水稻光敏色素B抗体的制备及特异性检测

光敏色素是植物重要的光受体之一,主要感受红光和远红光。水稻光敏色素基因家族包括3个成员,即PHYA、PHYB和PHYC。我们已有研究表明PHYB在水稻生长发育和胁迫反应中具有重要作用。然而目前缺乏有效的水稻PHYB蛋白质抗体,极大地制约着PHYB基因作用机制的解析。在本研究中,我们比较了水稻光敏色素家族3个成员氨基酸序列同源性,选取了PHYB蛋白质C端的特异多肽。在此基础上,分离了特异多肽对应的c DNA序列,将其克隆在原核表达载体p ET16b上,利用异丙基硫代-β-D-半乳糖昔(IPTG)诱导、纯化获得了PHYB蛋白质特异性抗原,通过免疫新西兰大白兔,制备了PHYB蛋白的多克隆抗体。免疫印迹检测表明该抗体具有很高的特异性。本研究为深入解析PHYB基因在水稻生长发育中的作用机制提供了必要保障。     

耐盐碱基因OsMYB56转化水稻的研究

MYB转录因子参与植物对外界逆境胁迫反应的调控,为提高水稻的耐盐性,本研究对水稻OsMYB56基因进行了生物信息学分析,利用RT-PCR技术克隆了水稻耐盐碱基因OsMYB56,构建了植物表达载体pCAMBIA3300-Os MYB56,并通过农杆菌介导法将OsMYB56基因导入水稻中,以进一步研究其功能。对转化植株进行PCR、RT-PCR、Southern杂交及Bar蛋白试纸条检测,证明OsMYB56基因已整合到水稻基因组中。本研究所获得的转基因水稻材料对水稻耐盐碱育种具有重要的意义。     

高粱生长素反应因子(ARF)基因的全基因组分析与进化研究

生长素在植物发育中的各个阶段都起着重要作用,而生长素反应因子(auxin response factors,ARF)特异性的调节生长素反应基因的表达,是植物细胞中重要的一类转录因子家族.在拟南芥、玉米、水稻等模式作物中先后克隆了一些ARF基因,但是高粱作为一种重要的经济作物,这方面的研究未见报道.随着高粱全基因组序列的公布,利用基因组序列分析ARF基因的数目、结构、进化具有重要的意义.利用公布的高粱全基因组数据,利用DNATOOLS、BLAST、MEGA4.0以及Genomepixelizer等生物信息学软件对高粱(Sorghum bicolor)生长素反应因子ARF基因的数量、物理位置、系统进化树、氨基酸序列及保守基序(motif)的保守性等进行分析. 结果表明, 在高粱全基因组中共有26个ARF基因,26个ARF基因根据其进化关系分为A、B、C 3类; 通过对全基因组内ARF基因进行物理位置和基因家族分析,发现高粱基因组中ARF基因存在明显的基因复制现象, 基因的复制对高粱基因组中ARF基因数量扩张起到了重要的作用.     

水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶参与外界胁迫应答的研究进展

水稻是我国重要的粮食作物,随着外界环境条件的恶化和降水的减少,水稻生产遭到严重威胁。植物类受体蛋白激酶作为一种对植物生长发育激素信号转导以及生物与非生物胁迫反应中具有重要调控功能的膜蛋白,目前已成为研究的热点之一。该文对富亮氨酸类受体蛋白激酶的结构和功能以及水稻富亮氨酸类受体蛋白激酶家族与外界环境胁迫的关系进行了综述,以期为探究水稻LRK基因家族与外界环境关系提供参考。     

水稻OsDDM1a和OsDDM1b基因应答非生物胁迫的表达特性分析

环境胁迫会引起植物基因组DNA甲基化水平改变和组蛋白修饰变化,而DNA甲基化与组蛋白修饰在基因表达的调控过程中具有重要作用。分析表明水稻OsDDM1a和OsDDM1b基因属于SWI2/SNF2家族,编码染色质重塑酶,氨基酸序列的相似性达92.82%。OsDDM1a和OsDDM1b的表达均受ABA、NaCl、低温和干旱胁迫诱导,且这两个基因的启动子序列中均含有ABRE、DRE、MYC和WRKY等应答不同胁迫信号的元件。因此,推测水稻在感受外界刺激后可能通过激活OsDDM1a和OsDDM1b的表达,使水稻基因组DNA发生相应的甲基化修饰,进而调控相关基因的表达,表明OsDDM1a和OsDDM1b在水稻胁迫应答反应中发挥重要的作用。     

高等植物基因克隆的策略

基因克隆是进行植物基因功能研究的先决条件。随着拟南芥、水稻、杨树等植物全基因组序列的公布,标志着基因组进入后基因组研究时代是分子生物学发展的必然趋势,同时为进一步克隆植物中控制重要性状的主效基因提供强大的基因组数据支撑。目前有较多的基因克隆传统及衍生技术,文章综述了图位克隆、同源克隆、转座子标记法、表达序列标签法、差异表达基因克隆等5种应用比较广泛的基因克隆技术,并就其发展方向和策略作了展望。     

水稻AP2/EREBP转录因子响应非生物胁迫的表达谱分析

 【目的】了解AP2/EREBP家族基因参与逆境反应分子机理,为水稻抗逆相关基因的克隆及揭示水稻抗逆分子调控机理奠定基础。【方法】采用基因芯片技术分析AP2/EREBP家族基因在水稻幼苗受PEG、低温、高盐、ABA、GA等处理下的表达谱变化,并通过实时定量PCR技术对部分具有明显表达特点基因的胁迫表达谱进行验证。【结果】点制了水稻AP2/EREBP转录因子家族的基因芯片,检测到42个胁迫差异表达的AP2/EREBP基因。实时定量PCR所得结果与基因芯片结果基本吻合,说明芯片结果可靠。两个AP2/EREBP基因对所有胁迫反应相同,其它差异表达的AP2/EREBP基因对不同胁迫反应各不相同。【结论】研究发现两个AP2/EREBP基因在水稻应对外界胁迫反应中起核心分子调控作用;不同差异表达AP2/EREBP基因在水稻响应不同胁迫反应过程中具有相同或者不同的分子应答机理。     

受病原细菌诱导表达增强的水稻转录因子基因OsBTF3的分子鉴定

 【目的】分子克隆和定性分析受水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)诱导的水稻转录因子基因OsBTF3。【方法】用生物信息学和RT-PCR方法鉴定和分离OsBTF3基因全长cDNA序列;用原核表达和亚细胞定位方法分析产物表达及其定位;用RT-Q-PCR方法分析基因的组织表达特性和对Xoo侵染的的应答表达。【结果】从水稻品种日本晴cDNA中克隆了OsBTF3全长序列,它编码具有175个氨基酸的蛋白质,具有核定位信号和NAC保守结构域;OsBTF3与其它植物BTF3序列同源性可达79%～88%;在大肠杆菌中表达产生一个与预测分子量大小一致的27 kD蛋白质;OsBTF3::GFP融合蛋白主要在细胞核和细胞膜出现;OsBTF3基因在水稻不同发育期和组织中均有表达,但显著地受Xoo侵染的诱导而增强。【结论】成功分离了一个受Xoo诱导表达增强的水稻转录因子基因OsBTF3;OsBTF3主要定位于细胞核和细胞膜,可能在水稻感病性表达中起调控作用。     

MAPK级联调控作物响应生物胁迫的研究进展

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一种蛋白激酶,可以催化底物蛋白质磷酸化,MAPK级联则是植物中高度保守的信号转导模块,将细胞外刺激转导为细胞内反应,在植物信号转导生物胁迫中起着非常重要的作用。植物MAPK的早期研究主要集中在模式植物拟南芥的功能上。基于全基因组测序的结果显示,许多MAPKs已在大田作物和园艺作物中被鉴定,如水稻、小麦、玉米、苹果、葡萄和番茄等。生物胁迫(如病害、虫害和杂草危害等)是作物面临的重大挑战,开展作物MAPK级联信号通路在生物胁迫下的机理研究至关重要。本文对植物MAPK级联及其3个成员MAPKKK、MAPKK、MAPK基因进行分类,并简要介绍MAPKKK、MAPKK、MAPK各亚家族的成员和基本特征。此外,对近些年模式植物拟南芥,大田作物水稻、玉米、小麦和马铃薯等以及一些重要的园艺作物苹果、葡萄、香蕉和梨等的MAPK信号通路响应生物胁迫(如病原菌感染、病毒攻击)进行分析和归纳总结,并对其进一步的研究工作进行展望,为MAPK级联调控响应生物胁迫在未来的研究过程中提供参考。     

水稻钙依赖型蛋白激酶OsCPK9基因启动子的克隆及在烟草中的瞬时表达分析

植物钙依赖型蛋白激酶(CDPK)调控钙信号途径下游组分,与植物的生长发育及各种逆境生理过程密切相关。通过对本课题组克隆的水稻OsCPK9基因的cDNA序列与NCBI中的水稻基因组数据库进行比对、定位,结合生物信息学的方法,预测到基因上游的一段启动子序列。进而利用PCR的方法从水稻‘日本晴’(Oryza sativa L. cv. Nipponbare)基因组DNA中克隆到了水稻OsCPK9基因5’端上游约2 kb的DNA序列,命名为POsCPK9。PLANTCARE在线分析表明,POsCPK9序列除包含植物启动子所必备的基本元件如TATA box 和CAAT box外,还含有多个与逆境和信号物质相关的顺式表达元件。将克隆到的POsCPK9取代pBI121中的CaMV 35S 启动子,构建成POsCPK9与GUS的融合表达载体POsCPK9 GUS;通过农杆菌介导的方法在烟草的根、茎、叶中进行瞬时表达。结果显示,该启动子驱动的GUS基因在烟草的根、茎、叶中都有不同程度的表达。说明OsCPK9基因上游2 kb具有启动子活性。     

A yeast gene that is essential for release from glucose repression encodes a protein kinase

The SNF1 gene plays a central role in carbon catabolite repression in the yeast Saccharomyces cerevisiae, namely that SNF1 function is required for expression of glucose-repressible genes. The nucleotide sequence of the cloned SNF1 gene was determined, and the predicted amino acid sequence shows that SNF1 encodes a 72,040-dalton polypeptide that has significant homology to the conserved catalytic domain of mammalian protein kinases. Specific antisera were prepared and used to identify the SNF1 protein. The protein was shown to transfer phosphate from adenosine triphosphate to serine and threonine residues in an in vitro autophosphorylation reaction. These findings indicate that SNF1 encodes a protein kinase and suggest that protein phosphorylation plays a critical role in regulation by carbon catabolite repression in eukaryotic cells.     

SPA1, a WD-repeat protein specific to phytochrome A signal transduction

The five members of the phytochrome photoreceptor family of Arabidopsis thaliana control morphogenesis differentially in response to light. Genetic analysis has identified a signaling pathway that is specifically activated by phytochrome A. A component in this pathway, SPA1 (for "suppressor of phyA-105"), functions in repression of photomorphogenesis and is required for normal photosensory specificity of phytochrome A. Molecular cloning of the SPA1 gene indicates that SPA1 is a WD (tryptophan-aspartic acid)-repeat protein that also shares sequence similarity with protein kinases. SPA1 can localize to the nucleus, suggesting a possible function in phytochrome A-specific regulation of gene expression.     

水稻GSK基因家族的鉴定及其对多种激素和逆境应答的表达量分析

通过序列比对分析鉴定出9个GSK同源基因(命名为OsGSK1-9),它们分布在水稻的6条染色体上。聚类分析表明预测的OsGSK蛋白和其他植物中的GSK蛋白可被分为4个亚组。通过实时定量PCR进一步分析了OsGSK基因家族的基因在水稻各种组织和器官以及在多种逆境胁迫和植物激素处理条件下的表达量。结果表明:大多数OsGSK基因在水稻全生育期都有较高的表达量并且受多种激素(如脱落酸、生长素、油菜素内酯)和逆境(如干旱和盐胁迫)胁迫诱导表达,表明OsGSK基因家族在水稻发育和逆境适应过程中可能起重要作用。     

A calcium-dependent protein kinase with a regulatory domain similar to calmodulin.

Calcium can function as a second messenger through stimulation of calcium-dependent protein kinases. A protein kinase that requires calcium but not calmodulin or phospholipids for activity has been purified from soybean. The kinase itself binds calcium with high affinity. A complementary DNA clone for this kinase has been identified; it encodes a protein with a predicted molecular mass of 57,175 daltons. This protein contains a catalytic domain similar to that of calmodulin-dependent kinases and a calmodulin-like region with four calcium binding domains (EF hands). The predicted structure of this kinase explains its direct regulation via calcium binding and establishes it as a prototype for a new family of calcium-regulated protein kinases.     

玉米CCCH基因家族鉴定及分析

CCCH锌指蛋白与植物生物和非生物胁迫、生长发育及抗病性密切相关。以玉米为材料,应用在线工具与公共数据库,共鉴定出63个CCCH基因,命名为Zm CCCHs,进一步对玉米与水稻、拟南芥、小立碗藓的CCCH基因进行生物信息学分析。结果表明:玉米的CCCH家族基因在染色体上呈不均匀分布,蛋白质氨基酸序列长度在110～962 aa之间。Zm CCCHs基因具有相对保守的结构,即包含CCCH结构域、WD40结构域、C2H2结构域、C3HC4结构域,CCCH蛋白结构中含有2个α螺旋和4个β折叠结构域。进化树分析表明玉米CCCH蛋白与水稻CCCH蛋白序列具有较高的同源性。上述结果为深入研究该基因家族的功能与表达调控提供了参考信息。     

水稻谷氨酰胺合成酶同工型基因转录表达量与启动子结构关系分析

研究选用籽粒蛋白质含量差异显著的5个品种(系),比较分析品种间GS同工型基因在灌浆过程中籽粒和叶片表达特性及启动子序列与结构特点。结果表明,不同品种间OsGS同工型基因表达量差异显著;OsGS1;1和OsGS1;2基因在籽粒和叶片中大量表达;OsGS1;3和OsGS2基因分别仅在籽粒和叶片中大量表达;在灌浆过程中籽粒和叶片中OsGS同工型基因m RNA表达量均呈单峰曲线变化,灌浆前期m RNA表达量平稳升高,中期出现峰值,后期快速降低,且高蛋白质含量品种m RNA表达量高于低蛋白质含量品种。籽粒蛋白质含量差异显著品种间OsGS同工型基因启动子序列同源性高达99%以上;品种间有性杂交子代OsGS同工型基因启动子序列可发生碱基变化,但启动子核心元件无变化。在调控元件数量和功能上OsGS同工型基因启动子保守性很强,启动子在结构和功能上不易发生遗传变异,籽粒OsGS同工型基因m RNA表达量变化受OsGS基因启动子调控影响较小。     

植物LHP1同源基因研究进展

拟南芥LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1 (LHP1)/TERMINAL FLOWER 2(TFL2)基因被认为是后生动物HP1的同系物.在动物中,HP1通常参与异染色质形成及基因沉默.与HP1不同,LHP1定位于常染色质并抑制位于常染色质中众多基因的表达.拟南芥LHP1/TFL2突变体表现出多重表型,如早花、降低对光周期敏感性、顶端花序和植株矮小.目前对LHP1的研究特别是在单子叶植物水稻中的研究,仅限于蛋白表达谱差异,而未在基因序列及基因表达调控水平上作深入的研究.鉴于拟南芥LHP1的重要功能,今后需对LHP1同源基因在不同物种特别是单子叶植物水稻中的功能进行深入研究;此外,还应加强不同物种LHP1进化的关系分析、LHP1在不同物种整个生育期的表达谱、单子叶植物水稻中lhp1突变体的功能表达及LHP1在开花调控网络中的定位等方面的研究.     

iTRAQ技术及其在水稻蛋白质组学中的应用研究进展

同位素标记相对和绝对定量技术(iTRAQ)是一种新型的高通量的蛋白质测序技术,其通过与高精度的质谱仪串联,可同时对多达8个样品进行定性与定量分析,测定蛋白范围广泛、检测限低、分析结果可靠、精度高;目前已广泛应用于植物体的结构、功能、表达等方面的研究。水稻是人类的主要粮食作物,也是首个完成基因组测序的谷类模式植物,在蛋白质组水平上研究水稻的生长发育、调控机制具有重要意义。综述了iTRAQ的原理、操作流程和优缺点,重点就iTRAQ技术在水稻组织器官、亚细胞水平、逆境胁迫、激素诱导、突变体等方面的蛋白质组学研究进行了分析,并对iTRAQ技术在水稻蛋白质组学上的应用研究进行了展望。