木薯MeSAUR1互作蛋白的筛选及鉴定

木薯MeAGPS1a基因编码的小亚基是淀粉合成关键酶AGPase的催化中心,前期研究发现MeSAUR1转录因子可结合MeAGPS1a基因启动子并调控该基因表达。采用酵母双杂交技术筛选MeSAUR1转录因子的互作蛋白,可进一步解析MeAGPS1a基因表达的分子调控网络。本研究构建了MeSAUR1的酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-MeSAUR1,采用酵母双杂交技术从木薯cDNA文库中筛选MeSAUR1的候选互作蛋白,结果共筛选出31个阳性克隆。通过酵母双杂交点对点实验验证了候选互作蛋白MePP2C与MeSAUR1的互作关系,本研究结果有助于揭示Me SAUR1蛋白调控木薯淀粉合成的互作网络。     

枣ZjERF53转录因子的转录激活分析及互作蛋白筛选

乙烯应答因子广泛参与调控植物生长发育和非生物胁迫响应过程。本研究克隆了1个在枣(Ziziphus jujuba Mill.)果实成熟后期高表达的ZjERF53转录因子,对其进行了亚细胞定位、转录激活活性和互作蛋白筛选研究,以揭示其生物学功能。研究结果表明：ZjERF53基因编码区序列全长为1 155 bp,能在细胞核和细胞膜中表达;ZjERF53具有自激活活性,其转录激活功能区域位于蛋白序列C端;以无自激活活性pGBKT7-ZjERF53-N为诱饵,通过酵母双杂交技术筛选枣果实cDNA文库,共获得4个互作蛋白。本研究揭示了ZjERF53可能参与枣树抗病和抗旱等非生物胁迫响应,为解析ERF参与调控枣树生物学过程的分子机制提供了工作基础。     

CsKNAT3亚细胞定位与转录活性分析

为进一步探究CsKNAT3蛋白的功能与作用,本研究采用亚细胞定位,确定CsKNAT3能够定位于细胞核中作为转录因子发挥调节作用,同时采用原生质体瞬时转染确定CsKNAT3能够下调下游基因的表达,为转录抑制因子。研究通过酵母双杂交初步证实了CsKNAT3与CsATH1存在蛋白互作关系,双分子荧光互补进一步印证了这个蛋白互作,由于CsATH1是一个多效的植物发育调节因子,暗示CsKNAT3可能在植株发育过程中发挥重要调控作用。本研究对揭示KNOX家族蛋白调控植物形态建成分子机理具有重要意义。     

早熟苹果果实软化过程中乙烯、相关酶及其基因表达变化

苹果早熟品种果实易软化是影响其在生产中推广的重要原因,阐明其果实软化机理对于延长果实贮藏期,保持其品质具有重要意义。以藤木1号、XU2-5为试材,分析了果实软化过程中果实硬度、乙烯释放速率、相关酶活性及相关基因表达的变化,结果表明,随着果实成熟,果实硬度下降,乙烯释放速率升高,藤木1号的乙烯释放速率显著高于XU2-5;两品种(系)的MdACS6基因相对表达量变化基本一致,前期基因相对表达量较低,之后相对表达量逐渐升高。随着果实成熟藤木1号果实的MdPG1基因相对表达量和酶活性变化趋势一致,均在盛花后100 d达最高,而XU2-5则表现为盛花后80～90 d基因相对表达量和酶活性变化趋势一致,在盛花后90 d基因相对表达量最高,酶活性则在盛花后100 d达最高。盛花后80～85 d两品种(系)的PE活性与MdPE基因相对表达量均呈升高趋势,此时酶活性达一高峰,盛花后90～100 d,两品种(系)的MdPE基因相对表达量下降,而PE活性逐渐升高;两品种(系)的LOX活性均呈现先降低后升高的趋势,最低点出现在盛花后85 d,XU2-5的MdLOX基因相对表达量变化则呈现先升高后降低的趋势,高峰出现在花后85 d,而藤木1号的MdLOX基因相对表达量呈逐渐升高趋势,最高值出现在花后100 d。综上所述,采取措施调控基因的表达可能可以有效调控果实软化。     

铁皮石斛CIPK24与CBL1的互作及盐胁迫下的表达分析

为研究铁皮石斛(Dendrobium catenatum Lindl.)应对盐胁迫的抗性机制,利用PCR技术从铁皮石斛cDNA中克隆丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因CIPK24和类钙调素B亚基蛋白基因CBL1,用生物信息学技术对其编码蛋白的进化关系进行了分析;采用实时荧光定量PCR技术分析它们的表达模式;并构建酵母表达载体,利用酵母双杂交技术研究这两个蛋白的互作关系。结果表明,铁皮石斛CIPK24和CBL1分别与拟南芥CIPK24以及CBL1蛋白的亲缘关系最近;空间表达模式分析发现CIPK24和CBL1基因在花萼、合蕊柱等生殖器官中表达量较高,而在营养器官中表达量较低;盐处理铁皮石斛组培苗后,CIPK24在根中受盐胁迫诱导上调表达,在茎和叶中表达量变化不明显;而CBL1基因在根和叶中受盐胁迫诱导均呈现上调表达,且根中CIPK24和CBL1基因的表达模式相似。酵母双杂交结果表明铁皮石斛CIPK24和CBL1蛋白能够互作。本研究表明,根中CIPK24和CBL1通过互作可能在铁皮石斛响应盐胁迫中起到重要作用,为进一步研究铁皮石斛耐盐性提供理论参考。     

拟南芥抗灰霉病基因T1N6_22互作蛋白的筛选与分析

前期研究中从拟南芥突变体库中筛选获得一株对灰霉病菌侵染表现为感病的突变体。利用TAIL-PCR等技术克隆获得拟南芥抗灰霉病基因T1N6_22。为了进一步明确T1N6_22在拟南芥抗灰霉病过程中的调控机制,利用酵母双杂交技术(Y2H),以构建成功的p AS1/T1N6_22蛋白为诱饵,筛选拟南芥的cDNA文库。通过酵母双杂交筛选,共获得28个酵母克隆。利用T1N6_2基因特异性引物鉴定酵母阳性克隆,并进行测序。共获得了4个可能与T1N6_22互作的蛋白AT2G19480、AT1G06050、AT5G34780和AT1G21400。Blast分析发现,AT2G19480、AT1G06050、AT5G34780和AT1G21400分别为核小体装配蛋白、功能未知蛋白、假定的泛酸还原酶和硫胺二磷酸盐结合折叠超家族蛋白,分别参与到核糖体装配、泛酸盐合成、植物代谢等过程中。研究结果为确定T1N6_22蛋白的互作蛋白,阐明其调控拟南芥抗灰霉病的分子机制奠定了基础。     

草莓FaMYB10蛋白互作验证及启动子克隆

本研究旨在探究光信号如何调控草莓花青素苷合成的分子机制,利用同源克隆法从3个不同颜色的草莓品种(‘红颜’,‘桃熏’,‘白雪公主’)中分离得到FaMYB10基因及其启动子序列,采用酵母双杂交系统验证FaMYB10的转录激活能力及其与FaCOP1的蛋白互作关系,利用红颜草莓FaMYB10基因的启动子序列构建酵母单杂交诱饵载体pHIS2-ProFaMYB10,并验证其在酵母Y187中的自激活现象。结果表明,经测序显示3个不同颜色的草莓品种FaMYB10基因的CDS区域序列完全一致为702 bp,但是在启动子区域存在不同差异。酵母双杂交实验表明Fa MYB10在Y2HGold中存在转录激活能力,FaMYB10同FaCOP1存在蛋白质与蛋白质互作关系。在Y187宿主内,发现当3-AT浓度达到60 mmol/L无法抑制FaMYB10基因启动子带来的自激活现象。本研究结果为理解草莓通过光信号传导调控下游FaMYB10,进而影响花青素苷合成的分子机制提供一定理论参考。     

棉花GbSTK基因调控开花和黄萎病抗性的功能研究

棉花是重要的经济作物,实现既抗病又早熟是棉花重要的育种目标,但棉花抗病与早熟基因之间的关联性研究报道甚少。本课题组前期鉴定到一个响应黄萎病菌诱导的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因GbSTK,可以提高转基因拟南芥的黄萎病抗性。本研究发现多个抗病棉花品种中STK基因的表达量显著高于感病对照品种H208。在抗病品种农大601中沉默STK基因,沉默植株在接菌后20d,其黄萎病抗性显著降低,病情指数由27.5(耐病)升高到63.2(感病),表明该基因正向调控棉花黄萎病抗性。对转GbSTK基因拟南芥表型鉴定发现,其开花时莲座叶片数平均为7.5个,显著低于空载体对照植株(11.9个),转基因植株开花时间较对照平均提早5~7 d。进一步对拟南芥开花途径标志基因FT、SOC1和LFY的转录水平检测发现,转基因不同株系中FT和SOC1的表达水平显著高于对照植株,而LFY基因的表达受影响较小,表明STK基因可以影响开花关键基因FT和SOC1的表达,进而调控植株提早开花。基于酵母双杂交互作蛋白筛选试验,初步获得30个与GbSTK具有互作关系的候选蛋白,为进一步揭示GbSTK的分子调控网络奠定了基础。本研究首次鉴定出可同时提高黄萎病抗性和提早开花的一个功能基因,为棉花抗病早熟遗传改良提供了参考依据。     

甘蔗PsbR亚基应答SCMV侵染及其与SCMV-6K2的互作

光系统II (Photosystem II, PSII)的PsbR亚基对于放氧复合体(oxygen-evolving complex)的组装和稳定具有至关重要的作用。本课题组前期克隆了甘蔗(Saccharum spp. hybrid)的PsbR亚基编码基因,命名为ScPsbR,并利用酵母双杂交技术(yeast two hybrid, Y2H)验证了ScPsbR与甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus, SCMV)编码蛋白6K2的互作。本研究通过生物信息学分析表明,ScPsbR具有典型的PsbR亚基结构域,无信号肽,具有1个跨膜结构域,为稳定的疏水性蛋白。系统进化树分析表明,该蛋白在C3和C4植物中存在明显的分化。亚细胞定位试验表明, ScPsbR定位于叶绿体且与SCMV-6K2共定位。双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation, BiFC)试验进一步验证了ScPsbR与SCMV-6K2的互作。实时荧光定量PCR检测表明,ScPsbR基因表达具有显著的组织特异性,在根和茎中表达极少,未成熟叶片和初衰叶中次之,成熟叶片中相对表达量最高;SCMV侵染显著影响ScPsbR基因表达,ScPsbR基因在侵染0～12 h显著上调,侵染1～5 d下调至略低于对照的水平,但差异不显著,侵染7～15 d显著下调。     

棉花GhTFL1b基因的表达及调控分析

为解析棉花中磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1b基因对胁迫的响应及生理功能,从棉花中克隆了磷脂酰乙醇胺结合蛋白GhTFL1b基因,并对该基因进行表达分析和蛋白质互作研究。利用启动子分析软件PlantCARE预测得出,GhTFL1b启动子区域有茉莉酸响应元件、脱落酸响应元件、干旱诱导的MYB结合位点和光周期响应元件等。对GhTFL1b进行组织特异性表达分析,发现该基因在花中表达量最高,其次是根和顶芽,其他组织中表达量极低。进一步比较栽培种和半野生种不同时期的表达,发现无明显差异。激素和胁迫处理研究表明,GhTFL1b基因受水杨酸(Salicylic acid,SA)诱导低调表达,而受盐胁迫处理后高调表达。酵母双杂交验证GhFD与GhTFL1亚组蛋白互作,结果表明GhFD蛋白只能与GhTFL1b互作,而不与GhTFL1a、GhTFL1b、GhTFL1c互作。GhTFL1b基因不参与光周期调控通路,可能参与植物逆境胁迫水杨酸和盐胁迫响应的调控。     

苦瓜转录因子McEIL2的克隆及其表达分析

本研究从已构建的苦瓜果实均一化文库筛选得到一个EIN3-like同源EST序列,结合RACE技术,克隆得到EIN3基因c DNA全长序列,命名为Mc EIL2(Gen Bank登录号:KF595122)。该基因全长2 122 bp,开放阅读框1 890 bp,编码629个氨基酸,预测该蛋白的分子量为71.58 k D,与黄瓜Cus EIN3、甜瓜Cm EIL1、苜蓿Mt EIL1、绿豆Vr EIL1和番茄Le EIL1的蛋白同源性分别为89.61%、78.37%、71.23%、69.09%和65.66%。Mc EIL2基因的编码蛋白亚细胞定位于细胞核,荧光定量分析表明Mc EIL2基因表达量在幼果期先强后弱,绿熟期最低,破色期表达量大幅增加至最高随后下降,推测该基因参与苦瓜果实成熟软化调控过程。本研究初步明确了Mc EIL2基因在苦瓜成熟过程表达模式,可为今后进一步揭示苦瓜果实成熟软化的分子机制奠定基础。     

成熟期番茄果实cDNA文库的构建及SlHSP17.7互作蛋白的筛选

植物小分子热激蛋白(small heat shock proteins, s HSPs)是一种多样、古老的蛋白家族,分子量大小普遍在12~42 k D之间,包含典型的C端、N端和α晶状体蛋白域。s HSPs作为一种重要的分子伴侣在植物生长发育和响应逆境胁迫中起着重要的作用。本研究通过构建成熟期番茄果实cDNA文库,筛选与SlHSP17.7互作的蛋白,进而探索SlHSP17.7在果实发育进程中的分子机制。以Micro-Tom番茄绿熟期、转色期和完熟期果实cDNA为模板,构建番茄果实c DNA文库。构建pGBKT7-SlHSP17.7诱饵载体筛选与其互作的蛋白,利用酵母双杂交实验验证互作关系。经检测番茄果实cDNA文库库容是2.2×10~6CFU,工作液细胞密度是3.6×10~7cell/mL,均一化程度>106,结果符合质控要求。将pGBKT7-SlHSP17.7诱饵载体转化Y2HGold酵母菌株检测发现,其无毒性和自激活现象,经筛选c DNA文库、测序及序列比对分析得到钙阳离子交换体SlCCX1-like蛋白,利用酵母双杂交实验验证发现二者存在互作关系。经PCR鉴定后,所建文库质量良好,文库的库容和文库滴度均符合建库要求,用pGBKT7-SlHSP17.7诱饵载体筛选得到互作蛋白SlCCX1-like,为进一步研究在果实发育进程SlHSP17.7的生物学功能提供了保障。     

粉蕉MbACS7基因的克隆及表达分析

乙烯合成及其效应是决定香蕉果实成熟的核心要素,其中1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)合成酶(ACS)是乙烯合成途径的限速酶。粉蕉果实成熟速度较快,保鲜难度较大。研究粉蕉ACS家族基因的特征和表达模式可为控制香蕉果实成熟进程和延长货架期提供理论依据。本研究从粉蕉中克隆获得一个全长序列为1 458 bp的目的片段,编码485个氨基酸,分子量为54.751 kD,具有PLN02450保守结构域(37～1 377氨基酸),属于ACS基因家族蛋白,因此被命名为MbACS7。理化性质分析表明MbACS7蛋白亲水且不稳定。进化分析表明MbACS7蛋白预测的氨基酸序列与苦瓜(Momordica charantia) ACS蛋白的氨基酸序列(CAE53271.1)遗传关系较近。瞬时表达分析表明MbACS7蛋白在烟草表皮细胞的细胞核中强烈表达,表明该蛋白可能在细胞核中发挥着重要的生理功能。实时荧光定量表达分析表明MbACS7基因在粉蕉果实成熟期表达量最高,为果实发育初期的900多倍。本研究为进一步解析MbACS7基因在粉蕉果实乙烯生物合成中的功能奠定基础,也为改良香蕉果实贮藏性提供基因资源。     

桃PpHDZ1转录因子的克隆及其对冷胁迫的响应

HD-Zip是植物特异转录因子,在响应冷胁迫过程中起着重要的调控作用。为了解HD-ZipⅠ亚家族转录因子在桃果实采后抗冷害过程中的分子调控机理,本研究从“湖景”水蜜桃叶片中克隆获得了一个编码HD-ZipⅠ亚家族转录因子的基因PpHDZ1,并对该基因的功能进行初步分析。结果表明,PpHDZ1的开放阅读框长度为840 bp,编码氨基酸280个。PpHDZ1蛋白不稳定,呈酸性,具有较强的脂溶性和亲水性,主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,无跨膜结构,没有信号肽,可能定位于细胞核。PpHDZ1含有两个高度保守的同源结构域(HD)和亮氨酸拉链结构域(LZ),与扁桃仁、日本杏的同源基因蛋白相似性较高,在系统进化树中与拟南芥HD-ZipⅠ亚家族聚类于同一分支。实时荧光定量PCR (RT-qPCR)结果显示,在不同桃组织中,PpHDZ1仅在硬核期果实中的表达量最高。在桃果实采后低温贮藏期间,0℃、4℃和8℃都显著诱导了PpHDZ1基因的上调表达,其表达强度与桃果实的冷害程度相一致。本研究为揭示HD-Zip转录因子在桃果实抗冷害过程中的分子调控机制提供了理论基础。     

大豆14-3-3蛋白与转录因子蛋白GmMYB173的互作

14-3-3蛋白家族在真核生物中普遍存在,可与其他蛋白相互作用,调控多种生理生化过程。MYB基因家族作为植物中最大的一类转录因子,广泛参与了植物的生长发育和代谢调控。本研究通过分析1个从自贡冬豆中克隆的MYB转录因子GmMYB173的亚细胞定位情况,发现GmMYB173在细胞核中特异表达;序列分析发现GmMYB173与GmMYB176相似,具有1个14-3-3蛋白的潜在结合结构域,即pST结合结构域。通过重叠延伸PCR (SOE-PCR)删除了GmMYB173序列中pST结合结构域编码序列,发现GmMYB173细胞核表达特异性消失。酵母双杂交互作分析表明,大豆基因组中所有具有表达的16个14-3-3蛋白GmSGF14a~GmSGF14p均能与GmMYB173互作。β-半乳糖苷酶活性分析发现,与GmMYB173互作最强的是GmSGF14n,GmSGF14k、GmSGF14e和GmSGF14o其次。这些结果说明14-3-3蛋白不仅与GmMYB173互作,且可能调控其在细胞内的定位,有助于研究14-3-3蛋白与GmMYB173的互作关系及其在大豆生长发育中的作用。     

桃COR413基因家族鉴定及其在采后低温和LTC处理中的表达

采后低温(0℃)贮藏过程中桃果实易发生冷害,LTC(Low temperature conditioning)处理可减缓H₂O₂产生和果实褐变等冷害现象。为研究桃COR413在‘北京9号’桃果实采后冷害调控中的功能,基于桃基因组数据库鉴定出4个COR413家族成员,即PpCOR1～PpCOR4。遗传进化分析表明,4个PpCOR可分为两个亚家族,PpCOR1～PpCOR3属于第一亚家族,该亚家族成员大部分为质膜类型。PpCOR4属于第二亚家族,成员主要为类囊体膜类型。启动子顺式作用元件分析发现,PpCOR3含有丰富的非生物胁迫响应元件及茉莉酸、脱落酸等激素响应元件。基因表达结果表明,PpCOR3受低温诱导表达上调,LTC处理可抑制低温对PpCOR3的诱导。此外,PpCOR3表达与H₂O₂含量的变化呈明显正相关,该结果进一步表明PpCOR3参与桃果实采后冷害调控。本结果将为桃果实采后贮藏保鲜研究和抗冷品种选育提供理论依据。     

苹果MdPIF4基因克隆、表达与功能验证

温度是影响植物生长发育重要的环境因子之一,光敏色素互作因子PIF4是植物响应温和高温的核心基因,明确MdPIF4在苹果温度响应中的作用具有重要意义。本研究克隆了MdPIF4的编码区和启动子序列,分析了MdPIF4的表达情况,对MdPIF4转录激活活性进行了分析和互作蛋白筛选,并在野生型拟南芥中异源过表达了MdPIF4。结果显示:MdPIF4基因编码区包含1 656 bp的核苷酸,编码551个氨基酸,预测其蛋白质分子质量为60 670.87 Da,等电点为6.63。MdPIF4在苹果叶片中的表达量最高,其次为根、茎、花,在果实中的表达量最低。MdPIF4启动子中含有光响应元件、ABA(脱落酸)响应元件ABRE、SA (水杨酸)响应元件TCA-element、厌氧调节响应元件ARE、干旱响应元件MBS等。MdPIF4受温和高温诱导表达。不同物种间bHLH结构域的蛋白序列保守性较强,MdPIF4序列全长在酵母中具有转录自激活活性,bHLH结构域在酵母中没有自激活活性,其余片段均具有自激活活性。以bHLH结构域为诱饵蛋白,酵母双杂交筛库获得3个互作蛋白,分别为Md WRKY70、MdHAT5和MdRab11D。在野生型拟南芥中过表达MdPIF4促进了拟南芥幼苗下胚轴的生长。上述研究表明MdPIF4参与苹果温和高温响应。     

预贮和薄膜包装对大久保桃贮藏品质及褐变的影响

为探讨改善桃果实贮藏品质的方法,以大久保桃为试材,研究了30μm厚度的PVC薄膜包装和8℃（冷害温度以上）预贮5d再于0oc（冷害温度以下）冷藏处理对桃果实品质的影响。结果表明,与不包装（对照）相比,包装处理能有效抑制桃果实的软化,保持较稳定的可溶性固形物含量（SSC）和出汁率,明显抑制果实细胞膜透性的增加和果肉褐变：与8℃和0℃直接贮藏相比．经8℃预贮5d后再于O℃冷藏处理不仅可保持良好的果实硬度．贮藏后期SSC和出汁率处于较高的水平．而且能显著降低果实相对电导率和褐变指数．有效改善大久保桃的贮藏性能．保持果实良好的贮藏品质。