水稻OsGPDH1的克隆与功能鉴定

为了解水稻甘油-3-磷酸脱氢酶基因在水稻抗逆性中的作用,本研究从水稻品种日本晴中克隆了1个编码甘油-3-磷酸脱氢酶的基因,命名为OsGPDH1,该基因编码的蛋白酶具有NAD(P)+结合域和脱氢酶域,且这2个结构域在植物中高度保守。构建过表达OsGPDH1基因载体转化水稻得到转基因植株,RT-qPCR分析表明,OsGPDH1基因在水稻孕穗期的叶、幼穗、茎、节、叶鞘中均有表达,说明该基因参与了水稻的生长发育过程。OsGPDH1基因也受到PEG6000、高盐、双氧水等逆境和甲基茉莉酸(mJA)、水杨酸(SA)等激素诱导表达,且诱导12h后,OsGPDH1的表达量达到最高水平,但对脱落酸(ABA)不敏感。盐胁迫下的发芽试验表明,过表达转基因水稻的发芽率高于野生型,说明OsGPDH1基因表达量的提高可增强转基因植株对盐胁迫的耐受性。对过表达OsGPDH1的转基因水稻进行苗期20%PEG6000胁迫处理后,转基因水稻的成活率显著高于野生型,说明OsGPDH1基因过表达可提高水稻苗期抗旱能力。本研究初步证明了OsGPDH1水稻抗盐胁迫和渗透胁迫的重要作用,为培育抗性转基因水稻新品种提供了新的基因资源。     

海蓬子中高亲和钾离子转运体SbHKT1基因的克隆、表达及生物信息学分析

本研究利用RACE技术从真盐生植物海蓬子中获得了高亲和钾离子转运体SbHKT1基因1647bp完整的ORF框。序列分析结果表明,该基因编码548个氨基酸,分子量为62.10kD,理论等电点为9.33;氨基酸序列中第1个～第35个属信号肽序列,第197个～第537个属离子转运体（TrkH）家族特征序列;该基因编码的蛋白具有10个跨膜结构,N端跨膜区及中部膜上呈现明显的疏水性,C端及中部多个跨膜区呈现强疏水性,符合载体类运输蛋白的特点,因此推测SbHKT1蛋白为跨膜运输蛋白。Blast分析显示该蛋白与碱蓬SsHKT1氨基酸同源性高达77%,与冰叶日中花、赤桉和小麦HKT类蛋白的同源性分别为63%、52%和46%。SbHkt1基因表达存在组织特异性：正常生长条件在根、茎中表达较低,在叶片中几乎看不到表达;在高盐低钾的环境下,各组织表达明显升高,高盐低钾胁迫处理8h,其根部表达处于高峰期;经100μmol/L脱落酸处理4h,根部表达达到最高;干旱胁迫（20%PEG6000）处理2h,根部表达量明显上升。由此推断,该基因参与了植物在高盐低钾、渗透、干旱等非生物胁迫下的生理调控。由于目前已克隆的HKT类蛋白基因多来自非盐生植物,对盐生植物内源HKT基因的研究相对较少,因此,海蓬子内源HKT1基因的全长的获得有助于我们进一步研究该基因在高盐钾饥饿环境下运输钾离子,调节植物体内Na＋/K＋平衡的功能,对于揭示真盐生植物的耐盐机制,将其运用于非盐生植物,培育新的耐盐品种具有一定的意义。     

甘蓝胞质雄性不育(OguCMS)相关的MYB转录因子BoMYB1的克隆与表达分析

萝卜胞质雄性不育(OguCMS)是目前甘蓝中应用较广的雄性不育类型,MYB转录因子具有调控植物防御应答反应和多个发育过程的作用。本实验以在甘蓝(Brassica oleracea var.capitata)OguCMS花药中下调10.3倍的EST序列为信息探针,结合电子克隆及RACE技术,得到一个与甘蓝OguCMS雄性不育相关的MYB转录因子全长cDNA,命名为BoMYB1(GenBank登录号:JN703995)。经亚细胞定位预测,该基因定位于细胞核,全长1141bp,包含一个长度为196bp的5’非翻译区、246bp的3’非翻译区和一个699bp的开放阅读框。该基因在花药中具表达优势,并在花药发育晚期出现表达高峰,受植物激素水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(JA-ME)的调控,诱导花药发育基因的表达。实验结果提示,BoMYB1可能是参与OguCMS花药发育的重要基因之一。     

印度梨形孢诱导烟草对黑胫病的抗性及其机理的初步研究

印度梨形孢(Piriformospora indica)是分离自印度塔尔沙漠的植物根系内生真菌,能够诱导多种植物对生物和非生物逆境产生抗性,目前已作为一种模式真菌用于内生真菌与植物互作关系的研究。为了研究印度梨形孢对烟草(Nicotiana tobacum)抗黑胫病的影响,本研究采用烟草疫霉菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)分别接种根部有印度梨形孢定殖与未定殖的烟草,观察接种后根部有印度梨形孢定殖与未定殖的烟草发病情况,测定抗病相关防御酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性变化及抗病相关基因的表达量,并通过平皿对峙试验研究印度梨形孢对烟草疫霉菌生长的影响。结果表明,接种烟草疫霉菌后,根部有印度梨形孢定殖的烟草发病严重度要显著低于对照;接种烟草疫霉菌后第1~10 d,根部有印度梨形孢定殖的烟草叶片中防御酶PAL、POD和PPO活性高于对照,在第1 d,PAL活性是对照烟草的3.99倍,在第2 d,POD活性是对照烟草的1.5倍,在第4 d,PPO活性是对照烟草的2.66倍;实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,q RT-PCR)结果显示,接种烟草疫霉菌后第6~96 h,根部有印度梨形孢定殖的烟草叶片中抗病相关基因PR1b、P450-2、hrs203J、Nm IMSP和P450-1的表达量高于对照;在第12 h,PR1b、P450-2、hrs203J的表达量分别是对照烟草的3.8、15.7和3.1倍,在第48 h,Nm IMSP的表达量是对照烟草的2.6倍,在第72 h,P450-1的表达量是对照烟草的1.5倍;平皿对峙试验结果显示印度梨形孢对烟草疫霉菌的生长没有抑制、重寄生作用。研究结果表明,印度梨形孢可显著提高烟草对黑胫病的抗性,对黑胫病的抗性不是通过印度梨形孢分泌的抗菌物质实现的,是与烟草中抗病相关基因表达量的上升、防御酶活性的提高有关。本研究初步揭示了印度梨形孢诱导烟草抗黑胫病的相关机理,为进一步深入研究烟草黑胫病的生物防治及其机理提供基础资料。     

月季MYB转录因子基因RcWER-like的克隆及表达分析

MYB转录因子在植物响应盐胁迫过程中起着重要的调控作用。为明确MYB类转录因子RcWER-like生物学功能,本研究以月季月月粉为材料,利用生物信息学分析及实时荧光定量PCR技术研究RcWER-like基因在盐处理、激素处理、盐与激素综合处理下不同组织不同时间点的表达特性。结果表明,依据转录组测序获得的序列信息和月季全基因组信息克隆得到了RcWER-like,该基因全长为882 bp,开放阅读框(ORF)为669 bp,编码223个氨基酸。序列比对发现,RcWER-like在N端具有保守的R2R3-MYB结构域。系统进化树分析结果显示,RcWER-like与桃PpWER-like、梅花PmWER-like、苹果MdWER-like处于同一分支,属于R2R3-MYB类转录因子。实时荧光定量PCR结果表明,RcWER-like基因在盐胁迫处理24 h后表达明显上调,且外施水杨酸和茉莉酸甲酯均可诱导RcWER-like的表达;在盐胁迫下,外施水杨酸和茉莉酸甲酯可诱导RcWER-like的表达,且均高于单独盐或激素处理。此外,月季RcWER-like在盐处理、激素处理、盐与激素综合处理下不同组...     

番茄NAC转录因子SlNAP2的克隆、表达及功能分析

为了探究NAC转录因子在番茄生物胁迫响应中的功能,本试验通过逆转录PCR(RT-PCR)技术从番茄中克隆得到一个NAC转录因子基因SlNAP2,其cDNA全长（ORT）1 227 bp,包含142 bp的5′非编码区和257 bp的3′非编码区以及一个长度为828 bp编码275个氨基酸的开放阅读框（ORF）,含1个NAM结构域。同源序列比对及系统进化树分析结果表明,SlNAP2与潘那利番茄SpNAP2亲缘关系最近,并与其他茄科NAC聚为一组,而与菊科、葫芦科、葡萄科、大戟科、杨柳科NAC的亲缘关系较远,在系统发育树上处于不同的分支。生物信息学分析结果显示,SlNAP2相对分子质量为31 877.23 Da,理论等电点pI为8.56,该基因编码的蛋白不存在跨膜结构。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明,SlNAP2基因表达具有组织特异性,在番茄茎中的表达量最高,并参与了番茄对青枯菌胁迫及水杨酸和茉莉酸刺激的响应。利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术发现,沉默SlNAP2后降低了植株对青枯病的抗性,表明SlNAP2在番茄抗青枯病过程中起正调控作用。本研究为深入探讨SlNAP2基...     

Ghppo1基因在棉花防御中的表达及功能分析

诱导型抗性在植物防御植食性昆虫过程中起到重要作用,植物可通过基因和信号通路调控植物与害虫之间的互作。本研究以转Bt+Cp TI(苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)+豇豆胰蛋白酶抑制剂(cowpea trypsin inhibitor))基因的抗虫棉品种中棉所41为材料,使用定量PCR分别测定棉铃虫(Helicoverpa armigera)危害、喷施茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me-JA)和水杨酸甲酯(methyl salicylate,Me-SA)等处理0、6、12、18和24h后,棉花Ghppo1(Gossypium hirsutum polyphenol oxidases 1)基因、茉莉酸途径关键基因Gh AOS(Gossypium hirsutum allene oxide synthase)、Gh COI1(Gossypium hirsutum coronatine insensitive1)表达量变化。交互取食试验测定1龄棉铃虫诱导及茉莉酸甲酯诱导18 h后棉花饲喂3龄棉铃虫与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)虫重变化。以了解棉花Ghppo1基因在棉花诱导型抗性及棉花-棉铃虫互作关系中的作用。结果表明,1龄棉铃虫取食以及喷施Me-JA能够诱导棉花Ghppo1基因表达量显著升高,而3龄棉铃虫取食及喷施Me-SA不能诱导棉花Ghppo1基因表达量升高。此外棉花多酚氧化酶(polyphenol oxidases,PPOs)同样受1龄棉铃虫取食和茉莉酸甲酯诱导,而不受3龄棉铃虫和水杨酸甲酯诱导。1龄棉铃虫取食能够诱导茉莉酸途径关键基因Gh AOS和Gh COI1表达量显著上升。交互取食试验结果表明1龄棉铃虫诱导后的棉花植株能够抑制3龄棉铃虫及甜菜夜蛾的生长发育。棉花Ghppo1基因受茉莉酸途径而不受水杨酸途径调控,棉花Ghppo1基因参与棉花对棉铃虫的诱导型抗性反应。本实验结果表明,1龄棉铃虫可明显提高棉花对棉铃虫及甜菜夜蛾的抗性,棉花Ghppo1基因在棉花对棉铃虫与甜菜夜蛾抗性中发挥重要作用。     

雷公藤转录因子TwWRKY1基因的克隆与表达分析

雷公藤(Tripterygium wilfordii)作为传统的药用植物,其主要活性成分萜类和生物碱类在农业和医药领域有着广泛的应用。WRKY转录因子广泛参与植物的生长发育、衰老、逆境胁迫反应和次生代谢产物生物合成调控等过程。本研究利用cDNA末端快速扩增(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)和q RT-PCR技术,从雷公藤发状根中克隆得到1个WRKY转录因子TwWRKY1(Gen Bank No.GAVZ01022264.1),该基因全长962 bp,开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸;生物信息学分析表明,TwWRKY1编码蛋白包含1个WRKY保守结构域,具有C2H2锌指结构,属于WRKY转录因子家族的第Ⅱ类;进化树分析结果表明,TwWRKY1与日本黄连(Coptis japonica)CjWRKY1同源性最高,具有83%的同源性。qRT-PCR技术检测TwWRKY1基因组织差异性表达表明,TwWRKY1基因在根、茎、叶中均有表达,在叶中表达丰度最高,其次是发状根、茎和不定根,自然根中最低。雷公藤发状根经茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me JA)诱导后,TwWRKY1基因在6 h内诱导表达,随后诱导表达减弱;水杨酸(salicylic acid,SA)在9 h内诱导变化不明显,12 h后对TwWRKY1有明显的诱导作用。高效液相色谱分析发现,雷公藤发状根中内酯醇、吉碱和次碱均响应MeJA诱导,吉碱和次碱含量变化较大,内酯醇含量变化较小,但含量的增加都呈先增后减的变化趋势,与TwWRKY1基因受Me JA诱导处理后表达量的变化一致。研究结果为深入研究该基因的分子生物学特性及其调控雷公藤次生代谢产物的生物合成提供科学依据。     

茶树脱水素基因(CsDHN)的克隆及表达分析

脱水素(dehydrins,DHNs)是植物胚胎发育后期丰富蛋白(late embriogenesis abundant protein,LEA)中的一类,与低温、干旱以及盐胁迫等多种逆境反应相关.本研究采用cDNA末端快速扩增(rapidamplification of cDNA ends,RACE)技术从茶树(Camellia sinensis)中获得一种茶树脱水素基因CsDHN (GenBank登录号:FJ436978),序列分析显示,该基因cDNA全长960 bp,编码201个氨基酸,推测编码蛋白质分子量约为21kD,等电点为8.3,属于Y3SK2型脱水素.CsDHN基因有2个外显子和1个内含子.生物信息学预测显示,该脱水素蛋白亲水性强、无信号肽和跨膜区,亚细胞定位于细胞质中.表达特性分析表明,CsDHN在逆境及脱落酸(abscisic acid,ABA)诱导下可上调其转录水平,4℃低温处理下表达量可提高4.2倍,而脱水处理能提高93.4倍,高盐处理能提高17.8倍,CsDHN对脱水、高盐胁迫的响应程度优于低温胁迫.CsDHN在茶树各组织器官中都有表达,其中种子中表达量最高,为叶片的11.2倍.研究表明脱水素基因CsDHN可能在茶树防御非生物逆境胁迫和参与茶树种子成熟脱水的活力保护过程起一定作用,为了解茶树抗逆分子机制提供了一定的理论基础.     

基于数字基因表达谱筛选黄瓜中水杨酸诱导基因

本文通过筛选水杨酸诱导黄瓜叶片差异表达基因(DEGs),旨在揭示水杨酸提高黄瓜抗病性机制和信号转导过程.以抗霜霉病黄瓜东农649为试材,无菌培养幼苗至4叶期,喷施5 mmol·L-1的水杨酸,喷施前和喷施后3、12和24 h分别采取叶片,提取总RNA,制备cDNA文库,应用Illumina高通量测序技术对水杨酸处理前后的4个叶片cDNA文库进行差异基因数字表达谱分析.结果表明,SA诱导了多数与叶绿体和细胞壁相关基因的下调表达和多个与抗病相关基因的上调表达,对受体激酶、细胞色素P450、脂氧合酶和脂转运蛋白等信号转导相关基因的表达均有显著影响.本研究获取了丰富有效的数据,初步筛选的DGEs涉及到植物的PCD(程序性细胞死亡)、信号转导、系统获得性抗性(SAR)形成等过程,证实了SA与上述过程有密切关系,为最终揭示SA提高黄瓜抗病性机制奠定了基础.