棉花C2H2类型锌指蛋白基因GhSIZ1的克隆及表达分析

通过RT-PCR技术从陆地棉中克隆到1个编码C2H2型锌指蛋白的基因,命名为Gh SIZ1(Stress Induced Zinc finger protein1)。该基因编码239个氨基酸残基,预测蛋白分子量为26.6205 k D,等电点为6.52。Gh SIZ1包含一个C2H2型锌指结构域,在其N端含有保守的L-box,C–末端含有一个转录抑制结构域EAR/DLN-box。系统发育树分析表明Gh SIZ1与可可(XP_007044496.1)和中粒咖啡(CDP00218.1)中的锌指蛋白亲缘关系较近。实时定量PCR分析Gh SIZ1在棉花各组织中均有表达,但在根中表达量最高。低温、高盐、干旱胁迫处理后Gh SIZ1的表达水平显著上调。亚细胞定位分析表明,Gh SIZ1定位在细胞核中。本研究表明,Gh SIZ1可能在棉花响应低温、高盐、干旱等非生物胁迫中起着重要作用。     

有机锌对绵羊消化代谢及免疫机能的影响

利用蛋氨酸锌对绵羊进行消化代谢和免疫机能的研究。结果表明：（１）饲喂蛋氨酸锌（ＺｎＭｅｔ）有降低绵羊瘤胃液ｐＨ值的趋势;氧化锌组和蛋氨酸锌组的瘤胃液中ＮＨ３－Ｎ浓度都比对照组高,而ＺｎＭｅｔ组的ＮＨ３－Ｎ水平比ＺｎＯ组有所降低,但较平稳。ＺｎＭｅｔ具有一定的过瘤胃性能。（２）ＺｎＭｅｔ组棉羊布氏杆菌试管凝集反应抗体滴度明显高于ＺｎＯ组和对照组（Ｐ〈０．０５）;ＺｎＭｅｔ能够明显提高绵羊血清γ－球蛋白含量、淋巴细胞ＡＮＡＥ染色阳性率和外周血Ｔ淋巴细胞转化率。可见,蛋氨酸锌对绵羊瘤胃ｐＨ值,ＮＨ３－Ｎ浓度和机体免疫机能有一定的影响。     

甘蓝锌指蛋白转录因子BoC2H2的克隆、定位与表达分析

C2H2型锌指蛋白是植物中最重要的转录调节子之一, 主要调控植物的生长发育和胁迫应答反应。本研究通过分析自交不亲和甘蓝未授粉, 自花授粉15、30和60 min, 异花授粉15、30和60 min柱头转录组数据, 筛选到一个自花授粉诱导上调表达的C2H2型锌指蛋白基因, 命名为BoC2H2。BoC2H2开放阅读框756 bp, 编码251个氨基酸残基, 蛋白分子量为26.7 kDa, 等电点为4.62, 是一种亲水性蛋白, 不含信号肽和跨膜域, 含有C2H2型锌指蛋白家族高度保守的ZnF_C2H2结构域。BoC2H2起始密码子上游2000 bp的核苷酸序列中含有光响应、昼夜节律、茉莉酸响应、防御和应激反应等多种顺式作用元件。通过原生质体亚细胞定位和瞬时浸染烟草, 发现BoC2H2蛋白在细胞核和细胞质中表达。BoC2H2在下胚轴、叶片和花中均有表达, 柱头中的表达量随发育时间而变化, 开花当天后表达量降低。荧光定量PCR结果显示, BoC2H2在自花授粉和异花授粉0~60 min的表达量变化趋势与转录组分析结果基本一致。综上所述, 甘蓝BoC2H2属于C2H2型锌指蛋白家族, 可能参与了柱头响应花粉刺激的分子过程, 这有利于揭示BoC2H2在甘蓝自交不亲和过程中的作用机制, 为研究C2H2型转录因子在甘蓝自交不亲和过程中的调控机制提供依据。     

水稻一个C3HC4型锌指蛋白编码基因的克隆表达与分析

锌指蛋白是生物体内数量最多的转录调控因子,它在动植物的生长发育中都起着十分重要的作用。通过RT-RCR从水稻cDNA文库中获得一个水稻锌指蛋白基因OsZNP的完整阅读框,序列分析表明该基因编码一条253个氨基酸残基的多肽,含有一个典型的C3HC4型锌指结构。将测序正确的OsZNP基因克隆到表达载体pGEX-KG中,转化宿主菌BL21(DE3),成功地构建了原核表达载体pGEX-KG-OsZNP。经IPTG诱导、SDS-PAGE电泳分析检测表明,水稻OsZNP基因以融合蛋白的形式在大肠杆菌中得到大量表达。     

小麦TaCRF2基因的克隆及其在烟草中的初步功能验证

通过RT-PCR从小麦cDNA中扩增获得一个锌指蛋白基因TaCRF2, 该基因的cDNA长度为847 bp, 序列分析表明它编码一个含有280个氨基酸的蛋白质。在线软件预测该蛋白质的相对分子质量为30.97 kD, 等电点为7.03, 且在C-末端含有一个典型的RING-H2型锌指蛋白结构域, 在N-末端含有两个跨膜结构域。氨基酸序列比对发现, TaCRF2与水稻中的一个RING型锌指蛋白(ABF95226)的相似度为82%。亚细胞定位分析显示, 该蛋白分布在细胞核和细胞膜上。Real-time PCR表达特性分析显示, TaCRF2基因的表达受干旱、盐和ABA的强烈诱导, 低温对该基因的表达量影响不明显。初步功能验证发现过表达TaCRF2基因增强了转基因烟草对干旱和盐胁迫的耐性。     

油菜B-box型锌指蛋白基因BnSTO的克隆和表达

B-box型锌指蛋白参与植物多种生长发育和非生物逆境胁迫响应过程。笔者通过RT-PCR克隆得到甘蓝型油菜2个B-box型锌指蛋白基因Bn STO-1和Bn STO-2。Bn STO-1的ORF长度为723 bp,推测编码240个氨基酸,定位于A8染色体。Bn STO-2的ORF长度为726 bp,推测编码241个氨基酸,定位于C8染色体。2个基因均由3个外显子和2个内含子构成,在氨基酸水平上的相似性达到了96.68%。系统进化分析表明Bn STO与拟南芥At STO的亲缘关系较近,同源性较高。荧光实时定量PCR结果表明Bn STO在检测的各个组织中均有表达,其中叶和蕾中的表达量最高;高盐、干旱和高温能显著诱导Bn STO-1和Bn STO-2的表达,但出现峰值的时间不同,推测2个基因均可能参与了油菜的非生物逆境胁迫响应。     

芥菜锌指蛋白转录因子基因Bj26的克隆与鉴定

锌指蛋白是一类重要的转录因子家族,参与植物基因转录调节、发育及胁迫反应等生理过程。我们前期研究发现芥菜诱导型启动子BjC-P的W-box-like-4为其真菌诱导的核心元件,本研究通过酵母单杂交技术从芥菜cDNA文库中筛选到与W-box-like-4序列特异互作的转录因子基因Bj26。生物信息学分析表明,Bj26含735 bp的开放阅读框,编码一个新的C2H2型锌指蛋白,包括2个典型的C2H2型锌指结构及2个植物特有的QALGGH氨基酸保守序列,等电点pI为9.2,分子量为26.6 kD。亚细胞定位显示该蛋白位于细胞核。本氏烟瞬时表达分析表明Bj26蛋白通过与BjC-P的真菌诱导核心元件序列特异互作,激活启动子BjC-P。实时荧光定量PCR结果显示Bj26在真菌诱导下表达量明显增高。Bj26的CDS序列与拟南芥和水稻中的C2H2型锌指蛋白序列比对及进化树分析表明,Bj26与拟南芥的C2H2型蛋白同源性高于水稻。以上结果揭示Bj26蛋白可能介导BjC-P真菌诱导响应并参与植物抗真菌病原菌的调控过程。     

水稻灌浆期叶鞘蛋白质差异表达分析

为研究叶鞘在籽粒灌浆期间代谢的分子机理, 应用差异蛋白质组学方法分析了大穗型水稻“金恢809”在籽粒灌浆不同时期, 叶鞘的蛋白质组变化趋势, 共检测到23个差异蛋白质点, 其中11个得到鉴定, 并按其表达丰度的变化分为6类。第1类, 随着灌浆进程表达量逐渐降低, 如α-亚基草酰乙酸脱羧酶; 第2类, 表达量先升后降, 如二磷酸核酮糖羧化酶小链和ADP-核糖基化因子１; 第3类, 表达量先降后升再降低, 如生长素响应因子、锌指-C3HC4型家族蛋白、液泡H+-ATP酶和二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶活化酶; 第4类, 表达量先升后降再升又降, 如核酮糖α亚基结合蛋白; 第5类, 表达量先降后升, 如金属硫蛋白II相似蛋白-1A和牻牛儿基牻牛儿基二磷酸合酶; 第6类, 表达量逐渐升高, 如蛋白激酶家族蛋白。这6类蛋白分别参与叶鞘光合作用、激素调节、物质转运、植株衰老的抗性反应以及细胞信号转导, 共同调控叶鞘的源、库、流转化。     

玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性基因的挖掘

玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害,而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。玉米穗腐病抗性位点的挖掘和抗病基因的克隆,对玉米穗腐病的遗传改良至关重要。本研究旨在通过转录组测序和全基因组关联分析的方法进行玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病抗性位点的挖掘并初步确定候选基因。抗病自交系法A和感病自交系掖81162的转录组测序结果表明,人工接种拟轮枝镰孢菌后7d两个自交系的差异表达基因有10,761个。通过全基因组关联分析共检测到5个与穗腐病抗性显著相关的SNP,这些SNP分布在1号和9号染色体上。通过比对B73 RefGen_v3并注释,发现SNP位点附近涉及的基因包括酰基激活酶1过氧化物酶体、蛋白磷酸酶2C 48、镁转运蛋白、受体蛋白激酶CRINKLY4和锌指CCCH域蛋白19。将在转录组测序中获得差异表达基因和全基因组选择中关联到的基因进行比对,发现全基因组关联分析中关联到的锌指CCCH域蛋白19同时也是转录组测序中获得的差异表达基因,表明锌指CCCH域蛋白19可能与玉米拟轮枝镰孢菌穗腐病的抗性相关。本研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病...     

沙冬青C2H2型锌指蛋白基因AmZFP1的克隆与表达分析

为了研究强抗逆植物沙冬青寒旱诱导表达基因AmZFP1(Zinc finger protein 1)的生理功能,通过转录谱分析,从中鉴定出一个受寒旱诱导的ZFP全长cDNA序列并命名为AmZFP1。利用半定量RT-PCR方法对AmZFP1进行了表达分析,结果表明,在室内正常培养的沙冬青幼苗中该基因有较高表达量,在低温或干燥处理2~48 h其表达量明显上调,尤其以干燥处理上调速度更快且上调幅度略高;在野外自然生长植株的嫩叶、花蕾和幼嫩果荚中AmZFP1均有较明显的表达,而在嫩枝和根中检测不到其转录本;在野外植株的嫩叶中,AmZFP1在严冬季节高表达,而在春、夏、秋温热季节表达水平低或很微弱。利用RT-PCR方法克隆到AmZFP1编码区cDNA(816 bp),推测其编码蛋白含有2个典型C2H2型锌指结构域及一个核定位信号。此外成功将该cDNA片段构建到植物表达载体p3300-353T上,为下一步深入开展该基因功能研究奠定了基础。     

蓖麻矮化相关基因RcDof的克隆及分析

为研究Rc Dof基因在蓖麻矮化中的作用及生物学功能,提取蓖麻生长跃变期茎尖中基因组DNA,根据蓖麻中已获得的锌指蛋白基因片段设计引物,采用RACE技术克隆得到该基因,基因完整阅读框全长为924 bp,可编码307个氨基酸,为C2C2型锌指蛋白,预测蛋白质分子量为34.020 9 k Da,等电点为9.23。二级结构预测表明α螺旋占1.63%,β折叠占1.30%,其他无规则卷曲占97.07%,为外释放蛋白。亚细胞定位于细胞核中,对Rc Dof基因的生物信息学分析为进一步研究其在蓖麻矮化过程中的作用机制和功能特征提供理论依据。     

植物Dof转录因子的结构特点及功能研究进展

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物中特有的转录因子,其N-末端具含保守锌指结构的Dof结构域,能够识别AAAG序列;Dof转录因子能够发挥多种功能,主要是由于其具有多变的C-末端,它是Dof蛋白的特异转录调控结构域。在植物中,Dof转录因子的功能主要与维管发育、叶片极性、保卫细胞特异基因的调控、碳氮代谢、种子发育和萌发、光响应及光周期调控的开花和花粉发育、次生代谢物合成、防御反应、生长素响应等生理过程有关。将这些进程归纳为组织分化、种子发育和代谢调节三个方面,通过对植物Dof转录因子的结构特点及功能进行分析,为Dof转录因子的深入研究提供参考。     

基于转录组的水稻干尖线虫锌指蛋白基因克隆及功能分析

为了寻找线虫生殖相关基因,为开发线虫生殖抑制药剂提供理论基础,通过分析水稻干尖线虫转录组文库高通量测序数据,对Unigene进行KEGG路径分析,筛选出一个孕酮介导的卵母细胞形成代谢路径(progesterone-mediated oocyte maturation),并筛选出该路径的主要调控基因——锌指蛋白基因。通过同源序列比对发现水稻干尖线虫锌指蛋白氨基酸序列中含有核酸结合保守结构域NLS,进一步通过三维结构分析及分子对接验证该蛋白可与DNA分子结合。结果表明,水稻干尖线虫锌指蛋白可与其调控基因的启动子结合从而完成对孕酮介导的卵母细胞形成代谢路径的调控。通过本研究得出最终结论,水稻干尖线虫锌指蛋白具有生物防治价值,值得深入研究。     

干旱胁迫下棉花SSH文库构建及其抗旱相关基因分析

以耐旱自交系邯郸177为材料,利用抑制性差减杂交技术(SSH),构建棉花苗期叶片的正向差减文库。挑取300个阳性克隆进行PCR验证,并对验证后的单克隆进行测序和分析,共获得284个有效序列。聚类后得到202条uniESTs序列,其中174条singlets,28条contigs。经过BlastN分析,156个unigene可以在GenBank中找到同源序列,46个unigene未能找到同源匹配。经BlastX分析,40个unigene与未知功能蛋白或假定蛋白有较高相似性,116条unigene与已知功能蛋白有较高同源性。用KOBAS系统将33个unigene定位到55个Pathways中,其中P值小于0.5的Pathway有23条。初步分析发现, 丙酮酸盐代谢(pyruvate metabolism)途径、乙醛酸和二羧酸代谢(glyoxylate and dicarboxylate metabolism)途径与棉花抗旱相关性较大。这些unigene基因涉及信号传导、能量代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、光合作用及膜运输等代谢过程。发现了苹果酸合成酶基因(Ms1, 001_B03; Ms2, 003_E04)、苹果酸脱氢酶基因(Md1, 001_C12; Md2, 002_F01);NAC(001_C08)、锌指蛋白(zfp, 003_C06)、BZR1/BES1(003_G04)等转录调节因子,以及翻译控制肿瘤蛋白基因(TCTP,002_C04)等耐旱相关基因。     

锌铁转运蛋白基因OsZIP5和OsZIP9参与水稻Zn^2+和Cd^2+的吸收和转运

锌(Zn)和镉(Cd)在水稻中的积累与世界粮食营养健康与安全息息相关。锌和镉具有相似的化学和物理性质,但在高等生物中具有不同的生理效应。在植物中,通过不同基因家族的不同转运蛋白参与锌和镉的吸收或转运。本研究对水稻锌铁转运蛋白(zinc-regulated transporters, iron-regulated transporter-like proteins,ZIPs)基因家族的16个成员进行生物信息学分析,并在锌缺乏或加镉胁迫条件下开展其表达模式分析,探究ZIP基因家族成员在水稻锌和镉吸收及累积过程中可能的生物学功能。研究发现,Os ZIP5和Os ZIP9同时受锌缺乏和镉胁迫的诱导表达。通过异源酵母表达验证了Os ZIP5和Os ZIP9具有Zn^2+和Cd^2+的转运活性,并进一步通过不同时期不同组织的表达模式分析发掘Os ZIP5和Os ZIP9在水稻Zn^2+和Cd^2+吸收或转运中的作用。本研究为水稻ZIP基因家族成员参与Zn2+和Cd2+的吸收和累积的相关研究提供参考。     

5种豆科植物对铅、锌及其复合作用的耐性研究

为了给兰坪铅锌尾矿区植被恢复重建以及矿区周边污染农田等修复、生境的改善提供必要的参考依据,研究了不同质量浓度的铅、锌重金属离子单一作用和复合作用胁迫下对5种豆科植物种子萌发和幼苗生长的影响。通过水培实验和无土栽培实验,进行了植物对重金属铅、锌的耐性研究。结果表明：（1）在单一铅、锌作用下,除双荚决明外,重金属对植物种子的发芽力具有低促高抑的作用。紫花苜蓿和三叶草有较强的耐受Pb2+胁迫能力。当铅、锌交互作用时,在铅含量较低时仍具有促进种子发芽的作用;但当铅含量达到一定浓度时,铅对植物的毒害作用骤然增强。（2）幼苗生长受重金属影响：在锌胁迫下,5种豆科植物间无显著差异;而在铅胁迫下,当Pb2+含量增加到1100 mg/L时,紫花苜蓿的表现优于其他4种植物。（3）有265 mg/L Zn2+参与下,Pb2+、Zn2+复合胁迫对植物幼苗生长的影响基本是抑制作用,且随着Pb2+浓度的增加其抑制作用越显著。铅锌交互作用时,一定浓度的锌增加了重金属铅对植物体的毒害作用。     

一年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因的分离、原核表达与功能鉴定

醇溶蛋白是面筋的主要成分之一,对小麦品质具有重要影响。根据数据库中全长α-醇溶蛋白基因设计了1对通用引物,从5份一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum)品系中共得到52条序列,长度在816~873 bp之间(GenBank登录号为KJ004676~KJ004727)。核酸序列分析表明,其中有8条假基因,有1条(KJ004680)缺失终止密码子。推导氨基酸序列显示,KJ004677、KJ004686、KJ004714和KJ004696含有1个额外的Cys,其中,前3条序列由于Tyr→Cys所致,而KJ004696则由于Ser→Cys突变。序列间的差异主要出现在N-端重复区和多聚谷氨酰胺I区,根据N端重复区多肽序列的差异将一年生簇毛麦α-醇溶蛋白分为5种类型。为了分析具有额外Cys的α-醇溶蛋白所具有的品质效应,选取KJ004708(具有典型的6个Cys)和KJ004714(具有1个额外的Cys)分别构建表达载体,IPTG诱导后均得到分子量约30 kD的蛋白,与理论值相符;目的条带经切胶串联质谱鉴定证明,这2个α-醇溶蛋白基因在大肠杆菌中正确表达。对表达的蛋白亚基进行纯化、复性和低温冷冻干燥,经4 g粉质仪分析表明,KJ004708和KJ004714均能改善面团的加工品质,其中具有1个额外Cys的KJ004714亚基对面粉品质的改善更为显著。