橡胶树HbRAN1基因的克隆与表达分析

利用本课题组获得的二代测序(FLX454)转录组数据库,筛选并克隆获得到1条969 bp的核苷酸序列,该序列编码1个由221个氨基酸组成的25.11 ku蛋白,氨基酸同源性分析发现,此氨基酸序列具有GTPase活性区域,属于小G蛋白RAN亚家族,且与蓖麻、烟草、水稻、小麦等的RA N1基因序列高度同源,命名为HbRA N1(GenBank登录号:KC577150).实时荧光定量PCR分析结果表明,该基因受割胶、伤害、高温、低温、干旱及乙烯利等因素调控,同时其表达模式与橡胶树死皮程度相关,但对SA、GA、JA、ABA、CTK、2,4-D等激素处理应答不明显.结果表明,HbRA N1基因编码1个典型的RAN蛋白,可能在橡胶树抗逆过程中起作用,可作为橡胶树抗逆分子育种的靶标基因.     

橡胶树KT/HAK/KUP基因家族成员的鉴定与表达分析

为研究巴西橡胶树钾转蛋白(KT/HAK/KUP)基因家族在生长发育和逆境胁迫方面的生物学功能,从橡胶树基因组中鉴定得到31个KT/HAK/KUP基因家族成员,并从基因结构、染色体定位、系统进化和表达分析等方面进行全面系统的分析.研究结果发现,KT/HAK/KUP基因家族31个成员分布在3个Contig和15个染色体上,...     

橡胶树蛋白激酶HbBIN2基因的克隆、蛋白表达纯化及酶活分析

橡胶树是天然橡胶的唯一材料来源。寒害是橡胶树面临的主要自然灾害之一,严重限制了橡胶树的生长发育和种植区域分布,克隆和鉴定橡胶树低温应答基因尤为重要。蛋白激酶BIN2（brassinosteroid insensitive 2）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在调控植物应对低温胁迫中发挥重要作用,但橡胶树蛋白激酶HbBIN2还未被克隆与鉴定。本研究从橡胶树cDNA中成功克隆出HbBIN2,序列分析表明：HbBIN2的开放阅读框为1143 bp,编码380个氨基酸,蛋白的分子量为42.9 kDa,理论等电点为8.74,是亲水性蛋白且无跨膜结构域。将HbBIN2构建到原核表达载体pET28a上,转化大肠杆菌BL21（DE3）表达菌株,摸索合适的诱导条件后成功诱导表达出HbBIN2蛋白。比较HbBIN2在不同的诱导温度（16、28、37℃）、诱导时间（3、6、12 h）和IPTG浓度（0.1、0.3、0.5 mmol/L）下的表达量,结果表明,HbBIN2在37℃,0.3 mmol/L IPTG诱导12 h的表达量最大。对HbBIN2蛋白体外纯化条件进行探索,结果表明,100 mmol/L咪唑能将目的蛋白完全洗脱。纯化HbBIN2蛋白并进行激酶活性鉴定,结果表明,该蛋白具有激酶活性。该研究为后续HbBIN2蛋白功能分析和橡胶树应对低温胁迫的调控机制研究提供参考,为橡胶树耐寒品种分子育种提供重要的基因资源。     

巴西橡胶树HbHEX1基因的克隆及表达分析

根据一个巴西橡树胶乳cDNA文库中的EST片段的序列信息设计引物,通过RACE的方法获得了橡胶树编码homeobox蛋白的cDNA(命名为HbHEX1)。序列分析结果表明,HbHEX1长为1612bp,含有873bp的阅读框,292bp的5'-UTR和447bp的3'-UTR,编码290个氨基酸,分子量为33.02KD,等电点为6.35,含有保守的homomeodomain,属于HD-ZIP类。该氨基酸序列与蓖麻、马铃薯、胡萝卜的同源异型盒蛋白的同源性分别为92%、77%和72%。半定量RT-PCR分析结果表明HbHEX1基因在花和愈伤组织中基本上没有表达,在体细胞胚、芽、叶、胶乳和树皮中有表达,其中在胶乳中表达量最高。     

巴西橡胶树HbSAP1基因克隆及表达分析

胁迫相关蛋白(Stress associated proteins,SAPs)在植物免疫应答和胁迫反应中发挥着重要作用。采用电子克隆和RT-PCR相结合的方法,从巴西橡胶树中分离胁迫相关蛋白基因Hb SAP1。结果表明:Hb SAP1基因的开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸。Hb SAP1蛋白预测分子量为18.87 ku,等电点为7.98,具有典型的A20和AN1锌指结构域。实时荧光定量PCR分析结果表明,Hb SAP1基因在巴西橡胶树各组织中均有表达,以茎尖中的表达量最高。同健康橡胶树相比,Hb SAP1基因在死皮橡胶树胶乳和树皮中的表达量显著升高。伤害、H2O2、乙烯利及茉莉酸甲酯处理均能使胶乳中Hb SAP1基因的表达上调。低温及PEG诱导的干旱胁迫下,Hb SAP1基因在叶片中的表达显著增强。上述结果表明,Hb SAP1基因可能在橡胶树死皮发生、非生物胁迫应答、乙烯及茉莉酸信号转导中发挥重要调控作用。     

橡胶树炭疽菌CsHog1基因的克隆和原核表达分析

HOG MAPK途径在植物病原真菌生长发育、致病过程和对杀菌剂敏感性等方面发挥重要功能,但在不同的病原真菌中具有一定差异。为研究Hog1蛋白在橡胶树炭疽菌(Colletotrichum siamense)中的功能和调控机制,本研究利用同源克隆法克隆获得橡胶树炭疽菌(C. siamense)的CsHog1基因,构建GST-CsHog1融合表达载体,利用SDS-PAGE和WesternBlot检测蛋白表达情况。结果表明:橡胶树炭疽菌(C.siamense)的CsHog1基因大小1383 nt,编码459个氨基酸,包含5个内含子,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域;聚类分析显示橡胶树炭疽菌的CsHog1基因编码的氨基酸序列与黄瓜炭疽菌的ClOsc1(Hog1同源基因)同源性最高。所构建的蛋白融合表达载体在供试条件下(IPTG0.3、0.5、0.8、1.0 mmol/L;温度16、25、28℃)均可较好诱导表达,GST-CsHog1融合蛋白大小约为70 ku。用GST亲和层析柱纯化获得蛋白,经Western Blot检测显示该蛋白可与GST单克隆抗体特异性结合。     

巴西橡胶树SnRK1家族基因的克隆与表达分析

蔗糖非酵解型蛋白激酶I(Sn RK1)是植物糖信号途径的关键因子,广泛参与植物生长发育。以蓖麻Sn RK1基因序列为探针,采用同源克隆的方法获得了橡胶树Sn RK1家族2个基因的全长c DNA,分别命名为Hb Sn RK1-1(KX237690.1)和Hb Sn RK1-2(KX237691.1)。2个Hb Sn RK1基因均编码含515个氨基酸且序列高度一致(96.5%)的蛋白质;2个基因均含10个外显子、9个内含子,且外显子大小相近,但基因长度差异明显。在6种橡胶树组织中,2个Hb Sn RK1基因均有表达,但Hb Sn RK1-1在胶乳(产胶细胞乳管的细胞质)中的表达量明显高于Hb Sn RK1-2;在叶片发育不同时期,Hb Sn RK1-1的表达变化不显著,而Hb Sn RK1-2的表达随叶片发育明显下降;在胶乳中,Hb Sn RK1-1的表达显著受乙烯和茉莉酸诱导、受2,4-D抑制,但Hb Sn RK1-2表达受激素处理的影响较小,推测Hb Sn RK1可能参与胶乳再生的激素调控。     

橡胶树HAD家族蛋白酸性磷酸化酶基因VSP2的表达分析

植物营养储藏蛋白VSP2是HAD家族蛋白(haloalcanoic acid dehalogenase super family,HAD)的主要成员之一。该蛋白具有酸性磷酸化酶的功能,在橡胶树氮素储存和植物凝集素防御胁迫中发挥着重要的作用。在前期研究中,利用c DNA-AFLP获得了1条与橡胶树棒孢霉落叶病抗病性相关的差异表达片段EST-IAN-24,通过Blast比对分析,发现该基因片段与其他物种的VSP2基因具有较高同源性。采用PCR和RT-PCR技术,克隆获得了一个橡胶树VSP2基因的c DNA和基因组序列,并将该基因命名为Hb VSP2。基因序列分析显示,该基因编码区全长(CDS)975 bp,含有4个内含子和5个外显子,编码324个氨基酸,推测该蛋白的分子质量为30.01 ku,等电点为4.80。该基因蛋白是HAD家族蛋白中的酸性磷酸酶,具有DXDXT基序特征。q RT-PCR定量分析发现,受多主棒孢病菌侵染后,Hb VSP2基因在橡胶树抗、感品种中的表达量存在着明显的差异,抗病品种(IAN873)的表达量显著高于感病品种(PR107),且在接种12 h达到了峰值;此外,该基因在水杨酸、茉莉酸甲酯、乙烯的处理下均能诱导其表达,对茉莉酸甲酯的敏感性明显高于其他2个激素。本研究初步表明,Hb VSP2基因可能参与橡胶树与多主棒孢病菌的互作并且与抗病性相关。     

巴西橡胶树CCaMK基因家族成员的鉴定和表达分析

钙/钙调素依赖型蛋白激酶(CCaMK,calcium- and calmodulin-dependent protein kinase)是一种钙离子结合蛋白,在钙信号传导过程中起重要作用。本研究以已发表的CCaMK序列作为检索序列,对橡胶树和其他5种植物(木薯、水稻、杨树、蓖麻和拟南芥)的基因组和转录组数据进行全面搜索,鉴定得到6个CCaMK基因,其中包括一个橡胶树CCaMK基因,命名为HbCCaMK1。序列分析发现：5种植物的CCaMK氨基酸序列同源性较高,为73%～94%。基因结构分析发现,HbCCaMK1和所分析的其他植物CCaMK一样均,含有6个内含子、1个蛋白激酶结构域和3个EF-hand结构域;从结构和进化上看,HbCCaMK1和蓖麻、木薯2种植物的CCaMK具有较近的亲缘关系;在表达方面,HbCCaMK1在橡胶树根中表达丰度最高,其次为树叶和花;另外,HbCCaMK1的表达还与叶片发育、真菌侵染和低温胁迫有关。     

巴西橡胶树多聚遍在蛋白基因的表达分析

研究中发现橡胶树胶乳中的橡胶粒子膜上存在遍在蛋白（Ubiquitin)，天然橡胶就是在橡胶粒子上合成的，一些与橡胶合成相关的酶或蛋白就位于橡胶粒子膜上，为了探讨多聚遍在蛋白（Polyubiquitin)基因在天然橡胶合成中可能的调节作用，对橡胶树Polyubiquitin基因的表达进行了研究，Northern blot分析表明，Polyubiquitin基因在橡胶树叶片，树皮和胶乳中都表达，在胶乳中的表达量比叶片和树皮中的高。用外源乙烯和茉莉酸处理的末开割橡胶树和开割橡胶树进行处理后，均可引起Polyubiquitin基因表达增强，未开割橡胶树对外源乙烯和茉莉酸处理比开割橡胶树的反应敏感。     

橡胶树前纤维蛋白(profilin)基因家族的鉴定及表达分析

肌动蛋白细胞骨架可能在橡胶树乳管伤口堵塞过程中发挥重要作用。前纤维蛋白（profilin）是肌动蛋白动态平衡的重要调节子,但对橡胶树profilin基因家族系统研究的报道较少。通过分析橡胶树基因组和转录组数据,鉴定到6个橡胶树profilin基因,对其基本特性及蛋白保守基序、结构特征、进化关系和表达模式等进行分析。基因结构分析表明,橡胶树profilin基因都包含3个外显子2个内含子,编码的蛋白序列含有profilin蛋白特有的保守基序KYMVIQGE和VIRGKKG。进化分析显示,橡胶树profilin并未严格分为营养型和生殖型2种类型。profilin蛋白二级结构以无规则卷曲为主,三级结构均包含3个α螺旋和7个β折叠。表达分析结果显示,4个profilin基因在胶乳中高表达,橡胶树排胶和碘化钾处理调控这4个profilin基因表达,推测profilin基因参与橡胶树排胶过程。该研究结果为进一步阐明橡胶树profilin基因在乳管伤口堵塞和排胶中的作用奠定基础。     

巴西橡胶树ADF6基因的克隆与表达分析

肌动蛋白解聚因子(Actin Depolymerizing Factor,ADF)是一种重要的肌动蛋白结合蛋白。ADF通过参与调控肌动蛋白的装配和解聚在多种生理过程中发挥重要作用。本研究通过RT-PCR技术从橡胶树胶乳中获得HbADF6基因的cDNA和基因组序列,序列分析显示HbADF6基因的开放阅读框为441 bp,共编码146个氨基酸,基因组序列由2个内含子和3个外显子组成。实时荧光定量PCR结果表明,HbADF6基因在所有检测组织中均表达,其中树皮中表达量最高,叶片中表达量最低。HbADF6基因的表达受乙烯利(ET)和碘化钾(KI)调控,并与排胶时间和死皮有关。此结果表明HbADF6基因可能在橡胶树乙烯响应、死皮和排胶过程中发挥重要作用。      

巴西橡胶树YABBY基因家族鉴定及表达分析

YABBY基因家族是一类植物特有的转录因子,在植物叶片和花器官的发育以及非生物胁迫应答中起重要的调控作用。本研究从橡胶树基因组中鉴定得到11个HbYABBY家族成员,并从基因结构、启动子顺式作用元件、染色体定位、系统进化及基因表达等方面进行分析。结果显示11个橡胶树HbYABBY基因分布在9条染色体上,编码蛋白的长度在132~241个氨基酸,分子量在14.75~26.41 kDa,启动子区域含有丰富的光响应元件。该基因家族具有显著的组织表达特异性,叶片和花中高表达,而在胶乳和根中基本不表达。叶片的发育过程中,除HbCRC1上调表达,另外9个HbYABBY基因均显著持续下调表达,表明HbYABBY深度参与橡胶树叶片发育调控。转录组测序和荧光定量检测均发现所有HbYABBY成员受高温诱导持续下调表达,但不受低温胁迫诱导,暗示了HbYABBY在橡胶树的高温胁迫中发挥调控作用。本研究以热带经济林木巴西橡胶树为研究对象,对YABBY转录因子基因家族的理化特征、表达及功能进行了初步分析,为该基因家族功能的深度研究提供了理论依据和参考。     

巴西橡胶树HbGRF基因的克隆、物理定位及表达分析

生长调控因子（growth-regulating factors,GRF）是植物特有的一类转录因子,该转录因子家族成员数目较多,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。以巴西橡胶树优良品种‘热研7-33-97’为材料,通过RT-PCR方法进行HbGRF基因的克隆;利用生物信息学的方法对其蛋白序列、理化性质、基因结构、进化关系进行分析;利用IS-PCR技术和FISH技术对其进行物理定位分析;采用qRT-PCR对橡胶树中HbGRF基因的表达模式进行研究。结果表明：在橡胶树雌花中克隆到3个GRF基因,分别命名为HbGRF1、HbGRF2和HbGRF3,分子量分别为65.663、41.188、52.858 kDa,其编码的蛋白长度分别为609、384、494 aa,均为不稳定蛋白;3个基因均具有GRF完整的特征结构域WRC和QLQ,分别属于3个不同亚族。基因物理定位结果表明,HbGRF1、HbGRF2和HbGRF3基因分别位于橡胶树染色体的第11号长臂、第5号短臂和第9号长臂上,基因到着丝粒的平均百分距离是77.65、42.66和65.27。表达结果显示,橡胶树3个HbGRF基因在茎尖、雌花等生长旺盛的组织中表达量较高,用外源赤霉素和脱落酸处理后,发现表达量呈上升趋势,经过48 h后表达量和初始值基本持平,3个基因在茎尖、雌花中有明显的表达特异性,可能在橡胶树花芽分化及雌花的发育过程中起到了重要作用。该结果为研究橡胶树HbGRF基因的功能及作用机制奠定了理论基础,为橡胶树精准育种提供了分子细胞学依据。     

巴西橡胶树HbHsfA4a的克隆及其对低温胁迫的响应

热激转录因子(Hsf)是植物响应非生物胁迫的重要调节因子。本研究利用RT-PCR技术从橡胶树93-114叶片中克隆到一个Hsf转录因子,命名为HbHsfA4a。该基因开放阅读框为1215bp,编码404个氨基酸,其蛋白质分子量为46.40 ku,等电点为4.91。实时荧光定量PCR结果表明,低温(4℃)胁迫下HbHsfA4a在抗寒性强的橡胶树无性系93-114树皮中受低温诱导大幅上调表达,而且显著高于抗寒性弱的橡胶树无性系热垦501。进一步分析结果表明,HbHsfA4a在抗寒性强的2个橡胶树无性系中的本底表达量和低温胁迫8 h内的表达量均显著高于抗寒性弱的2个橡胶树无性系。HbHsfA4a基因可能在橡胶树应对低温胁迫中起着重要的调控作用。     

利用REF启动子构建橡胶树乳管特异表达载体及GUS基因的瞬时表达

采用SDS法提取橡胶树基因组DNA,用2套引物进行PCR扩增,得到2条REF条带,它们与NCBI报道的REF序列间的同源性分别是98.9%,98.4%.用克隆得到的REF片段分别替换载体质粒pBI121中的CaMv35S启动子,得到利用橡胶内源性启动子构建的橡胶树REF启动子瞬时表达载体（pBIR1和pBIR2）.用基因枪法转化橡胶树组培苗叶片后,Gus组织化学检测显示叶脉为Gus染色阳性.研究中发现,长度为306bp的REF启动子片段可以实现REF启动子的全部功能.从而成功地构建了橡胶树乳管瞬时表达载体,为外源基因的橡胶树乳管特异表达载体的构建打下了基础.     

巴西橡胶树专利现状分析

从时间、研究领域、申请人地域分布3个方面对巴西橡胶树全球以及中国专利申请数据进行分析,并从时间、研究领域、申请人类型3方面对国内发明专利申请情况再次进行分析。结果发现：全球以及中国专利申请量虽波动起伏,但整体呈上升趋势,且主要集中在植物保护和农业生物技术领域;中国发明专利的国内申请人主要为科研单位且集中在植物保护、农业生物技术和农产品加工领域;国外申请人主要为企业且集中在植物保护领域。分析结果为中国天然橡胶产业发展政策的制定提供数据参考。     

巴西橡胶树胶乳蛋白质组学研究综述

巴西橡胶树胶乳高速离心后大致可分为橡胶粒子、C-乳清和黄色体3种组分，这些组分中含有约200种不同的蛋白质。随着蛋白质组学的发展，巴西橡胶树胶乳蛋白质组学的研究已相继展开。本文综述近年来巴西橡胶树胶乳蛋白质组学的研究，提出了其存在的问题并进行了展望。     

巴西橡胶树HbEPSPS基因逆境响应功能解析

草甘膦除草剂的靶标酶为5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)。为研究HbEPSPS基因在橡胶树中的逆境响应功能,分析其在草甘膦、机械伤害、白粉菌侵染和不同激素处理下的表达模式。结果表明：草甘膦、机械伤害和IAA处理诱导HbEPSPS显著上调;干旱、ABA、SA和ETH处理亦能诱导HbEPSPS显著上调;H2O2处理橡胶树叶片中HbEPSPS表达呈现双峰规律;白粉菌侵染叶片,HbEPSPS表达显著下调。不同部位表达分析结果表明,HbEPSPS基因在花中表达量最高,其次是树皮和叶,在胶乳中表达量最低。此结果表明,HbEPSPS基因在橡胶树草甘膦药害和激素信号响应中具有重要作用,为研究其在橡胶树抗逆机制中的作用奠定良好基础。