白桦BpLHY、BpTOC1与BpGI节律基因生物信息学及表达分析

[目的]探究白桦生物钟基因运行机制及在生长发育、胁迫应答中的作用。[方法]运用生物信息学方法对白桦BpLHY、BpTOC1、BpGI节律基因进行分析,预测其编码蛋白的结构功能。利用RT-PCR方法检测白桦BpLHY、BpTOC1、BpGI基因昼夜表达模式,在非生物胁迫重金属Cd、低温(4℃)、与盐(Na Cl)及信号诱导SA(水杨酸)、SNP(硝普钠)下的表达情况。[结果]白桦BpLHY、BpTOC1、BpGI节律基因编码的均为疏水性非分泌型,具有跨膜能力的mixed蛋白。白桦BpTOC1、BpLHY基因表达量均呈现白天低夜晚高的昼夜变化模式,而BpGI表达量则表现出白天高夜晚低的模式。在重金属Cd、低温(4℃)、与盐(Na Cl)非生物胁迫下,BpLHY、BpTOC1与BpGI均上调表达。SA、SNP诱导白桦BpLHY与BpTOC1表达下调,而诱导BpGI表达上调。[结论]白桦BpLHY、BpTOC1、BpGI节律基因昼夜表达模式及非生物胁迫、信号诱导下的表达特征为进一步研究白桦生物钟基因作用机制及其在植物生长发育和胁迫应答中的作用奠定了基础。     

白桦BpGT14基因启动子克隆及表达活性分析

本文利用SiteFinding-PCR方法克隆了白桦BpGT14基因起始密码子ATG上游2 169 bp序列,并通过PLACE启动子预测工具对其进行元件分析。结果表明,该启动子片段含有启动子核心元件及多种逆境及激素响应元件,同时具有植物苯丙烷及木质素生物合成的MYB类转录因子的重要结合基序。研究选取了其中含有启动子核心元件的1 156 bp片段构建了pBpGT14∷GUS植物表达载体,利用农杆菌侵染的方法将pBpGT14∷GUS报告基因瞬时转化烟草植株,鉴定该启动子在烟草中的表达活性及对非生物胁迫和激素的响应模式。对转基因烟草植株进行GUS染色,结果表明该启动子具有启动活性,且在茎段处活性较高;进一步分析非生物胁迫对烟草中GUS酶活性的影响,表明该启动子对ABA、NaCl、PEG及高温处理均有明显响应,且对于NaCl及PEG处理响应迅速。为了更好的鉴定白桦BpGT14基因启动子在白桦细胞中的启动活性及响应模式,本文构建了pBpGT14∷GFP载体并瞬时转化白桦茎段悬浮细胞,进行研究。GFP转录水平分析结果与GUS酶活性结果基本一致,但其中部分时间点仍存在差异。选取PEG处理3、6、12及24 h的转GFP基因白桦茎段悬浮细胞,在显微镜下观察其绿色荧光蛋白,以此揭示该启动子对干旱的响应模式。结果表明,该启动子在白桦茎段悬浮细胞中启动了GFP的表达,在处理初期(3 h),荧光效果明显;随着处理时间的增加,细胞脱水明显,且在细胞壁表现高亮度荧光。