怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1基因克隆、亚细胞定位和组织表达分析

通过怀玉山三叶青试管苗转录组数据库筛选到怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1基因的核心片段,利用反转录PCR（RT-PCR）技术克隆怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1基因,并采用生物信息学方法和实时荧光定量 PCR进行序列分析和器官表达分析。结果表明,怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1基因cDNA总长度为888 bp,G+C 含量为51.58%;怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1由295个氨基酸组成,分子量33 173.36 u,等电点9.16,为疏水性蛋白;二级结构由α-螺旋（43.73%）、β-片层（21.69%）、无规则卷曲（34.58%） 构成;三级结构为单体;怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1主要存在内质网、内质网_质膜、细胞外、细胞质、线粒体和质膜中;怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1在进化上与Aegilops tauschii subsp. tauschill（节节麦）、Triticum turgidum subsp. durum（硬粒小麦）、Hordeum vulgare（大麦）的亲缘关系较近,尤其是与Aegilops tauschii subsp. tauschill（节节麦）烟草病毒增殖蛋白1在进化上具有最高的亲缘关系。通过烟草叶片亚细胞定位分析表明,烟草病毒增殖蛋白1定位于细胞质(可能包括细胞膜）和细胞核膜中。实时荧光定量PCR结果显示,烟草病毒增殖蛋白1基因在怀玉山三叶青2个栽培种中的表达存在器官特异性,怀玉2号在叶中表达量最高,怀玉1号在茎中表达量最高。怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白1具有典型烟草病毒增殖蛋白1的结构特征,氨基酸序列及核酸序列与同源物种相似度高,在进化上高度保守,对进一步揭示该酶生物学功能具有重要意义。     

怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因克隆和表达分析

【目的】对怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因进行克隆和表达分析,为进一步揭示怀玉山三叶青黄酮醇合酶的生物学功能奠定基础。【方法】怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因的核心片段通过其转录组数据库进行筛选,怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因利用逆转录PCR进行克隆,序列分析采用生物信息学进行分析,器官表达采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）进行比较。【结果】怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因cDNA总长度为987 bp,G+C含量为47.92%。怀玉山三叶青黄酮醇合酶由329个氨基酸组成,分子量37578.03 Da,理论等电点5.39,为亲水性蛋白;其二级结构中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲的比例分别占27.66%、21.88%和50.46%。怀玉山三叶青黄酮醇合酶主要存在内质网中,在进化上与山甜菜（Nekemias grossedentata）、河岸葡萄（Vitis riparia）和葡萄（Vitis vinifera）的亲缘关系较近,尤其是与山甜菜（N.grossedentata）黄酮醇合酶在进化上具有最高的亲缘关系。qRT-PCR分析结果表明,怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因的表达在2个栽培种中存在器官特异性表达,怀玉2号在根中的相对表达量最高,怀玉1号在茎中的相对表达量最高。【结论】怀玉山三叶青黄酮醇合酶具有典型黄酮醇合酶的结构特征,氨基酸序列及核酸序列与同源物种相似度高,在进化上高度保守,且怀玉山三叶青黄酮醇合酶基因的表达存在组织器官差异性。     

怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白3基因克隆和功能分析

通过怀玉山三叶青试管苗转录组数据库筛选到怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白3基因的核心片段,利用RT-PCR技术克隆该病毒增殖蛋白3基因,并进行序列分析、亚细胞定位、器官表达分析和功能分析.结果表明:怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白3基因cDNA总长度为873 bp,G+C含量为44.22％;怀玉山三叶青烟草病毒增殖蛋白3由29...     

怀玉山三叶青2个栽培种块根的转录组分析

[目的]筛选怀玉山三叶青2个栽培种:怀玉1号(HY1组)和怀玉2号(HY2组)与黄酮类化合物合成相关差异表达基因.[方法]以怀玉山三叶青怀玉1号(HY1组)和怀玉2号(HY2组)的块根为试验材料进行转录组分析.[结果]HY1组和HY2组的Clean?reads分别为42311662和41411202.2组样品Q30碱基...     

盐胁迫对怀玉山三叶青2个栽培种试管苗生理特性和次生代谢产物的影响

为探究盐胁迫对怀玉山三叶青2个栽培种(‘怀玉1号’‘怀玉2号’)试管苗生理特性和次生代谢产物的影响,为其大棚基质高效栽培提供依据,本研究设置不同质量浓度(0、2、4、6、8、10 g·L~(-1))的NaCl胁迫处理,分析其对怀玉山三叶青2个栽培种试管苗生长及生理特性的影响。结果表明:(1)低盐胁迫(2～4 g·L~(-1))时,怀玉山三叶青2个栽培种试管苗无死亡,对株高和植株干质量无显著影响;中高盐胁迫(6～10 g·L~(-1))时,2个栽培种试管苗的死亡率显著提高,株高、地上和地下部干质量显著下降。(2)随着盐胁迫浓度的升高,怀玉山三叶青2个栽培种试管苗的游离脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均先升高后降低,除‘怀玉1号’可溶性糖含量在0.2 g·L~(-1) NaCl处理时最高外,‘怀玉1号’‘怀玉2号’各指标分别在4、6 g·L~(-1) NaCl处理时达到峰值;MDA含量和相对电导率均持续升高;‘怀玉1号’‘怀玉2号’叶绿素a和叶绿素b及总叶绿素含量分别在2～4、2～6 g·L~(-1) NaCl处理时与对照差异不显著,而后均显著下降。综合分析,‘怀玉1号’‘怀玉2号’试管苗的耐盐阈值分别为4、6 g·L~(-1)。(3)隶属函数分析和主成分分析结果表明,怀玉山三叶青2个栽培种试管苗的耐盐性为‘怀玉2号’‘怀玉1号’。(4)随着盐胁迫的不断加重,‘怀玉1号’和‘怀玉2号’试管苗叶片的黄酮和多酚含量呈先升后降趋势,而多糖含量则呈直线下降趋势。本试验探究了盐胁迫对怀玉山三叶青试管苗生理特性和次生代谢产物的影响,可为今后解决其高山大棚栽培中可能遇到的盐胁迫问题提供理论依据。     

怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白基因的克隆和序列分析

【目的】对怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白基因进行克隆和序列分析,为揭示怀玉山马铃薯抗TMV蛋白的生物学功能提供理论依据。【方法】通过怀玉山高山马铃薯试管苗转录组数据库筛选到抗TMV蛋白基因的核心片段,利用RT-PCR技术克隆怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白基因,并采用生物信息学方法进行序列分析。【结果】怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白基因cDNA总长度为4335 bp, G+C含量为38.22%;怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白由1444个氨基酸组成,分子量165 229.13 Da,等电点5.78,为亲水性蛋白;二级结构由α-螺旋(43.77%)、β-片层(12.47%)、无规则卷曲(43.77%)构成;高山马铃薯抗TMV蛋白主要存在细胞核中;怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白在进化上与马铃薯、番茄和野生种潘那利番茄的亲缘关系较近,尤其是与Solanum tuberosum(马铃薯)TMV resistance protein N-like isoform X1(类TMV抗性蛋白N亚型X1)和S.tuberosum(马铃薯)TMV resistance protein N-like isoform X2(类TMV抗性蛋白N亚型X2)在进化上具有最高的亲缘关系。【结论】怀玉山高山马铃薯抗TMV蛋白具有典型抗TMV蛋白的结构特征,氨基酸序列及核酸序列与同源物种相似度高,在进化上高度保守,对进一步揭示该蛋白生物学功能具有重要意义。     

怀玉山三叶青2个栽培种试管苗对干旱胁迫的生理响应及相关基因的表达

为了探究怀玉山三叶青2个栽培种试管苗对干旱胁迫的生理响应，为其高山大棚有效栽培提供理论依据。以怀玉山三叶青怀玉1号、怀玉2号试管苗为试验材料，进行PEG-6000模拟干旱胁迫处理，通过主成分分析和隶属函数法综合评价怀玉山三叶青2个栽培种试管苗抗旱性的强弱，并通过荧光定量PCR分析干旱胁迫下怀玉山三叶青2个栽培种试管苗相关基因的表达情况。结果表明，随着PEG-6000浓度的增加，怀玉1号、怀玉2号试管苗的株高和生物量整体上呈先稳后降的趋势，可溶性蛋白（SP）、可溶性糖（SS）、游离脯氨酸（Pro）和K⁺含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）]活性整体上呈先升后降的趋势，而相对电导率（RC）、丙二醛（MDA）含量和Na⁺含量则呈显著提高的态势，茎、根Ca²⁺含量无显著变化。根据隶属函数分析结果，怀玉山三叶青2个栽培种试管苗的耐旱性为怀玉2号>怀玉1号；主成分分析结果表明，第1个主成分中较大的指标有POD、CAT活性和Pro含量，第2个主成分中较大的指标有RC、SOD活性和...     

转病毒移动蛋白及复制酶基因烟草的协生和重组风险分析

 对转化番茄花叶病毒 (ToMV)、烟草花叶病毒 (TMV)移动蛋白 (MP)基因和黄瓜花叶病毒P1株系(CMV P1)部分复制酶基因的 3种转基因烟草 ,分别接种马铃薯X病毒 (PVX)、马铃薯Y病毒 (PVY)、CMVRB株系 (CMV RB)和TMV。症状观察和ELISA测定发现 ,各病毒在转基因烟草和非转基因烟草上的症状及病毒浓度没有显著差异 ,表明这些病毒在转基因烟草上没有协生作用发生。对转化ToMVMP基因和转化CMV P1部分复制酶基因的转基因烟草 ,分别接种TMV和CMV RB ,定期进行生物学、ELISA和免疫捕获反转录PCR(IC RT PCR)检测 ,在 16个月的连续测定中未发现病毒重组现象。     

转2–Cys Prx基因烟草F1幼苗叶片光系统Ⅱ 光化学活性对干旱胁迫的响应

以转2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析了干旱胁迫下转基因烟草的光化学活性。结果表明:干旱胁迫下,转2–Cys Prx基因烟草叶片OJIP曲线上K点和J点的相对荧光强度增加量明显低于非转基因烟草,而2 ms时有活性反应中心的开放程度(Ψo)明显高于非转基因烟草;增强2–Cys Prx基因的相对表达,增加了干旱胁迫下烟草叶片PSⅡ电子供体侧OEC的电荷分离能力和受体侧QA向QB的电子传递能力;转2–Cys Prx基因烟草叶片在干旱胁迫下,吸收光能用于QA–以后的电子传递的能量比例(φEo)明显大于非转基因烟草,而非光化学猝灭的最大量子产额(φDo)。2–Cys Prx基因的表达可以提高烟草幼苗叶片的光化学活性,并改变光能的分配来增强其抗旱能力。     

三叶青怀玉1号与怀玉2号光合特性和表型比较

本文以怀玉山三叶青2个栽培种怀玉1号和怀玉2号为试材,对其光合参数、 叶绿素荧光参数、 叶绿素含量、 叶长、 叶宽以及叶形指数进行测量和比较,分析这2个栽培种的光合作用能力,为其在怀玉山种植基地的种植提供理论依据.结果表明:怀玉1号的净光合速率、 气孔限制值、 水分利用效率、 瞬时羧化速率、稳态荧光产量、 叶宽均值均显...     

过表达和抑制表达2–Cys Prx基因烟草的生长特性和叶片光合功能

以过表达和抑制表达2–Cys Prx基因烟草(龙江911)为材料,测定和分析其生长特性和光化学活性。结果表明:过表达2–Cys Prx基因烟草的株高、根长、生物量显著高于非转基因烟草和抑制表达2–Cys Prx基因烟草;抑制表达2–Cys Prx基因烟草的PSⅡ反应中心电子传递速率(ETR)显著低于过表达2–Cys Prx基因烟草,过表达2–Cys Prx基因烟草的荧光曲线与Fm所围成的面积(Area)、2 ms时有活性反应中心的开放程度(Ψo)、吸收光能用于QA–以后电子传递的量子产额(φEo)、单位反应中心吸收光能用于电子传递的能量(ETo/RC)高于非转基因烟草,非光化学猝灭的最大量子产额(φDo)、单位反应中心耗散掉的能量(DIo/RC)低于非转基因烟草,而抑制表达转2–Cys Prx基因烟草呈现相反趋势。说明过表达2–Cys Prx基因烟草叶片吸收的光能更倾向于分配到光化学反应,以无效形式耗散的能量比例降低,这有利于为碳同化反应提供充足的同化力,以维持较高碳同化速率;抑制表达2–Cys Prx基因烟草叶片吸收的光能用于光化学反应的比例相对降低。     

红麻线粒体基因atp6过表达载体的构建与转化

【目的】构建红麻线粒体基因atp6过表达载体遗传转化体系,为红麻线粒体基因的遗传转化及功能研究打下基础。【方法】以红麻UG93A花药cDNA为模板,通过同源克隆技术克隆atp6基因编码区(CDS)的全长序列;利用In-Fusion基因融合技术构建植物过表达载体,通过农杆菌介导法转化野生型烟草,并对转基因阳性烟草植株进行抗性筛选和PCR验证。【结果】红麻UG93A的atp6基因CDS全长为1182 bp,成功构建红麻atp6基因全长过表达载体pBI121-atp6-EGFP,并获得4株转基因烟草植株(B1、B2、B3和B4),使用过表达载体上3对不同位点的引物组合对转基因植株进行PCR验证,发现有2株转基因烟草植株在3对不同引物中稳定表达,即获得2株含pBI121-atp6-EGFP的T_0代转基因阳性植株(B1和B2)。【结论】构建的红麻线粒体基因atp6过表达载体遗传转化体系,可用于指导后续atp6基因调控红麻细胞质雄性不育(CMS)分子机理研究。     

三叶青野生种与怀玉山三叶青栽培种光合特征和叶绿素荧光参数的比较

选取了三叶青(Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg)野生种FJ-WYS以及怀玉山三叶青栽培种怀玉2号作为研究对象,研究其光合特征、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、叶长、叶宽和叶型指数的差异。结果表明,怀玉2号的胞间CO₂浓度(Ci)、稳态荧光(F_s)、叶绿素含量(SPAD)、叶长、叶型指数显著高于FJ-WYS,而FJ-WYS的气孔限制值(L_s)、水分利用效率(WUE)、净光合速率(P_n)、瞬时羧化速率(CUE)、最小初始荧光(F_o)、叶宽均显著高于怀玉2号。怀玉2号的光合作用弱于FJ-WYS,且光合作用与叶绿素含量和叶型指数无正相关关系。     

GRP1.8融合反义4CL1基因调控烟草木质素生物合成

该研究成功地将从刺槐 (Robiniapseudoacacia)中克隆得到的定位于形成层表达的GRP1 8启动子 ,分别与GUS报告基因及从毛白杨 (Populustomentosa)中克隆的香豆酸连接酶 (4CL1)基因连接构建成GRP1 8 GUS和GRP1 8 anti 4CL1融合基因 ,转基因于烟草植物 .经组织化学检测分析 ,GUS基因成功地由GRP1 8启动子驱动定位于形成层表达 ;融合基因GRP1 8 anti 4CL1的表达明显地改变了转基因烟草植株的木质素和纤维素的含量和比例 .转基因烟草的木质素含量较对照平均降低了 13 7% ,而转基因植株的纤维素含量较对照升高了 15 6 % .     

转hpaXm烟草及其对TMV抗病性分析

从棉花角斑病菌(Xanthomonas citri subsp.malvacearum)中克隆并鉴定出的hpaXm是一类新的harpin蛋白。笔者首次将来自棉花角斑病菌的hpaXm基因采用农杆菌介导法导入模式生物三生烟(Nicotiana tobacum‘Xanthi nc.’),获得转基因烟草,并通过分子鉴定和蛋白活性测定,研究hpa Xm的内源表达对转基因烟草的影响。结果表明:PCR扩增检测到T_1代烟草阳性植株的靶基因序列及35S启动子序列,Southern blot检测结果证明hpaXm基因已经整合到受体基因组中,RT-PCR结果显示在转录水平上正常表达。从转hpaXm基因烟草中分别提取可溶性蛋白能激发烟草产生过敏反应,说明目的基因在转基因烟草中能表达出有活性的蛋白。hpaXm的内源表达虽不能使转基因烟草产生大面积可见的坏死斑,但经台酚蓝染色后能观察到微过敏反应现象,同时hpaXm能诱导转基因烟草对烟草花叶病毒(TMV)产生抗性。本研究对于探索hpaXm在转基因作物中所诱导的生物学特性提供科学依据。     

表达全长与截短HarpinXoo对转基因烟草抗病性的影响

将水稻黄单胞细菌白叶枯致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)编码HarpinXoo的hrfA基因及其N-末端缺失突变基因AB分别连接到双元载体pBI121上,构建成转基因载体,并经冻融法转化土壤杆菌EHA105.采用叶盘法转化烟草,用卡那霉素抗性筛选再生植株.通过PCR扩增检测了转化烟草中的靶基因序列及35S启动子序列,对T1代PCR阳性植株进行了PCR-Southern杂交和RT-PCR分析.结果显示,外源基因已经整合到转基因烟草基因组中,并在转录水平正常表达.用从转hrfA基因和AB片段的烟草中提取的可溶性蛋白注射烟草都能引起过敏反应,说明目的基因在转基因烟草中能表达出有活性的蛋白.抗病性鉴定结果表明,转N-末端AB片段的烟草和转hffA全长基因的烟草一样表现出对烟草花叶病毒(TMV)的抗性.     

表达全长与截短HarpinXoo对转基因烟草抗病性的影响

将水稻黄单胞细菌白叶枯致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)编码HarpinXoo的hrfA基因及其N-末端缺失突变基因AB分别连接到双元载体pBI121上,构建成转基因载体,并经冻融法转化土壤杆菌EHA105.采用叶盘法转化烟草,用卡那霉素抗性筛选再生植株.通过PCR扩增检测了转化烟草中的靶基因序列及35S启动子序列,对T1代PCR阳性植株进行了PCR-Southern杂交和RT-PCR分析.结果显示,外源基因已经整合到转基因烟草基因组中,并在转录水平正常表达.用从转hrfA基因和AB片段的烟草中提取的可溶性蛋白注射烟草都能引起过敏反应,说明目的基因在转基因烟草中能表达出有活性的蛋白.抗病性鉴定结果表明,转N-末端AB片段的烟草和转hffA全长基因的烟草一样表现出对烟草花叶病毒(TMV)的抗性.     

甜椒内质网小分子热激蛋白基因(CaHSP22.5)克隆及其在转基因烟草中的表达分析

[目的]克隆甜椒内质网小分子热激蛋白基因(CaHSP22.5),并检测其表达特性,为探究其在植物抗逆中的调控机制提供理论依据.[方法]克隆CaHSP22.5基因并构建其表达载体pBI121-CaHSP22.5,转化农杆菌LBA4404后通过叶盘法转化野生型烟草,即获得CaHSP22.5转基因株系;以转pBI121空载体的野生型烟草为对照组.对转基因株系和野生型烟草进行4℃6 h低温处理,根据幼苗成活率测定CaHSP22.5基因表达对植株耐寒性的影响.采用脉冲振幅调制叶室荧光仪Li-6400测量4℃处理10 h后野生型植株与CaHSP22.5转基因株系叶绿素荧光,根据非光化学淬灭系数(NPQ)值测定CaHSP22.5基因表达对在低温下植株光合作用的影响;使用过氧化氢(H2O2)钛络合物法对烟草叶片中H2O2进行定量分析,通过测定活性氧(ROS)积累程度分析CaHSP22.5对植物光合系统的影响;采用检测柠檬酸合成酶(CS)活性的方法,在体外通过对变性CS复性的影响测定CaHSP22.5的分子伴侣活性.[结果]经低温处理后发现CaHSP22.5转基因株系13号、24号和32号幼苗的平均存活率分别为84%、75%和52%,而野生型烟草的平均存活率为30%,CaHSP22.5转基因株系烟草幼苗成活率菌高于野生型幼苗.低温处理10 h后发现CaHSP22.5转基因植株NPQ较野生型植株显著升高(P<0.05),说明转基因烟草中CaHSP22.5的积累有利于保护光合系统,在低温胁迫下清除ROS.同时发现低温胁迫导致植株ROS产量增加,CaHSP22.5转基因植系与野生型相比ROS积累水平较低.不同浓度的CaHSP22.5均可使变性的CS复性,且其CS活性均高于未添加CaHSP22.5的CS活性.[结论]CaHSP22.5蛋白可增强植株的耐寒性及光合作用,在植物体内可降低ROS积累,减轻脂质过氧化,同时具有分子伴侣活性.     

抗黄瓜花叶病毒RNAi载体的构建及烟草的转化

[目的]构建抗黄瓜花叶病毒RNAi载体,并将载体转入烟草。[方法]采用RT-PCR方法,扩增黄瓜花叶病毒NS04加工番茄分离物的RNA2基因组的序列。选取CMVRAN2基因组中的复制酶片段作为靶序列,构建pBi35SCR2真核表达载体,并对表达载体进行鉴定;通过农杆菌介导的方法将表达载体转入烟草,用PCR的方法检测载体是否转入。[结果]系统进化树分析结果表明,RNA2中编码CMV-2a的序列与中国浙江的DQ412731分离物有较高核苷酸及氨基酸同源性,分别达到98.0%和96.5%;PCR结果表明,试验成功构建了pBi35SCR2真核表达载体,并成功将表达载体转入烟草。[结论]试验获得的转基因烟草可作为后期攻毒试验的材料,并为研究加工番茄抗黄瓜花叶病毒奠定了基础。     

玉米ZmSCL7的克隆及功能研究

【目的】对玉米SCARECROW-LIKE 7（SCL7）进行克隆与表达研究,了解该基因表达的分子机制及其应用。【方法】以玉米叶片总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得ZmSCL7的全长cDNA序列。利用同源性比对进行序列分析,通过Northern杂交分析ZmSCL7在不同逆境胁迫下的表达特征,对转基因烟草进行Western blot分析,并测定最大光化学效率、叶绿素、丙二醛和脯氨酸含量验证该基因的抗盐功能。【结果】获得ZmSCL7全长cDNA序列1 653 bp,编码550个氨基酸。Northern杂交表明该基因在NaCl、H2O2和低温处理条件下上调表达,在ABA处理条件下下调表达。与对照相比,转ZmSCL7烟草在200 mmol•L-1NaCl时萌发受到较小抑制,且最大光化学效率、叶绿素和脯氨酸含量上升,丙二醛含量下降。【结论】ZmSCL7作为一个转录因子受多种逆境胁迫诱导,该基因的过量表达提高了烟草的抗盐性。