刚毛柽柳NAC24基因的表达及抗逆功能分析

【目的】NAC类转录因子是植物特有的最大的转录因子家族之一,广泛参与植物的生长发育过程,并在植物响应盐、干旱等多种非生物胁迫的过程中发挥至关重要的调控作用。本研究拟从盐生木本植物刚毛柽柳中克隆获得一个NAC转录因子基因,研究该基因的耐盐、抗旱功能,以期为研究木本植物NAC转录因子的抗逆分子机制奠定理论基础。【方法】在刚毛柽柳NaHCO_3胁迫转录组数据库中筛选获得一个NAC转录因子基因,将其命名为ThNAC24(GenBank登陆号:KF031949)。利用生物信息学工具将其与其他9个物种的NAC蛋白进行多序列比对,与拟南芥105个NAC蛋白进行进化树分析。分别用300 mmol·L^-1 NaCl和400 mmol·L^-1甘露醇对刚毛柽柳进行胁迫,在胁迫6、12、24和48 h后分别取刚毛柽柳根及叶组织。通过实时荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)技术分析盐、干旱胁迫下ThNAC24基因在不同胁迫时间点及不同组织的表达情况,初步鉴定其是否响应盐、干旱胁迫。为进一步研究ThNAC24基因的抗逆功能,分别构建植物过表达(pROKⅡ-ThNAC24)及抑制表达(pFGC5941-ThNAC24)载体。利用农杆菌介导的高效瞬时遗传转化体系获得ThNAC24基因瞬时过表达(OE)、抑制表达(IE)及对照(Control)刚毛柽柳植株。在盐、干旱胁迫下分析比较了ThNAC24基因瞬时过表达、抑制表达及对照刚毛柽柳植株的二氨基联苯胺(DAB)和氯化硝基四氮唑蓝(NBT)染色情况,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,及电解质渗透率、失水率及丙二醛(MDA)含量,鉴定ThNAC24基因的耐盐、抗旱功能。【结果】ThNAC24基因的开放阅读框为1 023 bp,编码340个氨基酸。多序列比对结果显示ThNAC24在N端的氨基酸序列相似度比较高,具有NAC家族的序列特征;系统进化树分析结果显示ThNAC24与ANAC103和ANAC082的亲缘关系较近。qRT-PCR结果显示:盐胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫12 h表达量最高,而叶组织中胁迫24 h的表达量最高;干旱胁迫下,ThNAC24基因上调表达,在根组织中胁迫6 h表达量最高,在叶组织中胁迫12 h的表达量最高。ThNAC24基因在刚毛柽柳根和叶组织中均有表达且响应盐和干旱胁迫。过表达ThNAC24基因显著降低了刚毛柽柳H_2O_2和超氧阴离子含量,增强了POD和SOD酶的活性,从而减少活性氧(ROS)的积累。过表达ThNAC24基因能够降低刚毛柽柳在逆境胁迫下的电解质渗透率、失水率及MDA的积累,从而保护细胞膜结构的完整性。【结论】刚毛柽柳ThNAC24基因能够响应盐、干旱胁迫,过表达ThNAC24基因植株通过增强POD和SOD活性,进而提高ROS清除能力,减少细胞受损或死亡,从而提高刚毛柽柳的耐盐及抗旱能力。     

刚毛柽柳ThBADH基因的克隆和表达分析

甜菜碱醛脱氢酶是甜菜碱合成的关键酶,能通过调节植物生理生化过程参与多种非生物胁迫响应。本研究从刚毛柽柳中克隆,获得一条BADH基因,命名为ThBADH基因。该基因有一个完整的开放阅读框架,其核苷酸序列全长为1 512bp,编码了503个氨基酸。预测其蛋白质分子量为54.58kD,理论等电点PI为5.21。qRT-PCR结果显示,在激素胁迫下,如JA、GA_3、ABA胁迫下,ThBADH基因能被诱导,但是表达不是很显著;而在非生物胁迫NaCl和PEG_(6000)处理条件下,ThBADH基因能被显著诱导;与对照相比,ThBADH基因诱导表达量最高,分别为对照的90.51倍和30.05倍。结果显示,ThBADH基因可能参与了刚毛柽柳对NaCl和PEG_(6000)胁迫响应过程,但其功能仍需进一步验证。     

刚毛柽柳 FeSOD 基因的克隆及耐盐应答分析磁

植物响应盐胁迫逆境,涉及一系列的保护酶类基因的表达和调控, SOD酶是其中重要的一类。本研究通过对盐胁迫后7个柽柳转录组分析和进一步测序验证,获得了2个柽柳FeSOD基因全长cDNA序列,它们编码蛋白的氨基酸残基数分别为256、308,分子量为63.8、75.4 kDa,理论等电点为5.0和5.1。实时荧光定量PCR结果显示这2个FeSOD基因在盐胁迫后柽柳根和叶中呈现不同的表达模式。在根中,第9天时, ThFeSOD1和ThFeSOD2基因的表达均明显上调。在叶中, ThFeSOD1和ThFeSOD2在胁迫3天受明显的诱导,而5天表达受明显的抑制。     

瞬时过表达ThCBL4基因提高刚毛柽柳耐盐能力

[目的]本研究拟从刚毛柽柳(Tamarix hispida)中克隆获得1个ThCBL4基因,研究该基因的耐盐功能。[方法]以Calcineurin B-like protein作为关键词,对实验室前期构建的刚毛柽柳转录组序列进行比对查找获得ThCBL4基因c DNA序列,并通过RT-PCR和测序验证克隆获得的ThCBL4基因序列。利用生物信息学工具进行序列分析。利用Real time RT-PCR分析了0.4 mol·L-1NaCl、20%(w/v)PEG6000和100μmol·L-1ABA胁迫处理后ThCBL4基因在刚毛柽柳根和叶中的表达情况。为了进一步分析ThCBL4基因的耐盐功能,构建了植物过表达载体pROKⅡ-ThCBL4,抑制表达载体p FGC5941-ThCBL4,并进行柽柳瞬时转化,同时以pROKII瞬时侵染柽柳作为对照。分析比较NaCl胁迫后瞬时转化柽柳POD、SOD酶活性、MDA含量和DAB、NBT及Evans blue染色情况,以综合评定ThCBL4基因的耐盐功能。[结果]ThCBL4基因c DNA长度为1 432 bp,编码区长度675 bp,编码224个氨基酸,编码蛋白分子量为25.57 k Da,理论等电点为5.0。3种不同环境处理后,ThCBL4基因在刚毛柽柳根中均为上调表达,在刚毛柽柳叶中均为下调表达。对盐胁迫后瞬时表达柽柳ThCBL4基因的表达分析显示,成功获得瞬时过表达(标记为OE)、抑制表达(标记为RNAi)转基因株系。进一步的生理指标和生理染色结果显示,盐胁迫下过表达ThCBL4植株的保护酶类SOD与POD活性明显高于对照和抑制表达株系。NBT和DAB染色结果显示,过表达植株的O·-2和H_2O_2含量明显低于对照,抑制表达植株的O·-2和H_2O_2含量明显高于对照;而Evans blue染色和MDA含量测定结果显示,与对照相比,过表达ThCBL4植株着色更浅、MDA含量更低,而抑制表达ThCBL4植株着色更深、MDA含量更高。[结论]ThCBL4基因可能参与了刚毛柽柳的耐盐胁迫应答,瞬时过表达ThCBL4基因通过提高植株的保护酶活性,降低活性氧氧化程度和细胞损伤的程度,从而提高了转基因刚毛柽柳的耐盐能力。     

马尾松PmPIN1基因的克隆及功能分析

【目的】PIN1基因通过调控生长素极性运输的方式在植物根系生长发育中发挥作用。对马尾松PmPIN1基因进行全长克隆和功能分析,有助于在分子水平揭示马尾松的生根机制。【方法】运用PCR和RACE技术成功克隆马尾松PmPIN1基因cDNA序列;利用生物信息学软件分析PmPIN1基因的核苷酸序列及其编码蛋白的氨基酸序列,并构建系统进化树;通过实时荧光定量分析PmPIN1基因在10年生马尾松幼根、1年生枝条、新叶、花中的表达量差异;利用农杆菌侵染法将PmPIN1基因转入烟草获得转基因植株,比较转基因烟草与转pCAMBIA-1302空白载体烟草之间的表型差异;用激光共聚焦显微镜观察PmPIN1-GFP荧光蛋白在转基因烟草根中的表达模式;酶联免疫法测定野生型和转基因烟草的根、根茎结合处及叶中的生长素含量;用不同浓度的生长素极性运输抑制剂1-N-萘基邻氨甲酰苯甲酸(NPA)处理野生型与转基因烟草,分析烟草根、根茎结合处、叶中的生长素含量变化;利用PEG介导法将16318-hGFP-PmPIN1重组载体转化至拟南芥原生质体中进行亚细胞定位分析。【结果】PmPIN1基因全长2914bp,包含2085bp的ORF,编码的蛋白由695个氨基酸组成,N端与C端均有膜运输蛋白。系统进化树显示马尾松与油松在发育树同一支上。通过实时荧光定量发现PmPIN1在不同组织中的表达量差异达到极显著,1年生枝条与幼根中表达量较高,花中最低。农杆菌介导法转化烟草获得的转基因烟草,较转空载烟草株高增长,生根量增加且根系变长。激光共聚焦显微镜观察得出转基因烟草根部中间有明显绿色荧光富集现象。酶联免疫法测定结果表明转基因烟草根、根茎结合处生长素含量高于野生型,且叶较根和根茎结合处减少。不同浓度NPA处理后,野生型烟草根中生长素含量变化达极显著,且生长素含量随NPA处理浓度的增加而减少;处理浓度为10nmol·L~(-1)时,叶中生长素含量最高;处理浓度为2nmol·L~(-1)时,根茎结合处生长素含量增加较多。不同浓度NPA处理后,转基因烟草不同部位生长素含量变化均未达到极显著。亚细胞定位分析表明PmPIN1蛋白主要分布于细胞膜上。【结论】马尾松PmPIN1与油松PIN1亲缘关系最近。PmPIN1属于膜蛋白。PmPIN1转基因烟草可能提高生长素由地上部位向地下部位的运输能力,减少NPA对生长素含量变化的影响,表明PmPIN1可能调控生长素的极性运输;PmPIN1-GFP绿色荧光富集在根部中间部位,PmPIN1在幼根中表达量较高,转基因烟草较转空载植株发根量多,根长长。研究结果表明PmPIN1基因可能在根系发育中发挥重要作用。     

银杏IspF基因的克隆与功能分析

采用RACE技术,从银杏中获得MEP途径中的第5个酶2-C-甲基-D-赤藓醇-2,4-环焦磷酸合成酶(IspF)基因的全长cDNA,命名为GbIspF(GenBank登录号:EF062579).该基因cDNA全长为897 bp,包含720 bp的开放阅读框,编码239个氨基酸残基的蛋白,在GbIspF的N-端有一个长为59个氨基酸残基的质体转运肽;序列多重比对表明GbIspF与其他植物IspF同源.利用半定量RT-PCR对GbIspF进行组织表达谱分析,结果表明GbIspF在银杏根、茎、叶、果中均有表达,但表达量差异较大,在叶中表达量最高,在根中表达量最低.功能互补分析表明GbIspF能推动工程菌XL1-Blue pTrcGbIspF pAC-BETA超量表达β-胡萝卜素,在颜色互补平板上呈现β-胡萝卜素特有的橘黄色,证实GbIspF具有典型的IspF基因功能.     

杜仲半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因EuCPI的克隆及功能分析

【目的】以杜仲种仁为试材,克隆EuCPI基因全长序列并分析其结构特征,探究该基因的抗逆功能及对黄粉虫生长发育的影响,为今后深入研究其抗逆机制提供理论基础。【方法】提取杜仲种仁的RNA并反转录成c DNA,采用RACE技术扩增EuCPI基因的全长c DNA序列;利用生物信息学网站对其所编码蛋白的理化性质及结构功能进行分析预测;利用pET28a质粒构建原核表达重组载体,对重组蛋白进行SDS-PAGE、Western Blot及蛋白纯化试验;利用重组的原核表达系统探究在盐胁迫和高温胁迫下含有EuCPI基因的大肠杆菌和对照组之间生长曲线的不同,初步鉴定该基因对大肠杆菌的影响;此外,利用诱导后的重组菌液饲喂黄粉虫,探究EuCPI基因对黄粉虫生长发育的影响。【结果】EuCPI基因具有547 bp的全长序列(GenBank登录号:MT702592),开放阅读框(ORF)为309 bp,编码蛋白由102个氨基酸组成,理论等电点(pI)为6.41,分子质量为11.17 kDa,不稳定指数为27.73,属于稳定蛋白,总平均亲水性为-0.416,属于亲水蛋白。氨基酸序列分析结果表明,EuCPI蛋白无跨膜结构,无信号肽,主要由50%的α-螺旋、36.27%的无规则卷曲、11.76%的延伸链和1.96%的β-折叠组成,属于半胱氨酸蛋白酶抑制剂家族。系统进化树分析结果表明,该蛋白与欧洲栓皮栎CPI编码蛋白同源性较高。通过构建的原核表达载体pET28a-EuCPI,诱导表达并纯化出15.29 kDa大小的重组蛋白。高温胁迫试验生长曲线结果表明,在37℃条件下前10 h含有EuCPI基因的BL21(DE3)大肠杆菌与对照组长势基本一致,而在42℃和50℃条件下前10 h含有EuCPI基因的菌生长速度明显大于对照组,且对照组出现明显的生长抑制情况。固体培养基盐胁迫试验结果表明,随着培养基中Na Cl浓度增加,试验组和对照组菌落均出现生长抑制现象,但含有EuCPI基因的菌落数量明显多于对照组,尤其在0.75 mol·L~(-1)时,前者有较多的单菌落存活而后者无单菌落存活;液体培养基盐胁迫试验生长曲线结果表明,在0.25 mol·L~(-1)NaCl浓度条件下,前8 h含有EuCPI基因的BL21(DE3)大肠杆菌生长速度明显大于对照组,且对照组出现明显的生长抑制现象。饲虫试验结果表明,取食含有EuCPI基因的饲料的黄粉虫体质量呈下降趋势,而对照组体质量呈上升趋势,经数据分析存在极显著差异(P0.01)。【结论】EuCPI基因能够提高大肠杆菌对高温胁迫和盐胁迫的耐受性,含有EuCPI基因的重组菌对鞘翅目昆虫黄粉虫的生长发育有一定抑制作用。     

蜡梅转录因子CpTAF10基因的克隆及功能分析

【目的】 TATA框结合蛋白相关因子TAF10作为基本转录因子之一,在生长发育和胁迫响应过程中发挥着广泛的、重要的生物学作用。对蜡梅中TAF10同源基因 CpTAF10的克隆与功能分析,有利于丰富对植物TAFs基因功能的认识,并为解析蜡梅抗逆形成的转录调节机理提供新的理论依据。【方法】以转录组数据库中获得的蜡梅TAFs家族基因序列,克隆得到 CpTAF10基因的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用实时荧光定量PCR 技术分析 CpTAF10基因在蜡梅不同组织及花期中的表达特性,以及高温、低温、盐胁迫及ABA处理后的表达变化。同时,构建 CpTAF10基因的过表达载体,采用花序侵染法进行拟南芥遗传转化,对拟南芥转基因纯合株系进行表型观察和胁迫耐性分析。【结果】获得的 CpTAF10基因 cDNA序列为712 bp,包含405 bp的开放阅读框(ORF),编码134个氨基酸,蛋白理论分子量为15.21 kDa,预测的等电点pI值为5.19。CpTAF10蛋白序列与其他植物同源序列具有较高的同源性,蛋白多序列比对显示CpTAF10蛋白属于TAF10同源蛋白,并含有组蛋白折叠结构域。表达特性分析结果发现,CpTAF10基因在蜡梅的根、茎、子叶、幼叶、成熟叶和花6个不同组织中均有不同程度的表达,其中,在成熟叶中的表达量最高。 CpTAF10在蜡梅花朵的不同花期中,呈现出波动的表达模式,在衰老期表达量最高。在低温、盐胁迫和ABA处理的蜡梅叶片中均能被诱导表达,但其表达变化各不相同。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因可提高盐胁迫下拟南芥种子的萌发率,相对于野生型植株,转基因植株的主根和侧根在盐胁迫下均表现出一定的生长优势。【结论】 CpTAF10基因能在低温、盐胁迫和ABA处理后诱导表达,可能参与蜡梅逆境胁迫耐性的分子调控。在拟南芥中过表达 CpTAF10基因显著提高了转基因拟南芥的萌芽率及主根和侧根的生长优势,在一定程度上可增强植物的盐胁迫耐性。     

蜡梅转录因子CpBBX24基因的克隆及功能分析

【目的】BBX (B-box)是锌指结构蛋白转录因子家族中一个重要的亚家族,在植物生长发育、植物信号转导及逆境胁迫响应中具有重要的调控作用。对蜡梅BBX24基因的克隆与分析,有利于丰富植物中对BBX基因家族的认识,为蜡梅抗逆调节机制提供新的理论依据。【方法】以蜡梅转录组数据库中获得的蜡梅CpBBX24基因cDNA序列为基础克隆基因全长,使用DNAStar和MEGA进行序列分析和进化树构建。采用qRT-PCR进行蜡梅不同组织及不同花期表达特性分析,以及ABA、 MeJA、干旱、高盐、高温和低温等处理后表达分析。同时,使用Gateway技术构建植物表达载体,花絮侵染法转化拟南芥,对T3代纯合系进行表型观察及非生物胁迫耐性分析。【结果】获得CpBBX24的cDNA序列长为1 374 bp,包含729 bp的开放阅读框(ORF),编码242个氨基酸,分子量为26.54 kD,等电点为4.93。序列分析表明CpBBX24蛋白在N端有两个串联的B-box结构域,其C端不包含CCT结构域。表达特性分析表明,CpBBX24在蜡梅根、茎、子叶、幼叶、成熟叶各器官,外瓣、内瓣、雌蕊、雄蕊等组织中均有表达,...     

山新杨钾离子通道基因PdbSKOR的克隆与功能分析

【目的】植物SKOR是典型的外向整流型Shaker类钾离子(K+)通道蛋白,介导根部K+向地上部的长距离运输。本研究克隆并鉴定杨树K+通道基因Pdb SKOR,在转录水平探讨其组织特异性表达特征及对缺钾、高钾、干旱和低温胁迫的响应情况,并明确其电生理学功能。【方法】通过同源克隆法,在山新杨中鉴定并克隆1个K+通道基因Pdb SKOR;运用MEGA 7.0软件构建山新杨等14种不同科属木本植物SKOR通道成员的系统进化树;利用实时荧光定量PCR分析Pdb SKOR的组织特异性表达特征及在转录水平根部Pdb SKOR对缺钾、高钾(60 mmol·L-1KCl)、干旱(15%PEG6000)和低温(4℃)处理的响应情况;借助膜片钳系统研究Pdb SKOR的电生理功能。【结果】在山新杨中克隆1个K+通道基因Pdb SKOR(Gen Bank No. MT335814),其编码蛋白含有6个离子通道跨膜域(S1—S6)、环核苷酸结合域、Ankyrin锚蛋白域和KHA二聚体功能结构域,属于典型的Shaker类K+通道; 14种木本植物SKOR蛋白的氨基酸一致性高达81.09%,S6跨膜区的氨基酸一致性最高(96%);不同科属植物的SKOR同源蛋白在遗传进化关系上差异较大,而同一科属植物的遗传距离较近,山新杨PbdSKOR与同属杨柳科的红皮柳的同源蛋白Spu SKOR的遗传距离最近;在Pdb SKOR启动子区域预测到18种顺式作用元件,主要包括发育调控、激素响应和胁迫响应等相关的调控元件;实时荧光定量PCR表明Pdb SKOR在3年生山新杨根部的相对表达量最高,其次是盛开期花和花序,在茎部、叶片和果絮中的表达量相对较低; Pdb SKOR在组培幼苗根部的表达水平也是最高的,且在转录水平对高钾处理没有响应,但对缺钾、干旱和低温胁迫处理较为敏感,其中,Pdb SKOR在幼苗根部的表达水平受缺钾或干旱处理的抑制均显著降低,受低温胁迫诱导而显著增强;膜片钳研究表明当细胞膜电位为+20 m V时,PdbSKOR离子通道即被激活,并记录到典型的外向整流电流,并随胞外K+浓度的降低而增大,且正向电压越大,内向整流的电流越强,表明PdbSKOR是一个电压依赖的外向整流型K+通道。【结论】从山新杨中克隆并鉴定了1个K+通道基因Pdb SKOR;山新杨PdbSKOR与红皮柳Spu SKOR在系统进化关系上最近; Pdb SKOR主要在山新杨根部(成年树和幼苗)表达,幼苗根部Pdb SKOR在转录水平受缺钾、干旱和低温胁迫的调控; PdbSKOR是山新杨根部主导K+外排的通道。     

杜鹃红山茶CaAPX基因的克隆、表达及功能分析

[目的]利用分子生物学技术探讨杜鹃红山茶CaAPX基因的表达模式及在模式植物烟草中所起的抗寒、耐热作用,为今后山茶花抗逆育种奠定基础。[方法]根据山茶花同源序列设计特异性引物,利用同源克隆和3’,5’-RACE技术,从杜鹃红山茶嫩叶组织中克隆出抗坏血酸过氧化物酶(APX),命名为CaAPX,基因全长1 097 bp,开放阅读框753 bp,编码250个氨基酸。实时荧光定量PCR对杜鹃红山茶7种组织和温度胁迫下该基因的表达模式进行分析。[结果]表明:CaAPX基因在杜鹃红山茶7种组织中均得到表达,但表达水平不一,表达量由高到低依次为:未成熟果实嫩叶花苞叶芽种胚花瓣花芽,其中,未成熟果实中的表达量是其它组织的2.6811.44倍;温度胁迫处理8 h后该基因呈上调表达,CaAPX基因表达量分别是0 h的3.49和2.67倍。CaAPX基因转化烟草分析表明,过量表达CaAPX基因后,APX活性提高了2.58 4.09倍,抗坏血酸(As A)含量提高了2.673.56倍,并且转基因烟草植株的抗寒、耐热能力也获得提高。[结论]通过过量表达CaAPX基因能够提高烟草植株的抗寒、耐热性,为山茶花抗逆育种提供了科学依据。     

刚毛柽柳 TheIF1A 基因的互作蛋白及其表达模式分析

翻译起始因子是一类翻译起始所必需的特异蛋白因子,前期研究表明柽柳翻译起始因子 (TheIF1A) 基因能对外界盐和干旱等非生物胁迫做出响应,且过表达 TheIF1A基因能提高酵母和烟草的抗旱耐盐能力。为进一步研究TheIF1A基因的抗逆机制,本研究通过酵母双杂交对柽柳翻译起始因子(TheIF1A) 基因的互作蛋白进行了筛选,共获得5个互作蛋白,分别为RNA聚合酶β II亚基 (RNA polymerase beta II subunit)、ATP合成酶CF1α亚基蛋白 (ATP synthase CF1 alpha subunit protein)、细胞色素b6/f 复合物亚基IV(cytochrome b6/f complex subunit IV)、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶小亚基蛋白(ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit)和组蛋白乙酰转移酶(histone acetyltransferase)。利用实时荧光定量PCR对这5个蛋白基因及 TheIF1A 基因在盐和干旱胁迫处理下的表达模式进行分析,结果表明:这些蛋白基因在盐和干旱胁迫下的表达模式与 TheIF1A基因基本一致,表明TheIF1A可能通过与这些蛋白相互作用来参与逆境胁迫应答。为进一步研究TheIF1A 基因的抗逆机理奠定了基础,有利于完善林木抗逆机制的研究,并为通过基因工程手段提高林木抗逆性提供了候选基因。     

一个毛白杨MADS盒基因的克隆与功能分析

利用PCR技术,从毛白杨花序材料中分离出一个MADS盒基因PtSEP3.蛋白序列比较和同源树分析表明,该基因与拟南芥SEP3同源.表达分析显示PtSEP3不仅在成年植株雌蕊和雄蕊中表达,也在幼茎、幼叶和顶芽中表达.在35S启动子驱动下,PtSEP3超表达的毛白杨转基因植株发生了明显的形态变化,表现为叶序不规则,在同一节间常数枚集生;并且叶片基部形态与野生型的心形不同,大部分为楔形.在离体条件下,在芽分化培养基上,PtSEP3转基因株系的根和叶外植体可以诱导发生带有花柱和子房室的子房状结构.试验结果说明PtSEP3参与了毛白杨花器官的发生,并可能在维持茎端分生组织分化出正常形态的叶片中也起着作用.     

核桃JrWOX4b基因的克隆和功能分析

[目的]为探索WOX4b基因在核桃不定根发生过程中的调控作用提供理论支撑.[方法]以核桃品种'林早香'(Juglans?regia?'Linzaoxiang')的cDNA为模板克隆该基因CDS全长序列;利用生物信息学技术对其进行多重序列比对和系统进化分析;构建该基因与黄色荧光蛋白(Yellow?Fluorescent?...     

中山杉407ThP5CS和Thδ-OAT的克隆及干旱胁迫下的表达分析

[目的]探究中山杉407(Taxodium mucronatum♀×T.distichum♂)(T.hybrid‘Zhongshanshan 407’)的Th P5CS和Thδ-OAT基因与植物耐旱性的关系,为落羽杉属植物抗性育种提供新的基因资源。[方法]利用RACE技术从中山杉407中分别克隆Th P5CS和Thδ-OAT基因c DNA全长,通过生物信息学手段分析预测其编码蛋白的结构和功能。基于干旱-复水试验,采用半定量和实时荧光定量技术研究中山杉407 Th P5CS和Thδ-OAT的表达特性。[结果]从中山杉407中克隆了编码P5CS和δ-OAT蛋白的基因,分别命名为Th P5CS和Thδ-OAT,其中,Thδ-OAT包含1个长度为1 494 bp的ORF,编码497个氨基酸,与樟子松(Pinus sylvestris L.)δ-OAT蛋白的序列相似性高达92%;Th P5CS包含1个长度为1 545 bp的ORF,编码514个氨基酸,与花烛属植物(Anthurium amnicola)P5CS蛋白的序列相似性为87%。半定量与定量PCR结果一致,在自然干旱和复水环境下,Th P5CS在中山杉407及其父本落羽杉(T.distichum)、母本墨杉(T.mucronatum)中均表现为先上调再下调的趋势,而Thδ-OAT在中山杉407及其父母本中相对表达量则存在差异。[结论]干旱胁迫下,Thδ-OAT和Th P5CS基因的正反方向调节是中山杉407及其亲本在干旱胁迫与恢复状态下控制脯氨酸水平的关键机制,其中,Th P5CS在中山杉407及其亲本脯氨酸的合成过程中起重要作用。     

巨龙竹肉桂醇脱氢酶基因(DsCAD)的克隆及功能分析

肉桂醇脱氢酶(cinnamyl alcohol dehydrogenase,CAD)是木质素生物合成途径的关键酶。研究根据巨龙竹转录组数据设计的一对特异引物,运用逆转录PCR(RT-PCR)技术从巨龙竹茎秆中克隆得到肉桂醇脱氢酶基因DsCAD,该基因包含1080 bp的完整c DNA开放阅读框,编码359个氨基酸,理论相对分子质量38689.6,等电点6.18。利用生物信息学方法对DsCAD进行分析,结果显示:DsCAD氨基酸序列包含CAD超家族的保守结构域,具有植物CAD基因的典型特征;其与禾本科植物CAD基因的同源性较高,亲缘关系较近,其中与孝顺竹的同源性高达95%。荧光定量PCR检测结果显示DsCAD基因在巨龙竹竹笋中的表达量要高于茎秆,而在茎秆中的表达量有明显高于叶。     

毛果杨Rubisco活化酶基因的克隆与功能分析

【目的】核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)是参与植物光合作用的第1步碳同化的关键酶,而Rubisco活化酶(RCA)能够使Rubisco处于稳定的催化活性状态,从而提高光合效率。本研究从毛果杨中克隆RCA基因并通过遗传转化南林895杨,获得PtRCA高表达的转基因株系,并进行分子检测及相关功能分析,为培育杨树新型高光效抗逆品种提供依据。【方法】基于毛果杨基因组数据库信息克隆PtRCA基因序列,利用生物信息学对PtRCA基因进行功能和结构分析。采用Gateway技术将PtRCA构建到植物表达载体pGWB406中,以南林895杨为受体材料,通过农杆菌介导法进行遗传转化。以转PtRCA基因南林895杨和对照(南林895杨)为材料,测定分析在高温胁迫下转基因植株的基因表达、光合参数和叶绿素荧光参数的差异。【结果】从毛果杨中克隆获得PtRCA的CDS序列长1 323 bp,编码440个氨基酸残基,其蛋白相对分子质量为48 315.9 Da,等电点pI为5.57,为疏水性蛋白,无信号肽以及跨膜结构;通过序列对比,发现PtRCA属AAA+超级家族一员,且与大豆、拟南芥RCA蛋白同源性较高。转PtRCA基因南林895杨RCA表达量均高于对照,且能够利用强光充分进行光合作用,其光饱和点也均高于对照,增加约12.5%~37.5%;光补偿点除3号株系外,其他转基因株系均略低于对照;转基因植株在光饱和点的光合速率比对照增高24.6%~55.7%。转基因株系对CO_2的利用能力和羧化效率均强于对照组,CO_2饱和点除1号和4号株系外,其他株系均比对照低12.5%~25.0%;CO_2补偿点比对照降低53.1%~80.4%;光呼吸比对照低37.7%~79.3%,并且转基因杨树在CO_2饱和点的光合速率比对照增高4.4%~26.4%。另外,转基因杨树表现出耐光氧化的能力,光氧化处理后,对照PSⅡ原初光化学效率下降61.7%,而转基因杨树下降45.0%~53.1%;对照PSⅡ实际光化学效率下降54.1%,而转基因杨树下降38.7%~52.0%;光化学猝灭系数对照下降68.3%,而转基因杨树下降51.0%~65.8%;非光化学猝灭系数对照仅增加3.0%,而转基因杨树增加6.0%~26.5%。【结论】杨树Rubisco活化酶(PtRCA)蛋白与大豆、拟南芥RCA蛋白同源性较高。通过实时定量及相关生理分析表明,转PtRCA基因南林895杨具耐高温特性,利用CO_2和强光进行光合作用的能力较强,催化Ru BP进行羧化反应的效率较高。转PtRCA基因杨树能够充分利用吸收的光子,PSⅡ反应中心效率较高,过剩光能量得到较好的耗散,表现出耐光氧化的能力。研究结果表明,PtRCA基因的高效表达提高了转基因植株的光合效率,并对高温高光强具有调节能力。     

APETALA1基因启动子的克隆与功能分析

为了分析AP1的表达调控模式,本研究克隆了拟南芥花异常株系AFDL的AP1启动子,启动子元件预测结果表明:AP1启动子中含有3个结合MADS调控因子的CArG box(从5'依次编号为CArG1、CArG2、CArG3),通过删减AP1启动子长度以及改变CArGbox数量构建了5个GUS表达载体并转化野生型拟南芥.测序结果显示:AFDL的AP1启动子在核苷酸序列上与野生型拟南芥完全一致,这表明AP1在AFDL中的表达显著降低并不是启动子序列突变引起的;转基因植株的GUS表达模式说明了CArG1在花发育早期及后期激活基因的表达,CArG2在整个后期都对基因的表达有抑制作用,而CArG3在花发育初期就能抑制基因的表达,并且在中后期仍然保持了对下游基因的抑制作用,CArG box1、2、3对AP1的表达有显著但非决定性的影响.此外,还推测在AP1启动子0～-3 579 bp范围之外存在影响AP1在第4轮花器官表达的调控元件,-3 579 bp至-1 752 bp区域可促进AP1的表达,而AP1启动子-1759 bp至-1359 bp区域除CArG2外的其它元件对调节其表达无明显作用.     

毛白杨PtCDD基因5'片段的原核表达及功能分析

根据GenBank中毛白杨钙离子依赖型脱氧核糖核酸酶(PtCDD)基因序列,以毛白杨形成层区域的cDNA为模板,经PCR扩增出该基因上游637 bp的cDNA片段.将该片段与PET-30b( )载体连接,构建杨树PtCDD基因片段原核表达载体并进行表达研究,获得大量的PtCDD-(HIS)6 融合蛋白.并进一步对该蛋白进行纯化和功能检测.结果表明:PtCDD基因片段能够在大肠杆菌体内表达出具有DNase功能的蛋白,克服了因表达全酶可能强烈降解DNA所带来的不能最终获得表达产物的问题,为今后PtCDD蛋白的抗体制备以及进一步研究奠定了基础.