盐角草PsaH基因的克隆及生物信息学分析

【目的】从盐生植物盐角草(Salicornia europaea)中克隆得到一个参与光合反应光系统I(PSI)复合蛋白H亚基的Psa H基因,分析该基因进行生物信息学,为研究该基因的作用奠定基础并为改良作物耐盐性分子育种提供候选基因。【方法】以盐生植物盐角草为实验材料,采用RT-PCR方法克隆Psa H基因,利用NCBI、MEGA、Expasy等生物信息学工具对其核酸序列、编码的氨基酸序列及蛋白质的结构和功能进行分析。【结果】克隆得到一个与耐盐有关的基因,命名为Se Psa H,属于光系统I(PSI)家族H亚基成员,其开放阅读框(ORF)为438 bp,基因编码145个氨基酸,预测蛋白分子量为15.3 k D,等电点9.84,是亲水性蛋白;系统进化树分析表明其与菠菜亲缘关系较近,通过对该蛋白保守性分析发现其含有4个保守性结构域。【结论】获得盐角草Se Psa H基因,为进一步研究该基因耐盐功能及其在盐生植物耐盐机制中的作用提供了基础。     

菠菜NHX家族基因鉴定及其响应盐胁迫的表达分析

Na~+/H~+逆向转运蛋白(NHX)在植物响应盐胁迫和生长发育过程中发挥着重要的调控作用。本研究对菠菜NHX家族基因进行全基因组鉴定和生物信息学分析,并利用qRT-PCR技术检测NHX基因在盐胁迫下的表达。结果显示,从菠菜基因组中共鉴定出6个SpoNHXs基因,系统进化树分析发现其分属3个亚家族——Vac、Endo和PM;这6个SpoNHXs均具有跨膜结构域,与拟南芥NHX家族成员在不同亚家族中的保守基序高度一致,表明其具有相似的生物学功能;这6个SpoNHXs受盐胁迫上调表达,其中SpoNHX1与SpoNHX6显著上调。本研究结果可为后续SpoNHXs基因克隆和耐盐功能分析提供理论支持。     

一氧化氮与植物抗逆性的关系

一氧化氮（NO）广泛分布于生物有机体中,具有多种生理功能,不仅能调节植物的一些生长发育过程,还在植物抗生物胁迫和非生物胁迫中发挥着重要作用。从NO参与植物抗病反应、水分胁迫应答、盐胁迫应答等方面阐述了NO与植物抗逆性的关系。     

花花柴耐盐相关基因NHX的克隆与分析

植物NHX属于Na＋/H＋逆向转运蛋白NHE/NHX亚家族的成员,为阳离子逆向转运蛋白家族的一个亚类,具有调节细胞内pH值和Na＋的浓度及维持细胞内离子稳态等多种功能。为进一步开发新疆盐生植物耐盐相关基因资源,本研究以盐生植物花花柴为材料,利用分子克隆技术,从总RNA中克隆编码Na＋/H＋逆向转运蛋白基因。依测序结果判断已从花花柴cD-NA中克隆到1253 bp的NHX基因片段,并对该序列进行数据库搜索和对序列比对分析。结果显示一致性达到68.77%,可以用于构建植物表达载体进行相应的功能鉴定。     

植物抗逆相关ERF转录因子研究综述

植物在它的生命周期中要经历各种逆境胁迫。植物许多胁迫相关基因的表达主要受特定转录因子在转录水平的调控。ERF转录因子家族参与植物的生物胁迫和非生物胁迫的应答,是同植物抗逆应答密切相关的一类转录因子大家族。它们通过识别不同的顺式元件,调节多种功能基因的表达,调节植物抗性应答。综述简要介绍ERF转录因子及其相关顺式作用元件。阐述植物ERF转录因子家族在植物抗逆应答中的功能。     

青天葵HMGR 基因片段的鉴定 和生物信息学分析

采用生物信息学对青天葵转录组测序获取的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶编码基因片段Nf HMGR及其编码蛋白进行功能鉴定和表达分析。结果表明,Nf HMGR基因片段序列长度为1 563 bp,与其他植物HMGR基因的同源性最高可达88%;编码含有521个氨基酸、分子量约为55.34 ku的亲水性不稳定蛋白。Nf HMGR蛋白具有3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶Ⅰ类酶功能域,归属于3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶超级家族,包含3处跨膜结构域,不含任何信号肽、转运肽,二级结构表现为混合型结构蛋白质。在青天葵不同组织中,Nf HMGR基因在球茎中的表达量高于在叶片中的表达量。     

植物耐盐基因研究及其在棉花上的应用

盐害会对植物生长造成严重的危害、对农作物的产品品质和产量造成很大的损失。通过调控耐盐相关基因的表达,能提高转基因植物的耐盐能力。近年来,人们克隆了许多与耐盐相关的基因,主要包括渗透调节物合成基因、耐盐相关蛋白类基因、保护酶相关基因、转录因子的调控基因。主要综述了近年来植物耐盐相关基因的克隆及其在棉花基因工程中的研究应用等方面的一些进展,并对棉花耐盐基因工程的研究应用提出了对策和展望。     

植物ABC转运蛋白与次生代谢产物的跨膜转运

ABC（ATP-Binding Cassette）转运蛋白是目前已知最大、功能最广泛的蛋白家族，参与生物体内多种物质的转运，因其在生物体内与肿瘤细胞耐药性等一些重要的生理过程密切相关而引起了人们的广泛关注。研究发现，在已完成全基因组测序的生物中，ABC转运蛋白在拟南芥和水稻中数量最多，推测与植物次生代谢产物的跨膜转运相关。植物产生生物碱、萜类化合物、酚类等大量次生代谢产物，保护植物体免受环境中生物和非生物胁迫的损伤。这些化合物的累积和排泌被高度调节，ABC转运蛋白在其中起着重要的作用。本综述介绍了植物ABC转运蛋白及其在植物次生代谢产物累积和跨膜转运中的研究进展。     

乙酰辅酶A羧化酶的结构·功能及基因的研究进展

乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase,ACCase）属于生物素包含酶类型Ⅰ,在生物体内催化乙酰辅酶A形成丙二酰辅酶A。在植物中乙酰辅酶A羧化酶主要有异质型和同质型2种;在动物中乙酰辅酶A羧化酶属同质型,分为ACC1和ACC2 2种类型。主要介绍了分布于双子叶植物以及非禾本科单子叶植物的质体中的异质型ACCase的亚基组成、结构、功能及其编码基因。ACCase由生物素羧化酶（Biotincarboxylase,BC）亚基、生物素羧基载体蛋白亚基（Biotincarboxyl Camer Protein,BCCP）、羧基转移酶的α-CT亚基和β-CT亚基4种亚基构成,有3个功能结构域,即BC功能结构域、BCCP功能结构域以及CT功能结构域。除β-CT亚基由质体基因编码外,其他亚基由核基因编码,在细胞质中合成后转运到质体中组成功能蛋白,参与脂肪酸的合成。     

酵母耐盐相关基因HAL1在棉花中的功能表达

【目的】克隆酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）耐盐基因HAL1（halotolerance）并转化棉花,探究该基因在棉花中的功能,进一步探究酵母耐盐相关基因在高等植物中的具体功能。【方法】根据NCBI核酸数据库中酵母耐盐基因HAL1的mRNA全长序列信息,利用RT-PCR技术从酿酒酵母As2.375中克隆该基因。选择酶切位点XbaⅠ和SmaⅠ对表达载体pBI121::GFP进行双酶切,采用In-Fusion技术构建pBI121-ScHAL1::GFP融合表达载体。以自发荧光较弱的陆地棉品种Y-2067、ZA-23、GZ-2的花粉为材料,用基因枪轰击棉花花粉进行瞬时表达研究。采用基因枪活体转化技术将外源基因表达载体pBI121-HAL1::GFP转化棉花盐敏感材料中s9612,获得T0棉花转基因种子。用100 mmol·L^-1 NaCl盐溶液对转基因T0种子进行耐盐性发芽试验,并进行分子检测,对鉴定出的转基因植株进行叶盘耐盐性分析。【结果】从酿酒酵母As2.375中克隆耐盐基因ScHAL1,基因全长885 bp,共编码294个氨基酸。对其序列进行分析,发现HAL1蛋白中丝氨酸所占比例最大,整个蛋白呈碱性且带正电,属于亲水性蛋白。根据蛋白二级结构预测结果,推测该蛋白的结构功能域可能主要由无规则卷曲和β-折叠片构成。棉花花粉瞬时表达结果表明,转化HAL1后,3种陆地棉花粉的绿色荧光现象都明显增强,说明该基因可以在这3种陆地棉的花粉中表达。用100 mmol·L^-1 NaCl盐溶液对转基因棉花T0种子和受体材料中s9612自交种进行胁迫,发现转基因种子萌发能力明显强于受体材料,表明HAL1可以提高种子耐盐性。根据基因核苷酸序列设计2对引物对T0转基因棉花幼苗进行分子检测,将纯化后的PCR产物进行直接测序,测序结果证明转基因成功。对鉴定出的转基因植株进行叶盘耐盐性分析发现,在600 mmol·L^-1 NaCl和400 mmol·L^-1 NaCl盐胁迫下转基因植株叶盘叶绿素含量均高于对照植株,且在600 mmol·L^-1 NaCl溶液胁迫后,转HAL1植株叶绿素含量反而高于400 mmol·L^-1 NaCl溶液处理后的叶盘。【结论】成功从酿酒酵母中克隆基因HAL1,酵母HAL1对提高棉花耐盐性具有重要作用。     

盐地碱蓬PsaH基因的克隆及生物信息学分析

【目的】PsaH基因是编码光合反应光系统I(PSI)复合蛋白H亚基的基因。为深入开展该基因的耐盐功能研究及其在盐生植物耐盐机制中的作用提供了基础,并为改良作物耐盐性分子育种提供候选基因。【方法】研究从盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐胁迫文库中筛选出一个与耐盐相关的PsaH基因,经测序获得全长cDNA序列,命名为SsPsaH(GeneBank Accession Number:KC4048847),对该基因进行生物信息学分析进行结构功能预测。【结果】该基因全长770 bp,开放阅读框(ORF)为438 bp,编码145个氨基酸;该基因所编码的蛋白定位于叶绿体膜系统,无信号肽,含有一个跨膜结构的亲水性不稳定蛋白,二级结构多为无规则卷曲。同时,该基因在不同物种间具有较强的保守性,含有4个高度保守的结构域,系统进化树分析表明,其与菠菜亲缘关系最近。RT-PCR分析表明,SsPsaH基因在根、茎、叶中均有表达,但在茎和叶中表达量高于根。【结论】SsPsaH基因是编码光合反应光系统I(PSI)复合蛋白H亚基的基因。本研究为以后深入开展该基因的耐盐功能研究及其在盐生植物耐盐机制中的作用提供了理论基础。     

植物体内Na/K转运体研究进展

综述了目前发现的植物体内Na/K转运蛋白主要是HAK和HKT家族基因,其中HAK家族基因主要负责高亲合K的吸收和运输,而HKT家族基因不仅具有高亲合K的吸收和转运的功能,而且还具有大量吸收和转运Na的功能,同时在植物抗盐性上具有一定的作用。     

植物耐盐的分子机理研究进展

盐胁迫是造成作物减产的主要非生物胁迫之一。植物抵抗盐胁迫是一个复杂的过程。综述了近年来植物耐盐分子机理领域的进展,对渗透调节物质、离子平衡、解毒作用等与植物耐盐功能相关的机理进行了总结与分析。     

bHLH转录因子在植物低温胁迫中的研究进展

bHLH是真核生物中最广泛存在的转录因子家族之一,在植物的生长代谢、信号转导以及非生物胁迫中发挥重要作用.目前,已有许多bHLH家族转录因子在植物低温胁迫方面的功能得到鉴定,通过对bHLH家族蛋白在植物低温胁迫反应中相关研究的最新进展进行了综述,为进一步研究bHLH家族蛋白在植物低温胁迫应答中的作用及其机制提供参考依据...     

不同耐盐性高粱在盐逆境下的比较转录组分析

【目的】土壤盐渍化是制约作物生产的重要非生物胁迫因子之一,高粱耐盐性强,进行高粱耐盐基因挖掘及分子机制研究是开发和利用盐渍土壤的有效途径,通过转录组测序分析与高粱耐盐相关的基因调控机制和代谢通路,挖掘高粱耐盐潜力。【方法】 通过以筛选出的极耐盐品种八叶齐和盐极敏感品种PL212为试验材料,采用盆栽沙培,在播种后20 d（5叶期）采用180 mmol·L ^-1的 NaCl 溶液漫灌模拟盐逆境,盐胁迫48 h后取幼叶,并连同对照（未经过盐处理）的同期幼苗共4个样品提取RNA,进行转录组测序,采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。 【结果】 耐盐和盐敏感材料分别在盐渍和非盐渍处理下的4个样品间共检测到1 338个差异表达基因,包括819个上调基因和519个下调基因。聚类分析发现在应答盐渍胁迫逆境时,5个依赖性氧合酶超家族蛋白、4个富含半胱氨酸的激酶、3个谷胱甘肽S-转移酶和3个重金属运输/解毒超家族蛋白相关基因表现出明显的上调表达和下调表达,还发现1个K ⁺转运蛋白基因在耐盐调节中起着重要作用。GO分析发现在15 418个基因中获得4 528个有效GO注释条目,同时耐盐和盐敏感材料在遭受盐逆境时的生物过程、细胞组分和分子功能3个方面均存在较大差异。生物过程中代谢过程、细胞过程耐盐材料明显高于盐敏感材料,耐盐材料的生理过程中较盐敏感材料增加了多生物过程和定位这两个过程,很可能与耐盐材料盐抗性较强密切相关。差异基因KEGG分析结果显示耐盐和盐敏感材料在对照和盐渍胁迫条件下的苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成3个途径中差异基因表达较多,可能是造成耐盐和盐敏感材料耐盐性差异较大的重要原因。 【结论】 高粱耐盐调控基因表达涉及生物过程、细胞组分和分子功能多个方面,生物过程和定位这两个过程是提高高粱耐盐性的关键;苯丙烷类生物合成、苯丙氨酸代谢、类黄酮生物合成3个途径的基因表达很可能是造成盐害的重要原因。     

植物病程相关蛋白PR10结构、功能及表达调控的研究进展

PR10蛋白是植物在受到各类生物和非生物胁迫后产生的一种病程相关蛋白,在植物生长发育和应对外界生物和非生物胁迫时发挥重要作用。通过对近年来PR10研究结果的回顾,对PR10蛋白家族的序列、结构特征、系统发生、生物化学功能、表达调控模式、启动子分析、亚细胞定位与蛋白互作及其在抑菌反应和根瘤固氮中的作用进行了综述,重点阐述了PR10蛋白的表达调控模式及生物化学功能,并提出了PR10蛋白研究中存在的问题及对未来的展望。     

谷子扩展蛋白与品种抗旱性关系的研究

[目的]扩展蛋白是植物细胞壁的重要组成部分,普遍存在于植物中,除了具有增加细胞壁柔韧性的作用外,在植物的生长发育及抵御生物和非生物胁迫等方面都起着重要的作用。为发掘谷子抗旱基因。[方法]本文采用生物信息学手段结合表达验证,分析了谷子扩展蛋白基因家族中的16个成员。[结果]发现它们分属于EXPA、EXPB、EXPLA和EXPLB 4个亚家族;对谷子扩展蛋白基因进行启动子分析,发现了与干旱胁迫相关的响应元件,包括干旱响应MYB结合位点MBS、脱落酸响应元件ABRE等;通过对两个谷子品种勾勾母鸡咀(GG,耐干旱品种)和晋汾16(JF16,干旱敏感品种)扩展蛋白基因表达的分析比较,发现干旱胁迫下不同谷子品种中同一基因的表达水平存在显著差异。[结论]结合亲缘关系图及启动子顺式调控元件的预测结果,并未发现基因亲缘关系与扩展蛋白基因表达间的规律;也未发现胁迫相关的调控元件与扩展蛋白表达之间的关联,初步了解了扩展蛋白基因与谷子抗旱的关系,为发掘谷子抗旱基因提供基础。     

花生金属蛋白酶家族基因FtsH的鉴定、分类和盐胁迫表达分析

FtsH是一种ATP和Zn2+依赖型金属蛋白酶,在植物抗逆胁迫中发挥了重要作用。为分析花生中FtsH家族成员情况,构建花生叶片转录组数据文库,筛选出19个FtsH家族基因,位于花生A组野生种的8条染色体上,与拟南芥、水稻的FtsH基因进行同源序列比对后发现,多数FtsH基因没有聚到已报道的亚类。利用花生耐盐突变体(S2)和对照(S4)构建盐胁迫处理前后各时间段的表达谱文库,进行FtsH基因盐胁迫表达分析,结果表明,9个FtsH基因受盐胁迫诱导表达,绝大多数FtsH基因在耐盐突变体和对照中表现出不同的表达模式。该研究为花生金属蛋白酶基因的功能研究与耐盐分子育种提供了基础。     

大麦CIPK基因家族鉴定及表达分析

钙调神经磷酸酶B样相互作用蛋白激酶(CIPK)蛋白家族是由Ca2+介导的植物信号通路中的关键蛋白家族,在植物抗逆和生长发育中起关键作用。本研究将生物信息学方法和转录组数据分析相结合,挖掘出大麦31个HvCIPK基因家族成员并将其分为5个亚家族。HvCIPKs基因家族成员具有CIPKs典型的N端激酶结构域和C端NAF调节结构域;蛋白质分子量在40302.27~89926.43KDa之间,为亲水性蛋白;启动子总共包含11种与非生物胁迫、激素调控以及生长发育相关的顺式作用元件;蛋白互作网络预测结果显示,HvCIPKs与Na+、K+转运体、ABA信号通路关键蛋白(SOS1、AKT1和ABL2)存在相互作用关系;转录组数据分析发现HvCIPK1、HvCIPK2、HvCIPK6、HvCIPK9、HvCIPK11受盐碱胁迫的诱导表达。该研究为进一步探索大麦HvCIPKs基因家族功能及调控机制提供理论依据。     

杜氏盐藻促有丝分裂活化蛋白激酶DsMAPK的原核表达及纯化（英文）

盐藻是研究植物耐盐机制的重要模式生物,而MAPK基因在植物耐盐分子途径中起重要作用。该试验通过PCR扩增Ds MAPK基因的开放阅读框(ORF),并将其克隆至带有GST标签的原核表达载体p GS-21a,得到重组表达载体p GS-21a-MAPK。将重组表达载体转化E.coli BL21(DE3),IPTG诱导表达,然后对融合蛋白进行表达形式分析,利用GSTSefinoseTMKit进行纯化,所得产物进行SDSPAGE和Western blot鉴定。结果表明,该试验成功构建了重组表达载体p GS-21a-MAPK,经IPTG诱导后表达的融合蛋白与预期相符,纯化后的上清蛋白经Western blot检测显示该融合蛋白能与抗GST单克隆抗体特异性结合,具有良好的免疫学活性,Ds MAPK的成功表达为进一步在蛋白质水平上研究其在盐藻耐盐机制中的作用奠定了基础。