植物水分胁迫下功能蛋白的研究进展

介绍了水分胁迫下的几种功能蛋白（水分通道蛋白、渗调物生物合成的关键酶、LEA蛋白等）的特性,以及几种主要的渗透调节物质（脯氨酸、甜菜碱、多胺）在植物体内的定位、生理功能和它们在植物体内的生物合成途径以及合成酶类的相关基因。     

巴西橡胶树磷脂酰肌醇转移蛋白cDNA的克隆及其序列分析

本文从巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）差减cDNA文库中筛选到一个与磷脂酰肌醇转移蛋白（phos-phatidylinositol transfer protein）同源性较高的基因片段,并根据该基因片段序列信息,设计特异性引物,采用cDNA末端快速扩增技术RACE（rapid amplification of cDNA ends）进行差异片段的5＇和3＇端的扩增,并获得长度为1081bp的全长cDNA克隆R291（GenBank登陆号：AY589690）。序列分析表明,该基因包含702bp的开放阅读框,编码234个氨基酸,推测其蛋白质的分子量为26.8kD,等电点为6.51,有一个的跨膜螺旋区（氨基酸位点为83～103）。R291基因含有一个脂质结合保守区（Sec14p-like lipid-binding domain）,具有CRAL-TRIO脂质结合结构域,推测该基因是一个磷脂酰肌醇转移蛋白基因。该基因的克隆将为橡胶树磷脂酰肌醇代谢的研究奠定了基础,将有助于进一步了解磷脂酰肌醇代谢与胶乳再生之间的关系。     

草菇菌丝体与原基差异表达基因分析

采用Solexa测序技术,对草菇菌丝体和原基进行了数字基因表达谱（DGE）测序,在菌丝体和原基文库中分别得到5701781个和5659262个高质量测序标签（cleantags）,对应的标签种数（distinct clean tags）分别为85626和95363。将所有高质量测序标签与参考基因库进行比对,在菌丝体和原基文库中,占标签种数的43.32%和52.57%的标签可以唯一定位（map）到参考序列上,占标签种数的21.65%和21.47%的标签可以被定位到基因组序列上。最终,被菌丝体和原基标签唯一定位的基因数（unambiguous tag-mapped genes）分别为14794和15534。差异基因分析显示,两个文库中共有显著性差异表达的基因4163个,其中在原基中上调、下调的基因数分别为2486和1677,只在原基中表达的基因321个。经过Blastnr比对,在原基中特异表达的基因,涉及蛋白质（氨基酸）合成与代谢、糖代谢、脂类代谢和抗逆反应等多个代谢途径。GO功能富集分析结果表明,葡萄糖、己糖和乙醇等代谢途径大部分基因下调表达。Pathway功能富集分析结果表明,合成核糖体蛋白的基因均下调表达,表明原基形成时细胞代谢减弱,蛋白质合成量减小。     

植物抗旱耐盐基因的研究进展

近几年许多与植物抗旱耐盐相关基因被克隆和分析,同时通过转基因技术将这些基因转到植物中异源表达,能显著提高转基因植物的抗旱耐盐能力。这些基因主要包括渗透调节基因、蛋白类基因（如信号传导中的蛋白激酶基因）及转录因子等。在逆境条件下,渗透调节基因通过合成脯氨酸、甜菜碱、糖类和多胺类等渗透调节物质维持植物中的渗透平衡;蛋白激酶基因产物是细胞信号传导中的组分,这些基因能促进植物对干旱失水反应和逆境信号的传递,启动抗逆基因的表达;转录因子通过与相关基因的特异性结合来调控其表达,进而产生相关调控蛋白等物质增强植物在逆境中的生存能力。本文主要综述了这三类抗逆基因的研究现状及其生物学机理,讨论并分析这些基因在应用中尚待解决的问题,为发掘更多的抗逆性的基因资源和进一步开展分子育种工作提供参考。     

超高温堆肥微生物群落强化产热功能特征分析

超高温堆肥技术较普通堆肥技术在氧化亚氮减排、氮素保留、抗性基因去除等方面具有显著优势。这些优势与超高温过程密切关联，然而超高温产生的原因却仍然未知。本文利用PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)预测并分析了鸡粪超高温堆肥和普通堆肥微生物功能变化，重点比较了产热相关代谢通路和功能基因丰度的变化。研究发现，超高温堆肥可达到超过80oC的超高温阶段并持续5天以上，该阶段可显著提高微生物能量代谢、碳水化合物代谢等产热相关代谢通路丰度，有氧呼吸链中NADH脱氢酶功能基因和琥珀酸脱氢酶基因的丰度在超高温阶段显著增加(P<0.05)，并且上述代谢通路和功能基因丰度与超高温堆肥温度变化显著相关(P<0.05)。采用随机森林回归模型将预测的堆肥温度与实际堆肥温度进行比较发现，两种处理各自预测温度结果与实际温度相关性显著（对于超高温堆肥，校正R2=0.96；对于普通堆肥，校正R2=0.97）。该模型表明，K03943（NADH脱氢酶黄蛋白2）、K15862（细胞色素c氧化酶cbb3型亚基I/II）和K05580（NADH醌氧化还原酶亚基I）的丰度变化是影响超高温堆肥温度的最重要因素。相比之下，普通堆肥温度最高不超过70oC，且上述产热相关代谢通路和功能基因丰度与堆肥温度显著负相关(P<0.05)。以上结果表明，超高温堆肥微生物群落可能通过显著提高有氧呼吸链相关功能基因丰度，使超高温堆肥群落更迅速地代谢有机物，从而提高ATP合成速率，进而产生更多热量。     

茶树黄酮醇合成酶基因的克隆与原核表达

本研究采用EST测序技术和RT—PCR技术,获得了一个茶树茶多酚代谢中的重要基因——黄酮醇合成酶（FLS）基因,在GenBank登录（GenBank accession No．EF205150）,其序列全长1317bp,其中开放阅读框长996bp,编码331个氨基酸,3]端有一个明显的多聚腺苷酸加尾信号,推测的蛋白分子量约为37．5kD,理论等电点为5．80。序列分析表明它与葡萄FLS基因序列的亲缘关系比较近。将该基因重组到表达载体pET-32a（＋）中进行原核表达,经IPTG诱导、SDS-PAGE检测,结果表明茶树黄酮醇合成酶基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约61kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。用Ni-NTA亲和层析柱对融合蛋白进行纯化,得到了纯度在90%以上的纯化蛋白,为进一步研究PET-FLS融合蛋白的活性及功能奠定了基础。     

细菌信号传递——TCS系统

双组份调控系统（ＴＣＳ系统）具有信号传递和基因调节两个基本功能。它是细菌学领域研究的热点之一。本文从下述几个方面综述了在ＴＣＳ研究方面已有的共识和一些研究进展：ＴＣＳ系统的组成，信号传递过程，调节蛋白的作用，交叉调控等等。     

水稻品种"Lemont"响应低氮培养及共培稗草的上调表达基因分析

营养匮乏和伴生杂草是水稻种植过程中的常见影响因素。本研究应用抑制消减杂交(SSH)技术,分别研究低氮、稗草条件下,非化感水稻品种"Lemont"的上调表达基因。结果显示,低氮条件下,"Lemont"水稻中参与生长调控的生长素响应蛋白,参与抗逆防御的类NBS-LRR蛋白、过氧化氢酶、金属硫因蛋白,以及参与蛋白质代谢相关蛋白的编码基因上调表达。稗草共培下,编码NADH脱氢酶、细胞色素氧化酶、ATP依赖性RNA解旋酶等与植物生长相关的基因,与抗逆防御相关的几丁质酶和糖基水解酶基因,以及与信号转导相关的锌指蛋白及组氨酸激酶基因增强表达。研究结果表明,非化感水稻"Lemont"能够通过调节抗逆以及生长调节相关基因的表达,从而响应不同的胁迫。     

白籽南瓜嫁接对不同盐胁迫下黄瓜幼苗氮代谢和蛋白表达的影响

采用营养液栽培,以白籽南瓜（Cucurbita maximaCucurbita moschata）为砧木,津优3号黄瓜为接穗,研究了白籽南瓜嫁接对等渗Ca(NO3)2和NaCl胁迫下黄瓜幼苗生长、氮代谢、渗透调节物质和蛋白表达的影响。结果表明:白籽南瓜嫁接黄瓜可明显促进Ca(NO3)2和NaCl胁迫下黄瓜嫁接苗生长,提高叶片和根系中硝酸还原酶（NR）活性及NO3--N、可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白含量,抑制NH4+-N升高;叶片中可溶性蛋白表达量增强,其相对分子质量（103）分别约为188.4、156.1、120.4、54.0、37.3、32.1、30.6、18.9、17.8和17.1,并出现相对分子质量为64.3103的一种新蛋白,而81.0103的蛋白表达量减弱,这12种蛋白可能与白籽南瓜嫁接提高黄瓜耐盐性密切相关。研究还发现:NaCl胁迫下黄瓜自根嫁接和砧木嫁接植株叶片中相对分子质量（103）约为86.1、23.4、18.9和17.8的蛋白表达量大于等渗的Ca(NO3)2,相对分子质量（103）约为188.4、156.1、54.0和17.1 的蛋白表达量小于等渗的Ca(NO3)2;NaCl胁迫9 d后39.1103、35.4103和21.2103三种蛋白在自根嫁接株中消失,这11种蛋白可能与白籽南瓜嫁接株耐Ca(NO3)2胁迫能力强有关。综上,Ca(NO3)2胁迫对黄瓜幼苗造成的伤害程度显著低于等渗的NaCl 胁迫,白籽南瓜砧木嫁接可调节黄瓜植株体内氮素代谢,提高渗调能力,有效地缓解Ca(NO3)2和NaCl胁迫对黄瓜植株的伤害,尤其对Ca(NO3)2胁迫伤害的缓解效果明显,可以作为黄瓜耐盐砧木在生产上应用。     

嗜水气单胞菌粘附素和外膜蛋白A基因克隆与结构预测

采用PCR方法扩增嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）外膜蛋白相关基因,即粘附素（Aha）、外膜蛋白A（OmpA）基因全长序列,进行DNA测序及生物信息学分析。结果表明：Aha基因长1 314 bp,推导编码355 aa,5～24 aa区域为跨膜螺旋,26～355 aa区域为革兰氏阴性菌孔蛋白结构域（PF00267）,Aha蛋白三级结构与模板（PDB：1PHO_A）相似性达28.21%;OmpA基因长1 102 bp,推导编码338 aa,含有OmpA跨膜结构域（PF01389）和OmpA结构域（PF00691）,预测OmpA蛋白抗原表位位于64～69 aa、160～171 aa、244～249 aa、259～274 aa和295～301 aa区域,OmpA蛋白三级结构OmpA跨膜结构域和OmpA结构域与模板（PDB：1BXW_A,PDB：4ERH_A）相似性分别为27.45%和57.58%;进一步采用拉马钱德兰图（Ramachandran plot）检测分析,与Aha、OmpA基因蛋白三级结构预测结果一致。本研究有助于理解嗜水气单胞菌致病的分子机制,为鱼类疾病防治及疫苗应用提供科学参考。