鳃、脑中均有表达,3个基因在性腺中的表达量均最高,且均具有雌、雄差异性表达特点。     

电磁场对鲫血清4种生化指标的影响研究

为研究电磁场对鱼类生理的影响,试验中将体质量为(103±2)g的40尾鲫Carassius auratus幼鱼分组放置在相同水温(10℃±1℃)、不同电磁场强度(0、0.5、1.0、1.5、2.0 mT的恒定磁场)下培养,并对每组鱼血清中的碱性磷酸酶(AKP)、乙酰胆碱酯酶(AChE)、溶菌酶(LZM)活性和蛋白含量进行测定,试验周期为10 d,电磁场环境由亥姆霍兹线圈产生。结果表明:从试验第2天开始,电磁场试验组AKP活性明显低于对照组(P0.05);电磁场试验组AChE活性在2~10 d内逐渐减弱,并最终下降至初始活性的85.98%~95.47%;试验结束时,电磁场试验组LZM活性显著低于对照组(P0.05),蛋白含量较初始水平降低了24.61%。研究表明,电磁场对鲫血清4种生化指标的影响基本为抑制作用,说明多数外界环境的变化对鱼体本身会造成不利影响。     

区域性冬小麦籽粒蛋白含量遥感监测技术研究

小麦籽粒的品质越来越受到农学家或是食品加工厂的高度重视。目前,很多国家从农 民手中收购小麦时,筛选质量优、蛋白质含量高的小麦,并对其农户给予一定奖励。实现实时监 控和掌握小麦籽粒品质信息,从而更好地指导生产,减少检测化验时间,降低生产成本,有效提 升工作效率。     

补肾活血汤干预衰老大鼠退变椎间盘模型中经典WNT信号通路β-catenin蛋白含量的研究

目的 观察补肾活血汤对衰老大鼠退变椎间盘组织形态结构及β-catenin蛋白含量的影响。方法 选取三月龄健康SD大鼠80只,雌雄各半,随机分为空白组、假模型组、模型组、中药低剂量组以及中药高剂量组,每组16只,雌雄各半。除空白组和假模型组外,其余各组注射D-半乳糖建立大鼠衰老动物模型,空白对照组、假模型组与模型组每日生理盐水灌胃,中药低剂量组及中药高剂量组补肾活血汤每日灌胃,持续12周。分别于造模后、灌胃4周后、灌胃8周后、灌胃12周后每组随机抽取雌雄大鼠各2只处死取材,光镜下观察椎间盘组织形态学变化并运用蛋白质印迹法（Western Blot）检测β-catenin蛋白表达差异。结果 与模型组比较,经补肾活血汤干预后,中药低剂量组及中药高剂量组大鼠椎间盘组织形态学评分降低（P<0.05）,β-catenin蛋白表达水平降低（P<0.05）。结论 补肾活血汤能有效抑制经典Wnt/β-catenin信号通路中关键蛋白分子β-catenin蛋白的表达,从而起到延缓椎间盘退变的作用。     

文心兰生物钟相关基因 PRR7 克隆与表达分析

利用转录组文库中的 PRR7 基因序列,从文心兰盛开期花瓣中扩增得到文心兰 PRR7 基因的 2 个成员,分别命名为 OnPRR7-1（GenBank 登录号：MG543993）和 OnPRR7-2（GenBank 登录号：MG543994）。OnPRR7-1和 OnPRR7-2 基因全长分别为 2 091 bp 和 2 154 bp,分别编码 696 和 717 个氨基酸大小的蛋白质序列。蛋白质二级结构分析表明,OnPRR7-1 和 OnPRR7-2 均为疏水性蛋白。BlastX 比对和系统发育分析表明,OnPRR7-1 和OnPRR7-2 基因和铁皮石斛和小兰屿蝴蝶兰的 PRR 基因同源性比较高。实时荧光定量 PCR 分析结果表明,OnPRR7-1和 OnPRR7-2 基因均呈现昼夜节律性表达格式,并且在正午 12 点时表达量达到峰值;在花发育和衰老过程中,OnPRR7-1 和 OnPRR7-2 基因在花瓣中的表达量均在绽口期和衰老初期达到峰值,表明其有可能在花发育的开花和花衰老的过程中发挥作用。     

利用 CRISPR/Cas9 系统编辑拟南芥 2 个双链结合蛋白

CRSPR/Cas9 系统可对植物的内源基因进行有效定点编辑,为获得基因缺失突变体提供了新的方向。本研究在双链结合蛋白（dsRNA-binding protein,DRB）DRB3 和 DRB5 两个基因外显子的保守序列设计 2 个靶点,并构建与 tRNA 串联的双靶点 CRISPR/Cas9 表达载体。通过一次转化,获得了 DRB3 或 DRB5 单独被编辑或同时被编辑的拟南芥突变体 dcl2drb4 转基因 T1 代植株,为研究 DRB3、DRB5 是否参与 DCL4 介导的抗病毒 RNA 沉默通路奠定基础。