冷冻胁迫转金柑MLP2–1基因拟南芥的转录组测序和代谢通路

利用农杆菌介导的花序浸润法,将金柑(Fortunella margarita(Lour.)Swingle)MLP2–1基因转入野生型拟南芥(Col–1),对转MLP2–1基因拟南芥在冷冻胁迫下目的基因的转录组数据进行分析。结果显示:转MLP2–1基因拟南芥的抗冻能力强于野生型拟南芥;转录组测序分析表明,转MLP2–1拟南芥与野生型拟南芥植株差异表达基因为1 422个,其中551个表达上调,871个表达下调;差异表达基因数目在GO数据库注释到1 208个,在KEGG数据库中注释到474个,在COG数据库中注释到603个;KEGG代谢通路富集结果表明,差异表达基因主要集中在植物激素与信号转导代谢通路。     

拟南芥VTC1的5’UTR内含子功能分析

拟南芥VTC1(At VTC1)是维生素C(Vc)的主要合成途径—L-半乳糖途径的关键酶之一,At VTC1在转录水平和转录后水平均受到调控。通过生物信息学分析发现At VTC1的5’UTR(5’untranslated regions,5’非翻译区)中包含一个内含子,将5’UTR和启动子不同删除片段与报告基因GUS融合,通过检测转基因拟南芥的GUS活性发现这些片段均能启动GUS的高度表达;然而,将5’UTR中的内含子删除后,GUS的表达明显降低,但5’UTR自身并不能启动GUS的表达。序列分析发现,At VTC1的5’UTR内含子包含有多个增强其功能的特征序列,如GATCTG基序。同时,At VTC1在拟南芥和水稻的同源基因中同样具有5’UTR内含子。以上结果表明,At VTC1的5’UTR内含子可能具有增强子的功能,分析保守的5’UTR内含子功能为进一步探究在转录水平上的Vc合成调控机制奠定基础。     

生长素促进拟南芥AtNRT1.1基因表达增强硝酸盐吸收

为研究生长素信号对植物硝酸盐营养吸收的调控作用,采用扫描离子选择电极技术 (SIET) 和实时荧光定量 PCR 技术(qRT-PCR),测定拟南芥野生型Col-0、生长素过表达突变体yuc1-D以及生长素通路缺失突变体axr1-12 3种株系初始根中硝酸根离子(NO-3)吸收速率以及硝酸盐转运蛋白基因AtNRT1.1表达量的差异,并进一步检测Col-0株系以及硝酸盐转运蛋白突变体nrt1.1株系在正常条件(CK)或施加外源IAA及生长素极性运输抑制剂2,3,5 三碘苯甲酸(TIBA)处理下的NO-3流速和AtNRT1.1基因表达量的差异。结果表明:yuc1 D株系的NO-3吸收速率以及AtNRT1.1基因表达量相比野生型均有大幅增加,而axr1-12株系的 NO-3吸收速率以及AtNRT1.1基因表达量相比野生型显著降低;在Col-0株系中施加外源IAA对NO-3吸收速率以及AtNRT1.1基因表达量有明显促进作用,而施加TIBA的效果反之,说明生长素对硝酸盐吸收有增强效应。nrt1.1株系在CK、IAA、TIBA处理下NO-3吸收速率差异较野生型不明显,揭示了AtNRT1.1基因在生长素促进硝酸盐吸收途径中所起的重要作用。      

拟南芥室内繁种技术的改进

在室内简易条件下,采用营养土、蛭石、珍珠岩按不同比例混合介质和直播方式培养拟南芥。并依据其生物学特性在温度、空气湿度和土壤水分等方面给予适当管理,能培养出生长更健壮、更好地满足实验要求的拟南芥植株。营养土、蛭石、珍珠岩的比例为3∶1∶1时拟南芥生长最好,果荚饱满,种子数最多。     

拟南芥膜定位蛋白At CP2调控抗冻性的功能分析

COR家族成员在调控植物响应低温胁迫过程中发挥重要作用。从拟南芥中克隆一个新的低温胁迫响应基因At CP2,其属于COR基因家族中的COR413亚家族,编码区612 bp,编码203个氨基酸,分子量22.75k Da,等电点9.44。亚细胞定位和基因表达模式分析结果表明:At CP2定位在叶绿体膜上,对ABA、PEG、Na Cl和低温四种非生物胁迫均有响应。基因功能分析结果显示:功能缺失性突变体cp2冷处理后存活率明显高于野生型拟南芥(WT),相对电导率和MAD均低于WT,证明At CP2基因负向调控植物抗冻性。蛋白质组及qRT-PCR分析结果证明At CP2通过负向调控4个ABA及低温胁迫相关基因(包括ABA2、KIN1、COR47和COR15B)的表达影响植物抗冻性。总之,At CP2基因的功能分析结果对了解COR413基因家族的功能提供了参考。     

AtPHO2的CRISPR/Cas9靶向敲除及其在拟南芥中功能分析

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对AtPHO2进行精确编辑,在拟南芥转基因后代中筛选到3个Atpho2阳性突变体。突变体中AtPHO2的表达量下降了10倍。对获得突变体的表型及无机磷含量变化进行分析,结果表明,突变体叶片衰老速度明显快于野生型,突变体叶片无机磷含量是野生型的2~4倍。随着衰老进程的推移,地上部新叶中无机磷含量逐渐增加,突变体中由于磷代谢途径受阻而大量积累。本研究也表明,AtPHO2不仅可能通过磷代谢调控来响应非生物胁迫,而且与拟南芥的衰老进程存在紧密联系。     

拟南芥转录因子CBF1基因的克隆与原核表达

CBF1转录激活因子与植物的抗逆密切相关,根据GenBank中拟南芥（Arabidopsis thaliana）CBF1（C-repeat/dre binding factor 1）基因的编码区设计1对特异引物,通过RT-PCR扩增出拟南芥CBF1基因,随后亚克隆到pMD18-T载体,测序、序列分析表明与拟南芥CBF1对应区域相似性为100%。将该片段亚克隆到原核表达载体pET22b（＋）中构建原核表达质粒,转化大肠杆菌ER2566,在IPTG诱导下产生CBF1蛋白,SDS-PAGE结果表明表达的蛋白约24ku,与预期一致。     

拟南芥DREB1A基因的克隆与植物表达载体构建

用PCR方法从拟南芥中克隆DREB1A基因,序列分析发现,所克隆的DREB1A基因与已发表的DREB1A基因序列(AB007787)的同源性为99.69%.利用基因重组技术成功构建了植物表达栽体pBI121-DREB1A,为进一步利用DREB1A基因综合改良植物抗旱性奠定了基础.     

一种基于农杆菌介导的拟南芥瞬时转化技术优化

利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的拟南芥瞬时转化体系影响因素来确定最佳转化条件。以生长15日龄的拟南芥幼苗为试验材料,以转化p CAMBIA1301空载体的根癌农杆菌EHA105为目的菌株进行瞬时转化。研究了吐温20、菌液OD值、乙酰丁香酮(AS)及转化时间等对拟南芥瞬时转化效率的影响。结果表明:以体积分数为0.05%的吐温、菌液OD_(600)值为1.0和120μmol/L的AS侵染拟南芥2.5 h后,再共培养72 h,能够得到高瞬时转化效果。     

甘蔗胁迫诱导表达基因ScCBF1的功能分析

以甘蔗苗为材料研究了甘蔗CBF1转录激活因子ScCBF1在水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(Me JA)以及重金属镉(Cd Cl_2)和铜(Cu Cl_2)胁迫下的表达情况;将ScCBF1的原核表达载体p GEX-6P-1-ScCBF1转化大肠杆菌(Escherichia coli)Rosetta(DE3),检测其在NaCl、PEG8000胁迫下的生长情况.结果表明:ScCBF1在Me JA、SA、Cd Cl_2以及Cu Cl_2逆境胁迫下表达下调;在500 mmol·L-1NaCl胁迫下,含有重组质粒的细胞生长速度显著减缓,不同浓度NaCl胁迫下的平板胁迫结果进一步说明了ScCBF1基因不具耐盐性;在15%PEG8000胁迫下,含有重组质粒细胞的生长速度明显高于对照,不同浓度PEG8000胁迫下的平板胁迫结果说明了ScCBF1基因在应答干旱胁迫中具有抗逆性.构建了ScCBF1的植物表达载体p CAMBIA1301-ScCBF1并通过农杆菌侵染在本氏烟叶片中瞬时表达,在4℃低温胁迫下,T0代烟草植株长势显著优于对照.     

拟南芥热激转录因子AtHsfA6a的克隆与细胞定位分析

【目的】研究拟南芥热激转录因子AtHsfA6a在植物细胞中的定位及其作用机制。【方法】用RT-PCR方法从野生型拟南芥总RNA中,扩增获得了849 bp的拟南芥热激转录因子AtHsfA6acDNA片段,经过测序,结果与公布的序列完全相同。将该片段与绿色荧光蛋白(GFP)基因的cDNA重组,并克隆到表达载体pCHF3上,经PCR与酶切检测表明构建的表达载体正确。按照Clough等的方法转化拟南芥,经Kanamycin筛选和PCR检测,得到转基因植株;用激光共聚焦扫描荧光显微镜观察转基因植株幼苗的根部。【结果】在正常条件下,融合蛋白存在于细胞质中。【结论】在正常条件下拟南芥热激转录因子AtHsfA6a在细胞质中表达。     

基于CRISPR-Cas9的拟南芥基因编辑后代鉴定技术的优化

利用CRISPR-Cas9(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR-associated nuclease 9)系统对植物进行定点编辑的技术已经日渐成熟,但对于被编辑植株后代的鉴定依旧费时费力,以拟南芥SDP1(Sugar-dep...     

拟南芥开花抑制因子TFL1与GRFs蛋白的相互作用

【目的】研究拟南芥开花抑制因子TFL1与2个GRFs家族成员GRF4和GRF7之间的互作关系,为进一步解析TFL1抑制植物开花的分子机制奠定基础。【方法】以拟南芥cDNA作为模板,利用基因特异性引物,克隆TFL1、GRF4和GRF7,分别连接入门载体pCR8,经菌落PCR扩增和测序鉴定分别获得这3个基因的入门载体TFL1-pCR8、GRF4-pCR8和GRF7-pCR8。利用LR重组的方法将上述3个入门载体分别与目标载体pGADT7和pGBKT7重组获得酵母双杂交试验载体TFL1-BD、GRF4-AD和GRF7-AD。将TFL1-BD载体分别与GRF4-AD或GRF7-AD载体共同转化酵母感受态细胞,于双缺(-Leu/-Trp)培养基上30℃培养2—3d直至长出酵母克隆,选取合适大小的酵母菌落转移到双缺(-Leu/-Trp)和四缺(-Leu/-Trp/-His/-Ade)缺陷培养基上,通过观察酵母菌落的生长情况判断TFL1与GRFs之间的互作关系。利用LR重组的方法将上述3个入门载体分别与目标载体px-nYFP和px-cYFP重组获得TFL1-nYFP、TFL1-cYFP、GRFs-nYFP、GRFs-cYFP双分子荧光互补试验载体,并分别转化农杆菌感受态细胞。将转化TFL1-nYFP或TFL1-cYFP载体的农杆菌分别与转化GRFs-nYFP或GRFs-cYFP载体的农杆菌共注射烟草叶片,培养48h后在荧光共聚焦显微镜下观察烟草细胞中YFP荧光的表达情况。通过YFP荧光信号的有无来判断TFL1与GRFs之间的互作关系。【结果】成功克隆到拟南芥中的3个基因,分别是534bp的TFL1、888bp的GRF4和798bp的GRF7,并分别获得其入门载体(TFL1-pCR8、GRF4-pCR8和GRF7-pCR8)、酵母双杂交试验载体(TFL1-BD、GRF4-AD和GRF7-AD)和双分子荧光互补试验载体(TFL1-nYFP、TFL1-cYFP、GRFs-nYFP和GRFs-cYFP)。在酵母双杂交试验中,相较于阴性对照组,共同转化TFL1-BD与GRFs载体的酵母菌落在双缺(-Leu/-Trp)和四缺(-Leu/-Trp/-His/-Ade)培养基上都生长较好,结果表明TFL1与GRF4、GRF7在酵母中直接相互作用。在双分子荧光互补试验中,相较于阴性对照组,将转化TFL1-cYFP载体的农杆菌与转化GRFs-nYFP载体的农杆菌共注射烟草细胞之后均在烟草细胞核内产生较强的YFP荧光信号;与此同时,将转化TFL1-nYFP载体的农杆菌与转化GRFs-cYFP载体的农杆菌共注射烟草细胞之后同样在烟草细胞核内产生较强的YFP荧光信号。结果表明,TFL1与GRF4、GRF7在烟草中直接相互作用。【结论】拟南芥开花抑制因子TFL1与GRFs家族的2个成员GRF4和GRF7均直接相互作用。     

拟南芥液泡分拣蛋白AtVPS25调控植物生长素响应的功能分析

【目的】鉴定生长素胁迫条件下纯合突变体vps25的表型,获得拟南芥液泡分选蛋白AtVPS25的互作蛋白,并分析AtVPS25和其互作蛋白在生长素响应过程中的功能及其分子机制。【方法】根据“三引物法”鉴定突变体;通过观察拟南芥vps25突变体在外加生长素的培养基上的表型,鉴定AtVPS25的功能;以AtVPS25为诱饵蛋白,采用泛素分离系统筛选在拟南芥中与其互作的蛋白;利用酵母互作试验和双分子荧光互补试验（BiFC）验证AtVPS25与AtAIR12（for Auxin-Induced in Root cultures）的互作关系;鉴定AtVPS25和AtAIR12蛋白在植物细胞中的定位情况;采用Real-time PCR方法,分析在生长素处理条件下,部分生长素运输相关基因在拟南芥vps25突变体中的表达变化。【结果】Real-time PCR结果显示,10 μmol•L-1 IAA处理条件下,在野生型拟南芥（WT）中,AtVPS25的表达量随着胁迫时间的增长而增高,并在12 h达到最高,约为0 h的40倍,证明AtVPS25受生长素处理的诱导表达。利用泛素分离系统筛库获得AtVPS25的互作蛋白AtAIR12、AtVPS25与AtAIR12全长蛋白序列的酵母双杂交试验证明AtVPS25与AtAIR12互作。亚细胞定位试验证明AtVPS25定位在细胞膜和细胞质中,AtAIR12定位在细胞膜及叶绿体膜上。BiFC（双分子荧光互补）试验结果显示,AtVPS25蛋白与AtAIR12蛋白互作,并且互作位点在细胞膜和细胞质中。突变体鉴定获得纯合突变体vps25。vps25在0.1 mg•L-1 IAA条件下生长,表现为主根伸长受到抑制,并且相对同一条件下的WT的主根长度差异极显著（P＜0.01）,而同时侧根数无明显差异,这与已报道的air12-1突变体在生长素处理条件下的表型相似。10 μmol•L-1 IAA处理时,在WT背景条件下,AtAIR12的表达量对IAA响应明显,并且随着胁迫时间的增长而增高,在12 h时达到最高,约为0 h的80倍,证明10 μmol•L-1 IAA处理条件下,WT中AtAIR12表达量的变化趋势与AtVPS25完全相同。同时在vps25突变体背景条件下,AtAIR12的表达相对于WT受到抑制,在0-24 h表达量无明显变化。此外,在vps25突变体背景条件下,生长素输出载体基因AtPIN2相对于WT中表达量降低,生长素输入载体基因AtLAX2相对于WT中表达量提高。【结论】拟南芥液泡分拣蛋白基因AtVPS25受IAA诱导表达,参与调控植物主根的发育,AtVPS25可以与生长素响应蛋白AtAIR12在细胞质和细胞膜上互作,AtVPS25调控部分生长素相关基因的表达,AtVPS25通过调控这些下游基因的表达影响生长素在根部的响应。AtVPS25与AtAIR12的调控机制需要进一步深入研究。     

基于Iso-Seq技术的野生马齿苋叶片转录组分析

基于全长转录组测序(isoform sequencing, Iso-Seq)技术对野生马齿苋叶片(对照、干旱和低温胁迫3种处理的叶片)转录组进行测序及其转录组信息分析的结果显示,总共得到641 732条原始片段,质控后得到合格的插入片段26 758 071条,总碱基量为44 Gb,利用CCS软件获得442 760条一致性序列,根据smrtlink软件得到全长的插入片段和全长的去除嵌合体的插入片段分别为391 258条和301 412条,去除冗余得到103 298条转录本,最终得到39 717条unigene,预测出40 952条LncRNA和38 419条CDS序列;并将unigene与Uniprot、Pfam、GO、KEGG、eggNOG、Pathway和Nr等数据库进行同源比对,其中36 381条unigene被注释,从这些unigene里查找到25 898个简单重复序列标记(simple sequence repeats, SSR)位点。利用差异表达分析软件DESeq2筛选不同处理组间的差异表达基因,对照和干旱处理、对照和低温胁迫处理及干旱和低温胁迫处理间分别鉴定出16 194(...     

青蛤(Cyclina sinensis)IRAK-4基因的克隆及其组织间的表达分析

利用转录组测序获得了青蛤(Cyclina sinensis)白介素-1受体相关激酶-4(Interleukin-1 receptor-associated kinase 4,IRAK-4)基因的序列信息,利用巢式及荧光定量PCR克隆并分析了Cs IRAK-4基因在青蛤各组织中的表达情况,进一步在鳗弧菌的胁迫下检测了Cs IRAK-4基因在青蛤血淋巴中的时序表达情况。结果显示,Cs IRAK-4基因的序列全长共2 687 bp,其开放阅读框长1 926 bp,共编码641个氨基酸,Cs IRAK-4基因在青蛤的血淋巴、肝脏、外套膜、闭壳肌、性腺和鳃中均表达,其中在血淋巴中表达量最高,肝脏中表达量最低。青蛤在鳗弧菌胁迫下该基因的表达量在3 h即达到最大值,与对照组差异极显著(P0.01),证明该基因所表达的产物是青蛤重要的免疫信号通路蛋白。     

一个玉米逆境响应基因ZmSPK1表达载体的构建及拟南芥转化

首次在玉米（Zea mays L.）中克隆了1个SnRK家族基因,命名为ZmSPK1。为了研究ZmSPK1的功能,把ZmSPK1的cDNA连接到植物表达载体pGreen0029中,通过农杆菌介导转入拟南芥（Arabidop-sis）中进行过量表达。PCR及Western-blot分析表明,ZmSPK1已经转入到拟南芥中,并且在大多数转化植株中稳定表达。     

不同荞麦品种落粒基因的筛选

为获得荞麦落粒性相关基因,分别选取甜荞、苦荞和金荞的不同品种不同组织混合样品进行转录组测序,通过数据库比对、功能分析与功能注释获取与落粒性相关的Unigene。设计引物通过RACE方法扩增候选基因,测序后将候选基因全长序列提交到NCBI数据库中,通过blast寻找候选基因的命名,用实时定量荧光PCR测候选基因的表达量。结果表明:得到6个候选基因,其中,根向光性蛋白基因、SOBIR1-like蛋白基因、NPR5-like蛋白基因主要在花器官的发育和形成过程中起调控作用,而SRG1-like蛋白基因、过氧化物酶基因和AGL蛋白基因主要在植物离区的形成和发育过程中起调控作用。NPR5-like蛋白基因在落粒品种与不落粒品种间的表达量差异最大。结论:NPR5-like蛋白基因在荞麦落粒过程中起一定的调控作用。     

高温胁迫下尼罗罗非鱼肝脏组织的转录组分析

为探究罗非鱼高温胁迫响应的调控作用机理,选用孵化12 d后的尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus幼鱼,基于RNA-seq技术对尼罗罗非鱼高温处理组(36℃高温胁迫下养殖30、50、70 d)和常温对照组(28℃,30、50、70 d)肝脏组织样品进行转录组分析。结果表明:高温处理组与常温对照组共获得39.23 Gb clean data; 28℃-30 d与36℃-30 d文库比较发现,存在4 342个差异基因,28℃-50 d与36℃-50 d文库比较发现,存在3 139个差异基因,28℃-70 d与36℃-70 d文库比较发现,存在3 042个差异基因;进一步将差异表达基因进行GO功能注释和KEGG富集分析,发现差异基因主要富集在糖酵解/糖异生、细胞周期、内质网的蛋白质加工及胰岛素信号等通路上;通过RT-qPCR试验对mTOR信号通路及相关通路中的8个差异基因进行验证,证实了转录组测序结果的可靠性。研究表明,高温胁迫下尼罗罗非鱼肝脏组织中参与热应激相关的基因涉及生长、蛋白质折叠及能量代谢等多个生物学过程,本研究结果为深入研究罗非鱼高温胁迫响应调控机制奠定了基础。     

高温胁迫下尼罗罗非鱼肝脏组织的转录组分析

为探究罗非鱼高温胁迫响应的调控作用机理,选用孵化12 d后的尼罗罗非鱼Oreochromis niloticus幼鱼,基于RNA-seq技术对尼罗罗非鱼高温处理组(36℃高温胁迫下养殖30、50、70 d)和常温对照组(28℃,30、50、70 d)肝脏组织样品进行转录组分析.结果表明:高温处理组与常温对照组共获得39...