拟南芥HPT1,VTE3及VTE4基因启动子在逆境条件下的表达特性分析

维生素E是一类人体所必需的脂溶性维生素,具有重要的生理功能.尿黑酸叶绿醇转移酶(HPT)、2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶(MPBQMT/VTE3)、γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT/VTE4)是维生素E生物合成途径中的关键酶.本研究对来自拟南芥的HPT1,VTE3,VTE4三个基因启动子在低温、高盐及无光等逆境条件下的表达特性进行了分析,GUS组织化学染色结果表明:低温条件下,HPT1的表达降低明显,高盐条件下,HPT1的表达仅略有降低,无光条件下HPTl在茎中的表达升高,而根中的表达则降低;低温条件下VTE3的表达没有变化,高盐条件下则明显降低,无光条件下VTE3在茎中的表达显著降低;低温条件下VTE4表达略有升高,高盐条件下其表达明显降低,无光条件下VTE4在茎中的表达有所降低.说明拟南芥维生素E合成途径中的酶的表达受外界环境条件的影响.     

拟南芥γ-生育酚甲基转移酶启动子在转基因烟草中的表达特性分析

γ-生育酚甲基转移酶(γ-TMT)是维生素E生物合成途径中的关键酶之一,催化γ、δ-生育酚甲基化,生成活性较高的α、β-生育酚。研究构建了含有γ-TMT启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化烟草,筛选出PCR阳性植株,进行GUS组织化学染色,结果表明,在γ-TMT启动子的驱动下,报告基因GUS在烟草的根、茎、叶中均有表达。     

GmSARK启动子驱动IPT基因在拟南芥中的表达研究

[目的]对GmSARK启动子驱动IPT基因在拟南芥中的表达进行研究。[方法]分别克隆IPT基因及GmSARK基因启动子,构建它们的植物表达载体并进行拟南芥的转化,利用PPT(phosphinothricin)除草剂筛选,检测T1代转基因植株;对T1代转基因植株进行黑暗避光和干旱处理后进行半定量RT-PCR分析。[结果]成功克隆得到了IPT基因及GmSARK基因,并构建了它们的p3301-GmSARK-IPT植物表达载体;对T1代转基因植株的RT-PCR表明,目的基因mRNA水平上有所表达。[结论]为进一步研究GmSARK启动子驱动的IPT基因在抗逆中的作用奠定了基础。     

拟南芥AtSWEET4基因启动子序列、编码蛋白结构 分析及其在病原菌胁迫下表达特性检测

[目的]分析拟南芥糖运输载体蛋白基因(AtSWEET4)启动子序列及其编码蛋白的结构,并检测病原菌胁迫下AtSWEET4基因的表达特性,为研究AtSWEET4蛋白在拟南芥生长发育和生物胁迫中的作用机制提供理论依据.[方法]采用生物信息学方法分析AtSWEET4基因启动子序列及其编码蛋白的结构,并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)组织染色法检测人工接种菜豆晕疫病菌(Pseudomonas syringae pv.phaseolicola,Psp)NPS3121和丁香假单胞菌番茄致病变种(Pseudomonas syringae pathovar tomato,Pst)DC3000后AtSWEET4基因的表达情况.[结果]AtSWEET4蛋白由251个氨基酸组成,分子量为27.8 kD,分子式为C1300H2038N304O346S11,理论等电点(pI)为8.71,脂肪氨基酸指数为118.76,不稳定指数为38.72,平均亲水性指数为0.629,为稳定的亲水蛋白,且含有7个跨膜结构域,无信号肽,为非分泌型蛋白.AtSWEET4蛋白与芥属的亚麻荠和荠菜SWEET4蛋白亲缘关系最近,其次是十字花科的甘蓝和萝卜SWEET4蛋白,与禾本科的二穗短柄草SWEET4蛋白亲缘关系最远.AtSWEET4基因启动子序列中包含核心元件TATA-box、增强子元件CAAT-box、调控植物生长发育相关元件、激素响应相关元件、非生物胁迫响应相关元件和生物胁迫响应相关元件.Psp NPS3121和Pst DC3000均可诱导AtSWEET4基因表达,但表达模式不同:接种Psp NPS3121后6和12 h的AtSWEET4基因表达明显上调,但至接种后24 h又迅速下降;接种Pst DC3000后AtSWEET4基因表达量逐渐增加.[结论]AtSWEET4基因的启动子序列特征及其编码蛋白结构与其参与植物免疫反应密切相关.     

拟南芥DCL1启动子的分离及其表达特性分析

Dicer酶是类似于RNase Ⅲ的核酸内切酶,能够特异性地将双链RNA剪切成约20 nt的小RNA,在基因沉默途径中起到非常重要的作用。从拟南芥中分离出DCL1基因上游启动子序列2 kb及DCL1基因的5′端1 kb序列,构建了含有该启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导法转化拟南芥,并对转基因植株进行GUS 组织化学染色及荧光定量分析,结果表明,在DCL1基因启动子的驱动下,报告基因GUS主要在拟南芥的叶片中表达,在幼嫩的叶片及茎尖中表达量也比较高,茎中的表达量较低,在根中只有微量的表达。     

拟南芥黑芥子酶基因根特异性表达启动子的克隆

黑芥子酶是一类催化芥子油苷水解的同工酶, pyk10 是一个在拟南芥根和下胚轴中特异表达的黑芥子酶基因。本研究用PCR方法从拟南芥Columbia生态型基因组中克隆了pyk10 基因启动子片段。序列分析表明:该片段全长1 454 bp,与已发表的pyk10 启动子序列(GenBank accession no. AJ292756)同源性达98%。该启动子片段中含有多种其他植物基因启动子中发现的通用启动子元件,并含有器官和组织特异性转录因子的结合位点ACGT-、CANNTG-、GATA-以及I盒等顺式元件。     

小黑杨CYCD3;3基因启动子序列分析及其在拟南芥中的表达

通过相关网站及生物信息软件对Poptr:CYCD3;3基因启动子序列进行详细分析,从小黑杨(Populus)叶片总DNA中克隆到2 000 bp的目的片段,构建植物表达载体(p CAMBIA1301-Promoter:CYCD3;3),并利用浸花法转化野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana);通过抗性筛选和分子检测结果显示,p CAMBIA1301-Promoter:CYCD3;3基因已经整合到拟南芥基因组中。同时对获得的转基因幼苗进行GUS染色并观察,其基因表达模式主要集中在植物分生组织中,由此表明Poptr:CYCD3;3调控CYCD3;3基因在细胞分裂中发挥作用。     

1个烟草糖基转移酶启动子在拟南芥中的表达

从烟草中克隆到1个受甲基茉莉酸和水杨酸双重诱导的糖基转移酶基因GT-MS,将其翻译起始位点5'上游800+1启动子序列取代pCAMBIAl301质粒的35S启动子,构建GT-MS启动子与Gus基因融合的植物表达载体,采用花序浸染法转化拟南芥,得到阳性植株.对转基因植株进行组织化学染色,结果表明,GT-MS启动子在拟南芥不同生长发育时期及不同器官均有表达,但主要是在维管组织表达,且韧皮部的表达高于木质部.MeJA和SA诱导后GUS活性增强,Gus基因RNA表达量成倍增加.表明GT-MS启动子与在烟草中相似,在拟南芥中也受MeJA和SA诱导.     

拟南芥AtRD29α启动子在烟草中的表达特性

将低温诱导启动子AtRD29α控制的GU$基因转入烟草,通过GUS活性组织染色,分析拟南芥AtRD29α启动子在烟草植株中的表达特性;结果表明：外源基因已经整合到烟草基因组中,并且AtRD29α启动子在烟草中同在拟南芥中一样,不具有组织表达特异性,而是低温诱导型启动子;它在25℃常温下不表达,10℃左右为诱导临界温度,4℃左右稳定和高效表达。     

拟南芥AtRD29a启动子在烟草中的表达特性

将低温诱导启动子AtRD29a控制的GUS基因转入烟草,通过GUS活性组织染色,分析拟南芥AtRD29a启动子在烟草植株中的表达特性;结果表明:外源基因已经整合到烟草基因组中,并且AtRD29a启动子在烟草中同在拟南芥中一样,不具有组织表达特异性,而是低温诱导型启动子;它在25 ℃常温下不表达,10 ℃左右为诱导临界温度,4 ℃左右稳定和高效表达.     

拟南芥rd29A启动子的克隆及植物表达载体构建

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因组DNA为材料,根据Gen Bank中拟南芥rd29A启动子序列设计引物,采用PCR克隆一段长度为951 bp的rd29A启动子序列。采用Plant CARE启动子在线预测工具分析表明,rd29A启动子序列具有TATA-box、CAAT-box基本的顺式作用元件和1个脱落酸应答元件(ABRE)和2个脱水应答调控元件(DRE)。将rd29A启动子序列亚克隆到pcambia3301载体的多克隆位点,构建了由rd29A启动子驱动的植物表达载体。     

拟南芥PTR3基因过表达载体构建及转基因植株的获得

[目的]构建PTR3基因的过表达载体,并建立PTR3基因过表达植株,为进一步研究PTR3基因在调控重金属胁迫应答中的功能提供理论依据。[方法]提取野生型拟南芥总mRNA,并以反转录的c DNA为模板扩增出PTR3基因CDS全长,通过限制性核酸内切酶酶切、T4 DNA连接酶连接,将该基因连接到带有35S启动子的p BI121载体上。[结果]将重组载体转化至农杆菌GV3101菌株,通过浸花法将重组载体转化到野生型植株中,通过抗性筛选和遗传鉴定获得纯合的PTR3转基因阳性植株。[结论]PTR3过表达载体构建成功并获得转基因阳性植株,为研究PTR3基因的分子功能奠定基础。     

转TaCRT基因拟南芥植株表型分析及抗性鉴定

为了进一步揭示小麦钙网蛋白基因TaCRT是否参与植物对环境胁迫响应,通过根癌农杆菌GV3101介导法将该基因cDNA克隆转入拟南芥,使其异源过量表达,分析转基因拟南芥纯系和野生型植株在表型上的差异,并对转基因株系的抗盐性进行鉴定。结果表明,过表达TaCRT基因的拟南芥纯系植株在正常培养条件下,植株生长相对旺盛,根系较短,分化的不定根数目较多,而在盐胁迫条件下,与野生型相比,转基因株系的耐盐性较强。     

不同浓度NaCl胁迫下盐芥与拟南芥有机渗透调节物质与抗氧化酶系统的比较

本试验检测了盐芥（Thellungiella halophila）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）有机渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白的含量,以及抗氧化系统中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化物酶（POD）的活性。结果表明,高浓度NaCl（〉100 mmol/L）处理后盐芥的渗透调节物质含量显著高于拟南芥。拟南芥抗氧化系统酶活性尤其是CAT活性,明显受制于高浓度NaCl环境（〉100mmol/L）,而盐芥的抗氧化系统并没有受到显著的不良影响。     

拟南芥热激因子AtHsfA1a对热胁迫中抗坏血酸过氧化物酶的调控

[目的]为了研究拟南芥热激因子AtHsfA1a对热胁迫中抗坏血酸过氧化物酶(APX,EC1.11.1.7)的调控.[方法]以内源A tHsfA1a基因沉默的转基因拟南芥及野生型植株为材料,热胁迫后,采用分光光度法分析APX酶活性的变化,采用实时荧光定量PCR研究APX基因的表达水平,采用染色质免疫沉淀技术研究AtHsfA1a与APX基因启动子区的体内结合情况.[结果]在热胁迫下内源AtHsfA1a基因沉默植株中的APX的活性和mRNA的表达量均低于野生型,内源AtHsfA1a基因沉默的植株中未筛选出APX基因启动子区片断,而野生型则筛选出APX基因启动子区片断.[结论]AtHsA1a对APX调控是直接的.该研究为进一步认识AtHsfA1a对植物耐逆境的作用及其应用提供理论依据,对揭示植物耐递境机理有重要意义.     

拟南芥AFP4的克隆、原核表达和纯化及其与ABI5的互作

拟南芥ABI5相互作用蛋白AFP4(ABI five binding protein 4)是植物中的一个小分子蛋白,其表达特性与ABI5相似,受ABA诱导。以拟南芥Arabidopsis thaliana L. (Heyn) cv. Columbia为材料,通过PCR扩增了AFP4基因的完整编码序列。扩增片段插入到原核表达载体pET-32a(+)的多克隆位点EcoR Ⅰ和Xho Ⅰ酶切位点之间和酵母双杂交载体pGBKT7的多克隆位点EcoR Ⅰ和Pst Ⅰ酶切位点之间。将ABI5基因的编码序列插入到酵母双杂交载体pGADT7的多克隆位点EcoR Ⅰ和Pst Ⅰ酶切位点之间。重组质粒测序结果表明,所克隆的AFP4和ABI5编码区序列分别与NCBI数据库收录的AFP4基因(GenBank登录号NM_111081.2)和ABI5基因(GenBank登录号NM_129185.3)完全一致。重组原核表达载体含有AFP4片段的重组融合蛋白的理论分子量为53.4 ku。将重组质粒转化至大肠埃希菌表达菌株BL21 Star (DE3)中诱导表达,并经Ni-NTA亲和层析柱分离纯化、SDS-PAGE分析和Western blot鉴定。将含有AFP4和ABI5的酵母双杂交重组质粒共同转化酿酒酵母AH109中进行酵母双杂交。结果表明,重组融合蛋白在大肠埃希菌E. coli BL21 Star (DE3)中表达的适宜条件为:IPTG浓度为0.4 mmol·L^-1、25 ℃下诱导表达6 h。在上述条件下,重组融合蛋白占细胞破碎后上清液总蛋白的41.6%。经Ni-NTA亲和层析柱纯化后,AFP4融合蛋白在SDS-PAGE分析时呈现单一条带。该条带经过抗6xHis标签肽的抗体分析,呈阳性。该条带经酵母双杂交分析结果表明,AFP4和ABI5在酵母细胞中可以相互作用。     

叶片喷施C1化合物对拟南芥生理特性和C1代谢、光合作用及胁迫相关基因表达的影响

为了比较甲醇、甲醛和甲酸3种C1化合物对植物生理特性及基因表达的影响,更好地理解这3种C1化合物的作用机制,分别用5 mmol· L-1甲醇、甲醛、甲酸溶液均匀喷洒于温室条件下盆栽培养的拟南芥叶片上,以喷蒸馏水的植物为对照,每周喷1次,4周后分析施用这3种C1化合物对其生长及生理特性的影响.结果表明:甲醇促进拟南芥生长,而甲醛和甲酸抑制其生长,甲醛的抑制作用特别明显;甲醇处理显著降低了叶片花青素含量但提高了叶绿素a含量及叶绿素a/b的比值,甲醛处理显著降低了叶绿素a含量及叶绿素a/b的比值,甲酸处理显著提高了叶绿素a含量但大幅度降低了叶绿素b含量从而使叶绿素a/b的比值比对照高2倍;3种C1化合物处理都能增加叶片中可溶性总蛋白质含量,甲醇处理尤为明显,只有甲醛处理可显著提高叶片可溶性总糖、H2O2及羰基化蛋白质含量,产生氧化胁迫.对基因表达谱进行逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)的结果表明:所选的大多数光合作用相关基因的表达被甲醇诱导,而甲醛抑制它们的表达但诱导很多胁迫相关基因的表达,甲酸对大多数光合作用相关基因的表这没有显著影响;3种C1化合物对大多数C1代谢相关基因没有显著影响,但都抑制5,10-亚甲基-四氢叶酸还原酶基因的表达.     

拟南芥AAP1基因的克隆及植物表达载体的构建

拟南芥氨基酸透性酶1(AAP1,也叫NAT1)是植物中第一个被分离的氨基酸转运蛋白,在拟南芥主根、侧根、根毛及根表皮细胞中均有增加氨基酸含量的作用。本研究利用RT-PCR的方法,从拟南芥中克隆了该基因,测序结果与GenBank(NM-104616.4)中已发表的拟南芥AAP1(AtAAP1)基因的同源性高达99.93%;并将AtAAP1基因与pCAMBIA3300构建p3300-AAP1植物表达载体,为过表达AtAAP1基因,提高作物氨基酸含量,从而改善作物氮素利用效率提供参考。     

拟南芥NADH激酶3对超氧阴离子胁迫下抗氧化酶活性的影响

[目的]研究拟南芥NADH激酶3（NADK3）对超氧阴离子（O2-.）胁迫下抗氧化酶活性的影响。[方法]以拟南芥野生型（WT）和NADK3基因缺失突变体nadk3为材料,用活性电泳染色的方法分析了产生O2-.的甲基紫精（MV）处理后NADK3对超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响。[结果]正常生长条件下,WT和nadk3中SOD、POD和CAT活性较低,WT中SOD和CAT活性明显高于突变体,MV处理后显著增加了这两种植物中3种抗氧化酶的活性,其中突变体中SOD活性增加的幅度超过WT,但CAT活性增加的幅度低于WT。[结论]O2-.胁迫下,NADK3抑制SOD活性的增加,促进CAT活性的增加,说明NADK3参与拟南芥O2-.胁迫下SOD和CAT活性的调节。