青花菜上皮硫特异蛋白基因的功能

为探明上皮硫特异蛋白(epithiospecifier protein,ESP)在芸薹属蔬菜中对芥子油苷代谢的调控作用及其功能,通过构建青花菜上皮硫特异蛋白基因(BoESP)CaMV35S过量表达载体,并通过浸花法转化模式植物拟南芥,对BoESP基因进行功能验证。结果表明:BoESP的过量表达改变了芥子油苷的代谢产物组成,与野生型植株相比,BoESPCaMV35S过量表达的拟南芥植株4-methoxy-indole-3-acetonitrile含量增加,而1-isothiocyanato-4-methanesulfinyl-butane显著减少。这为青花菜BoESP在体内对芥子油苷水解代谢的调控提供了直接的证据。     

白菜花药特异基因BcACT 的克隆与表达分析

    根据GenBank 数据库中已发布的肌动蛋白基因序列设计全长扩增引物,分别从白菜混合花蕾cDNA 和叶片基因组DNA 中克隆到各自的全长,其基因命名为BcA CT ,并利用RT‐PCR 技术研究该基因在白菜3个材料的不同器官以及保持系花蕾各部位的表达模式.结果表明:BcA CT 的DNA 全长为1704bp ,具有3个内含子,编码区长度为1134bp ,编码377个氨基酸;基因表达结果显示,BcA CT 基因在保持系Bcaj h97‐01B和Polima不育Bcpol97‐05A 的花蕾中表达,但表达模式存在差异,而在Ogura不育系Bcogu97‐06A 中未检测到;此外,BcA CT 基因的表达具有花药特异性,并且在花药发育过程中上调表达.     

植物金属硫蛋白研究进展

植物金属硫蛋白是一类可与金属子结合的、富含半胱氨酸残基的小分子蛋白,在植物界广泛存在,可以被众多非生物因素诱导产生,其所具有的强烈的清除自由基和结合重金属离子的能力使其成为植物研究的热点。对植物金属硫蛋白的分类、基因结构与调控、结构、性质与应用、分离纯化与检测等方面的近期研究进展作简单介绍,同时提出一些研究中存在的问题,并对其研究前景进行展望。     

三倍化复制对白菜花粉特异表达候选基因的影响

【目的】研究三倍化复制事件后白菜花粉特异表达候选基因的进化情况,为研究白菜的花粉特异表达基因提供理论依据。【方法】利用SynOrths软件及拟南芥花粉特异表达基因集,通过共线性分析获取白菜中的花粉特异表达候选基因。通过InterproScan获取这些候选基因的GO注释,并将这些GO注释划分到与花粉相关的13个大类。然后统计每个GO的基因数占不同拷贝类型基因总数的比例,对不同拷贝类型间进行比较。进一步根据白菜3个亚基因组集,将这些候选基因划分到不同的亚基因组上。通过分析白菜花粉特异表达候选基因中串联重复基因与拟南芥基因的共线性关系,推测这些串联重复基因是在芸薹属特有的三倍化事件之前形成,还是在其之后形成。【结果】通过对拟南芥中的1 651个花粉特异表达基因进行共线性分析,在白菜中总共找到了1 962个花粉特异表达候选基因。拟南芥特异基因集里有182个串联重复基因,而白菜包含了137个串联重复基因。白菜与拟南芥在花粉特异表达基因数目上没有明显差异,因此推测这些基因的大部分拷贝可能在三倍化复制事件后发生了丢失。549个拟南芥花粉特异表达基因在白菜上找不到相应的共线性基因,白菜在进化过程中可能丢失掉了这部分基因。拟南芥花粉特异表达基因中有898个串联重复基因在白菜中对应单或多拷贝的非串联重复基因。在白菜中对应单拷贝基因的拟南芥基因数目为480个,而且所占比例高达53.5%。另外,322个基因在白菜中对应两拷贝,比例约为35.8%。而在白菜中对应三拷贝的拟南芥基因只有96个,大约占总数目的10.7%。在白菜中,单拷贝和两拷贝的基因数目显著高于三拷贝,这说明三倍化后白菜中大部分花粉特异候选基因发生了丢失,部分两拷贝和三拷贝的基因也可能处于进化选择的过程中。白菜三拷贝基因功能在7个GO分类上的比例高于单拷贝和两拷贝,而白菜两拷贝在所有GO分类上都有分布。白菜花粉特异候选基因中的大部分串联重复基因可能在三倍化事件以后发生了基因丢失,变成了非串联重复基因。也有部分非串联重复基因在三倍化事件之后形成了串联重复基因。【结论】白菜花粉特异候选基因在芸薹属特有的三倍化事件之后处于进化之中,并且三倍化事件可能促进了3种拷贝类型基因的功能差异。     

不结球白菜抗坏血酸过氧化物酶基因克隆及其原核表达载体构建

参照拟南芥APX基因保守域序列设计引物,扩增出不结球白菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的核心片段,结合RACE技术获得该基因的5′端序列和3′端序列,利用DNAman软件经序列拼接获得1个全长为1 089bp的cDNA序列,该序列包括开放阅读框867 bp,编码288个氨基酸,蛋白质等电点5.52的相对分子量31 600。APX基因编码的氨基酸序列与拟南芥APX基因编码的氨基酸的同源性为81%。将APX基因片段连接到原核表达载体PGEX-4T-3,转化大肠杆菌BL21(DE3)后诱导重组蛋白质的表达,SDS-PAGE电泳结果表明,产生了预期大小的重组蛋白。     

不结球白菜晚抽薹BcFLC1基因克隆及表达分析

采用RT-PCR、5'RACE和3'RACE方法,克隆得到了不结球白菜NJ074晚抽薹基因(BcFLC1)的cDNA全长序列。对BcFLC1基因所编码氨基酸序列的理化性质进行分析推测得到:该基因cDNA全长909bp,包含576bp的开放阅读框,编码191个氨基酸。不结球白菜BcFLC1蛋白功能域预测分析结果表明:该基因为MADS盒基因,其编码蛋白的1～60氨基酸属于MADS盒基因蛋白。荧光定量PCR分析表明:BcFLC1基因在不同生长发育阶段叶片中的表达情况不同,抽薹前高于抽薹后叶片中的表达量。BcFLC1基因在不同部位表达也存在差异,表达量从高到低依次为:叶、茎、花蕾、花和根。     

水稻3型金属硫蛋白基因的分离和表达研究

[目的]对从水稻幼苗中分离的2个3型金属硫蛋白基因OsMT-I-3a和OsMT-I-36的结构进行了分析,并对其表达模式进行了检测。[方法]利用Blast搜索水稻数据库,设计引物并利用RT—PCR的方法克隆OsMT-I-3基因cDNA全长。通过多重比对等方法对其基因和蛋白结构进行了分析。利用Northem杂交对这两个基因的组织表达模式和环境应答模式进行了检测。[结果]OsMT-I-3a和OsMT-I-3b分别编码62和65个氨基酸的多肽,具有典型的3型金属硫蛋白的半胱氨酸分布模式。OsMT-I-3a基因在叶片中没有检测到表达,OsMT-I-3b在叶片中高表达,且各种非生物胁迫因素会影响两种基因的表达模式。[结论]I类3型2个水稻MT基因可能参与水稻多种环境胁迫的信号通路,在水稻抗非生物胁迫过程中起作用。     

平邑甜茶金属硫蛋白基因MhMT2的克隆和表达分析

【目的】克隆平邑甜茶金属硫蛋白（metallothionein,MT）基因,探讨该基因对逆境的响应机理,为苹果抗逆分子育种提供依据。【方法】采用电子克隆和RT-PCR技术从平邑甜茶叶片中克隆MhMT2基因,利用生物信息学方法对获得的cDNA序列及推测氨基酸序列进行分析,通过定量PCR技术研究在胁迫条件和激素处理下该基因在叶片中的表达模式。【结果】平邑甜茶MhMT2基因cDNA全长534 bp,具有1个243 bp的完整开放阅读框,编码含80个氨基酸的多肽,其分子量为7.87 kD。同源性比对显示,MhMT2编码的氨基酸序列与其它植物的MT2蛋白有很高的相似性,其中与小金海棠的同源性最高,达到96.4%。MhMT2编码的多肽包含14个Cys残基,其N端富含Cys的结构域具有C-C、C-X-C和C-X-X-C基序,而C端仅有C-X-C基序。聚类分析显示,该基因属于植物MT2基因家族。定量PCR分析表明,MhMT2基因在叶中表达量最高,其次是根,在茎中表达量最低。在ABA、H2O2、机械损伤及NaCl处理下,该基因在叶片中的表达都上调,其中以H2O2最明显。【结论】对MhMT2基因在ABA、H2O2、机械损伤及盐胁迫下的表达模式分析,预示该基因表达水平在植物抗逆反应中起着重要作用。     

龙眼体细胞胚胎发生过程中特异表达蛋白的双向电泳分析

以龙眼品种红核子LC2胚性细胞系为材料,进行体细胞胚胎(简称体胚)发生及其同步化调控,获取体胚发生过程中各个主要发育阶段的培养物(胚性愈伤组织、球形胚、子叶形胚、早期成熟胚、中期成熟胚、晚期成熟胚),采用双向电泳对体胚发生过程中特异表达蛋白进行分析.结果表明:(1)龙眼胚性愈伤组织中,pI为4-5的酸性蛋白表达种类最多,在体胚发育的过程中逐渐消失,相反,pI为5-6的微酸性蛋白的表达逐渐增多;(2)体胚发育后期,尤其是成熟胚晚期,分子质量大的蛋白大量减少,分子质量较小的蛋白增多并逐渐积累;(3)虽然在各个发育阶段都会出现一些新的特异蛋白,但是没有改变蛋白质种类逐渐减少的趋势;(4)发现了一些有差异的特异蛋白点,尤其是成熟胚后期,有一系列大分子质量的蛋白消失,新出现了一部分分子质量较小的蛋白,其中几种表达量很大,可能与体胚发育有密切关系.     

金属硫蛋白及其生物学功能

金属硫蛋白能够清除体内自由基、缓解动物应激、调控体内微量元素代谢及重金属解毒、调控机体发育。文章介绍了金属硫蛋白的理化性质、主要功能及其应用。     

不结球白菜硝酸还原酶基因cDNA的克隆及序列分析

采用离体法测定了经50 mmol.L-1的KNO3诱导不同时间后的雪克青、苏州青、矮脚黄、乌塌菜(黄心乌)4个不结球白菜品种叶片硝酸还原酶的活性。结果表明,4个品种的硝酸还原酶活性变化趋势相似,且分别在4、4、6、6 h达到最高峰。苏州青经50 mmol.L-1的KNO3诱导4 h后,提取其叶片总RNA,用RT-PCR方法获得硝酸还原酶基因cDNA的2条片段,长度为1 125 bp和438 bp,分别编码374个和135个氨基酸,命名为nr1125和nr438。nr1125在GenBank的登录号为DQ001901。     

不结球白菜S位点受体激酶基因片段的克隆与表达分析

以不结球白菜自交不亲和系03的基因组DNA和柱头cDNA为模板,利用引物SRKF/SRKR扩增获得长度为964 bp和646 bp的SRK基因片段。序列比较分析表明,克隆的基因片段属于SRK基因的激酶域,该序列包含4个外显子和3个内含子,编码215个氨基酸,与芜菁、甘蓝、芥蓝等SRK基因有90%以上的相似性。荧光定量PCR分析结果表明:自交不亲和系03和自交亲和系105不同组织中SRK基因的表达水平存在显著的差异,SRK基因主要在自交不亲和系的柱头中高度表达,自交亲和系中该基因的表达主要分布于叶片、花蕾和柱头组织中。     

不结球白菜L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶基因(GLDH)cDNA片段克隆与RNAi表达载体构建

根据植物中hpRNA(hairpin RNA)原理,选择GLDH基因cDNA序列同源性较低区域设计1对携带双酶切位点的特异引物,以不结球白菜‘苏州青’叶片为材料提取总RNA,利用RT-PCR技术克隆了GLDH基因片段。构建中间克隆载体,经过3次亚克隆将测序正确的GLDH基因片段分别以正向和反向两种形式插入到间隔基因YYT的两端,经鉴定已插入到植物表达载体中,成功地构建了干扰GLDH基因表达的RNAi植物双元表达载体pRNAi-GLDH,并将表达载体转化到农杆菌菌株LBA4404中,为深入研究GLDH基因功能提供有效的工具。     

不结球白菜谷胱甘肽还原酶基因NhccGR1的克隆与表达分析

利用cDNA-AFLP技术,从芜菁花叶病毒(TuMV)侵染的不结球白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino)幼叶中分离到1条编码谷胱甘肽还原酶的基因片段,通过电子克隆得到其cDNA全长为1 503 bp,编码501个氨基酸,命名为Nhc-cGR1。对该基因进行生物信息学分析,并利用实时定量PCR研究其在TuMV侵染和水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)诱导下的表达情况。结果表明:该基因作为病原相关基因参与了TuMV病害响应,并通过增加自身表达量来激活细胞内的信号转导途径,诱导各种防卫反应相关基因的表达;同时,SA和JA抑制该基因的表达,外施ET能诱导其正向表达。     

不结球白菜热激蛋白BcHSP81-4基因原核表达及生物信息学

从不结球白菜Pol_CMS胞质不育系SSH差减文库中得到1条热激蛋白基因的EST序列,通过对该基因的NCBI网上BLAST比对发现,与热激蛋白的同源性最高,与拟南芥HSP81-4(AT5G56000)同源性高达96％,命名为BcHSP81-4。将BcHSP81-4基因片段连接到原核表达载体PGEX-4T-3,转化大肠杆菌BL21(DE3)后诱导重组蛋白的表达。经IPTG诱导后进行SDS-PAGE电泳,产生了预期大小的重组蛋白,进一步证明了该基因属于热激蛋白90家族。并采用生物信息学方法,利用多种在线软件对不结球白菜热激蛋白BcHSP81-4的理化性质、亲水性、跨膜区、亚细胞定位及蛋白质结构进行预测和分析。理化性质分析结果显示,该蛋白质含699个氨基酸,分子量为80 050,理论等电点pI值为4.95。TMpred跨膜分析结果显示,它含有1个显著的跨膜螺旋区,这个区域与ProtScale预测的疏水区基本对应。用TargetP server和WOLFPSORT server程序预测该蛋白质为细胞质蛋白质,二级结构以α-螺旋和随机卷曲为主。     

不结球白菜响应ABA和低温基因WRKY18的克隆及表达分析

[目的]WRKY转录因子是植物特有的一类转录因子,广泛参与植物的生长发育、生物及非生物胁迫响应。克隆和鉴定不结球白菜共同响应ABA和低温的WRKY基因,对研究不结球白菜抗逆分子机制和改良其抗逆性具有重要意义。[方法]采用电子克隆的方法在NCBI数据库中进行不结球白菜WRKY18基因全长拼接,然后在不结球白菜‘苏州青’中,克隆到1个与低温及ABA响应相关的WRKY基因,通过生物信息学手段和实时定量RT-PCR(qRT-PCR)技术分析了该基因的序列结构特征及其在低温和ABA处理下的表达变化。[结果]该基因全长为1080bp,含有978bp的开放阅读框,编码326个氨基酸,与油菜及拟南芥的WRKY18直系同源,氨基酸序列相似性分别为87%和73%,命名为BcWRKY18。序列分析表明,该编码蛋白为核蛋白,不含跨膜区,无信号钛,具有WRKYGQK基序(motif)约60个氨基酸残基的WRKY保守结构域,为WRKY转录因子家族成员。系统聚类分析指出了BcWRKY18蛋白的保守性及其在开花植物中的进化关系;序列结构和同源建模分析指出了BcWRKY18蛋白的保守结构域、蛋白质的二级及三级结构分布模型;qRT-PCR检测了BcWRKY18基因在ABA和低温胁迫下的表达,表明低温和ABA都能诱导BcWRKY18基因表达,其表达模式都存在相似的过程,且BcWRKY18基因对ABA的响应比对低温的响应更快、更明显。[结论]从不结球白菜中克隆获得1个新的WRKY类转录因子基因BcWRKY18,基因表达分析发现BcWRKY18可能存在对ABA和低温的共响应及自身反馈调控。     

黄花菜八氢番茄红素脱氢酶基因HcPDS的克隆及VIGS转化表达验证

为了拓宽对黄花菜基因功能研究的技术体系,本研究以黄花菜‘大同黄花’为试验材料,基于转录组数据库检索和PCR技术克隆得到了黄花菜HcPDS基因完整编码序列,序列全长1710 bp,编码570个氨基酸。该基因编码的蛋白质具有PDS基因家族典型的Phytoene desat结构域,分子量为63.719 72 kD,等电点为7.53,是亲水不稳定性蛋白。通过序列比对,发现HcPDS基因与水仙、芦笋等植物中的PDS基因具有较高的同源性。通过构建黄花菜病毒诱导的基因沉默(VIGS)体系,黄花菜幼苗被侵染后,接种pTRV2-HcPDS的植株新叶出现不完全的光漂白现象,叶片中的HcPDS基因表达量相比接种TRV2空载的阴性对照和空白对照植株分别下降了73.33%和71.72%。空白对照和阴性对照植株叶片则无光漂白现象出现,且空白对照和阴性对照的HcPDS基因表达量相比无显著差异。所构建的黄花菜VIGS体系可有效沉默HcPDS基因,为黄花菜功能基因的鉴定与分析奠定了技术基础。     

大白菜细胞核雄性不育基因向卵圆型大白菜‘160’的转育

根据大白菜复等位基因遗传假说,运用合成转育模式将大白菜‘189’细胞核雄性不育基因转入基因型为msms的卵圆型白菜‘160’中,获得了卵圆型白菜‘160’的新甲型"两用系"及相应的不育系和保持系。     

大鼠胰岛素Ⅱ基因启动子克隆与功能验证

【目的】克隆大鼠胰岛素Ⅱ基因启动子（RIP2）序列并对其功能进行验证,为培育胰岛特异性表达外源基因的转基因动物奠定基础。【方法】根据GenBank中已发表的RIP2序列（J00748．1）设计引物,以大鼠基因组DNA为模板,PCR扩增RIP2序列,连接pMD18-T载体后用HindⅢ和BamH I进行双酶切,回收RIP2片段并连接至不含启动子的pEGFP-1载体上构建真核表达载体pEGFP-1-RIP2。重组质粒转染PK15细胞,24h后观察细胞荧光蛋白表达情况。【结果】克隆获得的RIP2序列与参考序列（J00748．1）的同源性为99．9％,存在3处碱基差异,即从起始密码子ATG（＋1）上游-57处有一个G碱基缺失,-387处C突变为A,-707处插入一个G碱基。RIP2序列存在一个TATA-box（-206～201位点）和一个CAAT-box（-343-339位点）。以重组质粒pEGFP-1-PIP2转染PK15细胞,24h后能观察到绿色荧光。【结论】克隆获得的大鼠RIP2序列具有启动子功能,但活性较CMV启动子弱。