玉米种胚内质网胁迫相关基因对人工老化处理的响应

【目的】在植物中,内质网胁迫(endoplasmic reticulum stress,ERS)和未折叠蛋白应答(unfolded protein response,UPR)参与环境胁迫响应过程,然而,玉米种子老化过程中内质网胁迫相关基因表达情况尚未见报道。文章利用基因数字表达谱技术探究玉米种子老化过程中内质网胁迫相关基因表达规律,以期为揭示种子衰老的分子机制提供理论依据。【方法】以玉米杂交种郑单958种子为材料,采用高温(45℃)高湿(相对湿度100%)的方法进行人工老化处理。分别提取未老化处理(对照)和老化处理3 d的玉米种胚总RNA,利用Illumina Hi Seq TM 2000平台进行高通量测序。去除原始数据中的接头序列、包含模糊碱基的序列以及低质量序列,获得Clean reads,利用短序列比对软件SOAPaligner/SOAP2将Clean Reads分别比对到玉米参考基因组和参考基因序列,采用RPKM(reads per kb per million reads)方法计算基因的表达量,根据FDR(false discovery rate)0.001和|log2 ratio(T/CK)|≥1的标准筛选差异表达的基因,对获得的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)数据库功能注释分析,筛选出响应人工老化的内质网胁迫相关差异表达基因。利用q RT-PCR技术定量分析内质网胁迫相关基因在不同人工老化时间内的表达特性。【结果】基因数字表达谱鉴定结果表明,有104个差异表达基因在人工老化过程中参与内质网蛋白质加工(protein processing in endoplasmic reticulum)通路,其中内质网胁迫相关基因有97个(81个上调表达,16个下调表达)。对差异表达基因功能注释分析表明,内质网胁迫的标志性蛋白基因Bi P以及分子伴侣蛋白基因CRT、CNT和GRP94等显著上调表达。参与内质网相关性降解(endoplasmic reticulum-associated degradation,ERAD)途径的有83个差异表达基因(70个上调,13个下调),其中启动ERAD途径的关键酶基因EDEM(ER degradation enhancing mannosidase I-like protein)下调,参与蛋白泛素化的E2泛素结合酶基因Ubc H5、E3泛素连接酶基因Hrd1和Doa10等也发生显著的表达变化。q RT-PCR结果表明,内质网胁迫相关基因在不同人工老化时间内表现表达多样性和复杂性。【结论】人工老化处理能造成玉米种胚细胞发生内质网胁迫。细胞通过上调分子伴侣基因表达和诱导ERAD途径响应内质网胁迫,但ERAD途径受阻可能引起错误折叠蛋白聚集,从而进一步加剧细胞损伤,最终导致种子活力降低甚至丧失。     

植物HKT转运蛋白研究进展

HKT（high—affinity K^＋ transporter）转运蛋白即高亲和K^＋转运载体，是与植物耐盐胁迫有关的一类Na^＋或艮转运体或Na^＋-K^＋共转运体。根据HKT类蛋白的结构及具体功能的不同该家族可以分成两个亚家族，亚家族1最重要的功能区域所含氨基酸为丝氨酸，是Na^＋特异性载体，而亚家族2在该点则是甘氨酸，是Na^＋-K^＋的协同运输体或Na^＋-K^＋的单一转运体。具体到不同基因，不同植物，以及不同环境条件下HKT的具体作用不尽相同。本文综述了近年来国内外对HKT类蛋白的研究成果与进展，涉及到HKT家族的命名，亚家族的分类，HKT家族各个基因同源性以及其表达部位等。对HKT的深入研究对提高作物K^＋的利用效率，减少盐渍危害，具有十分重要的意义。     

大豆铁结合蛋白基因的克隆及其推定蛋白结构分析

根据GeneBank数据库中大豆类铁结合蛋白序列设计引物,通过反转录方法从豫豆8号中克隆到cDNA片段,测序结果表明,该基因cDNA全长752 bp,编码250氨基酸.利用DNAMAN软件进行序列比对分析发现,该cDNA的氨基酸序列与大豆(M64337.1)铁结合蛋白同源性高达98%以上.运用生物信息学软件及相关网站对其功能位点、结构功能域分析,结果显示,该基因具有1个FER-RITIN-LIKE功能域、2个铁结合蛋白基因家族铁结合区域的信号序列、6个磷酸化位点等重要功能位点.     

小麦类发芽素蛋白3启动子序列(登录号:AY864922)

In germinating wheat embryos, gl-OXO accumulation is localized in cell wall. It has been confirmed that this enzyme locally provides H2O2 to catalyze peroxide-mediated cross-linking of cell wall components in terminal cellular differentiation and plays an important role in enabling cells to retain their meristematic and organogenic capacity. Using tail-PCR and DNA sequencing techniques, we isolated Germin-like Protein 3 promoter sequence（l 654 bp）, from common wheat cultivar （yumai 18） genome. No GGGCGGG sequence exiting in promoter implies that germin-like protein 3 is not “house-keeping” protein. The presence of TGTCTC, an auxin response element and localizing at upstream -258, indicates that this promoter is auxin-inducible. The TATA box situates in upstream -27- -32 and 5＇-UTR consists of 95 bp.     

小麦高分子量谷蛋白亚基1Dx5基因在大肠杆菌中的表达

为了给小麦优质亚基研究奠定基础,将高分子量谷蛋白亚基1Dx5基因的核苷酸序列与载体pRSET A重组,将构建好的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)pLysS菌株,通过IPTG使其得到了成功表达.大肠杆菌中表达的1Dx5亚基在SDS-PAGE上与小麦品种钱尼中的1Dx5亚基具有相似的迁移率.用Western blot技术成功检测到了目的基因产物.通过改变IPTG浓度、诱导时间、培养基成分及初始菌液浓度研究了最适表达条件.结果表明,最适表达条件为:LB培养基,菌液初始浓度(OD600)0.4～0.6,IPTG浓度0.4mmol/L,诱导时间为3～5 h.     

小麦低分子量谷蛋白一级结构分析

用数学统计方法和蛋白质序列分析软件对部分已测序的17种低分子量走谷蛋白亚基含氮量、氨基酸含量及一级结构序列进行比较分析。以期从氨基酸层次上揭示其结构和功能及进化上的关系．结果表明：(1)其平均含氮量为17．8％;(2)氨基酸含量基本恒定。以谷氨酰胺的含量最多。且常连接在一起;(3)存在119个保守性氨基酸残基扣两个保守性片段。一个是“QQQ-PPFSQQ”。一个是“IP-VHPSILQQLNPCKVFLQQ—C—P—AM-Q-LARSQM-QS-CHVMQQQCCQQL—QIPQQSRYEAI-AI-YSIILQEQQ”(“-”表示各序列中不同的氨基酸);(4)X84960、X84961、Y14104;X13306、U86025、U86027、U86029两组亚基序列中各具有一定程度的同源性。     

不同抗倒性小麦品种的茎秆结构及其化学成分和力学特性分析

研究了六倍体小黑麦及普通小麦中国春、大粒1号茎秆微观结构、化学成分、弯曲强度和弹性模量等力学特性,结果表明,抗倒性强的小黑麦品系茎秆基部节间中维管束的数目最多,大粒1号品系次之,中国春品种最少;小黑麦和大粒1号茎秆的纤维素含量均高于中国春;小黑麦的弯曲强度最高,弹性模量较大,这与其较强的抗倒伏能力相一致.     

小麦及其近缘种间杂交的不亲和性及其F1籽粒性状研究

采用人工去雄和授粉的方法研究了普通小麦、硬粒小麦、小黑麦、黑麦间不同杂交组合的结实率及其F1籽粒的形态差异。结果表明:不同亲本间杂交的不亲和性表现在授粉、受精及合子或种子发育的不同阶段,从而导致受精困难或杂种胚过早败育,或形成正常的杂交种子,但籽粒变小,表现为远缘杂交结实率的高低及籽粒形态差别很大。并讨论了远缘杂交的重要性和复杂性,提出了远缘杂交不亲和性分子机理的研究方法。     

GENESIS诱导小麦雄性不育的形态学和细胞学观察

从形态学和细胞学方面,观察了GENESIS诱导小麦雄性不育的过程.结果表明,喷药处理后,抽穗后穗部为浅绿色,小穗排列松散,麦穗呈"爆裂状"且透亮,雄蕊退化;Feek'sstage8.0时期喷施,大部分表现为无花粉型,药室内花粉母细胞解体,只留下空腔;Feek'sstage9.0时期喷施大多为花粉败育型,败育花粉中大都只发育到单核期,部分发育到二核期,小孢子畸形,细胞核解体,细胞质稀薄,也发现有多核花粉粒存在;喷施时期越早,败育得越彻底,在3kg·hm-2剂量处理下,败育发生较为彻底,而且对花粉囊壁影响较小.     

小麦新品种豫农9901子粒灌浆特性分析

对小麦新品种豫农9901在不同播种期和不同播种量下的子粒灌浆特性进行了研究．结果表明，豫农9901的子粒灌浆规律符合Logistic生长曲线．播种期对子粒灌浆和粒重有较大的影响，而播种量的影响较小．影响粒重的灌浆参数主要是灌浆速率和灌浆持续时间，而且各阶段的灌浆速率和灌浆持续时间对粒重也有较大影响，其中渐增期的持续时间所起的作用最大，其次是缓增期的灌浆速率．