番茄USP1响应干旱和高温胁迫的研究

DDB1作为CUL4泛素连接酶的核心组件参与细胞内许多重要的生命活动。前期研究发现番茄CUL4-DDB1复合物（CRL4）调节植物细胞的非生物胁迫应答。为进一步阐明DDB1在植物抗逆中的调控机制和生理功能,通过酵母双杂交筛选,发现普遍应激蛋白USP1与DDB1存在相互作用, USPs家族蛋白参与提高生物体对逆境胁迫的耐受;进一步研究发现USP1定位于细胞质中,且其基因表达受到多种胁迫条件诱导。此外泛素化实验揭示USP1可以被泛素化修饰降解,上调USP1表达导致植株对干旱和高温抗性的增强,表明USP1可能正调控番茄植株对逆境下胁迫的应答,且它的作用受CUL4-DDB1泛素连接酶的靶向降解调控。结果不仅揭示新的植物抗逆机理,而且为植物抗逆分子育种提供新的基因资源和技术途径。     

番茄RBX1基因的功能初探

E3泛素连接酶是泛素蛋白酶体途径中非常重要的蛋白复合体,而大部分的E3连接酶都以Cullin蛋白作为支架,所有基于Cullin蛋白的 E3 连接酶都含有一个催化亚基RBX1。RBX1对于E3复合体结合E2和Cullin蛋白的活化具有重要作用。利用酵母双杂交技术鉴定出番茄RBX1蛋白与番茄CUL4蛋白有直接的相互作用。通过荧光定量PCR（Real-time PCR）技术分析野生型番茄中RBX1基因的组织特异性,结果显示RBX1基因在番茄各组织中均有表达,但在花与果实中表达量较高,茎和叶中相对较少。同时构建植物过量表达载体 PBI121-35S-RBX1并转化番茄,获得 3 株过量表达和 3 株RBX1共抑制转基因植株。研究发现共抑制的转基因植株表现出叶片变大、顶端优势变弱和不育等表型,说明RBX1基因在番茄的生长发育中发挥重要作用,推测植物RBX1基因可能与生长素和油菜素内酯等植物激素应答以及细胞增殖有关,为进一步研究该基因在植物中的生物学功能提供了线索。     

长链非编码RNA-PVT1在顺铂诱导DNA损伤修复中的作用机制

目的 研究长链非编码RNA-PVT1对顺铂诱导DNA损伤修复的影响及其作用机制.方法 建立顺铂诱导非小细胞肺癌细胞株A549细胞DNA损伤模型,用荧光定量PCR(qRT-PCR)检测PVT1表达.通过siPVT1沉默A549细胞中PVT1表达,用qRT-PCR和Western blot检测核苷酸切除修复(NER)相关基因表达.用RNA免疫共沉淀(RIP)检测PVT1与ERCC1相互作用.结果 顺铂处理A549细胞明显下调PVT1表达.沉默PVT1后A549细胞中γH2AX表达显著增高,而NER途径中关键基因如ERCC1、DDB2表达明显降低.RIP实验表明PVT1可与ERCC1蛋白直接相互作用.结论 PVT1可能通过调节NER途径促进顺铂诱导DNA损伤修复.     

非生物胁迫诱导拟南芥中防御基因表达的分子机制

以缺水处理、低温胁迫和盐胁迫的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植物作为试验材料,采用实时荧光定量多聚核苷酸链式反应(RT-qPCR),检测水杨酸(SA)途径调控基因AtACD6和下游防御基因AtPR5的表达水平。分析结果证实了非生物胁迫处理的植物中这些防御基因的表达水平明显增加。亚硫酸盐测序结果证明非生物胁迫诱导AtACD6基因启动子区域的DNA去甲基化,导致该基因的转录激活。进一步研究证实,沉默抑制因子1(ROS1)介导的DNA去甲基化,在低温诱导AtACD6基因表达的过程中起重要作用。揭示了植物水杨酸途径防御基因应答非生物胁迫相关的分子机制中ROS1起重要作用,为探索植物适应不利环境的表观调控机制提供参考。     

乙肝病毒表面抗原基因转化番茄

将乙肝病毒表面抗原 (HBs Ag)基因与 Ca MV3 5 s启动子及 nos终止子构建植物表达载体 p1 3 0 1 HBs,直接法转入根癌农杆菌 EHA1 0 5 (Agrobacterium tumefaciens) ,以该菌株介导叶盘法转化番茄 ,得到抗潮霉素的再生植株 .抗性苗总 DNA经 PCR、Southern斑点杂交证实目的基因已整合到番茄基因组中 ,EILSA检测证明在番茄中正确表达了乙肝表面抗原蛋白 .     

番茄WD40家族SlWDR204调控植株形态建成的功能分析

作物的株高是非常重要的农艺性状,影响农作物的品质和产量.植物中WD40蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用.克隆了番茄SlWDR204基因,利用植物基因工程技术,构建植物过表达载体pBI121-35S::SlWDR204,通过农杆菌介导法获得过表达转基因植株.生物信息学分析表明该蛋白含有典型的WD40蛋白基序.定量RT-PCR分析发现在番茄各器官及果实发育不同时期该基因均有表达.观察发现SlWDR204过表达转基因植株相对于野生型植株,表现出较长的茎秆长度,表明该基因是番茄植株高度的正向调控因子.酵母双杂交文库筛选发现转录因子S1SPL3与S1WDR204具有相互作用,S1WDR204与S1SPL3可能共同调控番茄植株的茎杆发育.该研究增加了对番茄WD40蛋白参与株高调控的认知.     

玉米AGPase-bt2与GPN1蛋白互作的双分子荧光互补技术研究

【目的】解析玉米淀粉合成限速酶ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase-bt2)与糖酵解关键酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GPN1)在植物体内是否存在相互作用。【方法】首先克隆获得AGPase-bt2和GPN1基因,然后采用双分子荧光互补技术(BiFC),构建326-CYCHA-AGPase-bt2和326-CYNEE-GPN1双分子荧光表达载体,转化农杆菌EHA105,并用2种载体共同瞬时侵染烟草叶肉细胞,48h后在激光共聚焦显微镜下观察AGPase-bt2与GPN1的相互作用。【结果】AGPase-bt2基因长1 428bp,GPN1基因长1 497bp。双酶切鉴定结果表明,326-CYCHA-AGPasebt2、326-CYNEE-GPN1载体构建正确;PCR结果证实,植物表达载体成功转化到农杆菌EHA105中;携带有共转化基因的烟草叶肉细胞在激光共聚焦显微镜下观察到明显的黄色荧光现象,且黄色荧光与叶绿体自发的红色荧光位置重合。【结论】AGPase-bt2与GPN1在植物细胞中真实地存在蛋白互作。     

小麦甲基结合蛋白基因MBD3重组表达载体的构建和原核表达

DNA甲基化在基因表达调控过程中发挥重要作用,甲基结合蛋白(Methy1-Binding Domain Protein, MBD)是能特异识别甲基化位点的反式作用因子.开展植物MBD基因的功能研究对于探讨植物生长发育的表观遗传学调控机制具有重要意义.该研究构建了小麦甲基结合蛋白基因MBD3的原核表达载体pGEX-4T-MBD3,转化大肠杆菌BL21(DE3)工程菌株,在37℃,lmMIPTG浓度条件下,成功诱导表达了的GST-MBD3融合蛋白,大小为49.6kDa,这为进一步开展MBD3的蛋白纯化和功能分析奠定了基础.     

紫心甘薯 IbMYB1 上游 7 个调控蛋白的互作与表达分析

【目的】对前期筛选到的紫心甘薯 IbMYB1 上游 7 个调控蛋白（IbERF1、IbPDC、IbPGP19、 IbSCF、IbWRKY1、IbJOX4 和 IbEIN3-2）的互作与表达进行分析,进一步阐明花色素苷在特定时空合成与积累 的调控网络。【方法】采用酵母双杂交和双分子荧光互补试验,对 7 个调控因子之间的相互作用进行检测,使 用荧光定量 PCR 对紫心甘薯和白心甘薯根不同发育时期花色素苷合成调控和筛选的上游调控因子进行基因表达 特征分析。【结果】IbERF1 与 IbSCF、IbWRKY1 存在相互作用。双分子荧光互补试验证实了酵母双杂交的试验 结果。IbERF1 基因在紫心甘薯根不同时期的表达量均低于白心甘薯,且随着根中花色素苷的积累其表达量逐渐 降低,IbWRKY1 和 IbSCF 基因在紫心甘薯和白心甘薯根不同发育时期中的表达量,与花色素苷的积累无明显的 相关关系。【结论】IbMYB1 上游调控蛋白 IbERF1、IbSCF 可分别与 IbWRKY1 形成复合物,以转录复合体的形 式共同调控 IbMYB1 表达。推测 IbERF1 可能负调控花色素苷的合成,IbSCF 和 IbWRKY1 参与紫心甘薯花色素 苷的合成与调控,可能还存在更为复杂的机制。     

失水处理诱导番茄中JA相关基因表达的研究

茉莉酸作为一种重要的植物激素,在调控植物对昆虫取食和腐生型病原菌等生物胁迫的抗性反应中具有重要作用。迄今为止,关于茉莉酸调控植物对非生物胁迫抗性的研究较少。以ABA和茉莉酸信号途径中一些番茄突变体为材料,利用荧光定量PCR方法研究失水处理对茉莉酸信号途径中相关标记基因的诱导情况,证明失水处理可诱导茉莉酸信号途径中相关标记基因的表达,这种诱导既依赖于ABA合成,又依赖于茉莉酸合成和信号传导,说明茉莉酸信号途径可能在调控番茄抗旱反应中发挥一定作用。     

四川番茄黄化曲叶病病原分子鉴定及变异分析

 【目的】明确引起四川番茄黄化曲叶病（Tomato yellow leaf curl disease,TYLCD）的病原。【方法】对采自四川攀枝花市田间表现矮化、黄化和曲叶症状的番茄植株SC64-67,通过PCR、克隆及测序等技术获得病毒及卫星DNA的全基因组序列,并对序列进行变异分析。【结果】利用双生病毒简并引物PA/PB从4个样品中均扩增得到约500 bp的片段,随机选择SC65进行DNA-A全基因组扩增和序列测定,该DNA分子全长为2 732 nts,系统进化分析表明,其与已报道的中国番茄黄化曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl China virus, TYLCCNV）来自云南元谋的菜豆分离物（TYLCCNV-Bean-YM）的核苷酸序列相似性最高,为96.0%。检测发现,所有分离物均伴随有卫星DNAβ分子。全序列测定表明SC65 DNAβ全长1 338 nts,与分离自云南楚雄番茄上的TYLCCNV-Y25伴随的卫星DNAβ亲缘关系最近,核苷酸序列相似性为77.5%。【结论】研究表明四川番茄黄化曲叶病样品均受到TYLCCNV/DNAβ病害复合体的侵染,但其病毒DNA-A和卫星DNAβ分子来源于TYLCCNV的不同分离物。     

应用GST pull-down技术筛选番茄SIVQ6互作蛋白

【目的】含有VQ基序（VQ）的蛋白质是植物特异性蛋白质,具有保守的“FxxhVQxhTG”氨基酸序列,调节植物生长和发育。番茄SlMPK1在高温胁迫过程中发挥重要作用,酵母双杂交（Y2H）显示SlVQ6蛋白能够与SlMPK1相互作用,通过GST pull-down技术进一步验证SlMPK1与SlVQ6的互作以及SlVQ6的互作网络,为研究SlVQ6介导的高温应答信号通路奠定基础。【方法】通过pGEX-4T-1-PC-VQ6质粒构建,以含有目的基因SIVQ6的菌液为模板,设计特异性引物,扩增目的基因序列,将获得的目的基因VQ6克隆到载体pGEX-4T-1的BamHⅠ和NotⅠ的酶切位点之间,将获得的重组质粒pGEX-4T-1-PC-VQ6转入TOP10克隆菌株经IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）诱导表达,通过GST柱亲和纯化获得目标蛋白PC-VQ6,进而获得预期GST-SlVQ6融合蛋白,通过体外磷酸化进一步确定SlVQ6是否是SlMPK1的下游底物;以GST-SlVQ6为诱饵蛋白固定于GST Sepharose Beads上,与番茄叶片总蛋白孵育后洗脱,收集洗脱液进行SDS-PAGE凝胶电泳验证,通过LC-MS/MS检测SlVQ6可能互作的候选蛋白,并对筛选的SIVQ6互作蛋白通过GO、KEGG和蛋白互作网络进行生物信息学分析。【结果】成功构建pGEX-4T-1-PC-SlVQ6基因重组表达质粒,并获得带有GST标签的GST-SlVQ6融合蛋白,其分子量大小约为54 kD;将GST-SlVQ6和His-SlMPK1进行体外磷酸化试验,SlMPK1能够磷酸化SlVQ6,而作为阴性对照的GST与SlMPK1无相互作用,且SlVQ6不存在自磷酸化的现象,表明GST-SlVQ6和His-SlMPK1具有相互作用,且SlVQ6是SlMPK1的下游底物;以GST-SlVQ6融合蛋白为诱饵蛋白（空GST为阴性对照）,利用pull-down试验筛选番茄叶片组织蛋白中与SlVQ6蛋白结合的蛋白,经SDS-PAGE分离、液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）鉴定以及Mascot与蛋白数据库检索,共鉴定出37个与SlVQ6结合的蛋白,包括蛋白激酶Receptor for Activated C Kinase 1B（RACK1B）,通过GO、KEGG和蛋白互作网络的生物信息学分析,表明这些蛋白参与多种信号通路,其中8个核糖体蛋白可能与高温胁迫密切相关。【结论】SlVQ6是SlMPK1的底物蛋白,且37个蛋白可能与SlVQ6互作,这些蛋白与胁迫反应有着密切的联系,可能会在提高番茄植株高温耐受性等方面发挥重要作用。     

Isolation and Characterization of E11 Gene Promoter from Tomato

A fragment of 2 000 bp upstream sequence of E11 clone was amplified from genomic DNA of the tomato cultivar Zhongshu5. Sequence analysis showed that the upstream contains the regulatory elements: TATA box (-29 - -22), CAAT box (-193- -189), wound, and drought response elements. Expression vectors of E11 promoter gus fusion were constructed with the promoters of 1 200 and 2 000 bp regions, respectively. Transgenic tomato plants were obtained through Agrobacteriummediated transformation. Histochemical analysis of GUS activity in various tissues showed that the two promoters were able to direct fruit-specific gene expression. The expression driven by promoter of 2 000 bp upstream fragment could increase GUS activity with the maturation of tomato fruits. The promoter of -1 200 bp fragment could direct gus gene expression in fruits with the inductions of drought and wounding. The regulatory region for fruit-specificity was probably located in the region of 1200 bp of 5'-flanking sequence and some positive regulatory elements or enhancers may exist in the region from -1200 to -2000 bp.     

番茄U6启动子的克隆及CRISPR/Cas9基因编辑体系的建立

【目的】从番茄中克隆高效转录的SlU6启动子,构建CRISPR/Cas9基因编辑载体,并在番茄中建立CRISPR/Cas9系统,为番茄功能基因组学和分子育种研究提供技术基础。【方法】采用PCR方法从‘中蔬四号’番茄品种中克隆4种SlU6启动子,利用Transfer PCR方法分别对4个启动子进行两种不同长度的截短,分别构建8个截短的SlU6启动子驱动GUS的植物融合表达载体。利用农杆菌瞬时转化法分别转染番茄叶片,通过GUS染色筛选出在番茄叶片中转录活性较高的SlU6-2启动子。采用DNA重组技术构建以SlU6-2为启动子驱动sgRNA,以番茄白粉病相关基因MLO1和EDR1为靶序列的CRISPR/Cas9基因组编辑载体。载体构建成功后,采用PEG法转化番茄原生质体,提取基因组DNA,采用酶切/PCR法分析内源基因突变情况;采用测序法分析内源基因突变的类型。利用突变位点频率分布图来验证番茄内源启动子在番茄CRISPR/Cas9系统中的有效性。【结果】经过两轮PCR,共获得4种8个不同长度的番茄U6启动子,其长度分别是452、202、448、206、433、190、448和218 bp,启动子序列比对分析发现番茄U6启动子与拟南芥U6启动子一样,也含有比较保守的两个元件,USE和TATA框。成功构建了8个SlU6启动子分别驱动GUS的植物融合表达载体。番茄叶片染色结果显示转化后的番茄叶片均被染成蓝色,表明克隆的番茄8个SlU6启动子均具有转录活性。选择SlU6-2P4为启动子驱动sgRNA,成功构建番茄白粉病相关基因MLO1和EDR1为靶序列的CRISPR/Cas9基因组编辑载体,验证结果表明番茄内源启动子SlU6-2P4能有效地驱动sgRNA的转录,并成功实现对番茄内源基因的编辑。内源基因突变的类型都为碱基替换,突变热点仅存在于内源基因靶序列区。【结论】成功克隆了4种在番茄叶片中高效转录的SlU6启动子;基于SlU6-2启动子的CRISPR/Cas9基因组编辑载体,在番茄中成功实现对内源基因的编辑。     

侵染广州番木瓜的曲叶病毒DNA-A分子特征及生物学测定

 从中国广州番木瓜上检测获得双生病毒分离物GT，核苷酸序列测定表明，GT分离物 DNA-A全长2 769个核苷酸，编码6个ORFs，其中病毒链编码AV1（CP）和AV2两个ORFs，互补链编码AC1～AC4四个ORFs。DNA-A全序列、基因间隔区核苷酸序列及各ORF编码的氨基酸序列比较表明，GT与广东番木瓜曲叶病毒分离物GD2亲缘关系最近（96.7％）。生物学初步测定表明，该病毒可通过烟粉虱（Bemisia tabaci）传播到番木瓜、烟草和番茄植株上。     

1个台湾番茄曲叶病毒温州分离物的全基因组序列

从浙江温州田间表现曲叶症状的番茄叶中提取获得病毒分离物wzh,对wzh全基因组序列进行测定。结果表明:wzh全长2 740个核苷酸,具有菜豆金色花叶病毒属(Begomovirus)病毒基因组典型特征,共编码6个开放阅读框(open reading frame,ORF),病毒链编码AV2及AV1 2个ORFs,互补链编码AC1、AC2、AC3及AC4 4个ORFs。BLAST搜索结果显示,wzh与Begomovirus中来自亚洲的病毒同源性较高,而与美洲、非洲等地的相对较低,与台湾番茄曲叶病毒(Tomatoleaf curl Tai wan virus,ToLCTWV)DNA-A全序列同源性最高,为99%。全序列系统进化关系树显示,wzh与TolCTWV的亲缘关系最近,并形成一个独立的分支,而与其他19种双生病毒的亲缘关系均相对较远。因此,wzh是台湾番茄曲叶病毒的一个分离物。     

侵染河南省番茄的番茄黄化曲叶病毒及伴随卫星DNA分子的基因组特征

从河南省长葛市的番茄病株上分离到4份病毒分离物HNCG1、HNCG2、HNCG3和HNCG4,为明确病原类型及其亲缘关系,首先采用检测双生病毒的简并引物进行检测,均能从样品中扩增出约500 bp的片段,4个序列同源性达99%。对HNCG4基因组DNA-A全序列测定表明,其全长为2 781 bp,与番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)省内分离物(HNSQ1、HNNY1、HNLY1、HNQX)及其临近省份的河北分离物(TYLCV LF)、北京分离物(TYLCV BJ3)亲缘关系较近,序列同源性均达99%。进一步研究发现,HNCG1和HNCG4均伴随有1 347 bp的卫星DNAβ,而HNCG2和HNCG3中未检测到DNAβ。序列比对结果表明,HNCG1和HNCG4的DNAβ之间序列同源性为100%,与越南TYLCV分离物DX2的卫星DNAβ序列同源性最高,达88%。根据以上结果,引起河南省长葛市番茄黄化曲叶病的病毒为TYLCV,部分分离物伴随有卫星DNA分子。