陆地棉bHLH转录因子GhMYC4基因的克隆及功能分析

通过电子克隆技术从陆地棉中分离了一个Gh MYC4基因(Gen Bank登录号:KF751654),该基因编码的蛋白属于b HLH类转录因子。生物信息学分析结果显示:该基因完整开放阅读框有1 650 bp,编码549个氨基酸。Gh MYC4蛋白的N-端具有MYC蛋白家族特有的b HLH-MYC-N保守结构域,C端具有高度保守的DNA结合域即b HLH结构域。同源比对和系统进化树分析结果显示Gh MYC4蛋白与陆地棉b HLH转录因子和可可b HLH转录因子的亲缘关系最近,与其他物种的MYC2家族成员具有很大的相似性。通过Real time-PCR检测该基因的组织表达特异性,结果显示该基因在陆地棉的根部和叶片中高效表达,纤维中微量表达。在拟南芥原生质体中进行该基因的瞬时表达,证实了Gh MYC4蛋白定位于细胞核。转Gh MYC4的拟南芥受到高盐和干旱胁迫后相比于对照在表型上表现出很好的抗旱耐盐性能,其叶片相对含水量、可溶性糖含量及脯氨酸含量显著高于对照,MDA含量显著低于对照。该结果为培育抗旱耐盐棉花新品种提供了新的基因来源。     

Structural basis of a phototropin light switch

Phototropins are light-activated kinases important for plant responses to blue light. Light initiates signaling in these proteins by generating a covalent protein-flavin mononucleotide (FMN) adduct within sensory Per-ARNT-Sim (PAS) domains. We characterized the light-dependent changes of a phototropin PAS domain by solution nuclear magnetic resonance spectroscopy and found that an alpha helix located outside the canonical domain plays a key role in this activation process. Although this helix associates with the PAS core in the dark, photoinduced changes in the domain structure disrupt this interaction. We propose that this mechanism couples light-dependent bond formation to kinase activation and identifies a signaling pathway conserved among PAS domains.     

2个玉米光敏色素C基因的转录丰度对多种光质处理的响应

【目的】通过NCBI数据库获得2个玉米PHYC及相关数据,并进行相关生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分析2个玉米PHYC在玉米各器官的转录丰度,以及其转录丰度对多种光质处理、黑暗到各种光质转换和光周期处理(长日照和短日照)的响应,为研究玉米PHYC在玉米幼苗去黄化与开花期的调控机制奠定基础。【方法】采用玉米B73自交系为研究材料,通过RT-PCR分别对Zm PHYC1和Zm PHYC2的全长ORF序列进行克隆;借助相关软件对其进行生物信息学分析,利用q RT-PCR分析这两个基因在玉米各器官中的转录丰度,及其转录丰度对各种光照处理的响应。【结果】Zm PHYC1和Zm PHYC2的全长ORF均为3 408 bp,编码1 135个氨基酸基序,分子量分别为126.14和126.07 k D。生物信息学分析表明,玉米phy C蛋白可以分为6个功能区段:节奏周期蛋白—Ah核转运接受蛋白—专一蛋白区段(Per-Arnt-Sim,PAS)、c GMP受激磷酸二酯酶区段(GAF)、色素区段(PHY)和PAS相关区段(PRD,包含2个PAS区段)、组氨酸激酶A区段和组氨酸激酶ATP酶区段,但是Zmphy C2在PRD区段仅有一个PAS区段。氨基酸水平的系统发育树分析表明,Zmphy C1和Zmphy C2与禾本科物种phy C有很高的一致性,且与甘蔗和高粱phy C的亲缘关系较近。q RT-PCR分析表明,Zm PHYC1和Zm PHYC2的表达在根和叶中的转录丰度均较高,同时对持续蓝光和白光响应强烈;在黑暗到各种光质转换处理中,这两个PHYC的表达模式相似。在黑暗转到远红光、红光、蓝光和白光的0.5 h,Zm PHYC1和Zm PHYC2的转录表达均急剧上升,随后迅速下降到自身起始黑暗时的水平以下,并上下波动。这两个基因对长日照和短日照的光周期处理也能积极响应,在长日照条件下,2个Zm PHYC出现了极其相似的表达模式,均在光照和黑暗阶段各出现1个峰值;在短日照条件下,这两个基因的表达模式差异较大,Zm PHYC1的峰值出现在进入黑暗后6 h,而Zm PHYC2的峰值出现在进入光照阶段2 h。【结论】玉米phy C蛋白可以分成6个功能区段,但是Zmphy C2在PRD区段仅具有一个PAS相关区段。2个玉米PHYC转录丰度具有组织特异性。在各种光质处理中,Zm PHYC1和Zm PHYC2的表达模式相近,可能二者存在功能冗余,在转录水平上前者的丰度高于后者,推测Zm PHYC1在玉米中起更重要的作用,并且可能二者在功能上存在分工。Zm PHYC1和Zm PHYC2对各种光质和光周期处理均有较强的响应,推测二者在调控玉米光形态建成和开花中具有重要作用。     

玉米ZmPTF1基因克隆和过表达分析

PTF是一类具有bHLH结构域的转录因子,在低磷胁迫应答中调节一系列下游磷胁迫基因的表达.根据拟南芥和水稻中的序列信息,通过RACE的方法获得ZmPTF1的全长cDNA序列.序列分析表明该1709bp的cDNA片段含有1446bp的完整开放读码框,编码481个氨基酸的多肽链,含有一个bHLH结构域,与已报道的OsPTF1在氨基酸水平上有65%的相似性.构建了pCAMBIA1300-Pubi-ZmPTF1-Tnos-als质粒转化玉米,得到过表达的转基因后代.对低磷营养液浇灌下的T2代植株分析表明:过表达ZmPTF1促进了植株根系的发育,提高了植株对低磷环境的耐受性.     

玉米2个光敏色素A基因的克隆、蛋白结构与光诱导表达模式

【目的】分析玉米2个光敏色素A基因(ZmPhyA1和ZmPhyA2)的蛋白结构及可能存在的功能区段,明确其响应于不同光线处理的表达模式。【方法】通过RT-PCR方法获得ZmPhyA1和ZmPhyA2编码的完整cDNA序列,推断2个基因编码蛋白的保守结构域,利用酵母双杂交测试其结构域间的物理互作,利用半定量RT-PCR技术分析不同光处理条件下ZmPhyA1和ZmPhyA2的表达模式。【结果】遗传进化树分析表明,ZmPHYA2与高粱光敏色素A的遗传关系要比与ZmPHYA1更近。ZmPHYA1与ZmPHYA2蛋白中含有1个GAF结构域、1个Phytochrome结构域、2个PAS结构域、1个HisKinaseA结构域和1个类似组氨酸激酶的ATP激酶结构。ZmPHYA1与ZmPHYA2自身和相互之间可以通过其C端539个氨基酸区段进行相互作用。ZmPhyA1和ZmPhyA2在黑暗、远红光和蓝光条件下表达量较高,在红光和白光条件下较低,并且前者的表达量均低于后者。【结论】ZmPHYA1与ZmPHYA2蛋白是2个具有功能的光受体蛋白,自身和相互之间可能通过C端539个氨基酸区段互作形成复合体,二者的表达水平受不同光质的调控。     

蜡样芽孢杆菌中锰超氧化物歧化酶基因的表达差异性

对蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)905中2个不同的锰超氧化物歧化酶(MnSOD)基因(sodA1和sodA2)转录水平的差异性进行分析.结果发现:sodA1和 sodA2在细菌的不同生长阶段为组成性表达,sodA1基因启动子的活性比sodA2高3~4倍;超氧化物歧化酶(SOD)的缺失能同时诱导sodA1和sodA2的转录.该研究结果解释了这2个不同的MnSOD在细胞内的酶活性差异,并推测在sodA1和sodA2基因启动子上可能存在与氧自由基代谢相关的调控元件;同时,本研究也成功实现了LacZ在芽孢杆菌上的标记.     

甘蓝BobHLH121基因克隆、亚细胞定位及表达分析

【目的】克隆甘蓝bHLH转录因子（BobHLH121）基因,分析其在不同组织及低温胁迫下的表达模式,为深入研究bHLH转录因子在甘蓝低温响应中的作用机理提供理论参考。【方法】克隆BobHLH121基因编码区（CDS）序列,利用生物信息学软件进行预测分析,并构建pCAMBIA1300-FaFKF1-GFP融合表达载体,通过农杆菌介导转染烟草表皮细胞,观察荧光信号以确定蛋白亚细胞定位情况。采用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测BobHLH121基因在低温胁迫下的相对表达量。【结果】BobHLH121基因CDS长度为1367bp,定位于C06染色体上,其编码311个氨基酸,蛋白分子量为34.89 kD,理论等电点（pI）为5.42,不稳定系数为52.29,疏水性平均系数为-0.733,说明该蛋白为不稳定的亲水性蛋白,且呈酸性,定位于细胞核。BobHLH121蛋白的二级结构主要由α-螺旋（占30.87%）、延伸链（占9.32%）、β-转角（占2.89%）和无规则卷曲（占56.91%）组成,具有保守的HLH结构域。BobHLH121蛋白与拟南芥（NP_191768.2）、琴叶拟 南 芥（EFH52923.1）、亚 麻 荠（XP_01909381.1）、荠 菜（XP_023638997.1）、油 菜（CDY65446.1）、白 菜（XP_009104362.1）和萝卜（XP_018442860.1）等多种植物bHLH蛋白的氨基酸相似性分别为55.6%、54.8%、52.0%、50.3%、76.4%、73.9%和61.1%。系统发育进化树分析结果显示,BobHLH121与拟南芥（NP_191768.2）和琴叶拟南芥（EFH52923.1）bHLH蛋白在同一小分支上。BobHLH121基因启动子区域存在植物生长发育、非生物胁迫、激素应答和光响应大量的顺式作用元件。BobHLH121基因在叶片的相对表达量显著高于其他组织（P<0.05,下同）,在其他组织中的相对表达量均较低。低温胁迫6~12h时BobHLH121基因的相对表达量较低温处理0h（对照）显著降低,在低温处理24h时急剧升高,显著高于其他处理时间,低温处理48 h时又显著降低,表明该基因可能在低温胁迫下延迟表达。【结论】BobHLH121基因含有bHLH家族典型的HLH保守结构域序列,具有明显的组织表达特异性,可能参与甘蓝叶片的生长发育调控,且响应低温胁迫,可能在甘蓝耐寒性中发挥调控作用。     

巴西橡胶树HbICE2基因的克隆及表达分析

ICE(inducer of CBF expression)介导的非依赖ABA信号传导途径在植物应对低温胁迫反应中起重要的调节作用。采用RT-PCR技术从橡胶树无性系热研8-79的叶片中扩增到1条全长c DNA,共1 677 bp,包括1 593 bp的开放阅读框,编码530个氨基酸,含有bHLH结构域,其中包含19个特征性的保守KMDRASILGDAI(D/E)YLKELL氨基酸序列,命名为HbICE2(Gene Bank登陆号:KY406163)。该基因编码的蛋白分子质量为58.02 KDa,理论等电点为5.95。荧光定量PCR分析结果表明,HbICE2主要在叶片和树皮中表达,而且在原生皮中的表达量显著高于再生皮,在抗寒性较强的橡胶树无性系PR107的树皮中表达量显著高于抗寒性弱的橡胶树无性系热研8-79。HbICE2可能在橡胶树树皮应对低温胁迫的反应中起重要的调节作用。     

水稻条纹病毒外壳蛋白和病害特异蛋白在寄主体内的积累

ＰＡＳ ＥＬＩＳＡ检测结果表明：（１）水稻条纹病毒外壳蛋白和病害特异蛋白在水稻寄主体内累积量的变化趋势是一致的,而且均与寄主症状的严重度密切相关．（２）不同水稻品种中,２种蛋白的累积量和累积速率有明显差异．明恢６３（高感）２种蛋白的累积量均比ＩＲ３６（高抗）的明显大;０６３８１（耐受性低）２种蛋白的累积速率均比岗优２２（耐受性高）的明显快,０６３８１病叶中２种蛋白累积量在其显症３０ｄ左右达到高峰,而岗优２２的则在４０ｄ左右     

gridlock, an HLH gene required for assembly of the aorta in zebrafish

The first artery and vein of the vertebrate embryo assemble in the trunk by migration and coalescence of angioblasts to form endothelial tubes. The gridlock (grl) mutation in zebrafish selectively perturbs assembly of the artery (the aorta). Here it is shown that grl encodes a basic helix-loop-helix (bHLH) protein belonging to the Hairy/Enhancer of the split family of bHLH proteins. The grl gene is expressed in lateral plate mesoderm before vessel formation, and thereafter in the aorta and not in the vein. These results suggest that the arterial endothelial identity is established even before the onset of blood flow and implicate the grl gene in assignment of vessel-specific cell fate.     

Surface sites for engineering allosteric control in proteins

Statistical analyses of protein families reveal networks of coevolving amino acids that functionally link distantly positioned functional surfaces. Such linkages suggest a concept for engineering allosteric control into proteins: The intramolecular networks of two proteins could be joined across their surface sites such that the activity of one protein might control the activity of the other. We tested this idea by creating PAS-DHFR, a designed chimeric protein that connects a light-sensing signaling domain from a plant member of the Per/Arnt/Sim (PAS) family of proteins with Escherichia coli dihydrofolate reductase (DHFR). With no optimization, PAS-DHFR exhibited light-dependent catalytic activity that depended on the site of connection and on known signaling mechanisms in both proteins. PAS-DHFR serves as a proof of concept for engineering regulatory activities into proteins through interface design at conserved allosteric sites.     

保苗剂防治棉花苗期害虫效果及对棉花性状的影响

试验结果表明，保苗剂处理棉种（药剂∶种子＝１∶３０～５０）后防治棉花苗期害虫－－棉叶螨（ＴｅｔｒａｎｙｃｈｕｓｃｉｎｎａｂａｒｉｎｕｓＢｏｒｓｄｕｖａｌ）和烟蓟马（ＴｈｒｉｐｓｔａｂａｃｉＬ．）均有明显的效果，以保苗剂９号的防效最为显著，维持９０％以上的防效可达４０ｄ；其次为保苗剂８号，４０ｄ的平均防效为８２．８％；保苗剂４号和保苗剂５号的防虫效果为７０％左右，持效期３０余天；保苗剂２号的效果较差，药效期仅为２０余天。由新疆农业大学植保系研制的保苗剂系列产品处理棉种对棉花安全，并有一定的促进生长作用，能使棉苗齐、壮，生长旺盛     

白菜转录因子BcBHLHogu的克隆及其特征分析

 【目的】探明白菜‘矮脚黄’OguCMS核质互作的机制。【方法】采用cDNA-AFLP技术分析白菜‘矮脚黄’OguCMS及其保持系花蕾基因的表达差异，获得一个在保持系早期花蕾不表达但在OguCMS早、中、晚花蕾中稳定表达的差异片段。利用RACE技术获得其cDNA全长，命名为BcBHLHogu（GenBank 登录号：EF127860）。【结果】该基因编码122个氨基酸，具有basic helix-loop- helix（bHLH）结构域；进化分析表明，BcBHLHogu与拟南芥AtBHLH060同源性最高，是冗余基因AtBHLHs060/048的直系同源基因，其功能与BEEs1/2/3（3个油菜素内酯信号的早期应答冗余基因）相似。【结论】BcBHLHogu是白菜bHLH转录因子家族的一个新成员，涉及到花器官发育信号事件，其功能与油菜素内酯应答有关。     

蒜头果蛋白性质的鉴定及其中性糖含量的测定

[目的]鉴定新的植物蛋白质蒜头果蛋白是否为糖蛋白。[方法]采用高碘酸-希夫试剂法进行糖蛋白性质的鉴定,并用苯酚-硫酸法测定蒜头果蛋白的中性糖含量。[结果]蒜头果蛋白能被高碘酸-希夫试剂染成紫红色。[结论]蒜头果蛋白为糖蛋白,中性糖含量为3.75%。