花生AhFUSCA3基因的原核表达及在非生物胁迫下的表达分析

根据本实验室已获得的花生AhFUSCA3基因(NCBI登录号JX420284)序列,设计特异引物,构建原核表达载体,进行了重组蛋白表达分析,获得了分子量为42KD左右的目的蛋白条带;利用荧光定量PCR(Quantitative Real-time RT-PCR)方法,检测了AhFUSCA3基因在低温、高盐和干旱胁迫条件下的表达情况。结果显示,AhFUSCA3基因在低温和高盐处理的花生叶片中表达量明显上调,但在干旱处理的叶片中表达量则有明显下降。以上结果表明AhFUSCA3基因可能参与了花生对低温、高盐和干旱的抗性调控。     

普通小麦TaTPR1基因的克隆及表达分析

具有TPR基序的蛋白质被认为能够介导蛋白质间的相互作用,并且参与多种生物学过程,如细胞周期调控、转录调控、过氧化物酶等蛋白质的运输、信号传导和蛋白质折叠等。为了在小麦分子育种研究中获得更多有价值的候选基因,本研究采用电子克隆和RT-PCR方法从小麦中克隆得到1个TPR类基因,命名为TaTPR1。该基因ORF长度972bp,推测编码包含323个氨基酸残基的蛋白,相对分子质量34.9kD,理论等电点为5.89。氨基酸序列分析表明,该蛋白在142~207区和207~274区分别含有TPR类基因家族特有的保守结构域(TPR_16和TPR_11)。进化和聚类分析表明,小麦TaTPR1基因与粗山羊草AtTPR15基因、乌拉尔图小麦TuTPR15基因的亲缘关系较近,蛋白相似度分别为91.28%和91.55%。Real-time PCR表达特性分析显示,该基因为组成型表达,在根、茎、叶中均表达;幼苗期茎中表达量较高,随幼苗的生长,茎中表达量上调显著;该基因表达受高盐的强烈诱导,也受水分、低温和外源ABA胁迫诱导。     

普通小麦TaADF8基因的克隆及表达分析

肌动蛋白解聚合因子(actin-depolymerizing factor,ADF)普遍存在于真核细胞中,为低分子量的肌动蛋白结合蛋白,在调控细胞内肌动蛋白纤维的聚合和解聚中起关键作用。为给深入研究TaADF8基因在小麦中的功能机理奠定基础,并为进一步丰富小麦ADF基因研究内容提供理论参考,本研究利用电子克隆策略从小麦品种CP53中克隆出TaADF8基因(GenBank登录号为KJ864962)后对其进行序列分析,并进一步采用荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术对其在小麦不同组织间的表达差异及不同非生物胁迫下的表达模式进行分析。核酸序列分析表明,该基因全长695bp,拥有完整的ORF,编码142个氨基酸。氨基酸序列分析表明,该蛋白含有保守的ADF同源区和PIP2结合结构域,且在氨基端有核定位信号。进化和聚类分析表明,小麦TaADF8基因与大麦HvADF2基因、HvADF3基因和水稻OsADF3基因亲缘关系较近,蛋白相似度分别为75.35%、93.66%和67.86%。qRT-PCR表达特性分析显示,该基因为组成型表达,在根、茎、叶、颖壳和雄蕊中均表达,且在根、叶和雄蕊中表达量较高;该基因表达受低温的强烈诱导,同时也受水分、高盐和外源脱落酸胁迫诱导。     

实时定量荧光PCR法检测马铃薯黑胫病菌

马铃薯黑胫病是国内外马铃薯产区发生比较普遍的一种细菌性病害,严重地影响了马铃薯的产量和质量。本研究根据Potato Black Leg序列,设计出马铃薯黑胫病菌特异性的引物,对10种供试菌株进行了实时荧光PCR检测。结果表明,该方法的特异性好,可以将马铃薯黑胫病菌和其它马铃薯常见病害相区分;灵敏度较高,可检测出最低的黑胫病菌浓度为3.6~3.9 cfu.mL-1;而且检测时间仅用4 h,大大缩短了检测周期。该方法可有效地应用于马铃薯黑胫病菌的检测和监控。     

甘蔗MYB转录因子基因ScMYB52-1的克隆及表达特性分析

MYB转录因子家族成员广泛参与植物的各种生物学过程,在调控植物适应非生物逆境过程中起关键作用。为分离甘蔗（Saccharum spp.）逆境响应MYB基因并研究其功能,本文应用3°RACE的方法,从甘蔗品种ROC22中克隆到一个R2R3-MYB转录因子基因,命名为ScMYB52-1。生物信息学分析表明,该基因cDNA序列长度为1072 bp,开放阅读框（ORF）长度为696 bp,5°非翻译区长54 bp,3°非翻译区长322 bp。该ORF编码231个氨基酸,推导蛋白的分子量为26.65 kDa,含有2个串联的MYB结构域。ScMYB52-1推导蛋白与模式植物拟南芥中的MYB家族蛋白的进化树聚类分析结果表明,ScMYB52-1蛋白与AtMYB52和AtMYB54的亲缘关系较近;进一步的多序列比对分析结果表明,上述三者蛋白质N端的MYB结构域序列高度一致,且三者的预测蛋白质三级结构类似,表明它们可能具有类似的功能。实时荧光定量PCR结果显示,ScMYB52-1在甘蔗组培苗的根中对PEG处理总体上不敏感,在叶中仅在3 h时短暂上调;ScMYB52-1在叶中受外源ABA和NaCl胁迫的诱导,在处理0.5 h均迅速上调表达,表达量分别为对照的3.35倍和2.75倍,并在处理期维持高于对照的水平;在根中受外源ABA和NaCl胁迫的抑制,在处理0.5 h时就开始下调表达,在处理24 h时表达量分别下调为对照的12%和40%,并在处理周期内总体上维持低于对照的水平。亚细胞定位分析表明,ScMYB52-1-GFP重组蛋白定位在烟草叶肉细胞的细胞核中。酵母双杂交自激活活性鉴定结果表明,ScMYB52-1蛋白无自激活活性。以上结果表明ScMYB52-1参与了甘蔗对高盐胁迫的应答,并可能受ABA信号通路的调控,在叶和根中存在差异的调控机制。本研究结果为进一步理解该基因在甘蔗非生物逆境适应过程中的功能及分子调控机制提供了初步的信息。     

花生DREB类转录因子基因AhDREB3的序列及非生物胁迫下表达分析

DREB类蛋白属于AP2/ERF转录因子家族的一个亚家族,在植物非生物胁迫抗性调控中具有重要功能。为了挖掘花生逆境胁迫相关功能基因AhDREB3,从已公布的花生基因中找到干旱应答元件结合蛋白3（AhDREB3）的编码基因全序列,做编码蛋白的进化分析。根据已知序列设计引物,通过荧光定量PCR检测了该基因在低温、高盐和干旱胁迫下及对外源ABA响应和表达。荧光定量PCR结果显示,AhDREB3基因在花生的叶片和根中对低温没有响应,对高盐（叶片和根）和干旱（根）胁迫有较大响应,说明它可能参与了花生对高盐和干旱胁迫的适应性调控。此外,AhDREB3基因的表达在花生叶片和根中对外源ABA响应变化小,暗示了该基因在花生中可能通过不依赖于ABA的方式起作用。     

花生油质蛋白基因的克隆与表达分析

油质蛋白作为贮藏蛋白的一种,特异性表达在油料种子中。本研究从花生中克隆得到3个Oleosin22基因,分别命名为AhOleosin22a,AhOleosin22b,AhOleosin22c。AhOleosin22a基因全长为630bp,编码210个氨基酸;AhOleosin22b基因全长为636bp,编码212个氨基酸;AhOleosin22c基因全长为582bp,编码194个氨基酸,均属于Oleosin蛋白质家族。通过荧光定量PCR对Oleosin22基因在花生中的表达模式进行分析。结果显示,AhOleosin22基因在种子中的表达量最高。本研究为阐明Oleosin22基因在花生油脂合成的生理生化机制中的功能奠定了理论基础,丰富了花生品质改良育种的基因资源。     

大豆RNA依赖的RNA聚合酶基因GmRDR1的克隆与表达特性分析

为了寻找大豆抗病新基因,培育大豆新型抗性品种,利用同源克隆的方法从大豆品种科丰1号中分离出1个新的GmRDR1基因,并对其进行序列分析,组织表达、抗逆境胁迫表达分析及该基因的亚细胞定位研究。结果表明:GmRDR1基因位于大豆基因组的第2号染色体,基因全长为3 956 bp,其中ORF为3 378 bp,编码1 125个氨基酸,相对分子量和等电点分别为279.72×103和4.63;GmRDR1含有RDRs家族的保守序列"DLDGD";该基因在所有被检测组织中均表达,并且在叶中的表达量最高;荧光定量结果发现:在大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)处理下,GmRDR1在抗病材料科丰1号中的表达量显著高于感病材料南农1138-2。盐及干旱胁迫下,48 h之内,该基因的表达量明显升高,SA诱导条件下该基因在6 h出现了早期响应,冷害处理下24 h表达量出现了突然的升高。GmRDR1基因的亚细胞定位结果表明:该基因所编码的蛋白定位在细胞核里。根据以上结果判定GmRDR1基因参与了大豆对SMV的抗性反应,并且能够强烈响应盐和干旱的胁迫,因此该基因在大豆抗逆分子育种中具有较好的应用价值。     

花生中UDP-glucosyltransferase基因的克隆及在非生物胁迫下的表达研究

通过RACE技术从花生叶片cDNA中克隆到了UDP-glucosyltransferase基因,命名为AhUGT83A1-like （Genbank注册号为KF411463）。该基因全长为1 530bp,ORF为1 380bp,编码460个氨基酸。序列比对与进化分析结果表明,该序列有保守的UDPGT结构域,并且与其它植物的UGT蛋白同源性较高。荧光定量PCR结果表明,AhUGT83A1-like基因在高盐和低温处理的花生根和叶片中均上调表达;在干旱处理时,根中表达也受到显著上调,但叶片中表达量则有明显下降。以上结果表明AhUGT83A1-like可能参与了花生对干旱、低温和高盐的抗性调控。ABA处理结果表明,AhUGT83A1-like在花生根中对ABA响应明显,但在叶片中对ABA没有明显响应,表明该基因在花生根中对非生物胁迫的调控可能是以依赖ABA的方式发挥作用的。?     

茶树P5CS基因克隆及其在渗透和高盐胁迫下的表达分析

△1-吡咯琳-5-羧酸合成酶是植物脯氨酸合成过程中的关键酶。应用同源克隆方法获得茶树P5CS,序列长为1 316 bp,编码323个氨基酸;其编码蛋白分子量为34.7 ku,p I为7.62;N端有1个氨基酸激酶超家族[Amino Acid Kinases(AAK)superfamily]功能区,C端有1个醛脱氢酶超家族[Aldehyde Dehydrogenas(ALDH)superfamily]功能区,预测为亲水性跨膜蛋白;对18个物种的P5CS进行聚类分析,结果生物学分类及进化关系吻合。并与美味猕猴桃高度同源,相似度达89%。应用实时荧光定量PCR分析表明,该基因转录本在水分胁迫24 h内升至对照组水平的2.6倍,而高盐胁迫48 h后才升至9.9倍的最高值;水分胁迫应答速度快,但相对表达量较高盐胁迫低。由此推测该基因被诱导参与了渗透胁迫应答响应,并且对渗透胁迫中的旱害脱水更为敏感。     

路易斯安那鸢尾LiNramp2基因克隆与定量表达分析

利用RACE技术克隆了路易斯安那鸢尾LiNramp2基因全长cDNA序列,其大小为1 786 bp,预测编码519个氨基酸,蛋白质具有11次跨膜结构域,与其他Nramp蛋白同源性达80%以上,说明LiNramp2同其他同源基因保守性很高。定量表达结果显示,LiNramp2在路易斯安那鸢尾叶片和雄蕊中表达量较高,在雌蕊中表达量最低,根和茎表达量差别不大。随着铅处理时间增加,LiNramp2基因在根系表现缓慢下降,在叶片中表现先升高后下降的趋势,但差异不显著。     

碱胁迫下玉米microRNA827及其靶基因的表达响应

较高的pH影响植物根系对磷和氮的吸收,是盐碱土壤导致产量降低的主要原因之一。研究表明,植物在盐碱胁迫下microRNAs(miRNAs)通过调控靶基因的表达,提高植物对盐碱耐受性。通过实时定量RT-PCR分析表明,zma-miR827主要在冠根和花丝等组织中表达。碱胁迫处理玉米幼苗后,zma-miR827随着处理时间呈现先增加后降低趋势。通过玉米基因组数据库分析,预测zma-miR827-3p有4个靶基因,其中,GRMZM2G166976受碱胁迫后呈现先升高后持续下降的表达趋势;GRMZM2G077531则呈现先下降后升高;GRMZM2G127374呈现先下降后上升再下降后上升最后下降至最低值的趋势;GRMZM2G013176呈现持续升高的趋势。通过构建进化树分析表明,zma-miR827与水稻(Oryza sativa)中参与磷调控的osa-miR827高度同源。     

外源脯氨酸对盐胁迫下大豆离体胚再生植株生理特征及线粒体结构的影响

以“晋豆八号”作材料,利用组织增减方法研究盐胁迫下外源脯氨酸对大豆离体胚再生植株的膜脂过氧化水平、保护酶系统、可溶性蛋白质及线粒体超微结构的影响。结果表明：在外源脯氨酸的作用下,大豆再生植株体内ＭＤＡ含量减少,膜相对透性降低,ＳＯＤ、ＰＯＤ两种酶活性明显提高,可溶性蛋白质含量增加;电镜观测显示,外源脯氨酸可以有效缓解盐胁迫对大豆离体胚再生植株线粒体结构的损伤。     

干旱胁迫条件下马铃薯品种的抗旱性评价

马铃薯的抗旱性鉴定可以通过干旱胁迫下的抗旱系数及生理生化指标变化的差异来确定。研究测定5个马铃薯品种在干旱胁迫条件下的抗旱系数及生理生化指标。与正常供水处理相比,干旱胁迫处理下5个品种的茎粗、株高和根长均降低,平均减幅分别为22.70%、17.42%、36.78%。各品种的叶片含水量均降低,‘定薯3号’减幅最小,‘定薯1号’减幅最大。干旱胁迫处理下各品种的离体叶片失水率和根含水率有增加也有减小,叶片含水量和离体叶片失水率均以‘青薯9号’最高,根含水率则以‘陇薯10号’最高。各品种的抗旱系数在0.875 4～0.940 9,均属于高抗品种。干旱胁迫处理后,各品种较正常供水处理脯氨酸含量均增加,‘青薯9号’增幅高达203.72%。各品种丙二醛含量均增加,‘青薯9号’增幅最小,为3.03%。各品种可溶性蛋白含量均增加。在新品种选育亲本选配及推广过程中,可结合各品种的抗旱特性以及生理指标进行鉴别应用。     

中国水仙NtMYB1基因的克隆及表达分析

为研究调控花青素合成机制,利用RT-PCR和RACE技术从中国水仙‘金盏银台’（Narcissus tazetta var. chinensis‘Jinzhan Yintai’.）的花瓣和副冠中克隆得到一个MYB基因的cDNA序列,命名为NtMYB1,在GeneBank上登录号为KC763973。序列分析表明,NtMYB1基因全长842 bp,其中开放阅读框长681 bp,编码226个氨基酸,推测的蛋白分子量为25.2 ku,理论等电点为7.94。NtMYB1具有明显的R2R3-MYB结构域,且在R3结构域的下游含有一个相对保守的PDLNLDLSIG氨基酸基序。同源性分析表明,其编码的氨基酸序列与陆地棉、甜樱桃的MYB蛋白相似性分别达到65％和63％。利用实时荧光定量PCR技术检测NtMYB1基因在中国水仙花不同发育时期和部位的表达水平,分析结果表明,NMYB1基因在中国水仙成花不同时期均有表达,但表达量具有明显差异,其中NtMYB1基因在花蕾期的相对表达量约为花苞期的40倍,且其表达量在花瓣要高于副冠。推测NtMYB1可能参与调控花青素合成基因的转录沉默。     

茶树NUDIX基因家族的鉴定及表达分析

NUDIX水解酶属于焦磷酸酶,在信息传递、植物生长协调和响应逆境胁迫等方面起着重要作用。基于茶树(Camellia sinensis)基因组鉴定出43个NUDIX家族基因,并运用生物信息学和实时荧光定量PCR等方法对其分析。结果表明,43个CsNUDXs蛋白质分子量介于11.8～89.2 kDa,氨基酸长度为102～342个,理论等电点为4.49～9.26,18.6%的蛋白为稳定性蛋白;根据进化关系将CsNUDXs分为6个亚家族;启动子顺式作用元件分析发现CsNUDXs具有许多与激素响应、逆境胁迫和生长发育等调控相关的作用元件;对CsNUDXs家族基因在不同器官表达模式进行分析,发现CsNUDX3、CsNUDX7在果实中表达量较高,而CsNUDX22、CsNUDX25在果实中表达量极低,CsNUDX30在老叶中表达量极低;不同处理组的实时荧光定量PCR结果表明,1 mmol·L^-1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下CsNUDX1、CsNUDX2和CsNUDX33等表达量呈现先升后降再升的趋势,而1 mmol·L^-1水杨酸(SA)处理下CsNUDX4...     

木薯MePP2CAb基因克隆及表达分析

2C型蛋白磷酸酶（protein phosphatase 2C,PP2C）在ABA核心信号途径中发挥着重要作用。为了研究PP2C基因在木薯响应非生物胁迫过程中的功能,本研究通过RT-PCR技术,从木薯Arg7中克隆得到MePP2CAb基因,并对其进行生物信息学分析、自激活活性分析、启动子活性分析及不同逆境和激素处理下的表达模式分析。结果表明：（1）MePP2CAb基因的长度为1296 bp,包含431个氨基酸残基,蛋白相对分子量和理论等电点分别为47.08 kDa和5.5,具有PP2C家族的结构域特征。蛋白质序列比对结果显示,MePP2CAb与橡胶树和麻风树的PP2C序列最为相似,一致性分别为82.75%和74.01%,在C-端保守。上述结果证明MePP2CAb基因属于PP2C家族。（2）MePP2CAb基因在木薯块根中的表达最高。（3）MePP2CAb具有一定的自激活活性,MePP2CAb基因的全长启动子的活性也较高。（4）MePP2CAb基因属于ABA核心通路,启动子序列分析显示,它包含ABRE(abscisic acid responsiveness)元件、MeJA响应原件、干旱...     

外源脯氨酸对镍胁迫下小麦幼苗生长的影响

为探究外源脯氨酸对镍胁迫下小麦根系生长发育的影响,以小麦品种轮选988为材料,采用溶液培养法,研究了不同浓度的脯氨酸对10μmol·L~(-1) Ni~(2+)胁迫下小麦幼苗株高和根系生长的影响。结果发现,镍胁迫严重抑制小麦生长;而外施脯氨酸对小麦幼苗的株高和根系生长的各项指标均有正向效应,以外施5mmol·L~(-1)脯氨酸的效果最好。与单独Ni~(2+)胁迫相比,外施5mmol·L~(-1)脯氨酸后,小麦幼苗根长、株高、根鲜重和根干重分别上升了24.8%、12.5%、16.0%和20.0%;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)活性分别升高了54.30%、43.00%、13.08%、67.67%;超氧阴离子(O_2~-·)自由基、过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量分别下降了56.65%、34.54%、32.35%;渗透调节物质游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖的含量均显著下降;根系活力上升了233.83%。外源脯氨酸可以显著提高小麦根的抗氧化能力,进而增强小麦的抗逆性,缓解镍对小麦根系的毒害作用。     

木薯MeNRT2.1基因的克隆及表达分析

木薯具有产量高、抗贫瘠等特点,为了了解其耐贫瘠的作用机理,提高木薯在贫瘠土壤中对氮素的利用率,以培养20 d的"华南5号"木薯组培苗为实验材料,采用同源克隆和RT-PCR技术,获得一个高亲和硝态氮转运蛋白(NRT2)基因,命名为Me NRT2.1,该基因含有1 593 bp的开放阅读框架,编码530个氨基酸。生物信息学分析结果表明,木薯Me NRT2.1与苜蓿、拟南芥、可可、杨树等物种的NRT2.1同源性高,其中与可可树Tc NRT2.1的亲缘关系最近,氨基酸相似性达到90%。实时荧光定量PCR检测结果表明,Me NRT2.1在木薯组培苗的根中表达,并且在NO_3~-浓度为0.2 mmol/L时,其相对表达量较高,NO_3~-浓度为10 mmol/L时其相对表达量较低,NO_3~-浓度为0时几乎不表达;Me NRT2.1在茎、叶中也几乎不表达,即该基因具有诱导型组织特异性表达模式。原生质体瞬时表达发现Me NRT2.1定位在细胞膜上。此研究为进一步通过NRT2基因提高木薯的抗逆性奠定了基础。     

玉米ZmGAPDH2基因的克隆及表达特性分析

研究通过同源比对查找GAPDH基因的保守区,运用逆转录PCR和同源克隆技术从玉米叶片中克隆出GAPDH2基因的全长cDNA序列。采用qRT-PCR分析两个玉米品种登海605和蠡玉35幼苗叶片中GAPDH2基因在非生物胁迫和ABA 处理下的表达特性,利用二维凝胶电泳（2-DE）和基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱法（MALDI-TOF）,对登海605和蠡玉35幼苗在干旱胁迫下叶片中的GAPDH蛋白表达水平进行分析。结果表明,ZmGAPDH2基因开放阅读框（ORF）全长1 014 bp,编码337个氨基酸。ZmGAPDH2蛋白分子量为36.53 kDa,属于亲水性蛋白。生物信息分析发现,玉米 ZmGAPDH2 蛋白和单子叶植物小米 GAPDH2 蛋白的亲缘关系最近,同源性高达94.66%。qRT-PCR分析表明,ZmGAPDH2在登海605和蠡玉35叶片中均能被ABA和PEG处理诱导表达,登海605在NaCl和蠡玉35幼苗在低温处理下其表达量均有所下降。干旱对登海605和蠡玉35幼苗叶片中ZmGAPDH2蛋白表达量也有影响。