高粱花叶病毒Hcpro、CP和PIPO基因酵母双杂交载体构建及自激活验证

采用同源克隆技术获得侵染甘蔗高粱花叶病毒(Sorghum mosaic virus,SrMV)的Hcpro、CP、PIPO基因片段.将该基因片段连接至pGBKT7载体,分别构建酵母双杂交诱饵载体pGBKTT-Hcpro、pGBKT7-CP和pGBKTT-PIPO,经PCR、酶切及测序鉴定,证明重组诱饵载体构建成功后,将重组质粒导入Y2H Gold酵母菌株,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性及对报告基因有无激活作用.结果表明,含重组诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,表明重组诱饵质粒表达产物对酵母细胞无毒性.含重组诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Leu、SD/-Trp/-Ade和SD/-Trp/-His营养缺陷平板上不能生长,表明重组诱饵质粒表达产物对ADE2、HIS3报告基因无自激活作用.研究结果为下一步利用酵母双杂交系统检测与高粱花叶病毒Hcpro、CP、PIPO蛋白相互作用的甘蔗蛋白提供基础.     

甘蔗线条花叶病毒RNA沉默抑制子的寄主互作蛋白鉴定

甘蔗线条花叶病毒（Sugarcane streak mosaic virus, SCSMV）是引起甘蔗花叶病的一种主要病原。SCSMV编码的P1蛋白是RNA沉默抑制子,在SCSMV抑制寄主的RNA沉默防御中发挥关键作用,但其作用机制尚未清楚。与寄主蛋白互作是RNA沉默抑制子发挥其抑制作用的主要途径之一,因此鉴定与病毒RNA沉默抑制子互作的寄主蛋白是研究抑制子作用机制的一个重要方法。为探究SCSMV P1抑制寄主RNA沉默的机制,本研究首先将SCSMV P1基因连接到质粒pGBKT7上构建诱饵质粒pGBKT7-P1,然后对pGBKT7-P1进行毒性和自激活检测,最后以pGBKT7-P1为诱饵,采用酵母双杂交技术从甘蔗cDNA文库中筛选与P1互作的寄主蛋白。结果显示,成功构建pGBKT7-P1诱饵质粒。将pGBKT7-P1诱饵质粒转入Y2H Gold酵母菌株后,酵母菌株在SD/-Trp平板及液体培养基中生长良好,表明pGBKT7-P1诱饵质粒对Y2H Gold酵母菌株无毒性。含pGBKT7-P1诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Trp/X-α-Gal平板上长出白色菌落未变蓝,在SD/-Trp/X-α-Gal/AbA和SD/-Trp/-Leu/X-α-Gal/AbA平板上无菌落生长,表明pGBKT7-P1诱饵质粒无自激活活性。用pGBKT7-P1诱饵质粒对甘蔗cDNA文库进行筛选,经SD/-Trp/-Leu/X-α-Gal/AbA平板筛选1次及SD/-Trp/-Leu/-His/-Ade/X-α-Gal/AbA平板筛选3次后,获得42个阳性酵母克隆,提取阳性酵母质粒并导入大肠杆菌中扩大培养,经测序及blastx比对分析,获得13个可能与SCSMV P1互作的寄主甘蔗蛋白,分别是生长素应答蛋白IAA1、IAA15,转录因子NAC、GATA4、OFP4,真核翻译起始因子eIF5A,分子伴侣DnaJ,辅分子伴侣SBA1,重金属相关异戊二烯化植物蛋白HIPP35,mec-8和unc-52蛋白同系物抑制子SMU2,外膜孔蛋白OEP24,及2个未表征蛋白。基于这些蛋白的功能,推测P1可能通过与寄主蛋白互作来调控寄主防御反应相关基因的表达,和/或通过与寄主蛋白互作来影响寄主RNA沉默相关蛋白的合成、加工或转运,从而发挥其RNA沉默抑制子的功能。研究结果为后续深入解析P1抑制RNA沉默的作用机制奠定了重要基础。     

香蕉ROP1基因酵母双杂交体系的诱饵载体构建及毒性与自激活效应检测

用PCR技术获得香蕉ROP1基因片段,构建酵母双杂交系统表达载体pGBKT7-ROP1,测序正确后将重组质粒导入AH109酵母菌株,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性作用及对报告基因有无激活作用.结果表明,用PCR技术获得了正确的ROP1基因片段,并正确构建了ROP1基因的酵母双杂交表达载体,并转化到AH109酵母菌株中,含诱饵载体的AH109在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,说明表达产物对酵母细胞无毒性,含诱饵载体的AH109在His、Trp二重营养缺陷平板上不能生长,说明对报告基因无自激活作用,为下一步利用酵母双杂交系统筛选与ROP1蛋白相互作用的蛋白奠定基础.     

香蕉条斑病毒ORFⅠ、ORFⅡ酵母双杂交系统诱饵质粒的构建及鉴定

以连接在pMD-18T载体上的香蕉条斑病毒(BSV)全基因组为模板，PCR扩增得到了带有GatewayR重组反应接头序列的香蕉条斑病毒ORFⅠ及ORFⅡ基因片段，经过BP、LR重组后，构建成带有目的片段的酵母双杂诱饵质粒pDEST32-O1及pDEST32-O2。将质粒转化E.coli DH5α感受态细胞，筛选序列和编码框均正确的重组质粒。将以上2种正确的重组质粒分别与用于构建诱饵质粒的pDEST22空质粒共转化酵母MaV203感受态细胞，利用营养缺陷培养基(SC-Leu-Trp)筛选转化子，并对转化子进行毒性鉴定、自激活鉴定以及3-AT抑制浓度鉴定。结果显示，2种转化子均生长正常，说明所构建的2个重组质粒表达蛋白对酵母无毒性作用，其在特异营养缺陷培养基(SC-Leu-Trp-Ura)中无法生长，不能产生自激活现象，3-AT抑制浓度分别为50、75 mmol/L。以上结果说明所构建的2种诱饵质粒均可用于后续酵母双杂工作，为BSV与宿主的蛋白互作奠定了基础。     

PRSV NIa-pro、NIa-vpg、NIb酵母双杂交诱饵表达载体的构建及自激活检测

用PCR技术获得NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段,将这些基因分别克隆到pBD-GAL4载体中,构建酵母双杂交系统的诱饵载体pBD-GAL4-NIa-pro、pBD-GAL4-NIa-vpg和pBD-GAL4-NIb.测序正确后,将重组质粒导入YRG-2酵母菌株,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性及对报告基因有无激活作用.结果表明,获得了正确的NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段,并成功克隆到pBD-GAL4诱饵载体中,且转化有诱饵载体的YRG-2在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,说明表达产物对酵母细胞无毒性,对报告基因也无自激活作用,为下一步利用酵母双杂交系统检测与NIa-pro、NIa-vpg、NIb蛋白相互作用的蛋白奠定基础.     

酵母双杂交技术研究NS3蛋白及其与CP，SP，NSvc4之间的互作

采用RT-PCR扩增水稻条纹病毒基因NS3,构建酵母表达载体,将其分别连接酵母诱饵载体pGBKT7与酵母捕获载体pGADT7,得到重组子pGAD-NS3和pGBK-NS3。自身毒性的实验结果表明,NS3蛋白对酵母细胞无毒性,其自身也没有自激活活性,不存在自身互作。将这2个重组子分别与水稻条纹病毒外壳蛋白CP、病害特异性蛋白SP、运动蛋白NSvc4两两共转化到酵母感受态细胞AH109中,转化产物涂布营养缺陷型培养基二缺、三缺、四缺平板,后经X-a-Gal染色观察,结果表明,NS3与SP的转化产物能在三缺平板上生长并在相应培养基中变蓝色,说明NS3与SP蛋白存在互作,该结果有助于进一步研究NS3蛋白的功能及彼此的互作在水稻条纹病毒致病机理上的作用。     

酵母双杂交系统筛选与水稻黑条矮缩病毒P6互作的水稻蛋白

RBSDV编码的非结构蛋白P6为该病毒的沉默抑制子。为了研究P6与寄主水稻间的互作关系,首先利用RT-PCR扩增,获得水稻黑条矮缩病毒P6基因,并将其构建到酵母表达载体pGBKT7上,自激活验证表明,P6蛋白无自激活活性。利用酵母双杂交系统顺序转化法从水稻cDNA文库中筛选,获得4个与RBSDVP6互作的寄主因子,分别为水稻内囊体抗坏血酸过氧化物酶、醛糖1差向异构酶、immutans蛋白基因同源蛋白和一个功能未知蛋白。分析了3个已知功能的寄主因子在病毒侵染过程中的可能功能。     

PRSV NIa-pro、NIa-vpg、NIb酵母双杂交诱饵表达载体的构建及白激活检测

用PCR技术获得NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段，将这些基因分别克隆到pBD-GAL4载体中，构建酵母双杂交系统的诱饵载体pBD-GAL4-NIa-pro、pBD-GAL4-NIa-vpg和pBD-GAL4-NIb。测序正确后，将重组质粒导入YRG-2酵母菌株，检测其表达产物对酵母细胞有无毒性及对报告基因有无激活作用。结果表明，获得了正确的NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段，并成功克隆到pBD-GAL4诱饵载体中，且转化有诱饵载体的YRG-2在SD／Trp营养缺陷甲板上生长良好，说明表达产物对酵母细胞无毒性，对报告基因也无自激活作用，为下一步利用酵母双杂交系统检测与NIa-pro、NIa-vpg、NIb蛋白相互作用的蛋白奠定基础。     

大豆PM2蛋白(LEA3)表达可提高酵母重组子的耐盐性

大豆PM2蛋白属LEA3(late embryogenesis abundant group3)蛋白.本实验以含大豆PM2基因的重组载体pET28a/PM2为模板,PCR法构建酵母表达载体pYES2/PM2,并转化酵母细胞得到重组菌INV/PM2.SDS-PAGE电泳结果表明,INV/PM2重组菌可被诱导表达分子量约为50 kDa的蛋白条带,与目的蛋白的理论分子量(50 kDa)接近.利用液相色谱-电喷雾质谱对酵母重组子表达的重组蛋白进行分析鉴定.分别测定未转基因重组菌INV/pYES2和转PM2基因的重组菌烈V/PM2在无胁迫、和含1.8 mol/LNaCl、2 mol/L山梨糖培养基中的生长曲线.结果表明大豆PM2蛋白的表达对酵母正常生长没有影响.在含高盐的培养基里,转PM2基因酵母INV/PM2的延滞期短于对照菌.这表明PM2蛋白的表达可以提高酵母细胞的耐盐能力.但是在含山梨糖的高渗培养基里,两种菌的生长情况无明显差异.     

水稻OsWRKY7基因的表达研究

WRKY蛋白是植物中一类重要的转录因子,不仅参与植物生长发育的调控,还参与植物对各种生物和非生物胁迫的响应。本研究从水稻日本晴中分离OsWRKY7基因的编码序列(CDS),并克隆其启动子序列进行表达研究。首先通过实时定量PCR的方法检测不同组织中OsWRKY7基因的相对表达量,结果表明,OsWRKY7在叶片中的表达水平较高,且开花期的剑叶中表达量高于7 d苗龄的幼叶。进一步将OsWRKY7启动子与GUS报告基因融合,构建了植物表达载体pOsWRKY7-GUS,并将此载体转化日本晴。转基因植株不同组织染色分析结果显示,该启动子在植株的主根尖、叶片、颖壳中有GUS活性,其中叶片上可见全叶范围分布的大量蓝色斑点,这些染色结果与实时定量PCR的结果一致。进一步的接菌和激素处理还显示,OsWRKY7启动子在根和叶中的表达均受水稻白叶枯病菌[Xanthomonas oryzae pv. Oryzae(Xoo)]P10生理小种侵染的诱导,同时还受外源施加的细胞分裂素和生长素诱导,而水杨酸则会抑制其在根和叶中的表达。此外,我们还将OsWRKY7基因的CDS序列分别与绿色荧光蛋白和酵母GAL4的DNA结合域融合,对该基因进行水稻茎原生质体亚细胞定位分析和酵母自激活检验,结果显示该基因定位于细胞核中并具有转录自激活活性。上述结果表明OsWRKY7具有明显的转录激活因子特征,其很可能参与了水稻对白叶枯菌的防御反应以及对多种激素信号的转导过程。     

剑麻酵母双杂交cDNA表达文库的构建及与AhKNOX2相互作用蛋白的筛选

植物KNOX（Knotted1-like homeobox）可通过蛋白质相互作用参与调控落果、纤维细胞发育、次生细胞壁发育、开花等事件。为筛选剑麻叶中与AhKNOX2相互作用的蛋白,采用SMART同源重组技术构建剑麻叶片酵母双杂交表达文库,利用AhKNOX2为诱饵筛选与之相互作用的蛋白。结果表明：文库总容量为3.9×10⁶ CFU,转化效率为9.15×10⁵ CFU/μg pGADT7-Rec,插入片段大小主要分布于0.5~3.0 kb之间,重组率为92%,保存的文库细胞密度为1.35×10⁸/mL,文库滴度为2.22×10⁷CFU/mL。构建的pGBKT7-AhKNOX2诱饵载体存在自激活性,5 mmol/L的3-氨基- 1,2,4-三唑（3-Amino-1,2,4-triazole,3-AT）能抑制诱饵载体的自激活,通过筛选获得了16个与AhKNOX2相互作用的蛋白。本研究成功构建剑麻叶片酵母表达文库,并筛选获得与AhKNOX2相互作用的蛋白,该结果为进一步研究AhKNOX2在剑麻中的功能奠定前期基础,为培育高纤维产量的剑麻新品种提供基因资源和理论基础。     

水稻瘤矮病病毒和矮缩病病毒的核苷酸结合蛋白和核酸结合蛋白及其结合能力分析

采用α-32P标记的三磷酸核苷酸与病毒粒子共浴的方法及Northwestern分子杂交方法,研究证明了RGDV结构蛋白中,P1蛋白可能是依赖于RNA的RNA聚合酶, P5蛋白可能具有RNA鸟苷酰转移酶功能,P6蛋白可能是核酸结合蛋白,是RGDV复制包装中的关键蛋白。与RGDV结构蛋白具有相同生物功能的RDV的核酸结合蛋白与核酸的结合能力最强,依赖于RNA的RNA聚合酶与核酸的结合能力次之,RNA鸟苷酰转移酶与核酸的结合能力最弱。结果暗示了可以根据与核酸的结合能力,辅助判断RDV或RGDV这3个结构蛋白的生物功能。     

核蛋白筛选系统(NTT)的建立及鉴定

为了研究植物核蛋白的组成及其在各种环境条件下的动态变化,利用核蛋白的核定位信号(nuclear localization signals,NLS)筛选编码核蛋白的基因,建立了一套快速、省力、低成本的核蛋白筛选系统(nuclear transportation trap,NTT).通过鉴定发现,将合成的SV40蛋白大T抗原的核定位信号序列插入筛选载体的多克隆位点,转化酵母EGY48,插入核定位信号的筛选载体转化酵母后可以在选择性培养基(SD/His-/Leu-)上生长,而没有插入核定位信号的筛选载体转化酵母后不能在选择性培养基上生长,从而证明此核蛋白筛选系统有效.比较实验表明,本研究构建的核蛋白筛选系统与已报道的系统相比筛选效率更高.利用此系统从cDNA文库中分离编码核蛋白的基因,对于研究核蛋白的动态组成、了解核蛋白基因在调控细胞发育及其环境胁迫条件下的作用机制具有重要的意义.     

Screening of Rice Genes Interacting with p5b of Rice BlackStreaked Dwarf Virus

Rice black-streaked dwarf virus (RBSDV) is a recognized member of the genus Fijivirus,family Reoviridae.Its genome has ten double-stranded RNA (dsRNA) segments (S1-S10),in which the fifth genome segment (S5) contains two open reading frames (ORFs) with a partially overlapping region.The second ORF of RBSDV S5 encodes a viral nonstructural protein named p5b with unknown function.To reveal the function of p5b,its gene was ligated into the bait plasmid pGBKT7 and an expression library containing rice cDNAs was constructed using plasmid pGADT7 for yeast two-hybrid assay.The bait protein p5b was detected in yeast by western blot,and the result of an auto-activation test showed that p5b could not autonomously activate the expression of reporter genes in yeast.Then the bait protein p5b was used for screening the cDNA expression libraries of rice.Gene fragments of some pivotal enzymes involved in photosynthesis,respiration and other important metabolic processes,were identified to interact with p5b in yeast,suggesting that these interactions may play roles in symptom development in infected plants.     

与水稻黑条矮缩病毒p5b互作的水稻基因片段筛选

 由水稻黑条矮缩病毒基因组S5片段第2个开放阅读框（ORF）编码的p5b是一个功能未知的病毒非结构蛋白。构建了酵母双杂交体系的含水稻cDNA表达文库的pGADT7载体,同时将p5b 基因构建到诱饵质粒pGBKT7上（pGBK p5b）,Western Blot和自激活实验结果显示p5b可在酵母中正确表达且无自激活活性。进一步利用p5b蛋白作为诱饵用酵母双杂交筛选水稻cDNA表达文库,鉴定出一些参与光合作用、呼吸作用等重要代谢过程的关键酶基因片段,这些酶可能与p5b蛋白之间存在相互作用,推测这些互作在病株症状发展过程中起作用。