巴西橡胶树HbbHLH1启动子的克隆与序列分析

bHLH转录因子在高等植物生长发育、激素应答和次生代谢调节中具有重要的功能.根据巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)HbbHLH1基因设计了2个特异性反向引物,利用GenomeWalking方法从巴西橡胶树叶片基因组DNA中克隆获得了HbbHLH1基因起始密码子上游819 bp的调控片段.序列分析表明,该片段除了含有一个典型的真核生物核心启动子区域(-60～-10bp)外,还含有多个TATA-box、CAAT-box等启动子元件以及多种与激素和胁迫诱导相关的顺式调控元件,其中在-290 bp和-309 bp位点分别有一个应答MeJA信号反应的调控元件,但没有发现典型的乙烯响应元件.这暗示了HbbHLH1转录因子可能在橡胶树乳管分化和胶乳生物合成中具有调控作用.     

大豆中3个Dof转录因子的生物信息学及表达分析

植物Dof转录因子在植物应对非生物胁迫过程中发挥重要作用。为探明Dof转录因子参与大豆对非生物胁迫的响应,对大豆中3个Dof转录因子(GmDof2.1、GmDof3.1和GmDof4.6)的基因序列进行生物信息学分析。3个Dof基因分别位于不同染色体上,它们所编码的蛋白序列长度为212～305个氨基酸残基,均具有1个保守的Dof结构域。3个Dof蛋白主要定位于细胞核中且含有不同数量的磷酸化位点。启动子序列分析表明,GmDof2.1启动子序列中含有3种与逆境和激素响应相关的元件(ARE、DRE1和MBS),GmDof3.1启动子序列中含有6种与逆境和激素响应相关的元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、TGACG-motif、W-box和WUN-motif),GmDof4.6启动子序列中含有7种与逆境和激素响应相关的元件(ABRE、ARE、CGTCA-motif、GARE-motif、MBS、TGACG-motif和WUN-motif)。实时荧光定量PCR结果显示,3个Dof基因均可不同程度的响应高盐、干旱、低温和高温胁迫。GmDof2.1和GmDof3.1在大豆根中的表达量最高,GmDof4.6在大豆茎中的表达量最高。由此推测3个Dof转录因子可能在大豆应对非生物胁迫过程中发挥转录调控作用。     

巴西橡胶树HbSIP1基因启动子的克隆和序列分析

为研究橡胶焦磷酸酶基因的表达特征及其在天然橡胶生物合成中调控机理,根据巴西橡胶树焦磷酸酶基因HbSIP1序列,利用GenomeWalker方法对HbSIP1基因启动子序列进行了分离,对其序列进行了生物信息学分析,并构建了含有该序列的植物表达载体pSIP1-1381Z。结果表明：分离获得了1198 bp的HbSIP1基因启动子序列,该序列具有真核生物典型启动子结构特征,并含有众多应答激素和胁迫信号的调控元件。对HbSIP1的启动子区的克隆和分析,为进一步研究HbSIP1的功能和表达调控机制奠定基础。     

大麦HvCPP转录因子家族的全基因组鉴定与分析

CPP (Cystiene-rich polycomb-like protein)转录因子是植物中一类较小的基因家族,在植物生长发育、激素信号转导和逆境胁迫响应中发挥调控作用。本研究通过对大麦基因组的系统分析,鉴定出7个HvCPP转录因子成员,且蛋白序列均包含2个典型的CXC结构域。系统进化分析表明大麦HvCPP分为2个大类和4个亚类,与水稻OsCPP进化关系较近。HvCPP转录因子家族成员亚细胞定位均在细胞核中。HvCPP基因启动子区域存在大量的生长发育相关元件、不同激素信号响应元件和逆境胁迫响应元件。转录组数据表明,HvCPP转录因子家族成员在大麦不同发育阶段的不同组织器官中存在特异性表达,不同成员在大麦相同组织器官中的表达水平差异显著。本研究表明大麦HvCPP转录因子家族可能在大麦生长发育、激素信号传导及逆境胁迫响应中发挥重要功能。     

水稻LysM结构域包含基因OsEMSA1的克隆及过表达株系构建

LysM结构域包含蛋白(lysM domain containing protein)为植物中公认的病原菌信号受体蛋白。本研究在水稻雌性不育基因FST遗传调控网中筛选获得一个关键靶基因,暂命名为OsEMSA1,该基因编码包含一个LysM结构域的未知功能蛋白质。蛋白质序列分析表明,OsEMSA1蛋白N端包含一个信号肽序列,具备跨膜结构,LysM结构域位于蛋白C端,为胞外结构。启动子顺式作用元件分析表明,光响应元件、激素应答元件、生长调节元件在OsEMSA1启动子区有很高的分布。电子表达谱分析表明,OsEMSA1基因在野生型水稻日本晴多组织中均有不同程度的表达,而根中和开花前的胚囊中表达量相对较高,可能参与调控水稻根和雌配子发育,同时逆境胁迫、激素信号以及病菌侵害也能不同程度的诱导OsEMSA1基因的表达。基因共表达分析显示,OsEMSA1基因与激素信号传导响应、逆境胁迫应答以及抵御真菌病害的基因存在互作。本研究成功构建了由OsEMSA1基因自身启动子驱动的过表达转基因水稻株系,为进一步分析OsEMSA1基因功能奠定了实验基础,并为发掘LysM结构域包含蛋白的潜在功能提供了一定的理论依据。     

棉花转录因子GhSNAC3启动子的克隆与表达分析

为研究棉花NAC转录因子基因GhSNAC3启动子的结构和功能,以鲁棉研32号基因组为模板,用PCR扩增的方法得到棉花基因GhSNAC3的启动子序列,利用分析网站PlantCARE、PLACER和BDGP对启动子上存在的顺式作用元件进行了预测与分析,在此基础上利用该启动子及GhSNAC3基因构建植物表达载体,并通过烟草遗传转化进一步研究启动子的转录活性。结果表明GhSNAC3启动子除含有CAAT-box等基本顺式作用元件外,还含有茉莉酸、赤霉素和脱落酸响应元件以及大量光顺式作用元件和逆境胁迫诱导相关的顺式调控元件。采用不同胁迫处理转基因烟草并进行表达分析,结果显示GhSNAC3在盐胁迫下植株根部有高水平的表达,而在茎和叶中表达量极低,表明GhSNAC3在逆境胁迫应答过程中可能具有重要功能,其启动子是一个盐诱导型启动子,具有组织特异性。研究结果为棉花NAC信号通路研究和耐盐基因工程改良提供了理论依据。     

转录因子和启动子互作分析技术及其在植物应答逆境胁迫中的研究进展

转录因子是一类调节基因表达的重要调控蛋白,转录因子和与其结合的启动子中的相关顺式作用元件,在基因表达方面起着分子开关的作用,因此探究转录因子与启动子的相互作用尤为重要。为了研究在植物遭受逆境胁迫时,转录因子对下游靶基因的调控机制,本文综述了参与逆境胁迫的主要转录因子家族、转录因子的转录激活活性鉴定、转录因子和启动子互作分析技术及其在植物应答逆境胁迫中的应用,为全面、深入研究植物应答逆境胁迫时的基因表达调控机制提供参考。     

玉米生长素响应因子家族基因的表达模式分析

生长素响应因子(auxin response factor,ARF)是一类重要的转录因子,通过特异性地结合生长素响应元件调节下游靶基因的转录,参与诸多植物生长发育过程的调控。玉米中有许多ARF家族基因,但其表达模式有待深入研究。本研究分析了玉米ARF家族基因在不同组织器官中的表达,发现除ARF10、ARF16和ARF34组成型表达外,其余32个ARF基因的表达水平在生殖器官中要明显高于营养器官。对ARF基因启动子区的顺式作用元件分析显示,28个ARF基因的启动子区含有逆境胁迫相关顺式元件,实时定量PCR分析结果显示,多个ARF基因分别响应冷、热、盐和渗透胁迫。研究结果不仅暗示了ARF家族基因在玉米生殖生长和非生物逆境胁迫响应中的重要性,也为全面解析ARF基因在玉米中的生物学功能提供有用信息。     

植物启动子响应非生物逆境胁迫研究进展

不良的非生物逆境胁迫会制约植物生长发育,导致作物减产和质量受损。植物诱导型启动子在胁迫因子刺激下响应胁迫信号而激发调控机制和激活抗逆基因的表达,导致代谢组分和生理生化等指标发生变化,从而提高植株的抗逆能力。分析了诱导型启动子的种类和功能,介绍了响应非生物逆境胁迫的顺式作用元件及反式作用因子,以期为进一步研究植物诱导型启动子的功能奠定基础。     

巴西橡胶树REF/SRPP家族基因的克隆及表达分析

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳是天然橡胶的主要来源,橡胶延伸因子(REF)和小橡胶粒子膜蛋白(SRPP)作为胶乳中的两大主要蛋白,被认为参与了橡胶的合成和调控。目前,NCBI蛋白数据库已经登录了巴西橡胶树REF/SRPP家族的6个成员,我们通过研究又获得8个新的REF/SRPP基因家族成员,Hb REF154、Hb REF221、Hb REF296、Hb REF542、Hb SRPP178、Hb SRPP203、Hb SRPP216、Hb SRPP234。这14个成员编码蛋白都具有保守的REF结构域,有两个成员还具有ATP合酶亚基结构域,一个成员具有甲基结合结构域。进化分析显示橡胶树REF/SRPP家族成员与产胶植物REF/SRPP家族成员在进化上较为接近。q PCR分析发现该家族成员都响应割胶刺激表达升高,除Hb REF138外其它成员都响应乙烯处理表达降低。通过shotgun数据分析发现,除Hb REF221外的13个成员都存在于橡胶粒子或C-乳清组分中,Hb REF138、Hb REF154、Hb REF175和Hb REF258主要存在于橡胶粒子中,Hb REF542、Hb SRPP216是橡胶粒子中所特有的,Hb REF296和Hb SRPP200是C乳清中所特有的。该研究结果揭示了REF/SRPP家族成员及其基本的表达特性,为深入研究该家族成员在巴西橡胶树产胶中的具体作用提供了一定的基础。     

橡胶树大小橡胶粒子的差速离心分离及其差异表达蛋白质的研究

为了鉴定巴西橡胶树胶乳中大小橡胶粒子之间的差异表达蛋白质以及揭示橡胶生物合成的分子机制,采用差速离心的方法,从橡胶树的新鲜胶乳中分离纯化总橡胶粒子、大橡胶粒子和小橡胶粒子,用扫描电镜和SDS-PAGE以及质谱等方法分别检测和鉴定大小橡胶粒子的分离效果及其差异表达蛋白。结果表明,大小橡胶粒子可用差速离心法得到有效的分离和纯化,它们在SDS-PAGE电泳图谱上表现出差异表达的橡胶粒子蛋白,如分子量为22.0 kDa、24.5 kDa和120 kDa蛋白等,并对其中分子量为24.5 kDa的小橡胶粒子蛋白（SRPP）进行了质谱分析。橡胶树大小橡胶粒子差速离心法的建立,为大小橡胶粒子差异表达蛋白质的分离和鉴定奠定了一定的基础,将进一步促进橡胶树橡胶粒子的起源和发育,以及橡胶生物合成分子机制的研究。     

木薯EIL基因克隆和蛋白诱导表达及纯化

ETHYLENE INSENSITIVE3-LIKE(EIL)基因家族是乙烯信号通道重要的正调控因子,在乙烯信号传递过程中启动抗病相关基因表达参与植物免疫应答提高植物的抗性。为了研究EIL基因编码蛋白与下游靶基因特异性结合传递乙烯信号,是否参与木薯抗逆境胁迫的调控,本研究从木薯中克隆一个EIL同源基因,命名为MeEIL。分析MeEIL启动子所包含的各种功能元件,结果显示该启动子中含有G-box、W box和MYC等元件。对MeEIL基因的ORF分析结果表明该基因编码含621个氨基酸残基的蛋白质。使用同源重组的方法将MeEIL的CDS序列连接到蛋白表达载体pET32a上。SDS-PAGE检测表明在28℃和16℃都可成功诱导蛋白表达,且28℃诱导效果更佳,通过大量诱导蛋白表达并用His标签纯化试剂盒纯化,Western blot分析验证MeEIL蛋白被成功的诱导出来。     

巴西橡胶树乳管高效表达焦磷酸酶基因的双元表达载体的构建

以巴西橡胶树叶片为材料提取DNA,用特异引物经PCR扩增获得了378 bp的REF启动子片段,该片段序列与NCBI报道的REF序列间的同源性分别是98.68 %和99.47 %。以胶乳为材料提取总RNA,用特异引物经RT-PCR方法获得了2310 bp的V-PPase基因片段,该片段序列与NCBI报道的V-PPase基因序列一致。通过酶切和连接,将克隆的两个片段重组到植物表达载体pCAMBIA1301, pCAMBIA2301和pCAMBIA3301中,构建了分别含有潮霉素磷酸转移酶基因（hpt Ⅱ）、新霉素磷酸转移酶基因（npt Ⅱ）和抗除草剂基因（bar）的三种橡胶树乳管高效表达V-PPase基因的载体pC1301RV、pC2301RV和pC3301RV。然后用冻融法将其导入根癌农杆菌EHA105,为进一步转化橡胶树奠定基础。     

毛竹GMD基因家族全基因组鉴定与表达分析

GDP-甘露糖4,6-脱水酶(GDP-mannose 4,6-dehydratase,GMD)是生物体内参与多糖合成代谢的一个重要基因.本研究利用毛竹全基因组和转录组数据信息,对GMD基因家族进行细致分析,共鉴定出39个家族成员.毛竹GMD各家族基因的理化性质有一定差异,但所含甘露糖4,6脱水酶结构域进化相对保守.进化...     

甘薯香豆酸3'-羟化酶基因的克隆和表达分析

香豆酸3'-羟化酶(coumarate-3-hydroxylase,C3H)是绿原酸代谢途径中的关键酶之一。为了揭示甘薯绿原酸生物合成途径和挖掘绿原酸合成相关基因,本研究从甘薯中克隆一个C3H的同源基因IbC3H。该基因全长1656 bp,包含一个1530 bp的完整开放阅读框,编码509个氨基酸。IbC3H蛋白具有典型P450家族蛋白结构特征,与牵牛花(Ipomoea nil)、马铃薯(Solanum tuberosum)、浆果状椒(Capsicum baccatum)和烟草(Nicotiana attenuate)中相应蛋白的同源性分别达到97.2%、85.4%、84.8%和84.8%。IbC3H启动子序列中含有脱落酸、赤霉素、乙烯和干旱等多个激素和胁迫响应元件,以及髓细胞组织增生病毒癌基因同源物(MYB)、碱性螺旋-环-螺旋蛋白(bHLH)、和WRKY蛋白等转录因子结合元件。荧光定量PCR结果显示,IbC3H在甘薯叶片中表达量最高,在茎中次之,而在块根中的表达量最低,与甘薯不同组织绿原酸含量正相关。本研究结果为进一步揭示IbC3H在绿原酸生物合成中的功能提供了依据。     

烟草祖先种及重要野生种叶绿素酶基因CLH1的生物信息学分析

叶绿素酶(Chlorophyllase)是所有光合生物叶绿素代谢中最重要的酶之一。叶绿素酶催化叶绿素的水解,产生脱植基叶绿素和叶绿醇。以烟草祖先种和重要野生种为研究对象,以拟南芥CHLOROPHYLLASE 1 (CLH1)为探针,通过同源序列搜索,从数据库中获取普通烟草(Nicotiana tabacum)及祖先种、烟草属重要野生种中的CLH1基因及其蛋白序列,并通过生物信息学分析手段对其编码蛋白的理化特性、氨基酸序列特征、蛋白结构与功能、启动子序列及表达调控特征进行了分析,并以林烟草(Nicotiana sylvestris) Nsyl CLH1为代表,预测了该基因启动子的顺式作用元件,以渐狭叶烟草(Nicotiana attenuata) Natt CLH1为例,预测了该基因的编辑位点。结果表明,栽培烟草CLH1蛋白虽在理化特性上存在差异,但氨基酸序列分析表明这些序列高度相似;对林烟草Nsyl CLH1基因的启动子顺式作用元件分析显示,除光响应作用元件、抗病性作用元件、干旱和盐分等作用元件,还有与茉莉酸甲酯(Methyl jasmonate,Me JA)、赤霉素(Gibberellic acid,GA)、脱落酸(Abscisic acid,ABA)和水杨酸(Salicylic acid,SA)等激素响应相关的元件,表明Nsyl CLH1基因的表达水平受多种因素的影响。最后,基因编辑位点预测显示渐狭叶烟草Natt CLH1可能跨越外显子-外显子连接。为茄科烟草属植物CLH1基因的功能研究、基因编辑及品质育种等提供了理论基础。     

甜瓜ACS基因家族成员的鉴定及其表达特性分析

乙烯在高等植物生长发育等多个方面都具有重要的调控作用,而ACS(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid(ACC)synthase,1-氨基环丙烷-1羧酸合成酶)是乙烯生物合成途径的限速酶,由多基因家族编码,不同的发育、环境、激素刺激等信号诱导不同的ACS基因表达.本研究以甜瓜品种'河...     

利用cDNA微阵列分离橡胶胶乳生物合成相关基因的研究

天然橡胶是我国重要的热带经济作物,关系到国计民生的重要战略物资。本研究通过对橡胶叶与胶乳mRNA的提取,及其逆转录产物cDNA经Cy3、Cy5荧光染料标记后,进行芯片杂交,杂交数据经分析结果显示,在橡胶胶乳中表达上调达显著的基因有105个, 其中表达极显著的基因有44个, 包括elongation factor Tu(延伸因子基因), thioredoxin H-type 1（硫氧还蛋白H型1基因）,4个zinc finger (C3HC4-type RING finger) family protein（锌指蛋白基因）等。在橡胶叶中表达显著的基因有151个, 其中表达极显著的有34个。研究结果对于发现橡胶胶乳表达相关基因有着重大的实践作用,对研究橡胶生物合成相关基因具有重要的参考作用,这将为研究橡胶生物合成机理奠定基础。