干旱胁迫下斑茅消减文库的构建及分析

以干旱胁迫下斑茅(Saccharum arundinaceum Retz.)叶片组织的cDNA为Tester，正常生长条件下斑茅叶片组织cDNA为Driver，利用抑制性消减杂交技术（Suppression Subtractive Hybridization, SSH）构建斑茅干旱胁迫消减文库。文库克隆总量约为30 000个，克隆重组率为99.2%；随机从文库中挑取3500个克隆分析表明，插入片断长度主要集中在200~1 000 bp之间，500 bp以上的有463个克隆，500 bp以下的有3 037个克隆，平均长度约450 bp; 通过随机对16个文库阳性克隆的测序及分析，3个克隆与ATP-NAD kinase、Aldo/keto reductase和锌指蛋白高度同源，3个克隆没有同源性，10个与逆境相关，是功能未知的EST。选择编号为EL0149和EL0145两个克隆进行Northern杂交验证，结果表明EL0149克隆为干旱胁迫上调表达的EST序列，而EL0145在正常供水和干旱条件下均无明显的的杂交信号。说明本研究克隆的SSH文库质量较高，可以进一步利用SSH文库结合芯片表达谱分析解析作物水分胁迫下的相关抗旱基因网络。     

酿酒酵母ADH2基因沉默表达载体的构建

利用重叠延伸PCR获得酿酒酵母基因沉默组件SADH2,经酶切与酿酒酵母穿梭质粒pYES2.0连接,构建酿酒酵母ADH2基因沉默表达载体。经酶切及测序鉴定成功构建了ADH2基因沉默表达载体pSADH2。     

酵母单杂交方法初步鉴定甘蔗SPSⅢ启动子区域调控序列

蔗糖磷酸合成酶(SPS,EC 2.4.1.14)是植物糖分积累的关键酶基因,在甘蔗中其家族成员SPSⅢ在成熟蔗茎中表达量高,是禾本科作物的特异成员.本研究应用酵母在甘蔗中单杂交系统,筛选SPSⅢ5’侧翼-1410～-1181 bp的光响应元件ATCT-motif和分生组织特异性元件CAT-box的调控序列,获得了54个含有cDNA片段的文库质粒,测序分析显示,14个cDNA序列为非重复性.NCBI的Blast同源性结果显示,除E1-3、E9-1和E0-3外,其余克隆都与甘蔗(Sacharum spp.)近缘物种的蛋白有很高的同源性,达到90％以上.通过SMART和SBASE,对推演的氨基酸序列进行蛋白质功能结构域预测与分析,显示编号为E0-3、E2-3、F2-1、F4-2和G8-2的5个克隆对应的氨基酸序列具有转录因子特征结构域.研究结果为分离调控SPSⅢ基因表达的转录因子提供了候选基因.     

甘蔗基因表达定量PCR分析中内参基因的选择

以甘蔗接种黑穗病菌后0、6、12、24、48、60和72 h时间点的材料为研究对象,应用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR Real-time qPCR)技术,探讨25S rRNA、GAPDH、β-actin和β-tubulin4个内参基因mRNA水平的表达情况.经geNorm程序统计学分析,4种内参基因的表达稳定性各异,25S rRNA>GAPDH>β-actin>-tubulin,其中以25S rRNA表达稳定性最好,且根据该基因设计的两对定量PCR引物都是可行的.同时,甘蔗PPO基因表达特性的定量PCR分析也显示,甘蔗PPO基因与植物的抗病性相关.结果显示,研究中所筛选的内参基因是合适的.     

利用斑茅cDNA芯片研究甘蔗受黑穗病菌侵染后基因差异表达

为了解甘蔗抗黑穗病的分子机制，利用斑茅干旱胁迫cDNA芯片检测了甘蔗受黑穗病菌胁迫后的基因差异表达。经杂交，在cDNA芯片的3 860个模板中，有效差异表达(Ratio值≥2.0或≤0.5)的基因为101个，其中上调55个，下调46个。部分基因的定量PCR验证表明，芯片杂交结果可靠。上调表达基因经测序、冗余序列剔除，一共获得36个unique ESTs。已知功能的22个上调表达基因，涉及多条生理代谢途径，如光合作用、离子转运和核酸代谢途径；以及多种分子水平的进程，如基因转录、蛋白质合成与修饰以及细胞信号转导等。另外，还检测到14个未知功能基因。结果表明，甘蔗对黑穗病的抗性具有复杂的机制。本研究为解释甘蔗受黑穗病菌胁迫后的基因差异表达及其网络构建奠定了基础，还可以为今后系统研究甘蔗对生物与非生物胁迫的响应机制提供技术支持。     

甘蔗水分胁迫响应的δ-鸟氨酸转氨酶基因克隆及分子特征分析

通过消减文库技术,结合cDNA芯片技术筛选到1个明显受水分胁迫诱导的EST序列（Ratio值为8.1）,比对分析推测其为δ-OAT基因的片段,进而通过RACE结合PCR技术获得该基因全长cDNA序列为1782bp,其中5′端非编码区150bp,开放阅读框为1362bp,3′端非编码区为270bp且存在2个终止加A信号AATAA。预测其编码的蛋白质分子量为49.5ku,等电点为6.5,为一个跨膜蛋白。序列比对分析结果表明,δ-OAT基因家族N末端和C末端相对不保守,而主要功能区均表现保守。基因进化分析显示,单子叶禾本科植物和双子叶植物鸟氨酸转氨酶编码基因分别由各自祖先进化而来,而微生物的鸟氨酸转氨酶编码基因表现出复杂的进化关系。荧光实时PCR分析δ-OAT在根、茎、叶的表达,该基因在茎的表达较高,其次是叶而后为根,但没有明显的组织表达特异性。本文首次报道甘蔗δ-OAT基因克隆研究结果,为该基因的深入研究和应用奠定一定基础。     

水分胁迫下斑茅3个逆境代谢相关基因表达的实时PCR分析

【研究目的】初步探讨斑茅3个关键逆境适应相关基因在水分胁迫下的表达机制。【方法】已克隆S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶、甜菜碱脱氢酶3个基因和内参基因的基础上,应用定量PCR技术,对这3个基因在不同胁迫时间下的表达水平进行分析。【结果】斑茅的S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶基因、甜菜碱脱氢酶基因表达在初期均受抑制,后期表达持续上调,但甜菜碱脱氢酶基因受水分诱导表达较前两个基因明显。【结论】这可能暗示着在斑茅中,脯胺酸和甜菜碱的合成受水分胁迫诱导,而甜菜碱的合成相对脯胺酸和多胺受水分胁迫诱导影响更大。这些研究为斑茅抗旱的分子机制提供初步的理论基础。     

甘蔗SPS基因家族成员表达与糖分积累关系解析

以甘蔗高糖品种福农95-1702和低糖品种ROC-5为材料,分析SPS I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ在高、低糖这两个品种的幼叶、第三功能叶和不同蔗茎的表达,测定甘蔗糖分积累早期、中期和后期的糖分含量。结果显示,在功能叶和茎第二节中,三个阶段SPS家族成员在高糖品种的含量整体趋势高于低糖品种,结合蔗糖积累特点分析表明其可能在蔗糖合成中扮演着重要的角色。与正三叶相反,在幼叶中,三个阶段SPS家族成员在高糖品种的表达量整体趋势低于低糖品种,表明其可能与嫩叶的生长等其他生理性状相关,在成熟茎中,随着蔗糖积累时间的增加,高糖品种中的优势表达基因减少,而低糖品种中的优势表达基因增加,这可能与低糖品种中、后期大量积累蔗糖相关。     

植物蔗糖转运蛋白的研究进展

介绍了植物蔗糖转运蛋白（SUT）的结构、分布、家族组成等方面的研究进展。     

水分胁迫下斑茅3个逆境代谢相关基因表达的实时PCR分析

【研究目的】初步探讨斑茅3个关键逆境适应相关基因在水分胁迫下的表达机制。【方法】已克隆S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶、甜菜碱脱氢酶3个基因和内参基因的基础上，应用定量PCR技术，对这3个基因在不同胁迫时间下的表达水平进行分析。【结果】斑茅的S-腺苷蛋氨酸脱羧酶、鸟氨酸氨基转移酶基因、甜菜碱脱氢酶基因表达在初期均受抑制，后期表达持续上调，但甜菜碱脱氢酶基因受水分诱导表达较前两个基因明显。【结论】这可能暗示着在斑茅中，脯胺酸和甜菜碱的合成受水分胁迫诱导，而甜菜碱的合成相对脯胺酸和多胺受水分胁迫诱导影响更大。这些研究为斑茅抗旱的分子机制提供初步的理论基础。