珠眉海棠(Malus zumi Mats)盐应答MzSTO基因的克隆与表达分析

通过微列阵芯片(Microarray)分析,从珠眉海棠盐胁迫cDNA文库中分离得到MzSTO (Salt tolerance protein)全长基因.结果表明:MzSTO基因cDNA全长1 066 bp,开放阅读框共729 bp,5'-UTR和3'-UTR的长度分别是49 bp和288 bp; MzSTO编码242个氨基酸,N端有2个保守的B-box锌指结构域(CX2CX8CX7CX2CX4HX8H);半定量RT-PCR表明MzSTO基因受到盐和干旱胁迫抑制,受冷处理诱导,并响应ABA(abscisic acid).以上结果表明MzSTO基因可能通过依赖ABA的途径参与非生物逆境胁迫.     

珠眉海棠(Malus zumi Mats)盐应答MzDREBb基因的克隆与功能研究

通过microarray(微列阵芯片)分析,从珠眉海棠盐胁迫cDNA文库中分离得到盐诱导的MzDREBb基因全长cDNA序列,研究苹果属植物DREB转录因子在胁迫中的作用。结果表明:MzDREBb全长1 185 bp,开放阅读框共714 bp,5''-UTR和3''-UTR的长度分别是121和350 bp;MzDREBb编码237个氨基酸,有一个AP2/ERF结构域;系统分类将MzDREBb归入DREB家族的A-5亚组;MzDREBb定位在细胞核中,具有转录激活活性;半定量RT-PCR表明MzDREBb基因受到盐诱导。超表达MzDREBb基因的拟南芥耐盐能力增强。以上结果表明MzDREBb基因在盐胁迫应答中起重要作用。     

苹果砧木珠眉海棠盐胁迫应答基因的微列阵研究

以盐胁迫下苹果的耐盐砧木珠眉海棠为材料,用SMARTTM方法构建了cDNA文库。随机挑取5 000个cDNA克隆制备芯片,得到差异表达的基因388个,其中249个表达上调、139个表达下调。分析其中变化量在8倍以上的42个基因,并对部分基因进行RT-PCR验证,结果与芯片杂交结果一致。根据功能把这些基因分为5类:光合作用相关基因、物质转运相关基因、基础代谢相关基因、逆境相关基因以及其他基因。其中直接参与盐应答的基因占34%,包括上游调控蛋白、合成植体内小分子渗透调节物的限速酶、胁迫产生的活性氧清除剂、直接调节离子运输和储存的蛋白等。用此cDNA微列阵体系,将基因芯片技术与cDNA文库相结合,成为全面研究盐胁迫下基因表达的有效途径。为进一步研究盐应答基因功能及盐胁迫机制提供参考。     

牡丹PoCCS1基因的克隆与表达分析

铜/锌超氧化物歧化酶铜伴侣基因(copper chaperone for superoxide dismutase,CCS)负责将铜离子转运至Cu/Zn-SOD,从而激活SOD酶活性,参与植物活性氧清除,在植物抗逆中发挥重要作用。研究旨在克隆牡丹PoCCS1基因,并对基因序列特征、组织表达模式、盐胁迫和干旱胁迫下的表达模式、不同牡丹品种氧化胁迫下的表达模式进行分析,为深入研究PoCCS1在牡丹非生物胁迫响应中的功能奠定基础。利用RT-PCR技术克隆‘凤丹’PoCCS1基因(GenBank登录号:MZ574405),利用生物信息学方法分析PoCCS1序列特征,利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)分析PoCCS1的表达模式。结果表明,PoCCS1基因编码区全长为996 bp,编码蛋白含331个氨基酸,相对分子量为34.98 ku,包含植物CCS蛋白的3个典型结构域,进化分析表明PoCCS1与多种植物的CCS同源性较高,且与葡萄VvCCS亲缘关系最近;PoCCS1在‘凤丹’的根、茎和叶中表达水平相近,‘凤丹’盐胁迫8 h后,PoCCS1在叶片和根中的表达受到显著诱导,干旱胁迫8 h后,PoCCS1在叶片中的表达下调,根中表达无显著变化;4个抗氧化能力不同的牡丹品种‘鲁荷红’‘凤丹’‘香玉’和‘乌云集盛’氧化胁迫处理后PoCCS1表达模式差异显著,随处理时间增加,在抗氧化能力强的‘乌云集盛’和‘香玉’中PoCCS1的表达显著上调并在处理4 h后保持较高水平,在抗氧化能力较弱的‘凤丹’中表达稳定,在抗氧化能力最弱的‘鲁荷红’中先升后降并在处理4 h后显著下调。综上,PoCCS1基因编码蛋白具有植物CCS的完整典型结构,可能参与牡丹响应盐胁迫和干旱胁迫,并可能与不同牡丹品种抗氧化能力差异相关。     

湖北海棠病程相关蛋白MhPR8基因的克隆与表达

【目的】从湖北海棠叶片中克隆植物第Ⅲ类几丁质酶基因PR8的cDNA序列和基因组DNA序列,研究化学试剂SA、MeJA、ACC、ABA,非生物胁迫NaCl和低温（4℃）,生物胁迫苹果轮纹病病原菌和苹果蚜虫诱导下MhPR8基因的表达特性。【方法】利用PCR技术分别从SA诱导的湖北海棠全长cDNA文库和基因组DNA中克隆MhPR8基因全长序列;利用生物信息学方法对其进行结构和功能的初步分析;利用实时荧光定量RT-PCR技术分析该基因的表达特性。【结果】该基因编码区为897 bp,编码298个氨基酸,蛋白质分子量为31.67 kD,等电点为4.77,命名为MhPR8。该基因在其编码区内部没有内含子。MhPR8蛋白含有保守的结构域GH18_hevamine_XipI_class_III,属于第III类几丁质酶。该蛋白含有6个保守的半胱氨基酸残基,含有植物第III类几丁质酶起催化作用的天冬氨酸和谷氨酸,分别位于第151和153位氨基酸。qRT-PCR分析结果表明,该基因在湖北海棠根中的表达量最大;SA、MeJA和ACC明显诱导该基因的表达,ABA略微诱导该基因的表达;低温诱导该基因的表达,而NaCl诱导该基因的表达不明显;生物胁迫苹果轮纹病病原菌和苹果蚜虫诱导该基因的表达。【结论】湖北海棠MhPR8可能参与SA、JA/ET介导的信号通路中,在湖北海棠抵抗生物胁迫和非生物胁迫中起着非常重要的作用。     

盐胁迫对珠美海棠幼苗光合特性的影响

为研究盐胁迫对珠美海棠幼苗光合特性的影响,以珠美海棠(Malus zumi)盆栽幼苗为试验材料,测定它们在不同浓度NaCl胁迫下的光合参数和叶绿体色素含量及叶绿素荧光特性的变化。结果表明,盐胁迫下,珠美海棠幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ实际光化学量子产量、叶绿素b都呈先上升后下降的趋势,胞间CO2浓度(Ci)呈先下降后上升的趋势,叶绿素a和类胡萝卜素均呈下降趋势。低盐浓度(50 mmol·L-1)下,光合相关参数值和叶绿素b含量均有所提高,说明珠美海棠幼苗对盐胁迫有一定适应能力;随着盐浓度升高,珠美海棠幼苗的光合参数、蒸腾速率、叶绿素含量有所降低,表明其光系统受到影响,进而使其光合性能降低。     

小麦水通道蛋白基因 TaTIP1-1c-4BL的克隆与表达分析

为探究 TaTIP1-1c-4BL基因在小麦响应缺水胁迫中的作用,采用PCR扩增的方法从小麦‘科农199’cDNA中获得 TaTIP1-1c-4BL基因。生物信息学分析显示该基因编码区全长753 bp,共编码250个氨基酸。TaTIP1-1c-4BL蛋白具有6个跨膜域,为非分泌型、弱酸性、稳定型、疏水性蛋白。系统发育分析显示‘科农199’与来自粗山羊草和大麦的水通道蛋白亲缘关系较近。表达分析显示 TaTIP1-1c-4BL基因在小麦根、茎、叶、籽粒及颖壳中均有表达,在茎中表达量最高。在PEG胁迫下,该基因的表达量下调,表明该基因在小麦应对干旱胁迫过程中具有负调控作用。在NaCl、ABA及H₂O₂胁迫下,表达量先下调后上调,推测该基因参与了某些抗逆信号的传导。     

百合水通道蛋白LotNIP5-1基因的克隆及表达分析

为研究NIP5-1基因(Nodulin26-like intrinsic protein)在百合生长发育方面的作用机理,利用RACE技术克隆得到百合NIP5-1基因的全长cDNA序列。运用多个软件进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及RT-PCR技术检测其表达特性。结果表明:1)百合NIP5-1基因全长为1 492bp,包含1个900bp的完整开放阅读框(Open reading frame,ORF),共编码299个氨基酸;2)百合NIP5-1蛋白属于跨膜通道蛋白MIP超家族。具有6个跨膜区;在B、E环分别具有NIP5-1蛋白特有的NPS、NPV模体,具有该蛋白Ar/R filter分子筛特有的AIGR模体;与小果野芭蕉、香瓜、葡萄、黄瓜、番茄的相似性分别为86%、83%、84%、83%和82%;3)荧光定量结果显示,百合NIP5-1基因在茎中表达量最高,在花瓣中表达量较低,在叶、鳞茎、根中表达量均极低。RTPCR半定量检测显示,其在"湿"柱头上表达量显著高于"干"柱头,这与转录组测序结果相符合。上述研究暗示,百合NIP5-1可能是硼酸通道蛋白,在促进茎生长及生殖活动中发挥作用。     

水通道蛋白基因OsPIP2;6的功能分析

【目的】分析水稻过表达OsPIP2;6在逆境胁迫条件下的表型差异,探讨水通道蛋白基因在水稻逆境应答中的作用。【方法】构建水稻水通道蛋白OsPIP2;6的过表达载体,通过农杆菌介导将其导入水稻日本晴的愈伤中,经遗传转化,阳性鉴定,得到转基因植株。通过逆境胁迫下转基因植株的表型分析来探讨OsPIP2;6的功能。【结果】Real-time PCR结果显示,OsPIP2;6受GA、ABA调控。转基因植株的OsPIP2;6表达量显著提高。正常条件下,转基因植株与野生型植株生长发育情况并无显著差异。在逆境胁迫条件下,转基因植株的耐受能力均显著强于野生型植株。【结论】过表达水稻水通道蛋白基因OsPIP2;6的转基因植株表型显示,OsPIP2;6在水稻的抗旱、抗水淹和抗盐中发挥作用。     

小麦钙联蛋白基因TaCNX60.0的克隆与表达分析

钙联蛋白(Calnexin)是一类结构和功能非常保守的分子伴侣,在调控生物代谢和Ca2+信号传导等方面发挥重要作用。本研究通过筛选Yr5近等基因系cDNA文库,分离获得1个钙联蛋白基因,将其命名为TaCNX600.。序列分析发现,该cDNA片段包含1个1 921bp的开放阅读框,推测其编码包含535个氨基酸残基的蛋白质。利用半定量RT-PCR分析该基因的表达谱,发现小麦受到植物激素ABA、低温和干旱胁迫处理后,TaCNX600.的表达受到抑制,而条锈菌小种CYR32和白粉菌混合菌系侵染能诱导TaCNX600.表达量增加,说明小麦钙联蛋白基因TaCNX600.可能在植物防卫反应和抵抗逆境胁迫过程中发挥作用。     

棉花GhPME1和GhPME2基因的克隆及表达分析

本研究旨在对棉花来源的果胶甲酯酶基因进行克隆和功能分析。通过RACE技术克隆了2个棉花果胶甲酯酶基因的cDNA,命名为GhPME1和GhPME2。序列分析发现:GhPME1和GhPME2的最大开放阅读框分别为1 704和1 752bp,分别编码含有567和582个氨基酸的蛋白质。蛋白质结构预测显示这2个蛋白结构相似,包含PMEI和Pectinesterase结构域。RT-PCR和实时荧光定量PCR结果显示在陆地棉的纤维发育过程中,GhPME1和GhPME2的表达峰值分别在9和4DPA(开花后天数),然后依次降低。而在海岛棉纤维中,这2个基因的表达均呈现逐渐上升的趋势,表达峰值分别出现在开花后24和29DPA。GhPME1和GhPME2在海岛棉和陆地棉棉纤维中的表达差异初步证明该基因家族的功能可能与棉纤维品质相关。     

甘蔗转化酶抑制子(SoInvInh1)基因克隆和表达分析

采用cDNA末端快速克隆(Rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术,以甘蔗未成熟茎cDNA为模板克隆转化酶抑制子,命名为SoInvInh1,GenBank登录号KF575175。SoInvInh1基因的cDNA序列全长为678bp,3′-UTR长146bp。开放阅读框长531bp,编码176个氨基酸,预测分子质量和等电点分别为18.09ku和8.52。SoInvInh1不含内含子序列。预测该蛋白N端具有1个信号肽和跨膜结构,19—172位氨基酸是PMEI蛋白的保守结构域。不同物种间InvInh蛋白氨基酸序列同源性较低,但都具有4个保守的Cys位点。荧光定量PCR分析表明在甘蔗茎、叶、花序和花序轴中都能检测到SoInvInh1基因表达。在甘蔗生长的不同时期,SoInvInh1在叶中表达无明显规律。而在工艺成熟期和生理成熟前期SoInvInh1整体上表现为幼茎中基因表达量高,而老茎中基因表达量低,表明茎中该基因可能与酸性转化酶活性相关。     

多枝赖草谷胱甘肽还原酶基因的克隆及分析

以盐胁迫处理的多枝赖草(Leymus multicaulis)植株新鲜叶片为材料,根据其他植物谷胱甘肽还原酶(GR)氨基酸保守区序列设计简并引物,通过RT—PCR扩增到1个408 bp的cDNA片段(Genbank注册号为 AY781786);利用DNAMAN软件将5’和3’RACE获得的5’和3’端序列,拼接成1个全长1 580 bp的cDNA序列,其包含1个1 140 bp的开放阅读框架,该阅读框架编码380个氨基酸;多枝赖草谷胱甘肽还原酶氨基酸序列与其他植物的同源性为77％～92％,定量PCR结果表明,GR基因的表达随着盐胁迫时间和盐浓度的增加而加强。     

红肉苹果MpMYBPA1的克隆及表达分析

利用RACE和电子克隆技术相结合的方法从野生红肉苹果(Malus pumila var.niedzwetzkyana Schneid)中克隆了1个MYB类转录因子的全长序列,利用生物信息学方法对其进行分析,同时进行了亚细胞定位分析以及表达特性的研究。结果表明:该基因全长为1 020 bp,编码340个氨基酸;其核苷酸序列与葡萄MYBPA1同源性最高,命名为MpMYBPA1,其N端含2个约有55个氨基酸组成的MYB特征结构域。亚细胞定位分析结果表明MpMYBPA1蛋白定位在细胞核中。荧光定量PCR结果表明:MpMYBPA1基因在根、茎、叶、果皮中均有表达,果皮中表达量最大。在20℃处理4 d后该基因的表达量得到了上调,而在30℃高温条件下,该基因的表达上调不明显,说明低温有利于该基因的表达,并且该基因受ABA调控。推测MpMYBPA1基因可能参与苹果的着色过程。     

黄瓜膜联蛋白基因CsANN2的克隆和表达分析

以‘津研四号’黄瓜品种为材料,克隆得到一个黄瓜膜联蛋白基因的cDNA全长,命名为CsANN2。为进一步探究黄瓜CsANN2基因的功能,对CsANN2基因编码的蛋白序列进行生物信息学分析后,发现其理化性质、保守结构域以及多个功能蛋白位点都和其他植物的膜联蛋白一致。系统进化树分析表明,黄瓜CsANN2与AtANN2、AtANN6、AtANN7、BjANN2和BjANN6有较近的亲缘关系。亚细胞定位结果显示,CsANN2蛋白在细胞膜、细胞质与细胞核内都有分布。qRT-PCR结果分析表明,CsANN2基因受ABA、SA、PEG和H2O2诱导表达,但对NaCl胁迫无响应。     

干旱胁迫对平邑甜茶不同生长时期氮素吸收利用的影响

为研究干旱胁迫对苹果砧木平邑甜茶不同生长时期N素吸收利用效率的影响,以1年生盆栽平邑甜茶为材料,设置干旱胁迫和对照2组处理,其中干旱胁迫是在施肥前对平邑甜茶提前2周控水,保持盆土45%～55%田间最大持水量;对照正常供水,保持盆土75%～85%田间最大持水量。以¹⁵N标记的尿素为N源,分别于4月10日、5月10日、7月10日和9月10日4个生长时期施1.0 g ¹⁵N标记的尿素,分析干旱胁迫对平邑甜茶4个生长时期的植株N含量、各器官肥料N的百分率(N_dff)、¹⁵N分配率、利用率以及N素转运代谢相关基因表达量的影响。结果表明：1)与对照相比,4个生长时期中,干旱胁迫均降低平邑甜茶植株N含量、各器官对N的吸收转运能力以及N素利用率,其中在7月生长期降低的最显著,植株N含量降低27.0%、根、茎、叶的N_dff值分别降低23%、35%、40%、N素利用率降低42%。2)干旱胁迫下平邑甜茶各器官氮素分配由地上部分向地下部分转移,优先供应植株生长中心。3)干旱胁迫下平邑甜茶根系对N素吸收...