毛白杨α-微管蛋白基因家族的克隆与序列分析

采用本地化软件BlastP对杨树全基因组数据库和GenBank数据进行搜索,根据搜索结果对毛白杨TUA基因家族进行克隆,并利用软件Clustal W和MEGA对TUA基因进行了核酸和氨基酸序列的比对分析和系统进化分析;利用SWISS-MODEL服务器对TUA的蛋白质三维结构进行模拟。结果显示:毛白杨α-微管蛋白由8个成员构成,8个成员的氨基酸序列和其它植物α-微管蛋白序列的相似性在80%以上;TUA基因可分为2个家族,每个家族成员都有其独特的内含子外显子特征;TUA蛋白的三维结构表现出极高的相似性。毛白杨TUA基因在序列和结构上都十分保守;8个TUA基因起源于2个祖先TUA基因。     

杨树微管功能研究植物表达载体构建及验证

[目的]分别构建84K杨的微管蛋白TUA5和TUB16与红色荧光蛋白mCherry融合的植物过表达载体,瞬时表达验证载体在植物体内表达后的荧光信号,为研究杨树微管功能奠定基础。[方法]以毛果杨微管蛋白TUA5和TUB16的基因序列为模板,设计84K杨的皿5和7TZB76基因的引物,提取野生型84K杨的RNA并反转录成cDNA,同源克隆得到84KTUA5和84KTUB16基因,分别连接在pCAMBIA 1300载体mCh-ep荧光标签的N,端和C端,转化到大肠杆菌TOP10感受态细胞中,通过菌落PCR和测序鉴定获得阳性单克隆,并通过电击法将重组质粒转化到农杆菌GV3101中,瞬时转化烟草后进行荧光观察。[结果]克隆得到了84KTUA5和84KTUB16基因,成功与pCAMBIA 1300-mCherry载体连接,烟草瞬时表达荧光观察结果显示:仅目的基因与mCherry标签C,端相连的融合蛋白能够成功表达,且荧光明显。[结论]成功构建了84K杨皿5和TUB16基因与pCAMBIA 1300-mCherry的融合表达载体,为进一步研究杨树微管功能提供了背景材料。     

毛竹微管蛋白的分子特征及PeTUA3的功能

【目的】微管蛋白是植物细胞骨架的重要组成部分,在植物细胞分裂与生长、细胞形态维持、细胞内物质运输和细胞壁的生物合成等过程中均发挥着重要作用。为全面了解毛竹微管蛋白的分子特征,开展了毛竹微管蛋白全基因组鉴定与分析,并初步研究了Pe TUA3基因的功能,以期为揭示微管蛋白在毛竹生长发育过程的作用提供参考依据。【方法】采用生物信息学的方法开展毛竹中微管蛋白基因的全基因组分析,利用转录组数据和实时荧光定量PCR技术分别分析微管蛋白基因的组织表达模式及其随笋高度增加的表达变化,通过在拟南芥中异位表达及表型观察初步研究Pe TUA3基因的功能。【结果】在毛竹基因组中共获得18条微管蛋白基因序列,编码蛋白具有完整的保守结构域,蛋白长度为430～634 aa,分子量为48.31～69.89 k Da。在与水稻、拟南芥微管蛋白构建的系统进化树中,被聚类到2个亚家族(TUA和TUB),且毛竹各微管蛋白成员与水稻的亲缘关系更近,这些基因分别命名为Pe TUA1-Pe TUA6和Pe TUB1-Pe TUB12。亚细胞定位预测显示PeTUAs均定位在细胞质中,而PeTUBs均定位于细胞核中。基于转录组数据的基因组织特异性表达分析表明,不同微管蛋白基因在毛竹7个不同组织中的表达量存在着一定的差异,如Pe TUA3、Pe TUA6、Pe TUB2和Pe TUB3在各个组织中均有较高的表达,而Pe TUA2和Pe TUB12在各组织中表达量均较低。实时荧光定量PCR结果显示,随着毛竹笋高度的增加,6个TUA亚家族成员基因的表达均呈现上调趋势,而TUB亚家族成员基因中有8个呈现上调趋势,4个表现为波动变化,表明它们在笋的不同发育阶段可能发挥着不同的作用。在拟南芥中正义表达Pe TUA3促进了转基因植株的生长,尤其是对主根的伸长有明显促进作用,而转反义Pe TUA3则抑制转基因植株的生长,主根生长明显受到抑制。【结论】从毛竹中鉴定了6个TUA基因和12个TUB基因,各基因的分子特征存在着一定的差异,并且各基因在毛竹不同组织以及不同发育阶段笋中呈现出不同的模式,说明它们在不同组织以及同一组织的不同生长发育阶段可能发挥着不同的功能;过量表达Pe TUA3能够影响转基因拟南芥的生长,说明Pe TUA3对毛竹的快速生长可能具有重要的作用。     

白蜡虫β1-微管蛋白基因cDNA克隆及序列分析

采用RACE和RT-PCR对白蜡虫雌成虫β1-微管蛋白基因进行了克隆,获得的cDNA全长序列为1 492 bp,完整开放阅读框为1 341 bp,编码447个氨基酸残基,包含β微管蛋白的保守区域和GTP结合位点,理论分子量约为50.20 Kda,等电点为4.75。同源性分析表明:所获得的β1-微管蛋白与其它昆虫的β微管蛋白基因在氨基酸水平上是高度同源的,该基因cDNA序列已经递交到Genbank,获得的登录号为JF731244。     

毛竹微管蛋白基因PeTua3的原核表达及其 功能初步研究

作为细胞骨架的重要组成部分,微管蛋白在细胞壁发育过程中起着重要的调控作用。采用RT-PCR技术从毛竹叶片中克隆到一个微管蛋白(Tua3)同源基因的cDNA序列,长1 356 bp,编码451个氨基酸,命名为PeTua3。构建原核表达载体pET-32b-PeTua3,并将其转入大肠杆菌中诱导表达。蛋白电泳检测结果表明:温度和诱导时间对PeTua3基因蛋白的表达影响差异显著,其中,在37℃用0.4 mmol.L-1IPTG诱导2 h的表达效果最好。用PeTua3基因体外表达的重组蛋白处理拟南芥种子,其幼苗上胚轴明显增粗,侧根增多;超薄切片显微观察显示,重组蛋白处理的拟南芥上胚轴和主根的薄壁细胞数量均增多,细胞体积变大,维管束增粗。     

柳树微管蛋白基因家族研究取得新进展

正2016年2月5日讯:中国林科院林业研究所人工林定向培育研究组以钻天柳为研究材料,日前共鉴定出8个有功能的α-微管蛋白和20个β-微管蛋白基因。研究发现,柳树α-微管蛋白成员数量上的不足由其高表达量得以补充,并维持微管蛋白1:1的平衡,也就是说这8个α-微管蛋白基因形成α-微管蛋白     

植物晚期胚胎富集蛋白的研究进展

植物在非生物胁迫下会诱导多种蛋白的产生,其中LEA蛋白是逆境生理学研究的热点之一。本文主要介绍了植物LEA蛋白(Late-embryogenesis-abundant protein)的分类、结构与功能,lea基因的表达调控以及转基因的相关研究进展。     

植物细胞壁伸展蛋白研究述评

结构蛋白是细胞壁的重要组成成分.最早发现的细胞壁结构蛋白是伸展蛋白,它在初生壁中约占壁干质量的1%～15%.广义的伸展蛋白是一类富含羟脯氨酸的糖蛋白(HRGP),狭义的伸展蛋白则特指具有Ser-Hyp4重复模体的HRGP分子.以往的研究发现伸展蛋白主要功能是控制细胞的正常伸展,增强细胞壁的机械强度.近年来在拟南芥中进行的伸展蛋白基因缺失突变研究结果显示,伸展蛋白也参与细胞壁的初始形成过程,这是不同于以往对细胞伸展蛋白认识的新发现.伸展蛋白翻译后修饰包括脯氨酸残基羟基化、羟脯氨酸与丝氨酸残基糖基化,在过氧化物酶催化下,形成分子间与分子内交联,通过直链和支链连接进行分子组装.由于伸展蛋白是细胞壁结构蛋白的主要组成成分,研究伸展蛋白的结构和功能对更好地了解细胞壁结构及其组装具有重要意义.     

植物脂酰-酰基载体蛋白硫酯酶研究综述

植物脂酰-酰基载体蛋白硫酯酶(FAT)是一种终止脂肪酸合成的酶.它的基本功能就是将acyl-ACPs水解成游离脂肪酸和ACP,从而终止脂肪酸从头合成途径中脂肪酸链的延长.植物中,不同的FAT具有不同的底物特异性,直接决定植物细胞油脂中的脂肪酸的种类和数量.不同的植物组织和物种对于每种脂肪酸的需求各不相同,因此FAT在植物细胞代谢中就有着极为重要的作用.本文对FAT的种类、结构、功能、序列的分离克隆及其应用等方面进行综述.     

杉木花粉和花粉管中的微管分布

通过间接免疫荧光标记对杉木花粉和花粉管内微管骨架的分布进行观察,结果显示:杉木花粉在萌发初期的花粉中存在浓密的微管网络,主要呈现横向或斜向分布;花粉萌发后,微管开始从花粉粒延伸入花粉管中,花粉粒和花粉管基部微管排列呈现横向、斜向或螺旋状排列;在杉木花粉管中部微管骨架则主要呈现与花粉管伸长相平行的网络状分布,在部分伸长初期的花粉管中微管会延伸到花粉管顶端.在多数花粉及花粉管中微管主要分布在细胞的周质.在花粉管顶端微管分布有3种形式:1)在花粉管亚顶端有垂直于花粉管伸长方向排列的微管;2)花粉管中微管呈螺旋状分布并延伸到顶端;3)微管在花粉管顶端形成复杂的网络结构.     

植物构筑型研究综述

植物构筑型作为一门新兴的学科日益受到相关工作者的重视, 系统地分析植物构筑要素为更深入地研究植物的形态结构提供了可靠的依据。介绍了研究植物构筑型的意义、植物构筑型的研究历史, 归纳总结了植物构筑型的有关概念, 讨论了当前的研究状况、存在的问题及发展趋势。     

绿篱的减噪效果分析

绿篱是一种应用广泛的绿化形式，除其它的生态功能之外，减噪降噪作用也很明显。不同结构形式的绿篱减噪效果有差异，经测定证明，以高中低不同层次的灌木、乔木组成的密集绿篱，其减噪效果最好。     

植物基因捕获系统及其应用研究进展

随着人类和其他一些重要动、植物序列数据的快速积累,我们面临着如何鉴定这些序列数据所代表的生物学功能的巨大挑战。基因捕获技术是一种产生大规模基因突变的便利手段,对于揭示大量基因序列所对应的基因功能具有重要应用价值。本文介绍了植物中的基因捕捉系统及其在植物分子生物学研究中的应用。     

杨树miR393对FBL基因家族成员调控作用的鉴定

【目的】揭示ptc-miR393对杨树FBL基因家族不同成员的剪切调控作用。【方法】首先将杨树FBL基因家族成员与双子叶植物、单子叶植物和蕨类植物代表物种拟南芥、水稻和小立碗藓的FBL基因家族成员进行系统进化分析;再对杨树FBL家族成员的基因结构进行比较;最后通过ptc-miR393与杨树FBL基因家族成员的序列比对、ptc-miR393及FBL基因家族成员在杨树不同发育时期及不同组织中的表达模式以及5′-RACE检测等方面对杨树miR393与FBL基因家族成员的调控作用进行鉴定。【结果】杨树FBL基因家族共有8个不同成员,两两成员之间的同源性较高,通过基因结构和功能域分析,表明它们之间可能存在冗余的功能;PtFBL1-PtFBL4之间具有较高的同源性,位于一个进化分支上,而PtFBL5、PtFBL6和PtFBL7、PtFBL8分别位于不同的分支且与PtFBL1-PtFBL4的同源关系较远。杨树FBL基因的结构和结构域出现一定的变化,预示着它们之间可能出现了分化,在时空调控上的作用有所改变。ptc-miR393与PtFBL1-PtFBL4的互补配对率较高,而与PtFBL5-PtFBL8之间有5~7个碱基的差异,在杨树不同发育时期及不同组织中,PtFBL1-PtFBL4的表达与ptc-miR393呈相反的趋势,而PtFBL5-PtFBL8的表达不受ptc-miR393的影响,5′-RACE实验也检测出PtFBL1-PtFBL4受ptc-miR393的剪切,而PtFBL5-PtFBL8不受ptc-miR393的剪切。【结论】PtFBL1、PtFBL2、PtFBL3和PtFBL4是ptc-miR393的靶基因,而PtFBL5、PtFBL6、PtFBL7和PtFBL8不受ptc-miR393的剪切调控,这为进一步揭示ptc-miR393对杨树FBL基因的调控功能奠定理论基础。     

经济植物的抗寒性研究进展

综述了植物抗寒研究的新进展。植物在低温下的抗寒生长过程中，其形态结构及其超显微结构发生变化．膜脂的成分及蛋白质数量和种类也发生改变；植物的抗寒生理生化的变化是通过低温改变基因表达而引发的，在抗寒中起作用的基因已经识别出来，并且已经了解这些基因的作用方式．ABA和PP333等外源激素和钙离子能诱导植物体内的ABA水平提高，从而增强植物的抗寒能力。但诱导机理仍待研究。     

Structural characterization and comparative analysis of the chloroplast genome of Ginkgo biloba and other gymnosperms

Ginkgo biloba is a famous living "fossil" and has played an important role in the evolution of the Plant Kingdom.Here,the complete chloroplast genome of G.biloba was sequenced and analysed.The chloroplast genome was156,990 bp long and predicted to encode 134 genes including 85 protein-coding genes,41 tRNA genes and 8 rRNA genes.The chloroplast genome has a typical quadripartite structure with a pair of inverted repeat regions(IRa and IRb,17,732 bp),a large(LSC,99,259 bp) and small single(SSC,22,267 bp) copy region.After an extensive comparison to previously published gymnosperm plastomes,the gene content and organisation of G.biloba showed high divergence,although part was relatively conserved.The two typical IR regions in the G.biloba chloroplast genome were relatively shorter because it the ycf2 gene.In addition,it was obvious that the IR regions and gene loss were responsible for changes in chloroplast genome size and structure stability,which influenced plastome evolution in different gymnosperms.Phylogenetic analysis revealed that G.biloba is sister to cycads rather than to gnetophytes,cupressophytes,and Pinaceae.Overall,the study showed that the genomic characteristics of G.biloba would be of great help in the further research on the taxonomy,species identification and evolutionary history of gymnosperms,especially for their position in plant systematics and evolution.     

观赏植物基因工程研究进展

评述了近１０ａ来有关植物花青素、花器官发育基因克隆、花衰老机理的研究进展及其应用前景。植物花青素代谢途径及其主要酶类的作用之研究已较为成熟,一大批调控植物花色的结构基础民调节基因已被克隆。利用反义基因及共抑制原理导入外源基因已培育出了新的观赏植物品种,控制植物的花器官发生的基因也被克隆,通过对花器官基因的改变,可以改变植物花化衰老有些是受乙烯的控制,有些则与ＡＢＡ有关。利用基因工程手段为创造新花色     

Plant antifreeze proteins and their expression regulatory mechanism

Low temperature is one of the major limiting environmental factors which constitutes the growth, development,productivity and distribution of plants. Over the past several years, the proteins and genes associated with freezing resistance of plants have been widely studied. The recent progress of domestic and foreign research on plant antifreeze proteins and the identification and characterization of plant antifreeze protein genes, especially on expression regulatory mechanism of plant antifreeze proteins are reviewed in this paper. Finally, some unsolved problems and the trend of research in physiological functions and gene expression regulatory mechanism of plant antifreeze proteins are discussed.     

杨树CDPK基因家族的表达分析及功能预测

为探究CDPK基因在木材形成过程中的作用,本研究在基因组水平上对杨树CDPKs基因家族的成员进行分析,找到32个CDPKs及10个CRKs成员。对CDPK基因家族成员在杨树中表达特性进行了分析,发现其家族成员在不同组织、不同发育阶段以及毛白杨次生维管发育不同时期的表达特性不同。分析杨树CDPK基因家族中3个基因Pt CPK1、Pt CPK6、Pt CPK15,其蛋白质一级结构均存在1个跨膜区,其蛋白定位在细胞膜上。