小麦穗发芽抗性相关Vp1基因启动子的分离及功能验证

成熟期穗发芽严重影响小麦产量和品质。Vp1是调节胚发育, 促进胚成熟和休眠的重要转录因子, 对小麦种子休眠和穗发芽抗性具有重要作用。本研究分离了普通小麦B基因组Vp1基因的启动子, 生物信息学预测结果表明, 其含有9个脱落酸响应元件ABRE、2个DREB和6个MYB干旱响应元件、3个赤霉素响应元件GARE、1个水杨酸响应元件TCA-E、2个茉莉酸甲酯响应元件TGACG-motif、4个SKn-1和1个RYREPE胚乳特异表达元件。采用5′端缺失的方法, 构建了系列含Vp1启动子不同区段融合GUS报告基因的瞬时表达载体和植物表达载体。通过基因枪转化小麦愈伤组织, 瞬时表达结果显示, Vp1启动子在无诱导的情况下不能启动GUS基因表达, 在低温、ABA、GA、PEG和NaCl诱导后可以启动GUS基因表达, 表现诱导表达特性, 且其诱导表达强度随启动子缺失片段长度变短而减弱。利用Gateway方法成功构建了6个启动子各缺失片段类型的植物表达载体, 并通过农杆菌介导转化四倍体小麦Stewart, 获得转基因植株。该启动子可有效启动GUS基因在转基因植株的花药、糊粉层、穗轴及根中表达, 其他组织中没有表达。当启动子片段大于660 bp时, 外源ABA可诱导启动子启动GUS基因在转基因植株茎节中的表达。     

SbER10＿X1调控饲用高粱光合作用和生物产量的功能特性分析

为了分析SbER10＿X1调控高粱光合作用和生物产量的功能特性，本研究以高粱SbER10＿X1基因过表达株系（SbERex）、目的基因沉默株系（SbERin）和野生型对照株系（WT）为材料，鉴定转基因株系的阳性和目的基因表达水平，挑选SbERex 5和SbERin 6株系，切片观察茎秆细胞大小，测定主茎秆内植物激素含量，分析光合作用相关参数，并连续两年调查生物量相关指标。结果表明：与WT株系相比，SbERex 5茎秆中赤霉素含量显著增加，脱落酸含量显著降低，导致过表达株系茎秆细胞显著增大，株高显著增加，而SbERin 6株系的赤霉素含量显著减少，脱落酸含量显著升高，但主茎秆细胞大小变化不显著。SbERex 5株系的光合速率和水分利用效率显著增加，引起SbERex 5的株高、分蘖数、叶面积、单株产量和单株生物量显著高于WT，而SbERin 6仅存在减小趋势。结果表明SbER10＿X1可以影响植物激素合成，导致高粱细胞体积增大，光合能力增强，有效提升饲用高粱生物产量。     

小麦ERF转录因子W17互作蛋白的筛选和解析

来自小麦的ERF转录因子W17基因参与胁迫应答，过表达W17可显著提高转基因拟南芥的抗旱性和抗病性。本研究构建了小麦cDNA文库，通过酵母双杂技术筛选W17的互作蛋白，以期进一步解析ERF蛋白的作用机制。将pGBKT7-W17质粒、pGADT7和小麦文库混合转入酵母细胞AH109，在SD/–Trp/–Leu/–His/–Ade营养缺陷型平板上培养，挑选直径大于2 mm的克隆，在SD/Raf/Gal/X-gal平板上划线培养，筛选蓝色克隆。将筛出的克隆测序、BLAST分析，得到4类与W17相互作用的候选蛋白，分别是胁迫相关功能蛋白、翻译后修饰蛋白、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)大亚基/小亚基以及功能未知蛋白。互作验证表明，Hsp90和PPR蛋白与W17有相互作用关系。这些候选蛋白参与信号转导或免疫过程，暗示W17在植物的逆境信号转导、下游基因转录调控，甚至在翻译过程都有重要作用。     

小麦TaBS1转录因子基因的克隆、原核表达及Western blot检测

转录因子在提高植物抗性中起着重要的作用。本实验从小麦中克隆得到一个新的具有DUF822保守域的转录因子基因 TaBS1。为进一步研究该转录因子在参与植物胁迫信号调控中的作用以及蛋白本身的结构、功能和活性等，将 TaBS1基因构建到原核表达载体pET28a(+)上。在终浓度为1 mmol·L^-1 IPTG诱导2 h的条件下，得到融合蛋白 HisTaBS1，并用Western blot确定所表达的蛋白确实为融合蛋白 HisTaBS1。     

小麦转录因子 TaDREB6基因启动子的克隆及活性分析

启动子的分析有助于解析植物抵御不良环境的机制。植物DREB转录因子参与对干旱、低温和高盐等胁迫的响应,在抗逆中起着重要作用。本研究利用反向PCR方法从小麦中克隆获得DREB转录因子TaDREB6基因启动子,长度为1 705 bp。PLACE和PlantCARE分析发现,TaDREB6基因启动子包含多种胁迫相关元件。构建由TaDREB6基因启动子驱动的GUS植物表达载体,转化小麦成熟胚愈伤组织,组织化学染色结果表明,TaDREB6基因启动子是诱导型启动子,受干旱、低温、盐、脱落酸和水杨酸等胁迫诱导。Real-time PCR显示,TaDREB6基因受多种胁迫诱导表达,与TaDREB6启动子活性分析结果一致,这些结果为进一步分析DREB转录因子的功能提供了依据。     

大豆(Glycine max)GmDREB5互作蛋白GmGβ1的筛选及鉴定

从大豆(Glycine max)中克隆了一个与抗逆相关的 DREB (Dehydration Responsive Element Binding Protein)基因GmDREB5.功能分析证明,GmDREB5基因能够显著提高烟草的抗旱性和耐盐性.为了筛选GmDREB5的互作蛋白.采用酵母双杂交系统以GmDREB5蛋白73～226位氨基酸区段为诱饵筛选干旱处理的大豆cDNA文库,发现一个互作蛋白含有保守的WD40结构域,与棉花(Gossypium hirsutum)和水稻(Oryza sativa)的G蛋白β亚基分别具有61%和52%的同源性,说明蛋白可能是一类新的大豆G蛋白β亚基,将其定名为GmGβ1.将GmDREB5与GmGβ1共转化酵母菌株AH109,转化的酵母能够在四营养缺陷型培养基上(SD/trp￣leu￣his￣ade￣)正常生长,而对照小能生长;同时,共转化的酵母能够激活LacZ报告基因的表达,证明GmGβ1与GmDREB5之间存在相互作用.表达特性分析表明,GmGβ1基因受干旱、低温、高盐等胁迫和激素ABA处理的诱导而表达,证明GmGβ1不仅参与植物对非生物胁迫的响应,同时参与对GmDREB5蛋白水平的调控.     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子,属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上,通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响,并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示,所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达,其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR（pathogenesis-related）基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下,转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达,可能与生物胁迫和非生物胁迫相关,证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节,W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

大豆(Glycine max) GmDREB5互作蛋白GmGβ1的筛选及鉴定

从大豆(Glycine max)中克隆了一个与抗逆相关的DREB (Dehydration Responsive Element Binding Protein) 基因GmDREB5。功能分析证明, GmDREB5基因能够显著提高烟草的抗旱性和耐盐性。为了筛选GmDREB5的互作蛋白, 采用酵母双杂交系统以GmDREB5蛋白73~226位氨基酸区段为诱饵筛选干旱处理的大豆cDNA文库, 发现一个互作蛋白含有保守的WD40结构域, 与棉花(Gossypium hirsutum)和水稻(Oryza sativa)的G蛋白β亚基分别具有61%和52%的同源性, 说明蛋白可能是一类新的大豆G蛋白β亚基, 将其定名为GmGβ1。将GmDREB5与GmGβ1共转化酵母菌株AH109, 转化的酵母能够在四营养缺陷型培养基上(SD/ trp- leu- his- ade-)正常生长, 而对照不能生长; 同时, 共转化的酵母能够激活LacZ报告基因的表达, 证明GmGβ1与GmDREB5之间存在相互作用。表达特性分析表明, GmGβ1基因受干旱、低温、高盐等胁迫和激素ABA处理的诱导而表达, 证明GmGβ1不仅参与植物对非生物胁迫的响应, 同时参与对GmDREB5蛋白水平的调控。     

DREB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用机理及应用研究进展

干旱、高盐和低温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量。转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB转录因子含有一个保守的AP2/EREBP结构域,参与外界环境胁迫的应答响应,通过结合DRE(Dehydration responsive element)顺式作用元件,调控下游胁迫相关基因的转录表达,改良植物的抗性。本文在前人研究的基础上,综述了DREB转录因子的结构特征、介导的信号传递途径、对非生物胁迫的响应以及转基因的研究进展,旨在为作物的抗逆育种提供理论依据。