毛果杨赤霉素氧化酶基因家族鉴定与功能分析

【目的】赤霉素氧化酶(GAox)是不同赤霉素之间相互转化的关键酶,属于2-酮戊二酸依赖性双加氧酶基因家族(2ODD),选择毛果杨GAox基因家族为研究对象,探究木本植物GAox基因家族成员的进化关系和功能分化机制。【方法】在Phytozome和PLAZA数据库中搜索到水稻、拟南芥和毛果杨2ODD基因,通过系统进化分析确认毛果杨2ODD基因中参与赤霉素代谢的GAox基因,然后整合基因组定位、基因结构、基因表达模式和酶生化活性等数据对GAox基因家族进行研究。【结果】从毛果杨基因组中鉴定得到124个2ODD成员,通过系统进化分析确认其中包含27个GAox基因,它们可能参与到赤霉素合成。毛果杨27个GAox基因分成4个亚家族,分别是C20-GA2ox、GA20ox、C19-GA2ox和GA3ox。基因组定位的结果发现27个毛果杨GAox基因分散定位在19条染色体中的14条染色体上,其中有11对GAoxs基因是由基因组的大片段重复产生的。酶学活性测定的结果表明,PtGA2ox3和PtGA2ox5催化GA1生成GA8,GA9生成GA51,而PtGA20ox6、PtGA20ox7和PtGA20ox8催化GA15生成GA24,GA24生成GA9,GA53生成GA20,显示该基因家族成员在底物特异性方面发生了变化。其中PtGA2ox3对GA9的活性是PtGA2ox5的104倍,但是PtGA2ox3和PtGA2ox5具有相似的三维结构。通过活性中心的序列比对发现,PtGA2ox3存在多个非极性氨基酸,PtGA2ox5存在多个带羟基的氨基酸,推测Pt GA2ox3活性中心位置附近的非极性基团是引起其催化活性高的原因。【结论】毛果杨GAox基因家族的基本特征、进化关系和部分基因的功能得到了初步解析,为加深对毛果杨赤霉素代谢途径的了解提供新的视角。     

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.     

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。     

毛果杨全基因组NBS类型抗病基因分析

病原菌威胁植物的生存繁殖,植物与病原菌之间存在着共进化关系(Holub,2001).植物对外界病原菌的防御体系包括其自身固有和病原菌诱导,其中病原菌诱导的防卫系统的一个重要方面就是表达产物能特异性识别病原菌中相应无毒基因(avirulence gene,avr基因)编码产物的植物抗病基因(resistance gene,R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.     

‘84K’杨组氨酸激酶基因PaHK3b的克隆及功能分析

[目的]本研究克隆了银腺杨‘84K’(Populus alba×P. glandulosa ‘84K’)组氨酸激酶基因PaHK3b启动子及编码区,并对其表达进行检测及功能鉴定,为深入研究PaHK3b基因在杨树生长发育的调控作用提供线索,为杨树分子育种及品种改良奠定基础。[方法]根据毛果杨(P. trichocarpa Torr.Gray)基因组信息,设计引物克隆‘84K’杨组氨酸激酶基因PaHK3b启动子及CDS序列,并对其保守结构域和启动子顺式作用元件进行分析;同时,对‘84K’杨进行植物激素处理(10μmol·L~(-1)ABA、10μmol·L~(-1)6-BA、10μmol·L~(-1) IBA、10μmol·L~(-1)GA3及10μmol·L~(-1)水杨酸(SA))及非生物胁迫处理(42℃高温、0℃低温、200 mmol·L~(-1) NaCl和5%PEG6000),利用实时定量PCR(qRT-PCR)方法检测PaHK3b基因表达情况与表达响应差异,并采用原核表达方法初步确定PaHK3b基因的生物学功能。[结果]PaHK3b基因编码框区长度为3 060 bp,编码1 019个氨基酸,PaHK3b蛋白具有CHASE、HisKA和REC等典型的细胞分裂素受体结构域。PaHK3b基因启动子序列中不仅含有大量TATA框和CAAT框常见核心元件,还包含低温响应元件LTR、防御与胁迫响应元件TC-rich repeats、赤霉素响应元件GARE-motif、水杨酸响应元件TCA-element等顺式作用元件,这些元件与杨树的激素响应和逆境胁迫响应密切相关。qRT-PCR分析表明:PaHK3b基因在叶片中表达最高,根部中等,茎中最少;另外,与正常条件下相比,在高温、低温、NaCl及PEG处理时,PaHK3b基因表达量与对照明显增高,分别为对照的2.67、2.61、2.28、1.87倍;用IBA诱导处理时,基因表达量与对照相比差异不大,而在6-BA、ABA、GA3及SA处理时,基因表达量与对照相比均呈下调表达;在添加5%PEG6000的LB液体培养基中,转入PaHK3b基因原核表达载体的大肠杆菌菌株生长速度显著高于对照,在添加50～150 mmol·L~(-1)NaCl的LB固体培养基上,转入PaHK3b基因原核表达载体的大肠杆菌菌株单克隆生长均好于对照。[结论]‘84K’杨PaHK3b基因启动子含有逆境和激素响应元件,表明PaHK3b基因与杨树植物激素信号及非生物胁迫信号响应密切相关。经非生物胁迫处理、激素处理及原核表达证实,杨树PaHK3b基因参与杨树植物激素信号响应,并在其抗逆境胁迫过程中发挥重要调控作用。     

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.     

青杄转录因子基因PwNF-YB8的克隆与功能分析

【目的】NUCLEAR FACTOR Y(NF-Y)转录因子在真核生物中广泛存在,通常由NF-YA、NF-YB和NFYC 3个亚基形成异源三聚体,来结合下游靶基因启动子中的CCAAT顺式作用元件,进而调控植物的生长发育进程,并参与植物非生物逆境胁迫过程。本研究对青杄中PwNF-YB8基因的表达特性及功能进行分析,揭示其参与的生理过程及对非生物逆境胁迫的响应。【方法】根据实验室前期EST测序及RNA-seq转录组数据分析结果获得青杄NF-Ys家族基因序列,克隆得到PwNF-YB8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qRT-PCR分析PwNF-YB8在不同组织和花粉萌发过程中的表达特性,以及高温、盐胁迫、甘露醇、ABA处理后的表达变化。亚细胞定位揭示PwNF-YB8在细胞中发挥功能的场所。通过酵母双杂交试验、双分子荧光互补试验分别检测PwNF-YB8的转录激活活性以及与PwHAP5的互作情况。农杆菌介导花序侵染法转化野生型拟南芥(WT),获得纯合的PwNF-YB8过表达株系。利用CRISPR/Cas 9技术获得其同源基因AtNF-YB8的突变体。甘露醇和盐处理后测定野生型(WT)、空载体(VC)、突变体株系(nfyb8-cas9#1/12)和过表达株系(L4、L5)的萌发率、幼苗根长,分析比较不同株系对于渗透胁迫和盐胁迫的耐受能力。【结果】PwNF-YB8基因的开放阅读框为489 bp,编码162个氨基酸,具有典型的NF-YB保守结构域,并且与白云杉同源基因具有较近的亲缘关系。SqRT-PCR和qRT-PCR结果表明在青杄的根、茎、针叶和花粉中均能检测到PwNF-YB8的表达,其在花粉中的表达量最高。亚细胞定位试验结果显示,PwNF-YB8定位于细胞核、细胞质中。酵母自激活试验显示PwNF-YB8自身无转录激活活性。进一步对青杄幼苗进行高温(42℃)、盐胁迫、甘露醇和脱落酸处理后发现,PwNF-YB8对干旱和盐2种非生物逆境处理明显响应。PwNF-YB8参与了花粉萌发过程,在花粉萌发36 h时表达量最高。酵母双杂交和双分子荧光互补试验证明PwNF-YB8能够与NF-YC亚基中的PwHAP5互作,可能共同参与花粉管发育调控。甘露醇或盐处理下,异源过表达PwNF-YB8基因的拟南芥种子萌发率与野生型差异不显著,但其根长表现出一定的生长优势。【结论】青杄PwNF-YB8能够与PwHAP5互作,参与花粉萌发和花粉管生长过程,并在干旱、盐胁迫响应中发挥作用。     

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。     

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?...     

毛果杨基因组序列草图的构建与初步分析

本文报道黑三角叶杨(Populus trichocarpa Torr.& Gray),也即毛果杨全基因组序列测定及分析结果.采用鸟枪测序法并结合遗传作图最终获得该物种全基因组序列草图.本研究还鉴定出45 000多个蛋白质编码基因.分析结果进一步显示,该物种在杨柳科属种分化之前曾经历过一次全基因组复制事件,大约有8 000对经复制产生的重复基因至今依然保留在杨属基因组之中;至于年代更为久远的另一次复制事件则发生在杨属与拟南芥属种系分化之前.与拟南芥属相比,杨属植物在核苷酸取代,串联基因重复,以及染色体重排上似乎均显得较为缓慢.杨属基因组的蛋白质编码基因明显多于拟南芥属,每一个拟南芥基因平均约存在1.4至1.6个杨属同系物.不过,该两个基因组中蛋白质结构域的相对频率基本相同.此外,在杨属基因组中还发现大量与木质素纤维素壁生物合成,分生组织发育,抗性,以及代谢物转运相关的特异性基因.     

毛果杨MAP65基因家族的扩张与表达分析

[目的]以林木模式植物毛果杨为研究材料,旨在研究毛果杨MAP65基因家族成员的扩张与表达情况,为MAP65的功能研究提供参考.[方法]利用BLASTP基于Phytozome数据库鉴定毛果杨的MAP65基因家族成员,采用Prot-Param、Plant-mPLoc、LocTree3、Wolfpsort、MAGA7.0、G...     

刺五加过氧化氢酶基因的克隆与表达分析

为了深入了解过氧化氢酶(catalase,CAT)基因在刺五加抗逆反应及次生代谢中的作用,采用RACE技术克隆到刺五加CAT基因的cDNA全长序列,并通过RT-PCR法检测了CAT在刺五加不同生长发育时期和器官中的表达情况。刺五加CAT基因cDNA全长1 840 bp,开放阅读框长1 479 bp,编码492个氨基酸的蛋白。该蛋白包含CAT家族的标志性序列,定位于过氧化物酶体。刺五加CAT基因在不同生长发育时期和器官中均有表达,但表达量具有显著差异(P0.05)。其中盛花期的表达量最高,是最低量果实基本成熟期的1.28倍;各器官中,叶柄的表达量最高,是茎最低量的1.48倍。     

蜡梅几丁质酶基因的克隆与原核表达

在构建好蜡梅花cDNA文库并进行EST分析基础上,通过随机克隆测序,得到1个蜡梅几丁质酶的cDNA基因,命名为Cpchia(GenBank登录号:FJ749130).Cpchia cDNA全长为1 184 bp,开放阅读框为954 bp,编码317个氨基酸,其结构包括信号肽、几丁质结合域、可变交联区、催化区,无C端延伸区,为Class Ⅰ b型胞外几丁质酶,属于几丁质酶第19家族.将Cpchia克隆到原核表达载体pET-28a(+),在大肠杆菌BL21细胞中以包涵体形式表达融合蛋白,利用透析法获得复性蛋白,其几丁质酶活性经DNS法检测达到200 U·mL~(-1).酶活性和稳定性分析表明,试验条件下,pH 7.0有利于酶的稳定和活性发挥,40 ℃活性最高,在0 ℃低温下也有较高活性.上述结果说明,分离的Cpchia基因编码蛋白具有几丁质酶活性,而且可能与蜡梅花的抗寒性形成有关.     

滇牡丹ω-6脂肪酸脱氢酶基因的克隆与功能分析

ω-6脂肪酸脱氢酶(FAD2)是亚油酸合成的关键酶,催化油酸脱氢形成亚油酸。以滇牡丹种子为材料,研究根据转录组数据设计的特异引物,采用RT-PCR方法,克隆滇牡丹ω-6脂肪酸脱氢酶(FAD2)并分析其功能。获得一个ω-6脂肪酸脱氢酶基因,将其命名为Pd FAD2。结果表明,该基因与芍药的同源性为98.7%。经氨基酸序列比对,推断滇牡丹FAD2具有植物FAD2特有的3个组氨酸区,包含完整的c DNA开放阅读框,由1 155bp组成,编码384个氨基酸残基。半定量PCR的结果显示,滇牡丹FAD2基因在花、茎、叶、种子中均有表达,在根中只有微弱表达。研究结果为研究滇牡丹不饱和脂肪酸代谢奠定基础,也为油用滇牡丹育种提供理论依据。     

黑杨三倍体 PtSIP3基因的克隆与功能分析

本研究以黑杨中林46三倍体为材料,依据前期表达谱芯片的分析结果,分离克隆得到三倍体材料中高表达基因PtSIP3,该基因的编码产物为钙调磷酸酶B(Calcineurin B-like Proteins,简称CBL)的靶蛋白。随后构建了双元表达载体pRI101-PtSIP3,并成功的转入拟南芥中。经qRT-PCR表达分析和表型观察,发现PtSIP3 在拟南芥中异源过表达会抑制胚和果荚的发育、促进根的快速伸长。推测该基因在黑杨三倍体中的表达升高,可能会参与黑杨三倍体的营养生长期的调控并促进根的发育。     

杨树油菜素内酯合成基因DET2的克隆与功能分析

[目的]DET2基因编码一个5α-还原酶,是油菜素内酯(BRs)合成过程中的关键限速基因。研究DET2基因在杨树生长发育中的作用,对于进一步研究油菜素内酯在木本植物中的调控机制有重要意义。[方法]从银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa,‘84K’)克隆得到拟南芥AtDET2同源基因PagDET2,利用生物信息学对其进行序列比对、生化特征分析、构建系统发育进化树。通过RT-PCR分析其在杨树中的表达模式。构建由CaMV 35S强启动子驱动的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化84K杨,得到PagDET2-OE转基因植株。分析过表达DET2基因对于转基因植株内源BRs含量、植株生长和抗逆的影响。[结果]克隆了包含全长编码区PagDET2基因全长,可编码一个长度为257个氨基酸的蛋白质。其蛋白序列与毛果杨、拟南芥、水稻、棉花、大豆、番茄DET2蛋白同源性较高,说明该基因在进化过程中相对保守。PagDET2在84K杨不同组织中均检测到表达,其在茎中的表达较高。通过ELISA检测植物BRs含量发现,过量表达DET2可以显著提高杨树内源BRs含量。过量表达DET2基因,可以导致转基因植株的高生长,但对盐胁迫更加敏感。[结论]DET2基因作为BRs合成的关键基因,在杨树中过量表达可以显著提高内源BRs含量,促进植株增高。DET2转基因植株的获得为进一步分析BR参与木本植物生长发育的调控机制奠定了基础。     

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。