At2g29080基因可能参与了拟南芥盐代谢的调节

为进一步阐明植物盐代谢机理，以哥伦比亚生态型（Columbia type)野生拟南芥（Arabidopsis thaliana)及其盐敏感突变性（salt overly sensitive2,sos2）为材料，50mmol/L NaCl处理3d，利用mRNA差异显著显示技术分离得到了只在野生型拟南芥中表达，而在sos2突变体中不表达的一个未知功能的At2g29080基因片段DD156。序列同源性分析表明，它是一类大的蛋白家族AAA ATPase（ ATPase associated to a variety of cellular activities)中一员。Northern blot显示，随着NaCl处理浓度的升高。该基因在野生型拟南芥中的表达量增加。而在sos2突变体中，该基因的表达一直处于很低水平。这是首次发现AAA ATPase与植物的盐代谢有关。进一步研究发现，线粒体细胞色素氧化酶活化的变化，与与该基因在野生型和sos2突变体中的表达呈密切相关。表明该基因的编码产物可能参与了拟南芥线粒体细胞色素氧化酶活性的调控。     

拟南芥EARLI1亚家族基因的研究进展

HyPRP家族EARLI1亚家族基因能够应答生物和非生物胁迫因素,是拟南芥防御体系的重要组成部分,它们在个体生长发育过程中也具有调控作用。文中分别介绍了有关AZI1、EARLI1、A T4G12490和AT4G12500等EARLI1亚家族基因功能的研究进展,阐述了它们在低温、盐、外源ABA和真菌病原体等环境和生物胁迫条件下的抗性特征。最后根据EARLI1亚家族基因的研究现状讨论和分析了它们在作物改良中的应用前景。     

种植与组培9年的转AhDREB1基因毛白杨耐盐性比较

为了对栽培9年后转AhDREB1基因毛白杨的耐盐性进行评价,并探究田间种植与组培继代2种不同生长条件对转基因毛白杨耐盐性的影响,以从大田种植9年的转AhDREB1基因杂种毛白杨[(Populus tomentosa×Populus bolleana)×P.tomentosa]中获得的株系(T46-F)和组培继代9年的2个转基因杂种毛白杨株系(T46、T12),以及非转基因杂种毛白杨株系(CK)为试材,通过对外源基因进行PCR检测,发现9年后AhDREB1基因仍然稳定整合在转基因植株中。通过不同浓度的Na Cl胁迫试验,对各株系的相对电导率进行分析,进一步选择测定0.6%浓度Na Cl处理水平下各株系的株高、地径生长量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量和叶绿素相对含量,对不同转AhDREB1基因毛白杨株系的耐盐性进行分析和比较。结果表明,所有株系的相对电导率、MDA含量均随Na Cl浓度增加而增大,但高盐浓度下转基因株系T46-F、T46、T12的相对电导率、MDA含量均显著低于CK。无论是在非盐条件,还是0.6%Na Cl胁迫下,AhDREB1基因的导入均能显著提高毛白杨植株的SOD、POD活性,脯氨酸含量。其中0.6%浓度Na Cl胁迫下,T46-F、T46、T12的SOD活性分别是CK的2.51倍、3.20倍、2.55倍;POD活性分别是CK的1.23倍、1.63倍、1.10倍;脯氨酸含量分别是CK的1.51倍、1.69倍、1.62倍。此外,转AhDREB1基因毛白杨叶绿素含量下降显著低于CK,同时株高、地径生长量显著高于CK。组培继代9年的转基因株系的脯氨酸含量、株高生长量显著高于在大田种植9年的转基因毛白杨,而相对电导率显著低于大田种植转基因株系,说明组培继代培养更有利于保持转基因毛白杨的耐盐性。综上可知,转AhDREB1基因显著提高了毛白杨的抗氧化酶活性,调控渗透调节物质的积累,从而减轻细胞膜的氧化损伤,降低了相对电导率,提高了毛白杨的耐盐性,综合考虑各个指标,各株系耐盐性的大小顺序为T46T12T46-FCK。本研究为通过转AhDREB1基因提高植物耐盐性提供了理论参考。     

异源表达EgrNAC1提高拟南芥抗寒性和对干旱、高盐的敏感性

桉树是我国南方重要用材树种,但其栽培种对低温、干旱和高盐等非生物逆境抗性弱,限制了其栽培范围的扩大和栽培效益的提高.EgrNAC1(Eucgr.I00058)是巨桉中受低温、干旱和高盐诱导表达的NAC类转录因子.为进一步研究EgrNAC1的功能,通过异源转化拟南芥,获得了超表达EgrNAC1的转基因纯合株系,并对其进行...     

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。     

干旱胁迫下新源1号新疆野苹果抑制性差减文库的构建与初步分析

为分离和鉴定新疆野苹果(Malus sieversii Roem.)根组织干旱胁迫条件下差异表达的基因,以苗龄为3个月的新源1号新疆野苹果水培苗为材料,应用20%PEG 6000溶液处理模拟干旱胁迫,利用抑制性差减杂交(SSH)的方法构建了新疆野苹果根组织干旱胁迫诱导表达差减文库(正库)和抑制表达差减文库(反库).正库和反库随机各挑菌500个,菌落PCR显示插入片段在250~1000 bp之间.测序鉴定后共得到268个有效UniESTs.经Blastx和Blastn等生物信息学方法分析表明全部的UniESTs按可能的生物学功能可被分为16个大类,包括新陈代谢、能量、转录、蛋白质合成、蛋白质修饰降解、DNA加工、细胞信号转导等.     

干旱胁迫下甜橙叶片保护酶体系的变化研究

对2年生枳[Poncirus.trifoliate(L.)Raf.]砧无病毒奉节72-1脐橙[Citrus.sinensis(L.)Osbeck.cv.Fengjie.72-1.navel]嫁接苗进行持续性干旱胁迫处理,研究干旱胁迫期间甜橙叶片保护酶活性和丙二醛(MDA)含量随土壤和植株水分变化的生理适应性。结果表明,干旱胁迫明显导致了过氧化氢酶(CAT)活性下降,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性上升,而MDA含量变化不明显。干旱胁迫初期或轻度胁迫期,保护酶活性已具有明显的适应性反应;当处于中度胁迫时,POD和SOD依然保持很高活性。在防止MDA产生中,CAT的作用不明显,POD和SOD起主要的协同作用。     

拟南芥Psrp-4基因参与光合作用机制的研究

叶绿体核糖体是植物特有的细胞器之一,其主要功能是合成质体基因编码的蛋白质.已有研究表明在叶绿体核糖体内含有6个质体特有蛋白PSRP （plastid-specific ribosomal protein）,分别命名为PSRP1~PSRP6.然而,这些蛋白在叶绿体蛋白合成过程以及光合作用中的作用机制研究尚处初级阶段.在本研究中,为了阐明PSRP-4蛋白在叶绿体发育过程中的作用机制,我们利用Gateway系统构建了Psrp-4基因（At2g38140）的RNAi表达载体,转化野生型拟南芥后获得了Psrp-4基因表达量明显降低的psrp-4突变体.研究结果表明：psrp-4突变体比野生型生长略微缓慢,但叶片颜色与野生型差别不大,能够进行正常的光合作用.在高光胁迫条件下,测定psrp-4突变体光合化学效率,发现与野生型差异不明显;进一步的蛋白免疫印记实验证明Psrp-4基因表达量的降低对PSⅡ反应中心D1蛋白的周转也没有明显影响.因此,推测PSRP-4蛋白可能不是叶绿体蛋白合成以及光合作用的正常进行所必需的.     

贵州本土半野生番茄砧木介导ABA生物合成信号通路调控植株耐旱性的机理研究

随着全球气候变暖,干旱胁迫成为限制番茄等蔬菜作物安全生产的重要因素之一。前期研究发现嫁接贵州本土半野生番茄GZ-01砧木其可以提高植株的耐旱性。为探究野生番茄GZ-01增强植株耐旱性的分子机理,以半野生番茄GZ-01砧木和红果番茄为试验材料,结合形态生理学和分子生物学,比较嫁接番茄和自嫁接番茄植株对干旱胁迫的响应。结果表明,干旱胁迫下,与自嫁接植株R/R相比,GZ-01/R嫁接植株细胞膜的损伤显著降低,植株的抗氧化能力、干物质累积量、CO2同化率和水分利用率显著提高,离体叶片失水率显著降低,下气孔闭合比率显著提高,脱落酸（ABA）合成相关基因表达量和ABA含量显著提高。嫁接植株GZ-01/R可能通过调控ABA的合成来影响气孔开闭,调控叶片失水率,提高植株水分利用率,从而影响植株对干旱胁迫的响应。本研究为开发利用贵州本土半野生番茄资源奠定了基础,为增强干旱胁迫和分子调控网络途径提供了理论支撑。     

基于HJ-1A/1B CCD数据的干旱监测

HJ-1A/1B是中国以防灾减灾和环境监测为直接应用目标的小卫星星座,为探讨HJ-1A/1B CCD数据在快速监测西南喀斯特地区旱情变化的应用潜力,以2010年遭受严重旱灾的贵州安顺地区为研究区,基于多时相的?HJ-1A/1B?CCD数据,利用垂直干旱指数、改进的垂直干旱指数和归一化植被指数对研究区的干旱情况和植被长势进行时间序列的监测与分析,并研究了监测模型在干旱监测中的适宜性、差异性及影响因素。结果表明,利用HJ-1A/1B CCD数据、垂直干旱指数和改进的垂直干旱指数,可以实现对旱情变化的快速监测;改进的垂直干旱指数对干旱变化的响应比垂直干旱指数敏感,且在植被覆盖较好地区的监测效果比垂直干旱指数更为有效;降水是影响监测效果的重要因素,降水对改进的垂直干旱指数的影响比垂直干旱指数大;结合干旱监测指数（MPDI,PDI）与植被指数NDVI的时间序列分析,可以更为准确地监测研究区实际旱情变化和植被长势情况。该研究对推广HJ-1A/1B数据在西南喀斯特地区的作物长势和旱情监测中的应用,以及提高中国应对突发灾害的决策能力具有重要意义。     

Preferential translocation of boron to young leaves in Arabidopsis thaliana Regulated by the BOR1 Gene

A mutant of Arabidopsis thaliana, bor1-1 (Noguchi et al. 1997: Plant Physiol., 115, 901–916) requires high levels of boron (B) for normal growth. We analyzed the B-deficiency symptoms of bor1-1 mutant plants in detail. A low B supply retarded the growth of the mutant plants more evidently in leaves than in roots. In particular, cell expansion and formation of air spaces were severely impaired by B deficiency in young rosette leaves. Such defects in growth were correlated with the reduced contents of B in leaves. These defects were not observed when a sufficient amount of B was supplied. Uptake experiments with ¹⁰B-enriched tracer B demonstrated that B taken up through roots was preferentially transported to young leaves compared to old leaves in the wild-type plants under a low B supply. Such a preferential transport to young leaves was not evident in the mutant plants. In conclusion, our data demonstrated that in A. thaliana plants B is preferentially transported to young organs under a low B supply and that this transport process is controlled at least in part by the BOR1 gene.     

Arabidopsis thaliana PRL1 is involved in low-calcium tolerance

Calcium (Ca) deficiency symptoms in plants often occur in agriculture; however, little is known about the mechanisms for adaptation to low-Ca conditions. To understand the mechanisms, we screened for Arabidopsis thaliana (L.) Heynh mutants sensitive to low Ca. Here, we describe one of the mutants, lcs1-1, isolated from the screen. The relative shoot growth of the mutant was reduced under the low-Ca conditions compared with the wild-type plants. Genetic mapping and genome resequencing revealed that lcs1-1 has one nonsynonymous mutation in the region of the chromosome responsible for the phenotype. The mutation is in Pleiotropic Regulatory Locus 1 (PRL1). An allelism test between lcs1-1 and a T-DNA inserted allele of prl1 demonstrates that the causal gene of lcs1-1 is PRL1. It has been reported that PRL1 is involved in sugar metabolism; however, the involvement of PRL1 in low-Ca tolerance has not been reported. Our results suggest a new insight connecting sugar metabolism with a mechanism for low-Ca tolerance in plants.     

小金海棠Fe(Ⅱ)转运蛋白基因在拟南芥突变体中的功能分析

铁是植物生长发育所必需的微量元素,在植物体的生理代谢过程中发挥着极为重要的作用(Thoiron etal.,1997)。苹果是重要的经济作物,缺铁黄化现象较为普遍,严重影响了     

拟南芥泛素家族的全基因组分析

泛素家族是一类含有保守性泛素结构域的蛋白质统称,主要通过ATP依赖性的泛素-蛋白水解酶复合体通路选择性降解细胞蛋白的各种生理活动。本研究基于HMM模型,已知泛素氨基酸序列作为训练集,搜索拟南芥信息资源数据库并鉴定AtUBQ家族成员,然后对这些基因编码的蛋白质序列进行基因结构分析、染色体定位、多序列联配、系统发育树构建和组织差异表达分析。结果表明,AtUBQ家族中共有13个推定的AtUBQ基因,命名为AtUBQ01~AtUBQ13,均属无内含子基因且结构基本相同,非均匀分布于拟南芥5条染色体;AtUBQ家族可划分为A、B和C3个亚家族,其中76.92%的基因编码蛋白质属于A亚家族;EST搜索发现除AtUBQ02和AtUBQ07基因无EST数据支持外,余下的AtUBQ基因在拟南芥根、芽和叶等7个组织中呈现差异表达,仅见AtUBQ08和AtUBQ10基因在上述7个组织中均表达,而AtUBQ03基因仅表达于叶中。本研究结果可为进一步开展该家族的生物学功能和分子进化机制的研究提供基础资料。     

拟南芥AtHOS10基因的克隆及其表达载体的构建

AtHOS10基因对植物冷调节起到重要作用,可以通过控制ABA合成来改变植物的脱水胁迫耐性。本文利用PCR方法从Columbia生态型的拟南芥基因组中扩增出冷调节基因AtHOS10,并插入克隆载体。序列分析表明,克隆片段长3453bp,与目前发表的序列完全一致。将pUC-AtHOS10和pBI-HEM进行酶切重组构建表达载体pBI-AtHOS10,然后将表达载体转化导入农杆菌中,为侵染烟草作准备。     

STMP在拟南芥分枝发育过程中的功能鉴定

拟南芥(Arabidopsis thaliana)中含有脂/固醇结合的相关脂转移蛋白结构域(steroidogenic acute regulatory related lipid transfer,START)的膜相关蛋白(START domain containing-membrane related protein,STMP),STMP是START保守域(第84～295位)功能未知的蛋白质,由440个氨基酸组成、具有跨膜片段、属于磷脂酰胆碱转运蛋白.为明确STMP在拟南芥发育调控过程中的作用,深入了解拟南芥发育调控的分子机理,本研究用35S强启动子启动START结构域,构建START结构域的过表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)侵染花序法把STMP的过表达载体转入野生型拟南芥,获得过表达STMP的转基因拟南芥,并用qRT-PCR技术进行验证;分析转基因拟南芥分枝发育状况,明确STMP在拟南芥分枝调控过程中的作用;用qRT-PCR技术分析STMP的时空表达特性;构建STMP和绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)的融合蛋白载体,把此载体转入野生型拟南芥中,对转基因拟南芥中GFP进行荧光观察,从而对STMP进行亚细胞定位.本研究获得了过表达STMP的转基因株系;过表达STMP的转基因拟南芥分枝比野生型明显增多,突变体stmp的分枝减少;STMP的时空表达特性分析表明,茎中STMP的表达量最高,STMP定位在细胞质膜和细胞质中.结果表明STMP可以促进拟南芥的分枝发育,本研究对完善拟南芥分枝调控机制具有重要的意义,可以为植物株型的定向设计提供理论依据.     

水稻HTD1基因启动子在转基因拟南芥中的表达特征

通过分析β-葡萄糖醛酸苷酶(β-glucuronidase, GUS）基因产物,对水稻HIGH-TILLERING DWARF1(HTD1)基因启动子在转基因拟南芥中的表达特性进行初步研究。用已构建的含HTD1基因启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色,观察该启动子的表达特性。结果表明,在HTD1基因启动子的驱动下,GUS报告基因主要在转基因拟南芥幼苗期的叶片、叶柄、下胚轴以及主根基部的维管组织中表达。     

TOL proteins mediate vacuolar sorting of the borate transporter BOR1 in Arabidopsis thaliana

Boron (B) is an essential micronutrient for plants; however, it shows cytotoxicity at high concentrations. A borate transporter BOR1 is required for efficient transport of B toward the root stele in Arabidopsis thaliana. BOR1 shows polar localization in the plasma membrane of various root cells toward the stele-side under B limitation. To avoid over-accumulation of B, BOR1 in the plasma membrane is rapidly internalized and transported into the vacuole for proteolysis after high-B supply in an ubiquitination-dependent manner. Although BOR1 has been predicted to be transported into multi-vesicular bodies/late endosomes (MVB/LEs) via the endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) machinery, experimental evidence was absent so far. In this study, we investigated the intracellular localization of BOR1 by visualizing endomembrane compartments, and tested the involvement of ESCRT-0-like proteins TOM1-LIKEs (TOLs) in the vacuolar sorting of BOR1. Under low-B conditions, a large portion of cytoplasmic BOR1 was localized in the trans-Golgi networks/early endosomes (TGN/EEs) labeled with VHA-a1 subunit. Pharmacological interference of endosomal recycling using brefeldin A-induced colocalization of BOR1 with RabA5D, which labels recycling vesicles associated with the TGN. On the other hand, under high-B conditions, BOR1 was localized in the inside of TOL5-positive MVB/LEs. To examine the roles of TOL proteins in intracellular trafficking of BOR1, we analyzed BOR1-GFP localization in the TOL quintuple mutant (tolQ; tol2-1tol3-1tol5-1tol6-1tol9-1) after high-B supply. In the tolQ mutant, vacuolar sorting of BOR1 was delayed, while the polar localization of BOR1 was not disturbed. Taken together, BOR1 is constantly transported to the TGN/EE by endocytosis and recycled to the plasma membrane likely via RabA5D-positive endomembrane compartments under low-B conditions. On the other hand, BOR1 is transported to the vacuole via TOL5-positive MVB/LEs under high-B conditions. TOL proteins are required for sorting of ubiquitinated BOR1 into MVB/LE for vacuolar degradation.