毛白杨AP2/ERF 类转录因子PtoSHN 的克隆及分析

AP2/ERFs是一个庞大的转录因子家族,在植物的生长发育过程中发挥着重要作用.以毛白杨(Populus tomentosa)为材料,克隆了毛白杨AP2/ERF类转录因子PtoSHN的编码区序列.组织表达特异性结果显示,PtoSHN基因在毛白杨茎中高水平表达.系统进化分析表明,PtoSHN与拟南芥AtSHN2和AtSHN3相似度较高,其中AtSHN2已被证明参与了植物次生壁的合成调控.通过亚细胞定位预测,PtoSHN定位于细胞核内.亚细胞定位结果表明,PtoSHN定位在核内.表明已成功克隆到毛白杨SHN基因,该基因可能在林木次生生长过程中起调控作用.     

杨树AP2/ERF转录因子家族生物信息学分析

AP2/ERF基因家族是植物所特有的一类转录因子,该转录因子参与多种生物学过程,包括植物生长、花发育、果实发育、种子发育、损伤、病菌防御、高盐、干旱等环境胁迫响应等。从毛果杨基因组数据库中查找210个毛果杨AP2/ERF家族基因,根据其编码氨基酸序列的相似性和AP2/ERF结构域的数量可分为4类,分别为AP2、ERF、DREB和RAV亚家族及其他(Potri.002G246100)。利用生物信息学方法分析了毛果杨210条AP2/ERF蛋白序列的系统发生、基因组定位、氨基酸组成、理化性质及二级和三级结构等。研究结果可为杨树AP2/ERF家族基因的功能分析提供参考依据。     

小麦ERF类转录因子W17的结合特异性及亚细胞定位分析

 【目的】构建ERF（ethylene-responsive element binding factor）转录因子基因W17的亚细胞定位载体和原核表达载体,验证W17是否具有核定位功能,阐明W17与GCC、DRE探针的体外结合特性,利用GUS瞬时表达系统分析W17蛋白的体内结合特性和转录激活功能,初步预测W17在植物胁迫信号传导途径中的作用。【方法】构建W17/163hGFP亚细胞定位载体,基因枪转化洋葱表皮细胞,暗培养24 h后共聚焦显微镜下观察。构建W17/pGEX-4T-1原核表达载体,转入大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG（0.5 mmol•L-1,3 h）诱导,GST纯化柱纯化,纯化的融合蛋白与[γ-32P]ATP标记的GCC、DRE探针混合进行凝胶阻滞试验。构建GUS瞬时表达系统,通过农杆菌介导转化烟草,X-Gluc染色、酒精脱色后体视显微镜下观察。【结果】W17基因具有核定位功能,纯化的融合蛋白GST/W17能与正常GCC、DRE探针体外特异结合,与突变GCC、DRE探针不结合,在植物体内与GCC特异结合并能激活下游GUS基因表达。【结论】W17通过自身的NLS进入核内行使功能,参与了GCC-box调控的生物胁迫信号传导途径,还可能参与了非生物胁迫（盐胁迫）传导途径。     

紫花苜蓿盐诱导HD-Zip类转录因子MsHB2的克隆及功能分析

【目的】在已有的一条紫花苜蓿（Medicago sativa L. cv. Zhongmu-1）盐诱导未知基因的EST序列基础上,克隆其（MsHB2）全长序列并分析其功能,以进一步了解其在紫花苜蓿中的耐盐调控机理。【方法】以先前获得的EST序列为基础设计引物,使用RACE法从紫花苜蓿中克隆得到MsHB2的3′和5′末端序列,经DNAMAN软件拼接后得到其全长序列。使用多种生物信息学软件对MsHB2的开放阅读框,编码蛋白等电点、分子量、疏水性、亚细胞定位、进化关系等进行预测分析。构建MsHB2的亚细胞定位瞬时表达载体,使用基因枪转化法将MsHB2与GFP在洋葱表皮细胞中融合瞬时表达并观察其亚细胞定位荧光信号。将生长30 d的中苜一号分别进行300 mmol?L-1 NaCl和0.1 mmol?L-1 ABA胁迫处理,取胁迫处理0、2、4、10、24 h后的根和茎叶组织提取总RNA并进行荧光定量PCR分析。构建了MsHB2的植物超表达载体,转化农杆菌GV3101菌株,使用农杆菌花序侵染法转化拟南芥并在盐胁迫条件下对转基因株系进行相关表型分析。【结果】将RACE法克隆得到MsHB2的3′和5′末端序列拼接后得到1 126 bp的全长序列,序列分析表明,其编码蛋白包含247个氨基酸,具有一个同源异型结构域和一个亮氨酸拉链结构域,与拟南芥HD-Zip第I类转录因子ATHB12具有较高相似性。进化树聚类分析表明MsHB2属于第Ⅰ类同源异型域亮氨酸拉链蛋白。洋葱亚细胞定位分析表明MsHB2定位于细胞核。转录水平表达分析表明MsHB2受300 mmol?L-1 NaCl和0.1 mmol?L-1 ABA胁迫诱导而表达量显著升高。转基因研究表明在NaCl和ABA胁迫下,过量表达MsHB2的转基因拟南芥表现比野生型拟南芥更敏感。【结论】从紫花苜蓿中克隆得到一个定位于细胞核的同源异型域亮氨酸拉链蛋白基因MsHB2,其在紫花苜蓿中受NaCl和ABA胁迫诱导,并在NaCl和ABA胁迫条件下抑制转基因拟南芥的生长。推测MsHB2可能通过ABA信号途径参与紫花苜蓿盐胁迫应激调控,并在盐胁迫等非生物胁迫下对紫花苜蓿的抗逆性起负调控作用。     

百合AP2/ERF家族转录因子基因LoERF4的克隆和生物信息学分析

【目的】研究AP2/ERF家族成员ERF基因在百合休眠解除过程中的作用。【方法】以百合品种西伯利亚(Lilium oriental ‘Siberia’)的小鳞茎为试验材料,从前期试验获得的转录组测序数据中筛选得到1个在小鳞茎休眠解除过程中显著上调表达的ERF转录因子,结合RT-PCR技术扩增得到西伯利亚小鳞茎的ERF基因c DNA全长序列,命名为LoERF4;通过多种生物信息学软件对LoERF4的基因结构和理化性质等进行分析;利用荧光定量qRT-PCR技术检测LoERF4基因在小鳞茎休眠解除过程中的相对表达量。【结果】通过克隆得到LoERF4基因全长,该基因开放阅读框全长为606 bp,编码201个氨基酸,含有1个典型的保守AP2结构域;蛋白相对分子量约为21.52 ku,理论等电点为6.43,为亲水性蛋白,没有跨膜结构。qRT-PCR分析结果显示：在西伯利亚小鳞茎休眠解除过程中,该基因的表达量在第20天小鳞茎休眠解除、开始萌发时极显著升高。【结论】在百合中克隆得到的LoERF基因可能是参与调控百合小鳞茎休眠解除进程的关键因子之一。     

燕麦籽粒皮裸性相关AP2/ERF转录因子基因的克隆

燕麦籽粒皮裸性是燕麦籽粒带壳与籽粒不带壳(裸粒)的一对相对性状,反映了籽粒脱离谷壳的难易程度,研究该性状对作物育种、起源驯化具有重要作用。以二倍体皮、裸燕麦为材料,采用电子克隆的方法,克隆到2个AP2/ERF转录因子基因AsNud1和AsNud2,对这2个基因的结构分析发现,AsNud1和AsNud2为旁系同源基因;二者与HvNud都具有很高的相似性,其中,AsNud2与HvNud的相似性更高;皮燕麦的AsNud1和AsNud2编码的氨基酸有提前终止现象,而裸燕麦中的这2个基因则没有此现象。对AsNud1和AsNud2表达特性分析发现,AsNud1和AsNud2在皮、裸燕麦的花器官中都有表达,但表达模式不同,其中,AsNud1在CIav2921中的表达量低于在CIav9008中的表达量,但二者差异没有达到显著水平;而AsNud2在CIav2921中的表达量显著高于在CIav9008中的表达量。因此推测,AsNud可能参与调控燕麦籽粒麸皮的发育。     

7个桑树AP2/ERF转录因子的生物信息学及表达分析

AP2/ERF类转录因子是植物所特有的一类转录因子家族,在植物的生长发育及响应非生物胁迫中发挥着重要作用.为发掘桑树AP2/ERF类转录因子的成员及其功能,从桂桑优12中克隆到7个AP2/ERF转录因子,命名为MnAP2/ERF1～MnAP2/ERF7.生物信息学分析结果表明,这7个AP2/ERF蛋白都属于不稳定蛋白,...     

铃铛刺抗逆转录因子基因HhDREB2的克隆及分析

利用同源克隆和RACE(rapid amplification of cDNA end)技术从豆科铃铛刺属灌木铃铛刺中分离了一个DREB类转录因子基因的全长cDNA序列,命名为HhDREB2（Genbank No.:EU872018）。序列分析表明,该基因全长为873 bp,在108~626 bp处为开放阅读框,无内含子,编码172个氨基酸残基,分子质量为19.702 kDa,等电点8.92。系统进化树和同源序列比对分析结果显示,该基因编码的蛋白含有一个典型的AP2/ERF保守结构域,并与大豆GmDREB1和GmDREB2的亲缘关系较近,属于A5亚组。通过酵母单杂交试验,发现HhDREB2基因编码的蛋白具有转录激活的功能。此外,在洋葱表皮细胞中进行该基因的瞬时表达,证实了HhDREB2蛋白定位于细胞核。半定量RT\|PCR检测发现,HhDREB2基因受干旱、高盐和低温的诱导表达,而对GA3、NAA、ABA和6BA的处理无明显的变化。     

海岛棉转录因子基因GbTCP44的克隆及特征分析

为阐明TCP基因在棉花纤维发育中的功能,以海岛棉'新海21号'为材料,运用RT-PCR技术克隆得到海岛棉GbTCP44基因的cDNA序列,并借助生物信息学、亚细胞定位、实时荧光定量PCR技术分析预测其结构和功能.结果表明:1) GbTCP44基因的编码区序列全长为1 035 bp,共编码344个氨基酸,预测分子式为C1...     

海岛棉转录因子基因GbTCP27的克隆及表达特性分析

为探究转录因子GbTCP27在棉花纤维发育中的作用,使用RT-PCR技术从海岛棉‘新海21号’中克隆GbTCP27,并对其进行生物信息学和表达特性分析。结果表明,该基因有1个1 017 bp的开放阅读框,编码338个氨基酸,预测分子量约为35.37 ku,等电点为9.08,分子式为C_(1549)H_(2511)N_(439)O_(483)S_(11),序列中含有一个高度保守的TCP结构域;氨基酸序列对比表明,海岛棉GbTCP27基因在进化过程中是相当保守的,蛋白序列与其他植物中的TCP蛋白序列有较高的一致性;亚细胞定位结果显示,GbTCP27属于核定位基因,推测GbTCP27可能在复制和转录的过程中发挥作用;进化树分析表明,海岛棉GbTCP27基因与亚洲棉GaTCP9基因分布在同一分支上;实时荧光定量PCR表明,GbTCP27基因在开花当天的花瓣和开花当天的胚珠中表达量最高;综上所述,GbTCP27转录因子可能参与棉花纤维起始期胚珠表皮细胞的发育。     

毛白杨PtYABBY基因家族3个成员的克隆与表达分析

  目的  YABBY是高等植物中特有的转录因子家族,在侧生器官发育和开花过程中发挥重要作用。本研究对毛白杨PtYABBY基因进行克隆和生物信息学分析,并对雌雄花芽8个关键发育时期和根茎叶等组织中PtYABBY基因表达模式进行探究,以期为阐明PtYABBY基因在毛白杨侧生器官发育过程中的功能奠定前期基础。  方法  以毛白杨为试材,采用同源基因克隆法从毛白杨中分离FILAMENTOUS FLOWER (FIL)/YABBY3 (YAB3)同源基因PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11的编码区序列,并开展生物信息学分析。通过qRT-PCR研究这3个基因在雌雄花芽8个发育时期及根、茎、幼叶、成熟叶片中的表达规律。  结果  PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11编码区长度分别为633、642、639 bp,分别编码210、213、212个氨基酸。所推测的氨基酸序列包含C₂C₂锌指结构域和YABBY结构域。系统进化分析进一步表明这3个基因属于FIL/YAB3亚家族成员。qRT-PCR结果显示这3个基因在根、茎、叶及8个时期雌雄花芽组织中均有表达,但PtYABBY基因间的表达水平存在明显差异。PtYABBY3表达水平在雌雄花芽发育初期下调,发育后期上调;花原基形成到休眠期内PtYABBY3在雌雄花芽中呈现相反的表达变化趋势。PtYABBY4和PtYABBY11基因在雌雄株成花诱导期表达水平最高,成花诱导到伸长期内呈现下降趋势,在雄花芽休眠期和小孢子发生期基因表达水平无明显变化。营养组织表达量测定结果显示这3个基因在幼叶和成熟叶片中表达水平相对较高,根系中表达量最低。  结论  YABBY基因家族成员PtYABBY3、PtYABBY4和PtYABBY11同属FIL/YAB3亚类,在毛白杨雌雄花芽发育的8个时期中表达水平存在较大差异,且在叶片和花芽中表达量较高,表明其可能与叶片和花芽发育相关。本研究为今后深入研究YABBY家族成员在杨树器官生长发育过程中的作用奠定基础。      

三倍体毛白杨组培快繁技术

试验研究了不同基本培养基(1/2MS和WPM)和不同浓度的NAA和BA组合对三倍体毛白杨离体快繁的影响.结果表明:1/2MS+BA0.3mg·L-1+NAA0.05mg·L-1为适宜的增殖培养基,芽分化率达86.4%,平均芽数达4.4;1/2MS+NAA0.05mg·L-1为适宜的壮苗生根培养基,生根率达94.1%,平均根数为3.1,平均根长为3.5cm,试管苗平均高度达7.4cm;在移栽过程中发现,带愈伤组织的试管苗成活率高于不带愈伤组织的试管苗,达97.0%.     

毛白杨PtPCP—like基因的克隆及其遗传转化初报

利用滤纸吸附噬菌体 PCR法,从毛白杨花芽cDNA文库中分离克隆了PtPCP-like基因cDNA全长序列,测序表明克隆得到的该序列全长595 bp,包含一个完整的开放阅读框,编码91个氨基酸;经BLAST分析发现,该基因包含与拟南芥花粉外被蛋白基因相似的序列,命名为PtPCP-like。采用RT PCR技术检测PtPCP-like基因在各个组织部位的表达模式,结果显示在毛白杨的根和雄花芽中表达丰度最高,而在雌花芽部位表达丰度最低。并且构建35S∶∶PtPCP-like植物表达载体,采用农杆菌介导法将PtPCP-like基因导入烟草中,获得了一批阳性转化植株。采用qRT-PCR技术检测PtPCP-like基因在各个转基因烟草中的表达模式,结果显示在转基因烟草中各个株系均比野生型表达量高,且不同株系间相对表达量差异显著。      

毛白杨巯基蛋白酶抑制剂基因cDNA的克隆及序列分析

为了发掘我国乡土树种毛白杨巯基蛋白酶抑制剂(CPI)基因资源,该研究在对已知植物巯基蛋白酶抑制剂氨基酸序列保守性和杨树表达序列标签(EST)序列分析的基础上,设计了1对简并引物和1对杨树特异性CPI引物,应用RT-PCR技术在毛白杨形成层中扩增出了一个696 bp的cDNA片段,将此片段连接到pGEM-T Easy载体上并测序.结果表明,该片段含有一个417 bp的开放阅读框,编码138个氨基酸残基.进一步对氨基酸序列分析表明,该氨基酸具有典型植物巯基蛋白酶抑制剂的保守区段,即靠近氨基端具有甘氨酸（G）残基和［LVI］-［AGT］-［RKE］-［FY］-［AS］-［VI］-［EDQV］-［HYFQ］序列,羧基端具有与酶活性有关的QXVXG结构和PW残基,说明毛白杨形成层中存在CPI基因并能够有效表达.氨基酸序列同源性分析表明,该基因与其他林木CPI的同源性在47%～68%之间.      

毛白杨4CL-like基因的克隆与原核表达分析

为得到毛白杨4CL-like基因并对其原核表达特性进行分析,利用毛白杨叶片的总RNA反转录得到的总cDNA为模板,利用PCR技术克隆得到毛白杨4CL-like基因(登录号:XP_002315339.1).利用MEGA软件对4CL-like基因及其他9个来自不同物种的4CL基因进行进化树分析.最后通过构建pET30-4CL-like原核表达载体对该基因进行原核表达分析.结果显示,克隆得到的4CL-like基因CDS区全长为1 758 bp,编码585个氨基酸.系统进化分析表明,该基因与葡萄中的4CL-like5有很高的同源性.另外,SDS-PAGE分析表明,4CL-like基因在大肠杆菌BL21中成功表达,所表达融合蛋白的分子量约为60 ku.     

3个毛白杨病程相关蛋白基因的克隆及表达

运用电子克隆及RT-PCR技术,以水杨酸（SA）和茉莉酸甲酯（MeJA）诱导下的毛白杨（Populus to-mentosa Carr.）叶片总RNA为模板,分离获得3个病程相关蛋白基因,分别命名为PtPR-1、PtPR-5与PtPR-10。生物信息学分析后发现,这3个基因所编码的蛋白PtPR-1、PtPR-5和PtPR-10分别具有SCP、THN和Bet_v1保守结构域,其中PtPR-1和PtPR-5均包含一段25 bp的信号肽,成熟蛋白序列与其他物种相比同源性较高;而PtPR-10无信号肽,蛋白序列与其他物种相比差异性较大,其基因组序列还存在一段91 bp的内含子。另外,实时荧光定量PCR技术分析结果表明,SA和MeJA处理后,PtPR-1与PtPR-10表达模式和转录水平均有较大差异,而Pt-PR-5的表达则未见显著变化,由此可推测,PtPR-1可能受SA和JA双重诱导,而PtPR-10可能只受SA诱导表达,在SA和JA两种信号通路的互作下,表现出不同的诱导表达模式。     

毛白杨抗坏血酸过氧化物酶基因PtAPX2的克隆表达及分析

以毛白杨总RNA为模板反转录得到cDNA,克隆获得抗坏血酸过氧化物酶基因家族中的一个成员PtAPX2 864 bp的编码序列。该基因编码的蛋白包含287个氨基酸,理论分子质量为3178 ku,C末端包含锚定于过氧化物酶体跨膜结构域,推断其为过氧化物酶体定位蛋白。构建了PtAPX2原核表达载体,在大肠杆菌中表达获得了纯化的重组蛋白,并对其进行了酶学性质分析。PtAPX2对抗坏血酸的Km值为 (1.37±0.22) mmol/L,Vmax值为 (3.95±0.46) mmol/(L•min•mg);对H2O2的Km值为 (0.026±0.003) mmol/L,Vmax值为 (1.27±0.03) mmol/(L•min•mg);该酶在28 ℃,pH 7.0～7.4时活性最高。实时荧光定量PCR分析表明,PtAPX2在杨树老叶叶肉中表达量最高。对PtAPX2亚细胞定位、底物结合特征、酶学性质及组织特异性表达的分析加深了对木本植物抗氧化机理的认识。      

毛白杨苗期生长特性及需肥量研究

为培育毛白杨优质壮苗,对易县毛白杨雌株2年生苗木的生长节律、生物量与营养元素含量、光合与蒸腾速率等进行观测研究,结果表明:毛白杨2年生苗木的生长高峰与生物量积累高峰均在7~8月份,苗木含水率以生长前期(5~7月)最高,蒸腾速率与光合速率在较干旱的6月较低,5~6月份是加强抚育管理、培育优质壮苗的关键时期。毛白杨苗木对氮、钾、磷的需求比例为7.5 : 3 : 1,每培育1株2年生毛白杨苗木,需从土壤中吸收氮3.15 g,磷为0.42 g,钾为1.32 g。     

毛白杨幼林间作效应研究

为探讨鲁西黄泛沙地毛白杨幼林的农林间作效果,采用田间对比试验方法,观测了不同间作处理的林木生长量、叶片养分含量、土壤养分含量和水分含量及作物产量,并对土壤及树体养分状况与林木生长量进行相关分析.结果表明:幼林期间进行农林间作不仅能改善林地土壤水分状况,提高林地有机质及速效N、P、K含量,也能明显改善树体营养状况,促进林木生长.林分平均胸径生长量与土壤有机质和叶片N、P、K含量呈显著正相关,相关系数分别为0.967、0.955、0.988、0.972.间作西瓜-蔬菜、花生-小麦、大豆处理的林木全株叶面积、冠幅、枝条数、平均枝长分别是对照（不间作）的1.70～3.0倍、2.22～2.47倍、1.0～1.41倍、1.70～2.32倍;胸径生长量提高50.5％～136.7％,树高生长量提高27％～59.5％,以间作西瓜-蔬菜的经济效益最高. 实行农林间作,是提高毛白杨人工林生长量和经济效益的有效措施.