玉米ZmNAC1基因的克隆与分析

[目的]NAC(NAM,ATAF1,ATAF2和CUC2)转录因子是植物中特有的具有多种生物学功能的转录调控因子,通过与下游靶基因启动子区域内特异的DNA序列结合,调控下游胁迫应答基因的表达,从而发挥其转录调控功能.本研究从玉米自交系B73中分离得到一个玉米NAC转录因子家族基因ZmNAC1,并对其进行氨基酸序列比对、氨基酸组成和系统进化分析,为进一步研究ZmNAC1基因在非生物胁迫反应中的生物学功能奠定基础.[方法]运用RT-PCR技术克隆基因全长cDNA,应用多种生物信息软件分析基因序列特征:氨基酸组成、保守结构域、跨膜结构域.[结果]结果表明ZmNAC1基因全长962 bp,共编码302个氨基酸;Zm-NAC1蛋白的N-末端具有NAC家族典型的NAM结构域;玉米ZmNAC1与高粱SbSNAC1的氨基酸序列一致性达到80.12％;系统进化分析结果表明ZmNAC1可能在植物抗逆过程中发挥重要功能.     

玉米亚硫酸氧化酶基因ZmSO的克隆及在二氧化硫胁迫下的表达分析

 【目的】克隆玉米中的亚硫酸氧化酶（Sulfite Oxidase,SO）基因,明确其在SO2胁迫下的表达,为今后利用SO进行玉米抗环境污染（SO2、酸雨等）的遗传改良奠定基础。【方法】采用RT-PCR结合RACE技术克隆SO基因,并利用半定量RT-PCR技术分析其在SO2胁迫下的表达。【结果】从玉米自交系Q9中分离到SO基因的全长cDNA 序列（GenBank登录号：FJ436404）,命名为ZmSO。该基因的开放阅读框为1 194 bp,编码397个氨基酸。序列比对及结构预测分析表明,ZmSO编码的氨基酸序列与拟南芥、番茄、水稻中的氨基酸序列的相似性分别达到72%、74%和89%,且包含1个钼辅因子结合域、1个自身二聚化的结构域和1个过氧化物体靶信号序列。半定量RT-PCR分析显示,高浓度SO2胁迫后,在高抗系中ZmSO表达水平显著增高,而在高感系中无显著变化。【结论】分离获得的ZmSO与其它植物物种的SO具有较高的同源性,在高抗系中表达受SO2胁迫诱导增强,可能参与抗性系对SO2胁迫的响应和抗性反应过程。     

玉米转录因子ZmbHLH4基因的克隆及功能分析

bHLH类转录因子在植物的生长发育及逆境应答反应中发挥重要作用。通过生物信息学比对分析,PCR扩增克隆得到玉米转录因子ZmbHLH4基因。亚细胞定位和转录激活实验结果表明ZmbHLH4特异性定位于细胞核,不具有转录激活活性。ZmbHLH4基因过表达可促进拟南芥种子萌发,同时转基因植株表现出矮化、抽薹及开花提前,花茎变细、分支增多,叶片数量增多、长度缩短,果荚扭曲皱缩、育性降低等多种表型,说明ZmbHLH4在调控植物的生长发育和形态建成方面发挥重要功能。     

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。     

玉米隐花色素基因cry2的电子克隆及生物信息学分析

[目的]获得玉米隐花色素基因cry2的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析。[方法]通过玉米cry2基因的电子克隆和序列分析、不同物种间CRY蛋白同源性比较及进化分析研究了一种新的基因克隆方法。[结果]CRY2蛋白的分子量为78844.3,理论等电点为5.13,含有20种基本氨基酸,其中含量最高的是Leu和Ser,含量最低的是Cys;含有96个带负电荷的残基,68个带正电荷的残基,其水溶液在280nm处的消光系数约168705;其不稳定系数为54.82,脂肪系数为78.01,平均亲水系数为-0.440。预测到CRY2蛋白的二级结构中螺旋占33.4%,β折叠占7.9%,转角占58.6%。玉米CRY2蛋白与高粱、水稻、小麦、拟南芥、油菜、豌豆、烟草等植物的CRY2蛋白及玉米CRY1蛋白具有较高的一致性。玉米CRY1和CRY2蛋白均有699个氨基酸,氨基酸一致率达92.3%。[结论]电子克隆的结果为玉米cry2序列克隆提供了参考。     

利用密码子优化提高Bt cry1Ah基因在转基因玉米(Zea mays L.)中的表达

Bt cry1Ah基因是本实验室从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BT8中克隆的一种新型杀虫蛋白基因。在前期工作中已根据植物密码子偏好性对cry1Ah基因进行过一次优化。根据玉米密码子偏好性对cry1Ah基因进行第二次优化,并将两次优化的cry1Ah基因分别构建了pAhmG和pmAhb植物表达载体,利用农杆菌介导法转化玉米自交系综31,分别得到10株和9株阳性转基因玉米植株。通过ELISA、Western blot检测及生物活性检测,比较不同优化的基因在玉米中的蛋白表达量及抗虫情况。初步结果表明外源基因在玉米植株中可以稳定表达并可以遗传。二次优化基因比一次优化基因在玉米中的蛋白表达量更高,抗虫性更好。表明密码子优化有利于提高外源基因的表达。     

水库养殖对水环境、水生态影响调查分析

邵阳市北塔区13座水库因水库养殖而导至水生态、水环境持续恶化,这只是邵阳市1 176座各型水库的一个缩影,文章对其影响及危害进行分析,认为形势严峻,并提出破解之策。     

柽柳THWRKY12基因的克隆及表达分析

[目的]克隆柽柳THWRKY12基因,并对其进行表达分析。[方法]分别用400 mmol/L NaCl溶液、20%PEG及100μmol/L ABA对柽柳幼苗进行胁迫处理后,用RT-PCR技术研究THWRKY12基因在各组织中的表达情况。[结果]在NaCl和PEG处理下,THWRKY12基因在柽柳幼苗各组织中表达总体呈上调趋势,表明该基因与柽柳的抗盐碱及抗旱过程有关;且ABA处理后THWRKY12基因的表达模式与前两者大致相同,表明该基因可能通过ABA调控的信号通路参与柽柳的抗盐碱及抗旱调控。[结论]该研究为研究WRKY基因在柽柳抗逆性中的作用奠定了基础。     

Cloning and Characterization of Putative Hd6 Ortholog Associated with Zea mays L.Photoperiod Sensitivity

The photoperiod response of fowering is critical to the survival and successful reproduction in crops.The Hd6 gene,encoding a protein similar to the Arabidopsis α-subunit of CASEIN KINASE2α(CK2α)has been reported to affect flowering time through the photoperiodic pathway in rice.In this study,the maize ortholog,ZmHd6,has been cloned and its role in the photoperiodic pathway was investigated.ZmHd6 encodes 332 amino acids with six distinct domains: two CK2 active domains,a nuclear localization signal sequence,a N terminal domain,an ATP binding site,and an active site of serine/threonine protein kinase.ZmHd6 was constitutively expressed in the leaves and shoot apical meristem(SAM)with the highest expression in SAMs of plants with seven leaves under long and short day conditions.Delayed flowering time under long day(LD)conditions were observed in ZmHd6 overexpression transgenic Arabidopsis plants compared to the wild type.In transgenic Arabidopsis plants,ZmHd6 was expressed in a circadian oscillatory pattern,TOC1 peak expression was delayed,new G1,CO,and FT expressions reached to peak after 3 h while entering illumination period and oscillatory expression patterns of CO and FT were created during the dark phase.These results suggested that ZmHd6 might negatively regulate flowering time under LD conditions by delaying TOC1 peak expression and disrupting CO and FT expression in transgenic Arabidopsis plants.     

水曲柳FmPAL基因的克隆及表达模式的分析

在催化苯丙烷类代谢途径的第一步反应中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)起到关键酶和限速酶的作用,对植物有非常重要的生理意义。对水曲柳FmPAL基因进行了生物信息学以及表达模式分析,包括时空及其在NaCl、低温、IAA、ABA以及GA3处理下的特异性表达特征。结果表明,水曲柳FmPAL编码区全长为1674bp,编码557个氨基酸。FmPAL蛋白为稳定的亲水性蛋白,不存在信号肽但具有跨膜结构域。FmPAL基因与樟子松的PAL遗传距离比较近,说明它们亲缘关系比较近。FmPAL基因在新生枝和叶中相对表达量高于花、芽、叶柄等部位,并在新生枝中表达量最高,具有组织特异性。水曲柳新生枝和叶片中FmPAL基因在5月表达量相对较高。在非生物胁迫和激素诱导下,FmPAL基因的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不尽相同。在低温(4℃)、盐(NaCl)2种非生物胁迫下,FmPAL基因在处理12h后表达量最高,分别为对照组的34.3、24.3倍;在低温(4℃)和盐(NaCl)处理处理1h后,FmPAL基因表达量最低。FmPAL基因在脱落酸(ABA)处理1h后表达量最高,为对照组的11.9倍;生长素(IAA)处理12h后表达量最高,为对照组的37.2倍;赤霉素(GA)处理24h后表达量最高,为对照组的21.5倍;而FmPAL基因在脱落酸(ABA)、生长素(IAA)和赤霉素(GA)处理3h后表达量皆为最低。研究结果表明FmPAL基因响应非生物胁迫以及植物激素信号诱导。     

Bioinformatic Analysis of zm ERECTA-LIKE2 Gene from Zea mays

Zm ERECTA-LIKE2 sequences were isolated according to the Zea mays genome. The study indicates that zm ERECTALIKE2 is composed of 2 410 nucleotides and encodes a receptor-like kinase which consists of 774 amino acids by biological analysis. The results show that zm ERECTA-LIKE2 protein contains 13 domains of leucine-rich repeats and belongs to the PKclike family, it is a liposoluble protein, with a conserved transmembrane region.     

玉米干旱诱导表达基因ZmBTF3b的克隆与表达分析

【目的】克隆玉米ZmBTF3b并研究其参与逆境反应的分子机制,为揭示玉米抗逆分子机制奠定基础。【方法】应用生物信息学方法分析ZmBTF3b启动子序列特点;应用酵母单杂交方法验证该基因编码转录因子的转录激活活性;应用实时荧光定量PCR方法分析ZmBTF3b在玉米不同组织中的表达差异及其在非生物胁迫下的表达模式。【结果】从玉米抗旱自交系CN165中克隆得到干旱诱导表达基因ZmBTF3b,该基因编码蛋白含有169个氨基酸,具有新生多肽复合体(nascent polypeptide-associated complex,NAC)保守结构域;酵母单杂交试验证明ZmBTF3b具有转录激活功能;实时荧光定量PCR结果表明,ZmBTF3b在玉米花丝、幼穗、幼胚中表达量较高。ZmBTF3b受脱水干旱胁迫和PEG模拟干旱胁迫诱导根上调表达,而受冷、NaCl、ABA和SA诱导下调表达。【结论】ZmBTF3b编码蛋白具有转录因子的基本特性,在应答逆境胁迫特别是干旱胁迫时起重要作用。     

玉米ZmSCL7的克隆及功能研究

【目的】对玉米SCARECROW-LIKE 7（SCL7）进行克隆与表达研究,了解该基因表达的分子机制及其应用。【方法】以玉米叶片总RNA为模板,根据同源克隆策略设计简并引物,利用RT-PCR结合RACE技术,获得ZmSCL7的全长cDNA序列。利用同源性比对进行序列分析,通过Northern杂交分析ZmSCL7在不同逆境胁迫下的表达特征,对转基因烟草进行Western blot分析,并测定最大光化学效率、叶绿素、丙二醛和脯氨酸含量验证该基因的抗盐功能。【结果】获得ZmSCL7全长cDNA序列1 653 bp,编码550个氨基酸。Northern杂交表明该基因在NaCl、H2O2和低温处理条件下上调表达,在ABA处理条件下下调表达。与对照相比,转ZmSCL7烟草在200 mmol•L-1NaCl时萌发受到较小抑制,且最大光化学效率、叶绿素和脯氨酸含量上升,丙二醛含量下降。【结论】ZmSCL7作为一个转录因子受多种逆境胁迫诱导,该基因的过量表达提高了烟草的抗盐性。     

小麦TaLTR基因的克隆及初步表达分析

以小麦山融3号为试验材料,克隆了TaLTR cDNA序列(Low temperature-responsive RNA-bind-ing protein)。序列分析表明,TaLTR序列包含完整的ORF区,编码蛋白含有162个氨基酸,其氨基端包含一个RRM(RNA recognition domain)超家族保守的结构域,羧基端则富含甘氨酸;经半定量RT-PCR分析,表明TaLTR参与低温、干旱、盐胁迫逆境反应。     

玉米钙依赖蛋白激酶38(ZmCDPK38)的生物信息学及表达特性分析

[目的]研究ZmCDPK38与其它物种中同源基因之间的遗传进化关系,通过与亲缘关系较近且功能已知的同源基因比较,对ZmCDPK38的功能进行理论预判.确定ZmCDPK38基因在不同组织和不同胁迫条件下的表达特性.[方法]生物信息学分析使用在线分析工具及MEGAX软件;基因表达分析采用Real-time PCR.[结果]...     

水稻渗透胁迫抑制表达基因的克隆与表达分析

通过基因芯片技术,鉴定了一个PEG6000胁迫抑制表达基因。该基因编码MYB转录因子,命名为OsSRMYB1。荧光定量PCR研究结果表明,该基因的表达显著受PEG6000抑制,受氧化胁迫诱导,而低温和ABA处理下该基因的表达未发生显著变化。组织表达分析结果表明,OsSRMYB1基因在水稻不同组织中均有表达,在叶中表达量较高。在不同生长阶段的穗中,OsSRMYB1基因在发育中的穗中表达较高,在成熟穗和幼穗中表达量较低。本研究为进一步深入分析OsSRMYB1的生物学功能提供参考。     

Yield penalty of maize (Zea mays L.) under heat stress in different growth stages: A review

Maize (Zea mays L.) can exhibit yield penalties as a result of unfavorable changes to growing conditions. The main threat to current and future global maize production is heat stress. Maize may suffer from heat stress in all of the growth stages, either continuously or separately. In order to manage the impact of climate driven heat stress on the different growth stages of maize, there is an urgent need to understand the similarities and differences in how heat stress affects maize growth and yield in the different growth stages. For the purposes of this review, the maize growth cycle was divided into seven growth stages, namely the germination and seedling stage, early ear expansion stage, late vegetative growth stage before flowering, flowering stage, lag phase, effective grain-filling stage, and late grain-filling stage. The main focus of this review is on the yield penalty and the potential physiological changes caused by heat stress in these seven different stages. The commonalities and differences in heat stress related impacts on various physiological processes in the different growth stages are also compared and discussed. Finally, a framework is proposed to describe the main influences on yield components in different stages, which can serve as a useful guide for identifying management interventions to mitigate heat stress related declines in maize yield.     

玉米SAMS基因的克隆与序列分析

腺苷甲硫氨酸合成酶（SAMS）是植物代谢中的1个关键酶,它催化ATP和L一甲硫氨酸合成腺苷甲硫氨酸（SAM）。以玉米为材料,用Trizol一步法提取总RNA,根据已报道的水稻和小麦等的SAMS基因设计1对引物．通过RT-PCR方法获得1条约1．2kb特异片段,连接T载体测序,其全长共1191bp,编码496个氨基酸残基。利用生物信息学分析,结果表明：SAMS蛋白疏水性最大值为1．73,最小值为-2．1;无跨膜域;二级结构主要以无规卷曲为主。