小麦耐盐相关基因TaRSTR的克隆与功能分析

高盐是限制植物生长和发育的重要非生物胁迫因子。以耐盐小麦RH8706-49根部基因表达谱芯片结果为基础,利用电子克隆和RT-PCR方法克隆了一个盐胁迫时上调表达的基因,命名为TaRSTR(登录号:EU263918)。荧光定量PCR分析证实该基因受盐胁迫诱导表达,亚细胞定位结果显示TaRSTR蛋白定位在细胞核里。TaRSTR过表达提高了转基因拟南芥在盐胁迫下的种子萌发率及成年植株的耐受性。TaRSTR基因过表达可显著提高已知耐盐相关基因At FRY1、At P5CS1和AtRD29B的表达量,推测TaRSTR基因通过这些标记基因提高了转基因拟南芥的耐盐性。上述结果表明TaRSTR基因过表达能提高植株的耐盐性,是植物耐盐的正调节子。     

小麦MYB基因的表达分析

MYB转录因子在植物生长发育和响应外界环境胁迫中发挥着重要的作用。为了分析小麦MYB基因在小麦不同组织中的表达特性,采用半定量RT-PCR方法研究了小麦MYB基因在根、茎和叶中的表达。结果表明:MYB的转录本在3个组织中均有表达,在根中MYB表达量最高,叶中表达量最低。     

逆境诱导基因GsSNARE1的耐逆功能分析

【目的】分离GsSNARE1,并分析其耐逆功能,为深入研究GsSNARE1功能及分子机制奠定基础。【方法】以耐盐野生大豆G50109为材料,利用酵母双杂交验证GsSNARE1与GsCBRLK的互作关系,通过real-time PCR分析干旱和盐处理后GsSNARE1的表达特性,对GsSNARE1进行原核表达,分析GsSNARE1抗盐旱功能。【结果】获得与GsCBRLK互作的GsSNARE1,同源克隆其全长CDS,并在酵母体内验证了二者的相互作用;Real-time PCR分析表明GsSNARE1受盐、干旱胁迫诱导,经PLACE分析,发现其启动子中含有多个逆境胁迫相关的顺式作用元件;GsSNARE1在植物不同组织中均表达;GsSNARE1的表达降低了重组菌对盐、干旱胁迫的耐性。【结论】验证了GsSNARE1与GsCBRLK的互作关系,GsSNARE1在不同组织中均表达,且受盐、干旱胁迫诱导,GsSNARE1的表达降低了重组菌耐盐、耐旱能力。     

利用基因芯片研究小麦耐盐突变体盐胁迫条件下基因的表达图谱

 【目的】研究小麦在不同盐胁迫时间下根部基因的应答反应。【方法】利用基因芯片技术，分析盐胁迫下耐盐小麦RH8706－49的小麦根部基因的表达情况。【结果】获得了61 215个小麦基因的差异表达图谱。在不同盐胁迫时间下大量根部基因的表达发生很大变化，即有盐诱导表达的基因，也有盐抑制表达的基因，同时对杂交数据进行多种聚类分析，并对基因表达差异的原因进行了初步分析。【结论】小麦耐盐机理非常复杂，是大量基因协调表达的结果，其中盐诱导表达基因的作用非常重要。     

耐有机溶剂脂肪酶基因lipI的克隆及其在毕赤酵母中的高效表达

为了实现耐有机溶剂脂肪酶基因的真核表达,参照GenBank公布的脂肪酶基因序列设计简并引物,通过PCR扩增出G.geotrichum SXL-107的全长1 692 bp、编码563个氨基酸的脂肪酶基因lipI,基因登录号为JX074060.利用Signal P 3.0软件对lipI基因序列进行分析,将去除自身信号肽的成熟lipI基因克隆到诱导型表达载体pPIC9K上,构建胞外重组表达载体pPIC9K-lipI,转化毕赤酵母KM71,发酵培养72 h,发酵上清液中脂肪酶活力达到70 U/mL,与野生型脂肪酶产生菌Galactomyces geotrichum SXL-107相比,脂肪酶活力提高7倍.获得的重组脂肪酶的最适温度40℃、pH值为6.5,在10％的甲醇溶液中作用48 h后仍然保持60％以上的酶活力.     

耐盐小麦品种的特征特性综述

根据国内外有关研究资料,对耐盐小麦品种所应具备的形态特征及生理特性进行了综述,以期为小麦耐盐育种工作提供依据。     

玉米促分裂原激活蛋白激酶ZmMPK7基因的表达特性及功能分析

以玉米(Zea mags L.)为材料,利用RT-PCR和RACE技术,从ABA处理的玉米叶片中克隆了1个新的A族促分裂原激活蛋白激酶(MAPK)基因,命名为ZmMPK7(GenBank登录号:EU616650)。生物信息学分析表明:该基因全长1 709 bp,编码397个氨基酸,推测相对分子质量为44.9×103,pI 5.31。ZmMPK7包含有MAP激酶11个相对保守结构域和1个TEY的磷酸化基序。对玉米不同组织中ZmMPK7基因的转录水平分析表明:ZmMPK7基因的转录没有组织专一性。非生物胁迫处理下ZmMPK7基因表达研究发现:ABA、H2O2、干旱、盐胁迫、低温及重金属处理均诱导ZmMPK7基因的转录水平显著上调。原生质瞬时表达载体定位试验表明:ZmMPK7定位于玉米原生质体的细胞质中。上述结果显示:ZmMPK7在植物对环境胁迫响应中具有重要的作用。     

野生大豆新基因GsDabb1的克隆及其异源表达拟南芥的耐逆性分析

Dabb类蛋白是2000年被发现的一类新蛋白家族,具体功能特征尚不明确。以耐盐碱能力极强的东北野生大豆G07256为试材,根据前期得到的野生大豆碱胁迫基因芯片表达谱,从中筛选出一个碱胁迫处理下显著上调表达的Dabb类基因(probe set为Gma.16010.1.S1_at),通过电子克隆和RT-PCR获得该基因全长cDNA序列,命名为GsDabb1。序列分析表明,该基因在多个植物物种中均有同源基因,但功能尚不明确。通过实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR)分析该基因在野生大豆高盐、低温、干旱胁迫下的表达模式,表明该基因能够响应多种非生物胁迫。为研究该基因在胁迫过程中的功能,将全长基因转化模式植物拟南芥,对转基因植株的表型分析结果显示,转基因拟南芥的耐旱性得到增强,表明该基因参与植物的耐旱过程,并能够提高植物耐旱性。研究得到对植物干旱胁迫抗性起重要作用的关键基因,为作物抗逆分子育种提供基因资源和奠定理论基础。     

GUS基因瞬时表达检测小麦1Ay基因启动子功能

本试验以pAyGUS为转化质粒,该质粒为小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Ay的启动子和β-葡糖苷酸酶(GUS)基因的重组质粒,利用基因枪法将该质粒导入小麦胚乳及胚中,检测其表达活性。通过X-gluc染色检测表明,GUS基因在该启动子的驱动下能在小麦种子中特异表达,可见小麦1Ay基因的启动子具有在小麦胚乳中特异表达的活性,这为小麦品种改良及转基因研究奠定了基础。     

小麦PIN基因家族的鉴定及表达分析

【目的】PIN(puroindoline)是植物所特有的一类蛋白家族,对控制小麦籽粒硬度有重要功能。分析小麦PIN家族成员在全基因组的分布、结构及进化,研究其在不同组织的表达特异性以及在不同硬度种子的表达模式,为阐明小麦PIN基因家族的生物学功能奠定基础。【方法】根据已报道的小麦PIN基因和大麦HIN基因,利用BLASTP和HMM方法,在最新发布的小麦中国春参考序列中鉴定小麦PIN基因家族成员。利用UniProt、URGI、PFAM、CDD、expVIP等数据库,采用Clustal X、MEGA 7.0、ExPASy、MEME、GSDS、TB tools、GraphPad Prism5等软件进行生物信息学分析。采用qRT-PCR方法检测TaPIN基因家族在不同籽粒硬度小麦样品中的表达情况。【结果】共鉴定出19个小麦PIN基因,集中成簇分布于第1、5和7染色体同源群,编码148—327个氨基酸,编码蛋白相对分子量为16.39—37.19 kD,等电点为6.35—9.34。通过结构域和系统发育分析,可将19个TaPIN基因分为A和B两大类。大部分TaPINs基因仅有1个外显子,没有内含子,...     

大豆耐盐相关基因GmNcl1的序列单倍型及表达分析

【目的】鉴定大豆基因GmNcl1的序列多态性,探求逆境下该基因的表达模式。【方法】通过BLASTP比对GmNCl1的氨基酸序列,寻找同源基因。测定50个大豆品种中GmNcl1的启动子和基因的DNA序列差异以及这些品种的耐盐性差异,利用MAGE软件进行单倍型聚类分析和进化树分析,寻找品种耐盐性和序列间的相关性。以耐盐品种铁丰8号和盐敏感品种85-140的幼苗根为材料,利用实时荧光定量PCR分析GmNcl1在多种处理下的表达模式,处理条件包括蛋白抑制剂阿米洛利（Na+/H+逆转运蛋白抑制剂）和钒酸钠（Ca2+-ATPase抑制剂）、pH4.0 和pH5.7、ABA处理及多浓度盐、碱、旱逆境胁迫。【结果】GmNcl1与拟南芥的Na+(K+)/H+交换蛋白CHX同源。GmNcl1序列有单核苷酸序列多态性位点16个和插入缺失位点2个,其中,包括一个位于外显子3的G/A（敏/耐）碱基改变,引起丙氨酸到苏氨酸的非同义突变。18个变异位点共组成14个单倍型,其中,耐盐品种有3种单倍型,盐敏感品种有11种单倍型。由6个位点组成的单倍型GAGATATTC（耐）/TTT----CT（敏）能高效区分耐盐和盐敏感品种。大豆幼苗根中的GmNcl1在阿米洛利处理下表达量增加,在钒酸钠处理下表达量不变。GmNcl1在碱性pH处理下表达量增加,在酸性pH处理下呈现上调和下调波动。GmNcl1受ABA诱导上调表达。在碱和旱胁迫下表达强度增大,在盐胁迫下上调表达最为明显,3种逆境胁迫强度越大,GmNcl1表达量上调幅度越大。耐盐品种铁丰8和盐敏感品种85-140的GmNcl1在盐处理下有近似的上调表达趋势,但85-140中GmNcl1的上调幅度大于铁丰8。【结论】GmNcl1与Na+(K+)/H+交换蛋白高度相似,该基因的序列多态性与耐盐相关,GmNcl1参与调节pH平衡,受ABA强烈诱导,响应盐、碱、旱胁迫。     

小麦TaTDR-Like基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦绒毡层退化基因（Tapetum degeneration retardation,TaTDR-Like）,研究其组织表达及不同育性材料间花药不同发育时期的时空表达模式,为深入揭示小麦花药异常发育的分子机制打下理论基础。【方法】以普通小麦品种西农1376（MF-XN1376）为材料,通过PCR扩增克隆得到TaTDR-Like基因的3个同源拷贝,利用生物信息学分析TaTDR-Like蛋白特性及TaTDR-Like基因启动子顺式作用元件,利用实时荧光定量PCR检测TaTDR-Like基因的组织表达情况及在可育、不育材料花药不同时期中的时空表达模式,利用酵母双杂交技术进行自激活检测,并构建植物融合表达载体35S-TaTDRLD-EGFP,通过农杆菌介导转入烟草叶片表皮细胞,观察TaTDRL-D蛋白亚细胞定位情况。【结果】成功克隆小麦TaTDR-Like基因,发现该基因存在3个同源拷贝即TaTDRL-A、TaTDRL-B和TaTDRL-D,分别编码550、553、557个氨基酸,其蛋白分子量分别为58.50、58.90和59.21 kD,等电点（pI）分别为4.77、4.66和4.63。TaTDR-Like蛋白均在C端有1个bHLH保守结构域,其中TaTDRL-A与TaTDRL-B的保守结构域相似度达100%,与TaTDRL-D的保守结构域相似度为96%,TaTDRL-D与OsTDR、AtAMS保守结构域相似度分别为98%和88%;系统发育进化树表明TaTDR-Like蛋白与大麦（KAE8787147.1）、二穗短柄草TDR（XP_014756384）、水稻TDR（Os02g0120500）和拟南芥AMS（AT2G16910.1）的进化关系较密切;启动子分析表明TaTDR-Like基因启动子处含有较多光响应元件、非生物应激反应、激素响应元件等顺式作用元件;组织特异性表达分析显示TaTDRL-D在花药中的表达量最高,而TaTDRL-A和TaTDRL-B在幼穗表达量较高;对花药发育不同时期表达分析显示TaTDRL-D在花药发育单核早期表达量最高,之后逐渐降低,单核晚期到三核期不育材料（CMS-XN1376）表达量均高于可育材料（MF-XN1376）;自激活检测结果表明TaTDRL-D具有转录激活活性;亚细胞定位显示TaTDRL-D蛋白定位于细胞核。【结论】TaTDRL-D基因可能参与小麦花药发育,负调控花药育性。     

一个预测的木薯衰老相关基因的 获得及其功能分析

根据水稻LRR类抗病基因Xa21的保守结构域设计1对简并引物,提取木薯抗/感细菌性萎蔫病种质E1340和GR911的基因组DNA为模板,通过PCR扩增均获得大小约0.5 kb的扩增片段。两个片段克隆、测序后获得完全一致的474 nt序列,比对发现木薯种质AM560带有与该序列高度同源的核苷酸片段。提取包括同源片段上下游各约2.2 kb的大片段序列进行基因预测,发现该片段位于1个预测基因内,命名为SLR1。该预测基因ORF全长1 641 nt,编码546 aa,与已报道的衰老相关蛋白具有较高的同源性,可能在木薯衰老相关反应中发挥重要作用。     

耐盐基因HAL1的克隆及植物表达载体的构建

对编码调节离子转运蛋白的基因HAL1进行克隆、序列测定,并对植物表达载体进行构建。基因测序分析表明：该基因含有885个核苷酸,与GenBank上公布的HAL1基因的核苷酸同源性为99.30%,氨基酸序列同源性为99.32%。利用HindⅢ和XbaⅠ切点插入质粒pBY505的Actin启动子与PIN终止子之间,构建成适宜于直接转化法转化植物的表达载体pBHAL1。     

小麦GPX基因的克隆及植物表达载体构建

谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GPXs)是植物体内清除活性氧的主要酶,与植物抗逆性紧密相关。为利用农杆菌介导法转化小麦以及提高小麦抗逆能力奠定基础,采用RT-PCR方法从小麦品种新麦26中克隆GPX基因的编码区序列,运用T-A克隆方法克隆pGM-T载体,通过酶切、连接和转化等技术构建植物表达载体。结果表明:扩增到约为500bp的GPX基因,成功构建植物表达载体pBI121-GPX,并导入农杆菌LBA4044中。     

小麦TaTVP1基因的克隆与表达分析

[目的]发掘并研究小麦TaTVP1基因响应耐盐、耐旱等非生物胁迫的功能与机制,为小麦抗逆育种提供新的基因资源。[方法]利用PCR技术克隆小麦TVP1基因,扩增获得cDNA全长序列,并对其进行生物信息学分析,进一步利用qRT-PCR技术分析其表达模式。[结果]小麦TVP1基因全长2 289 bp,编码762个氨基酸;其氨基酸序列具有12个跨膜结构,该结构中疏水氨基酸具有高度保守性,且肽链N末端与C末端均位于膜外,预测该跨膜结构可形成具有明显孔道的高级3D结构蛋白,推测与其具有的H⁺离子泵通道功能密切相关;系统发育树分析表明,TaTVP1蛋白与单子叶植物TVP1蛋白的同源性较高,该类蛋白在进化过程中单子叶和双子叶植物可形成2个明显的类群Ⅰ和Ⅱ;定量PCR分析表明,小麦中TVP1基因在根、茎中的表达量要明显高于叶、穗中,具有组织特异性,且不同材料间同一组织中该基因的表达趋势也存在差异,这可能与不同材料间的耐旱等抗逆性存在差异有关。[结论]克隆并分析了小麦TaTVP1基因,为进一步阐明该基因参与抵御非生物胁迫的机理奠定一定的研究基础。     

日本血吸虫新基因Sj314C10的表达及功能分析

【目的】筛选新的高效抗日本血吸虫病疫苗。【方法】运用"电子cDNA文库"筛选法和快速cDNA末端扩增技术,对日本血吸虫新基因Sj314C10进行了克隆,构建了原核表达载体pET-28a(+)-Sj314C10,并探索了各种条件对表达蛋白的影响;用生物学软件初步预测了该基因的编码蛋白,用亲和层析法对表达产物进行纯化并完成了表达产物的抗原性检测及其对动物的保护性研究。【结果】表达产物约50 ku,为包涵体蛋白,温度I、PTG浓度和表达时相的改变对该包涵体蛋白的可溶性表达无显著影响;生物信息学分析表明,Sj314C10编码蛋白与杆状病毒凋亡抑制蛋白的重复结构域有78%的同源性,纯化蛋白抗原性良好;小鼠抗血吸虫尾蚴攻击试验显示,与佐剂对照组相比,蛋白免疫组获得了部分保护作用,这为血吸虫候选分子疫苗的研究增添了新内容。【结论】日本血吸虫Sj314C10基因得到了成功表达,所表达蛋白具有良好的抗原性,对小鼠具有一定的免疫保护作用。     

cry Ia基因小麦高效表达载体的构建

利用在禾谷类作物中表达效率较高的启动子Ubi对含目的基因cryIa的现有载体进行了改造,并引入了筛选标记基因bar,为提高目的基因的表达水平,还在目的基因5′端引入了Ω和Kozak序列,3′端引入了poly(A)序列。成功构建了适用于小麦的抗虫基因植物表达载体pGU4ABBar,该载体含有顺向连接的Ubi-cryIa及Ubi-bar基因表达盒,可用于基因枪、花粉管通道法等介导的小麦遗传转化,人工合成的苏云金芽孢杆菌杀虫蛋白基因cryIa可以编码对鳞翅目昆虫具有毒杀作用的蛋白。     

新疆耐盐丰产小麦新品系101、78特性研究

耐盐丰产小麦新品系101和78,具有耐盐好、抗倒伏、产量高等特点。在盐分总量为1.1;的氯化物—硫酸盐轻度盐渍化地上,进行小区对比试验,耐盐新品系101产量达到7 189kg/hm2,78产量达到6 383 kg/hm2。这两种小麦在土壤肥力中等以上地块种植,可以达到更高的产量,适宜在南北疆冬麦区种植。在轻度—中度盐渍化地上,具有很高的品种生产效益;在中上等肥力的地上和其他丰产性品种相比,具有相当的效益。78属弱冬性,冬前晚播不影响产量,是接棉花茬、玉米茬的优良小麦品种。     

小麦TaLRK基因高效表达载体的构建及遗传转化

从抗白粉病小麦(Triticum aestivumL)品系99/2439中分离到1个类受体蛋白激酶基因TaLRK。为了研究TaLRK基因对小麦白粉病菌[Blumeria graminis(DC)E O Speer fsptriticiEm Marchal]的抗性作用,以单子叶植物高效表达载体pAHC25为基础载体,将TaLRK基因插入到玉米泛素高效启动子Ubi1的下游,构建成pAH-TaLRK( )植物高效表达载体。利用花粉管通道技术,以高产小麦新品种周麦18为受体进行了遗传转化。T0代植株经PPT抗性鉴定、PCR扩增检测,获得了19个转基因植株,为研究小麦TaLRK基因的功能奠定了基础。