基于生物信息学分析的水稻无机焦磷酸化酶基因OsIP1的克隆及其遗传转化

 无机焦磷酸化酶在植物体内催化焦磷酸基团分解为磷酸基团的反应,而焦磷酸的及时降解,被认为是原初光合产物合成双糖特别是蔗糖,进而进行长距离运输的关键步骤之一。但是,蔗糖在维管束中的运输需要焦磷酸,因此,在叶肉细胞中特异性过表达焦磷酸化酶基因,被认为是拉动和促进光合作用的关键措施之一。对水稻中约30个无机焦磷酸化酶编码基因进行氨基酸序列比较、结构域特征、亚细胞定位预测以及上游顺式元件释义等生物信息学分析,进而克隆了1个预测为编码胞质型可溶性无机焦磷酸化酶的基因OsIP1（Os04g0687100）,并将其与叶肉细胞特异性启动子cyFBPase相连,构建成嵌合基因cyFBPase:OsIP1;通过农杆菌转化法将其转入2个水稻品种中,累计获得48个阳性转基因植株。     

茶树GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶基因cDNA全长的克隆与表达分析

抗坏血酸（Vc）是重要的抗氧化剂,在茶树体内的各种生理代谢及抵御非生物胁迫中起重要作用,Vc含量关系到绿茶品质优劣。GDP-D-甘露糖焦磷酸化酶（GMP）是茶树Vc生物合成途径中的关键酶之一。本研究通过RACE-PCR方法从茶树中克隆了GMP cDNA全长序列,共计1510βbp,其中包含1β086βbp的开放阅读框（ORF）,编码361个氨基酸,推测蛋白分子量为39.599βkDa。BLAST分析表明,茶树GMP基因氨基酸序列与猕猴桃的亲缘性最高,达到96%。实时定量PCR分析表明,茶树新梢芽下第三叶中GMP基因表达量最高,嫩茎中最低,不同品种茶树新梢叶片中表达量存在明显差异。高温胁迫初期,GMP基因表达量及抗坏血酸含量迅速升高,然后逐渐下降且均低于同期对照。     

巴西橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因5＇调控序列的克隆及功能初步鉴定

法尼基焦磷酸合酶是异戊二烯生物合成途径中的一个关键酶,根据NCBI数据库中巴西橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因HbFPS序列设计引物,克隆了HbFPS起始密码子上游1066 bp的5＇调控序列。序列分析表明,该序列A/T含量为77.39 %,含有典型的真核生物核心启动子区域,在该序列中发现了一些与真核生物典型的顺式调控元件相似的TATA-box、增强子元件、CAAT-box和GATA-box以及一些与激素、胁迫诱导、转录因子相关的顺式作用元件。构建了含有该序列的植物表达载体并转化烟草,对获得的转基因烟草T0代植     

马铃薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的调控

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶是淀粉合成过程中一个限速酶 ,其表达受到转录、温度、底物等多种因素调控。在 2 5℃其活性最强。 3 磷酸甘油和焦磷酸分别是其最有效的激活剂和抑制剂 ,其它物质如BSA、半胱氨酸、 2 巯基乙醇和谷胱甘肽都能使腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的活性有所提高 ;NADP +、ADP、AMP等轻微地抑制腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。     

葡萄糖焦磷酸酶基因与巨胚基因聚合创建营养功能稻

以利用农杆菌介导glgC TM基因而获得的水稻优质晚粳品种中超123 T5代纯系作为葡萄糖焦磷酸酶（ADP glucose pyrophosphorylase,AGP）基因的供体亲本,与营养功能粳稻品种巨胚1号为ge基因供体亲本进行杂交。通过单株稻米籽粒胚性状的形态观察并结合分子标记检测,在64个F4代候选株系中共筛选到16个同时带有glgC TM/ge双基因的聚合株系。对其中综合性状较好、籽粒大的5个株系种子分别进行胚重、米质理化指标和γ 氨基丁酸（GABA）含量的测定。与AGP基因的供体亲本中超123相比,5个含glgC TM/ge双基因聚合株系稻米的百粒胚重最小增幅为702%,最大增幅为119.0%,达极显著水平;GABA含量的增加幅度为102.93%～194.14%。所选株系的千粒重均超过巨胚1号,差异达极显著水平;而稻米的胶稠度、碱消值和直链淀粉含量等品质指标的变化不很明显。偏籼型的glgC TM/ge聚合株系直链淀粉含量均显著高于双亲中超123和巨胚1号;而偏粳型的glgC TM/ge聚合株系与双亲没有显著差异。研究结果表明, glgC TM和ge基因在聚合株系稻米籽粒总淀粉的合成和胚的形成中都得到充分表达,增加了稻谷千粒重和米胚大小,但对直链淀粉的合成影响不大。认为利用生物技术与传统技术相结合的分子设计育种来调整稻米的营养功能结构和产量是一条行之有效的途径。     

橡胶树3个可溶性无机焦磷酸酶基因的原核表达

焦磷酸酶对橡胶的生物合成具有重要的调控作用.将已克隆的3个可溶性无机焦磷酸酶基因的编码区插入到原核表达载体pGEX-6P-1上,构建3个焦磷酸酶基因表达载体(pGEX-HbSIPl、pGEX-HbSIP2和pGEX-HbSIP3),再将表达载体转人大肠杆菌表达菌株进行诱导表达.结果表明:pGEX-HbSIP1、pGEX-HbSIP2表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)中获得高效表达,pGEX-HbSIP3只在补充稀有密码子的大肠杆菌Rosetta (DE3)中表达,表达率分别为35.4％、43.7％和18.5％.对原核表达的蛋白质进行纯化,获得3种可溶性重组蛋白GST-HbSIP1、GST-HbSIP2和GST-HbSIP3,总回收率分别约为7％、8％、3％.该结果为进一步研究这3种焦磷酸酶蛋白的分子特性、抗体制备及功能研究奠定基础.     

马铃薯腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶研究进展

腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶 (AGPase)是马铃薯淀粉合成的限速酶 ,有关该酶的酶学特性、表达规律及分子生物学已进行了较为深入和系统的研究。异源表达和突变研究表明 ,该酶的小亚基具催化活性 ,大亚基具变构调节作用。化学修饰和位点定向突变方法分析已发现了AGPase的底物、激活因子和抑制因子结合位点。此外 ,通量控制系数、反义抑制和反向遗传学等多种方法已阐述了该酶是淀粉合成关键酶的原因     

陆地棉焦磷酸酶基因GhVP的启动子序列分析

为了筛选棉花耐盐转基因育种所需的诱导型候选启动子,本研究根据陆地棉焦磷酸酶基因GhVP的cDNA序列和陆地棉基因组序列,获得陆地棉焦磷酸酶基因GhVP启动子序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,该启动子具有多个基本元件TATA-box和CAAT-box,并含有多种逆境胁迫诱导相关的响应元件,含有丰富的光响应元件以及其他多种顺式作用元件。推测GhVP基因的转录同时受光、高温、干旱、创伤、脱落酸诱导,受生物钟控制的顺式元件调控,参与棉花的生长发育。     

巴西橡胶树一个新的法尼基焦磷酸合酶基因的克隆及表达分析

利用同源克隆的方法在橡胶树中获得一个新的法尼基焦磷酸合酶基因,命名为Hb FPS2。序列分析显示,Hb FPS2基因组序列长4 171 bp,由12个外显子和11个内含子组成,c DNA全长1 288 bp,包含1 029 bp的开放阅读框、105 bp的5′-UTR和154 bp的3′-UTR,编码342个氨基酸,推测分子量为39.6 ku,等电点为5.27。氨基酸序列比对显示,Hb FPS2具有FPS家族保守的5个结构域。进化分析结果表明,Hb FPS2和Hb FPS1亲缘关系最近,与大戟科的蓖麻、大戟、麻风树法尼基焦磷酸合酶聚为一个亚类。定量PCR结果表明,Hb FPS2在橡胶树根、树皮、叶、花和胶乳等组织中均有表达,在花和胶乳中表达量较高,在根中表达量最低;茉莉酸和乙烯处理均能提高Hb FPS2基因的表达量,处理9 h时基因表达量分别提高了36倍和8倍。结果为分析法尼基焦磷酸合酶基因表达特性及其在天然橡胶生物合成途径中的作用机制奠定基础。     

调控橡胶树法尼基焦磷酸合酶基因转录因子的初步筛选

为研究橡胶树中法尼基焦磷酸合酶基因(Hb FPS)的表达调控机制,采用酵母单杂交技术筛选了胶乳中与Hb FPS启动子结合的蛋白因子。将Hb FPS启动子与报告质粒p HIS2.1连接构建诱饵质粒p His-FPS,经筛选确定抑制背景表达的3-氨基三唑(3-aminotriazole,3-AT)浓度为10 mmol/L。同时以橡胶树胶乳m RNA为模板合成双链c DNA,并将双链c DNA、线性化的p GADT7Rec2载体和诱饵质粒p His-FPS共同转化酵母菌株Y187,两载体共转化效率为1.7×106 cfu/μg。筛选共得到阳性克隆36个,获得31条序列。对获得的c DNA序列进行生物信息学分析,得到2个转录因子序列,分别为类乙烯响应转录因子ERF003和Hb LMYC2。结果为进一步研究Hb FPS表达调控机制奠定基础。     

荔枝Asr基因的分离及功能分析

从荔枝中克隆了1个ABA、衰老、成熟诱导基因的全长,命名为LcAsr,利用生物信息学对其进行分析,同时将LcAsr基因转入拟南芥（哥伦比亚型）中,对其中1个命名为 35S::LcAsrD的株系进行了干旱处理。结果表明：该基因全长为1 177 bp,包含1个编码153个氨基酸的开放阅读框以及上下游分别含85、146个碱基的完整序列;LcAsr在荔枝各器官中组成型表达,其中在花中表达量最高, 在果肉中表达量最低,在未覆盖保鲜膜的采后24 h的荔枝果实中表达量最大,在覆盖保鲜膜的果实中表达水平维持稳定;LcAs     

番木瓜镁离子转运蛋白基因CpMGT1的克隆与功能分析

镁是一种大量金属营养元素,其在植物的生长、发育、光合、胁迫响应等生物学过程中起重要作用。在高等植物中,Mg²⁺的吸收、运输、分布和再分配主要由镁离子转运蛋白（MGT/MRS2）和Mg²⁺/H⁺交换体（MHX）介导。其中,MGT/MRS2又名CorA,最先在鼠伤寒沙门氏菌中被发现,后在拟南芥、水稻等模式植物中进行了较为深入的研究。番木瓜（Carica papaya L.）是一种隶属于十字花目番木瓜科的重要热带果树,至今还未见有关MGT基因的报道。本研究基于番木瓜的基因组和转录组数据,采用RT-PCR技术成功克隆到一个MGT基因（CpMGT1）,应用生物信息学手段预测蛋白的理化特性和保守基序,运用qRT-PCR分析基因的表达模式,利用缺失CorA、MgtA和MgtB的沙门氏菌突变株MM281进行功能互补。结果表明：CpMGT1的编码区为1332 bp,预测编码443 aa,理论分子量为50.43 kDa、等电点为5.12;该蛋白含有2个疏水跨膜区（TM1和TM2）,其中TM1包含高度保守的GMN基序;进化及亚细胞定位分析表明CpMGT1与拟南芥中AtMGT1和AtMGT2的亲缘关系较近,定位于细胞膜;定量分析显示CpMGT1基因为组成型表达,其中在根、茎和果实中的表达量较高;在MM281中异源表达可显著提高工程菌在低Mg²⁺浓度下的生长速率,表明CpMGT1具有高效的Mg²⁺转运活性。CpMGT1的克隆与鉴定为进一步揭示番木瓜MGT基因在不同组织特别是在果实中Mg²⁺的积累机制奠定了坚实的基础。     

油莎豆块茎油脂积累相关基因CeWRI1的克隆与功能分析

起源于非洲的油莎豆是迄今唯一已知在块茎中高水平积累油脂的新型草本油料作物。基于我国当前食用植物油和生物柴油原料供给紧张的局面,挖掘参与油莎豆块茎油脂积累的关键基因具有重要的理论意义和应用价值。WRI1（WRINKLED1）隶属于AP2/ERF转录因子家族,是一类被证实在油料种子发育过程中控制碳源由糖向油分配的关键基因。本研究采用RT-PCR技术从油莎豆的块茎中分离到一个WRI1同源基因（CeWRI1）,该基因的编码区为1116 bp,预测编码371 AA,其理论分子量为41.58 kDa,等电点为5.76,总平均疏水指数为-0.750,不稳定系数为60.75,细胞核定位,这与其转录调控功能是一致的。与拟南芥WRI1类似,序列分析显示CeWRI1含有2个保守的AP2结构域（PF00847）、1个VYL基序和1个14-3-3/BPM结合基序;相比AP2结构域和N端,其C端序列的变异较大,但包含与蛋白降解相关的PEST基序。qRT-PCR分析显示,CeWRI1在叶片、叶鞘、根、匍匐茎和块茎等主要组织中都有表达,且其在起始期、膨大初期、膨大中期、膨大晚期和成熟期等不同发育时期块茎中呈现先降后升的J型表达趋势,表达丰度最高的为成熟期,最低是膨大中期,这与油脂的积累模式大体一致。在烟草中的功能分析显示,CeWRI1的异源瞬时过表达可显著提高叶片的油脂（甘油三酯）含量,这进一步证实该基因具有油脂调控功能。上述结果表明CeWRI1是调控油莎豆块茎高水平积累油脂的关键基因之一,这不仅为进一步揭示油莎豆块茎油脂积累的调控机制奠定了坚实的基础,也为后期的品种改良提供了宝贵的基因资源。     

粗穗披碱草1HtS染色体的蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记

中国春-粗穗披碱草罗伯逊1Ht S.1BL易位系高抗小麦条锈病、叶锈病和白粉病。为了获得抗病小片段易位系,用中国春ph1b基因缺失突变体对1Ht S.1BL进行了诱导,获得了大量诱导后代。本研究用位于小麦1DS染色体的87个EST-STS标记对中国春、粗穗披碱草和1Ht S.1BL易位系进行分析,未发现多态性标记。对其中扩增较好的引物BE444859的PCR产物进行随机克隆测序,获得了14个序列,与已发表的小麦蛋白质二硫键异构酶基因序列具有97%以上的同源性,14个序列均包含3个外显子和2个内含子。限制性酶切位点分析表明,仅2个序列含有HaeIII酶切位点。验证实验结果表明,BE444859/HaeIII组合可以在供试材料中获得多态性。进而用BE444859/HaeIII对一套中国春-粗穗披碱草附加系和151株诱导后代材料进行分析,结果显示,特异多态性条带仅出现在含1Ht S的材料中;68株后代材料均可扩增出多态性带。因此,BE444859/HaeIII可以作为粗穗披碱草蛋白质二硫键异构酶基因CAPS标记,用于检测小麦背景中的1Ht S染色体。本研究揭示当杂交亲本间无直接PCR多态性而又需要建立标记时,发展CAPS标记是行之有效的方法。     

芒果MiNAC1基因的功能研究

NAC转录因子在植物非生物逆境胁迫应答中发挥重要作用,研究芒果MiNAC1基因的功能为芒果的抗逆性育种提供基因资源。干旱、盐和低温等非生物胁迫严重影响芒果的生长发育。前期研究中,课题组从芒果逆境胁迫转录组中获得了一个MiNAC1基因,表达模式分析发现其与芒果的逆境胁迫应答有关。本研究对芒果MiNAC1基因的功能进行了验证。将芒果MiNAC1基因构建到pBI121-MiNAC1超量表达载体中,并利用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥,对获得的T3代纯合株系进行表型观察分析和逆境胁迫处理。结果显示,转芒果MiNAC1基因与野生型拟南芥的表型类似,转基因不影响拟南芥的莲座叶数量、抽薹时间、开花时间以及开花时的植株高度。逆境胁迫处理：分别用0、200、300、400 mmol/L甘露醇进行干旱胁迫;用0、100、150、200 mmol/L NaCl进行盐胁迫;4℃低温胁迫处理转基因与对照拟南芥植株。结果显示：随着甘露醇处理浓度的增加,转基因株系与对照组拟南芥的根系生长发育均受到抑制,但转基因株系受到抑制的影响显著小于对照组拟南芥,比如在300 mmol/L甘露醇处理时,转基因株系的根长显著增长,OE9的根长是WT的1.51倍,侧根数量显著增加,OE7的侧根数是WT的5倍,另外根冠比分析显示,转基因植株的根冠比显著高于对照植株,OE2的根冠比是WT的1.53倍。盐胁迫和低温胁迫也取得了类似的结果。以上结果表明转芒果MiNAC1基因可以通过增加转基因植株的根长和侧根数量提高其对干旱胁迫、盐胁迫和低温胁迫的抗性。本研究初步揭示了MiNAC1基因的功能,为深入研究MiNAC1基因参与调控芒果逆境胁迫调控网络奠定基础。     

茶树N-甲基转移酶基因启动子克隆及功能分析

咖啡碱是茶叶中重要的功能物质,N-甲基转移酶（NMT）是其生物合成的关键酶。本研究以英红9号茶树新梢为材料,利用hiTAIL-PCR克隆NMT1基因启动子,并采用Plant CARE等在线软件分析其顺式作用元件。根据其元件组成,设计5'递减的启动子与GUS基因一起组建了融合载体转入烟草,利用GUS染色和定量PCR方法,分析了克隆的启动子功能及其对环境因子的响应。结果表明,克隆的NMT1基因启动子长767βbp,含有TATA-box、CAAT-box等真核生物启动子基本元件及多个与植物非生物胁迫相关的响应元件。以5'递减的NMT1启动子替换pBI121中的CaMV35S启动子,构建出与GUS融合的pA、pB、pC、pD载体。在烟草叶片中进行瞬时表达,不同长度的NMT1启动子均具驱动GUS表达功能,且长度越长驱动能力越强。以含全长NMT1启动子载体pA对烟草转基因,转基因烟草各组织均检测到GUS基因的表达且表达量叶>茎>根,叶片中的表达量为根部的3倍。对转基因烟草进行不同程度光照、温度、模拟干旱和脱落酸处理后,除40℃温度条件外,其他处理的叶片中GUS基因表达在处理前后均存在显著变化,表明NMT1启动子功能受外界环境因子的胁迫影响。     

番木瓜酪氨酸氨基转移酶基因CpTAT的分离与分析

番木瓜酪氨酸氨基转移酶(Tyrosine aminotransferase,TAT)是维生素E合成途径中的一个关键酶。在已有番木瓜果实成熟差异基因片段序列的基础上,采用RACE技术克隆了TAT基因的全长c DNA序列,命名为Cp TAT。该基因全长包含5′非编码区98 bp,3′非编码区232 bp,开放性阅读框1 266 bp,编码421个氨基酸。序列分析表明,该基因为谷草转氨酶超家族成员,催化活性位点为第253位的赖氨酸,编码蛋白与毛果杨、野草莓、桃、拟南芥和水稻的TAT蛋白同源性分别为83.69%、81.09%、80.76%、78.87%、54.67%。荧光定量分析表明,Cp TAT基因在根中的表达量最高,在茎和果实中的表达较低,在叶中的表达量最低。与对照相比,外源乙烯处理能诱导番木瓜果实中Cp TAT基因表达量升高,而1-MCP处理则抑制了该基因表达,在果实衰老期表达量升高,该基因可能在番木瓜果实成熟衰老中起作用。     

小麦TaBS1转录因子基因的克隆、原核表达及Western blot检测

转录因子在提高植物抗性中起着重要的作用。本实验从小麦中克隆得到一个新的具有DUF822保守域的转录因子基因 TaBS1。为进一步研究该转录因子在参与植物胁迫信号调控中的作用以及蛋白本身的结构、功能和活性等,将 TaBS1基因构建到原核表达载体pET28a(+)上。在终浓度为1 mmol·L^-1 IPTG诱导2 h的条件下,得到融合蛋白 HisTaBS1,并用Western blot确定所表达的蛋白确实为融合蛋白 HisTaBS1。     

Variability in salt tolerance of native populations of Elymus scabrifolius (Döll) J. H. Hunz from Argentina

Elymus scabrifolius is a native C3 South American grass species. It is valued as forage species adapted to various environments in Argentina and is also a potential source of traits for wheat‐breeding programmes. Efficient utilization of native genetic resources requires extensive collection and characterization of available material. The purpose of this study was to identify and characterize variability in salt tolerance within E. scabrifolius populations in Argentina. Specimens of E. scabrifolius were collected from a wide range of soils in Argentina, and most populations were found in saline environments with high sodium levels. Intraspecific variability in salt tolerance was estimated, and its relation to the salinity level of the populations’ natural environment was assessed. A principal component analysis based on growth data distinguished lines from saline and non‐saline habitats only under salt conditions. Results suggest that selecting under stressed environments is a reasonable strategy for breeding E. scabrifolius. Lines of saline origin had higher biomass under both control and saline conditions, suggesting that higher gains from selection would be obtained if germplasm from this origin was used, and tillering may be the most useful indirect selection criterion for improving salt tolerance. The association between salt tolerance, ion content and osmotic adjustment was also assessed. Salt‐sensitive lines accumulated high sodium levels in leaves. However, osmotic adjustment did not correlate with the maintenance of leaf elongation rates under salinity in the genotypes included in this study.     

Isolation of Gene Mutation from a Pathogenicity-Enhanced Mutant of Magnaporthe oryzae

To find new genes involved in fungal pathogenicity,a mutant(B11)exhibiting enhanced pathogenicity was isolated from an Agrobacterium-mediated transformed Magnaporthe oryzae mutant library.Southern blotting analysis showed that T-DNA insertion in the B11 genome was a single copy.TAIL-PCR and sequence alignment analyses revealed that a putative gene locus MG01679 was interrupted by the T-DNA fragment.By using the PCR-based method,the DNA and cDNA of the mutant gene MG01679 was cloned and sequenced.The open re...