MdWRKY40介导提高苹果与拟南芥对轮纹病菌的免疫抗性

【目的】从‘富士’苹果中克隆MdWRKY40,研究其在水杨酸(SA)诱导条件下的表达模式及在苹果轮纹病抗病信号通路中的作用,为进一步揭示苹果的抗病机制提供理论依据。【方法】以‘富士’苹果为试材,克隆MdWRKY40的全长CDS序列,对其进行生物信息学分析,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其在苹果各组织中的表达水平,及对非生物胁迫SA的响应;研究外源SA处理对苹果叶片接种轮纹病菌(Botryosphaeria dothidea)的影响,并利用qRT-PCR检测病程相关蛋白基因的表达;将MdWRKY40在拟南芥中进行异源表达,对稳定表达的拟南芥幼苗叶片进行接菌处理,观察叶片发病程度及发病叶片数量,并采用qRT-PCR分析病程相关基因的表达;测量拟南芥幼苗的根系长度,并利用qRT-PCR检测生长素相关基因的表达。【结果】MdWRKY40包含长为858 bp完整的开放阅读框,编码286个氨基酸,预测其分子量为32.088 kD,等电点为8.15。系统进化树分析表明,MdWRKY40与白梨PbWRKY40序列相似性最高,亲缘关系最近,与拟南芥AtWRKY40在不同的分支上,亲缘关系较远,利用DANMAN软件进行MdWRKY40与AtWRKY40的多序列比对分析发现,MdWRKY40蛋白与AtWRKY40蛋白虽然都含有一个WRKYGQK保守结构域,但相似度仅为29.78%。qRT-PCR分析表明,MdWRKY40在根中的表达水平最高,在叶中的表达水平最低,并且在根、茎、叶中,SA均诱导了MdWRKY40的表达,且均呈现先升高后降低的趋势,在6 h时表达量最高;外源SA处理提高了苹果叶片对轮纹病菌的抗性,未处理的叶片发病率达92.59%,SA处理后发病率降至79.26%,并显著提高了病程相关蛋白基因MdPR2、MdPR5的表达量。与野生型相比,在拟南芥中异源过量表达MdWRKY40显著提高了拟南芥叶片对轮纹病菌的抗性,野生型拟南芥发病率达77.5%,而两个转基因拟南芥株系发病率仅为21.5%和17.4%,并显著提高了病程相关基因PR1、PR3、PR4的表达。过表达MdWRKY40的拟南芥植株根系生长受到抑制,培养7 d后转基因拟南芥主根长度分别是野生型拟南芥的39.9%和43.1%,培养10 d后主根长度分别是野生型拟南芥的58.5%和55.4%。基因表达结果显示,生长素合成相关基因AtTAA1和生长素运输相关基因AtPIN1、AtPIN2的表达水平在MdWRKY40过表达株系中显著低于野生型。【结论】MdWRKY40表达受SA和苹果轮纹病菌侵染诱导;MdWRKY40是苹果中重要的轮纹病抗病基因,该基因过表达显著提高对轮纹病菌的抗性;MdWRKY40具有调控植物根系生长发育的功能,可能通过下调生长素运输相关基因的表达影响植物根系生长发育。     

苹果转录因子MdWRKY40b抗白粉病的机理

【目的】探究苹果白粉病相关基因MdWRKY40b调控苹果抗白粉病的机理,为苹果白粉病的抗性育种提供理论依据。【方法】以苹果品种‘嘎拉’叶片为材料提取总RNA,并以cDNA为模板克隆MdWRKY40b 552 bp特异性片段,采用Gateway技术将该基因片段的正反向序列构建入RNAi表达载体pB7GWIWG2(Ⅱ)中,然后利用农杆菌介导法对苹果叶片进行转化获得转基因植株,苹果叶片选用组培苗茎尖处幼嫩叶片;利用RT-qPCR技术对转基因植株中MdWRKY40b、超氧化物歧化酶基因(SOD)、过氧化氢酶基因(CAT)、过氧化物酶基因(POD)以及β-1,3-葡聚糖酶基因(β-1,3-glucanase)的表达量进行分析;进一步以1年生植株为材料,通过白粉病菌(Podosphaera leucotricha)接种试验,分析转基因植株对白粉病的抗病性;然后以接种白粉病菌后0、5、10、15、20 d的转基因植株及其对照植株叶片为材料,进行氯化硝基四氮唑蓝液(NBT)和二氨基联苯胺法(DAB)染色来分析病菌侵染期间植物材料中超氧阴离子和过氧化氢的积累量,进一步对病菌侵染期间植株中SOD、POD、...     

‘小金海棠’MxCS4基因克隆、表达分析及功能初探

从苹果属‘小金海棠’（Malus xiaojinensis Cheng et Jiang）中克隆得到一个长度为1 218 bp的柠檬酸合成酶基因,命名为MxCS4,预测该基因可翻译为含405个氨基酸蛋白。MxCS4在叶、根和韧皮部表达量较高,在木质部表达量较低。低铁浓度（4μmol·L-1）处理时,MxCS4在根和新叶表达量呈先升后降趋势,在成熟叶表达量呈逐渐下降趋势。高铁胁迫（160μmol·L-1）处理时,MxCS4在成熟叶表达量呈先升后降趋势,在根和新叶表达量逐渐下降。ABA和IAA处理时,新叶、成熟叶和根MxCS4表达量均呈先升后降趋势。亚细胞定位研究证实MxCS4蛋白定位在细胞膜上。转基因试验结果显示,超表达MxCS4基因提高转基因拟南芥对铁等金属元素吸收运输能力,进而提高其对低铁和高铁的耐受力。     

苹果MdWRKY18和MdWRKY40参与盐胁迫途径分子机理研究

【目的】研究苹果WRKY转录因子MdWRKY18和MdWRKY40蛋白结构、表达水平及在盐胁迫中的功能,为进一步完善盐胁迫分子机理的研究提供参考。【方法】以‘红脆2号’苹果为试材,克隆MdWRKY18和MdWRKY40,对其蛋白结构进行分析;采用qRT-PCR测定该基因在盐胁迫条件下的表达水平,并通过GUS染色分析它们启动子活性,利用酵母双杂分析其互作关系,并通过转基因验证其功能。【结果】蛋白结构分析表明MdWRKY18和MdWRKY40均含有一个WRKY、Cx5C以及HxH结构域;MdWRKY18和MdWRKY40表达水平和启动子活性受150 mmol·L-1NaCl诱导,酵母双杂交试验表明,MdWRKY18和MdWRKY40能够和自身互作形成同源二聚体,且MdWRKY18也能和MdWRKY40互作形成异源二聚体;在‘王林’愈伤中分别过表达MdWRKY18和MdWRKY40时,能够促进MdSOS1和MdNHX1的表达,并提高‘王林’愈伤在盐胁迫处理下的生长量,在‘王林’愈伤中共表达MdWRKY18和MdWRKY40时,同样能够促进MdSOS1和MdNHX1的表达,但对提高‘王林’愈伤的生长量要高于分别过表达MdWRKY18和MdWRKY40。【结论】苹果MdWRKY18和MdWRKY40受盐胁迫的诱导,可以形成同源或异源二聚体,并增强‘王林’愈伤对盐胁迫的耐性。     

苹果砧木山定子MbNas1的克隆、表达与亚细胞定位

以苹果砧木山定子(Malus baccata)为试材,根据小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)中克隆得到的尼克烟酰胺合成酶基因Mx Nas1(登录号:DQ403256)的全长序列设计特异引物,通过RT-PCR方法从山定子c DNA中克隆到Nas1基因并命名为Mb Nas1,该基因全长为978 bp。预测该基因可编码325个氨基酸,理论等电点为5.26,相对分子质量为36.09 ku。Real-time PCR结果表明,正常供铁(EDTA-Na Fe,40μmol/L)时,该基因在山定子水培苗的新叶、老叶、根、茎的韧皮部中均有表达,在木质部表达量较低;缺铁处理(4μmol/L)时,该基因在根和新叶中的表达加强,第6天达到最高值,之后开始下降;在老叶中表达逐渐减弱;高铁处理(160μmol/L)时,该基因在根和新叶中的表达减弱,在第9天达到最小值,之后有所上升;在老叶中表达逐渐增强。基因枪亚细胞定位试验表明,Mb Nas1蛋白质定位在细胞质膜上。     

低温处理后小麦根中膨胀素基因EXPA4与EXPA8的表达特性

为探明低温对高抗寒冬小麦膨胀素基因表达特性的影响,以高抗寒冬小麦品种东农冬麦1号和高产冬小麦品种济麦22号为试验材料,采用不同的低温处理,在恢复期通过实时定量PCR分析冬小麦根中膨胀素基因TaEXPA4和TaEXPA8的表达特性。结果表明:在4℃、-10℃和-20℃低温处理后的恢复期中,东农冬麦1号根中TaEXPA4和TaEXPA8基因的相对表达量普遍高于对照组(25℃);济麦22号根中TaEXPA4和TaEXPA8基因的相对表达量与对照组(25℃)相比较不稳定,在4℃、-20℃低温处理的6h、12h和24h恢复期时,东农冬麦1号根中2个基因的表达量均高于济麦22号,推测TaEXPA4和TaEXPA8基因在低温胁迫后植物的恢复过程中发挥作用。     

胡椒CBF1基因克隆与表达分析

【目的】克隆胡椒CBF1 (C-repeat-binding factor 1)基因,在低温耐受种质石南藤和低温敏感种质热引1号胡椒中,分析其组织表达模式和低温胁迫前后表达量差异,为胡椒抗寒分子机制研究提供基础。【方法】以胡椒组织总RNA为模板,通过RT-PCR方法扩增CBF1基因ORF,采用生物信息学软件分析CBF1基因编码蛋白特性和结构域,利用荧光定量PCR方法分析该基因的组织表达模式和低温胁迫条件下表达情况。【结果】在热引1号胡椒(低温敏感)和石南藤(低温耐受)中克隆出CBF1基因,分别命名为PnCBF1和PwCBF1。在2份种质中,该基因开放读码框长度分别为660和654 bp,预测蛋白质分子量分别为24.07和23.87kD,等电点PI为4.82。实时荧光定量PCR分析结果表明CBF1基因在石南藤的根组织中高量表达; CBF1基因在热引1号胡椒和石南藤中受低温诱导表达,且表达模式不同,低温胁迫各时期,CBF1基因石南藤的表达量都极显著高于热引1号胡椒。【结论】克隆获得PnCBF1和PwCBF1,其在热引1号胡椒和石南藤中都受低温诱导表达,在低温耐受种质石南藤中的表达量极显著高于低温敏感种质热引1号胡椒,且表达模式不同。本研究中胡椒CBF1基因的克隆和表达分析为胡椒CBF/DREB1低温调控途径研究和抗寒分子机制研究奠定了基础。     

冬小麦膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10的克隆及低温表达分析

以冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号为试验材料,从其根中克隆膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10,并分析其在低温条件下的表达情况,为研究膨胀素基因与植物抗寒性之间的关系奠定基础。结果表明,在冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号根中克隆得到膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10,二者分别编码273、271个氨基酸,二者序列与Gen Bank上公布的序列同源性分别达到99.2%、99.6%。4℃、-10℃和-20℃的低温胁迫处理均可诱导TaEXPB8、TaEXPB10基因在冬小麦强抗寒品种东农冬麦1号根中表达,尤其是TaEXPB10基因,其受诱导程度高于TaEXPB8;两基因在低抗寒品种济麦22号中总体上不受诱导,甚至受到抑制。综合比较发现,4℃、-10℃和-20℃低温胁迫下,TaEXPB8、TaEXPB10基因在强抗寒品种东农冬麦1号中的表达量均明显高于低抗寒品种济麦22号。据此推测膨胀素基因TaEXPB8、TaEXPB10与冬小麦根系的低温胁迫耐受能力具有重要的相关性,有助于进一步深入了解冬小麦根系的抗寒机制。     

过表达MdCBF1基因提高植物抗冷性

本试验将从‘嘎啦’苹果中克隆的MdCBF1转化到‘王林’苹果愈伤组织和野生型拟南芥幼苗中,进行低温冷处理,观察并比较分析野生型与转MdCBF1材料在成活率和表达量间的差异,以研究MdCBF1基因对植株抗冷性的影响。结果显示,低温处理后,与野生型植株相比,转基因苹果愈伤组织抗冷性更高,转基因拟南芥成活率更高,抗冷性相关基因表达水平更高。可以看出,MdCBF1过表达能够显著提高植株的抗冷性,表明其在植物的冷胁迫响应过程中发挥着重要作用。     

苹果WRKY基因家族生物信息学及表达分析

【目的】鉴定苹果（Malus domesticaBorkh.）基因组上132个WRKY基因,为研究苹果WRKY转录因子在非生物和生物胁迫以及生长和发育过程中的调控作用奠定相关理论基础,也为进一步分析苹果WRKY基因提供信息。【方法】利用HMMER 3.0软件,通过WRKY保守域全蛋白序列PF03106用于鉴定苹果WRKY基因。采用WebLogo 3、DNAMAN 5.0、MapInspect、MEME和MEGA5.1等软件对其蛋白序列进行生物信息学分析。采用RT-PCR技术检测苹果WRKY基因的组织表达情况。【结果】鉴定得到132个苹果WRKY基因。分组鉴定和进化树分析结果显示,苹果WRKY蛋白分为I、II和III类型,I组共有24个成员可进一步分为I-C和I-N亚组,其锌指结构是C₂H₂类型（CX₄CX_22-23HXH）。II组含有1个WRKY区域共有79个成员,可进一步分为II-a、II-b、II-c、II-d和II-e亚组,分别有8、12、31、14和14个成员,其锌指结构为C₂H₂类型（CX_4-5CX₂₃HXH）。III组共有29个成员,其锌指结构为C₂HC类型（CX₇CX_23-24HXC）;WRKY结构域分析显示,其高度保守,绝大多数都含有WRKYGQK七肽和锌指结构;染色体定位分析显示,苹果WRKY分布于苹果17条染色体中,呈不均匀分布。染色体1和9上分布最多,为13个;其次是染色体12,分布12个;染色体2、5和14分布最少,为4个;基因结构分析表明,MdWRKY基因家族多数由2-5个外显子组成,基因结构进化高度保守;保守元件分析表明,MdWRKY基因家族包含10个保守元件：元件1-6为WRKY盒;元件7-10为未知盒。MdWRKY基因家族都包含有WRKY盒,I组中含有2个WRKY盒,II-a和II-b亚组中含有未知元件8,III组中含有未知元件7和9。半定量结果显示,12个MdWRKY均在根、茎、叶、花和果中表达,且呈现出多种相对表达模式。【结论】苹果WRKY基因家族结构高度保守,可能参与调控苹果生长和发育等过程。     

红肉苹果MpMYBPA1的克隆及表达分析

利用RACE和电子克隆技术相结合的方法从野生红肉苹果(Malus pumila var.niedzwetzkyana Schneid)中克隆了1个MYB类转录因子的全长序列,利用生物信息学方法对其进行分析,同时进行了亚细胞定位分析以及表达特性的研究。结果表明:该基因全长为1 020 bp,编码340个氨基酸;其核苷酸序列与葡萄MYBPA1同源性最高,命名为MpMYBPA1,其N端含2个约有55个氨基酸组成的MYB特征结构域。亚细胞定位分析结果表明MpMYBPA1蛋白定位在细胞核中。荧光定量PCR结果表明:MpMYBPA1基因在根、茎、叶、果皮中均有表达,果皮中表达量最大。在20℃处理4 d后该基因的表达量得到了上调,而在30℃高温条件下,该基因的表达上调不明显,说明低温有利于该基因的表达,并且该基因受ABA调控。推测MpMYBPA1基因可能参与苹果的着色过程。     

苹果MdRGL1a基因对烟草遗传转化研究

植物DELLA蛋白是赤霉素信号传导途径的反向调节因子,DELLA蛋白突变体导致植株矮化。苹果MdRGL1a是编码苹果DELLA蛋白家族的基因之一,为了研究该基因的生理功能,用从‘威赛克’苹果中克隆的MdRGL1a基因,分别构建GFP瞬时表达载体和植物表达载体。通过基因枪法轰击洋葱表皮细胞,激光共聚焦显微镜下观察MdRGL1a基因的亚细胞定位。利用农杆菌EHA105介导的叶盘法转化烟草(Nicotianna tabacumL.),对转基因烟草进行PCR扩增和GUS染色法检测,观察转基因烟草的形态学性状,利用ELISA方法测定烟草的内源激素水平。结果表明,MdRGL1a-GFP融合蛋白定位在细胞核内。转MdRGL1a基因的烟草组培苗根短粗、根系小,田间生长表现为植株矮化,75%转基因烟草提早开花。50%以上转基因植株的內源生长素和细胞分裂素水平显著低于对照非转基因烟草,而內源ABA水平显著高于对照。过量表达MdRGL1a导致转基因烟草植株的矮化和花期改变与內源激素生长素、细胞分裂素水平降低和ABA水平提高相关。     

CBF转录因子及其在植物抗寒性中的作用

CBF转录因子在抗寒性方面起重要作用,低温可诱导CBF转录因子的表达。CBF转录因子能够特异结合启动子中的CRT/DRE元件,激活COR等基因的表达,从而增强植株抗寒能力。目前已有许多成功将CBF基因导入植株的报道,为植物抗寒育种提供了一条新途径。     

苹果HYL1基因在干旱中的表达与功能分析

【目的】分析干旱处理下苹果HYL1基因(MdHYL1)在苹果中的表达情况,并初步分析过量表达MdHYL1转基因苹果根系的生长情况,以了解MdHYL1在干旱中的功能特性。【方法】从金冠苹果中克隆出MdHYL1基因,对其进行干旱下的表达分析、系统进化分析和组织特异性表达分析;利用Gateway技术构建植物过表达载体pGWB414-MdHYL1,通过根癌农杆菌介导法转化苹果无性系GL-3,经卡那霉素筛选,采用PCR和RTqPCR技术鉴定阳性转基因株系,并对转基因株系的根系生长情况进行观测。【结果】MdHYL1包含长1 479bp的完整开放阅读框,编码492个氨基酸,位于chr15染色体上;系统进化树分析表明,苹果MdHYL1与梅PmHYL1、桃PpHYL1蛋白的关系最近;组织特异性表达分析表明,MdHYL1基因在楸子各组织器官中的表达量为叶茎花根果实;干旱处理下MdHYL1基因的表达量显著上调,而转基因植株鉴定结果表明,MdHYL1基因已成功转入苹果植株中,3个过表达MdHYL1转基因株系的根系较未转基因株系(对照)明显增多。【结论】MdHYL1基因能够响应干旱胁迫,且转基因苹果根系更发达,表明其可能在苹果耐旱过程中起重要作用。     

异色瓢虫低温胁迫下过冷却点变化及抗寒基因表达分析

【目的】异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种重要的捕食性天敌昆虫资源,在东北地区以成虫越冬,具有非常强的抗寒能力。以过冷却点和抗寒基因的mRNA水平变化作为瓢虫抗寒性能指标,探索低温胁迫提高瓢虫抗寒的作用。【方法】将野外采集到的异色瓢虫通过0、5和10℃ 3种不同温度,进行2、12和24 h 3种时间的低温胁迫处理,测定过冷却点的变化,得到最佳低温胁迫条件。以室内饲养的异色瓢虫作为对照组,分别在5℃低温条件下储存10、20和30 d,测定过冷却点变化和存活情况。根据转录组和数字表达谱（digital gene expression,DGE）数据分析确定6个重要抗寒基因,选择18S作为内参基因,采用实时荧光定量PCR检测异色瓢虫6个重要抗寒基因在低温胁迫和保存时mRNA水平上的相对表达量,分析其在抗寒过程中所起的作用。【结果】5℃低温胁迫12 h能够显著降低异色瓢虫的过冷却点。在低温保存过程中,低温胁迫组异色瓢虫过冷却点和存活率低于未进行低温胁迫组。实时荧光定量PCR检测发现HSP21.4、trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopa decarboxylase在低温胁迫过程中表达量上调,而erythrocyte binding protein的表达量下调。且在低温保存过程中HSP21.4一直处于高表达状态,显著高于未进行低温胁迫组,其余5个基因在低温保存过程中处于低表达状态,显著低于未进行低温胁迫组。【结论】低温胁迫能够降低异色瓢虫的过冷却点,但不一定能够提高夏季野外耐高温异色瓢虫的存活能力。HSP21.4和erythrocyte binding protein分别通过高表达和低表达来提高异色瓢虫的抗寒能力,而trehalase、transketolase、ATP-grasp fold domain protein和dopadecarboxylase通过在低温胁迫过程中高表达,保护异色瓢虫抵御寒冷环境。     

拟南芥抗寒基因ICE1的克隆及功能分析

【目的】从野生型拟南芥中克隆抗寒基因ICE1,通过农杆菌介导法将ICE1基因转到烟草中,对其功能进行研究。【方法】以三叶一心期拟南芥幼苗为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR扩增得到ICE1基因的完整开放阅读框序列;构建以抗除草剂Bar基因为筛选标记的植物表达载体pCAMBIA3301-ICE1,通过农杆菌介导法转入到烟草中,对阳性植株进行PCR检测和生理生化指标测定,并对ICE1基因在转基因烟草植株中的表达特征进行分析。【结果】成功克隆了拟南芥抗寒基因ICE1,其完整开放阅读框长1 485bp。系统进化树表明,拟南芥ICE1基因与其他物种的ICE1基因差别较大。用农杆菌介导法得到4株阳性烟草植株,Southern blotting检测证明,ICE1基因已经以单拷贝的形式整合到烟草基因组中。实时荧光定量PCR检测表明,ICE1基因在转基因烟草植株的根、茎和叶片中均有表达,且在叶片中的相对表达量最高。4℃低温环境下,与未转化植株相比,转ICE1基因烟草植株叶片的相对电导率降低了12.00%~17.65%,脯氨酸含量增加了13.28%~24.10%,丙二醛含量减少了7.09%~14.52%,过氧化物酶活性提高了9.39%~22.54%。【结论】克隆获得了拟南芥ICE1基因的完整开放阅读框序列,在烟草中转入ICE1基因可提高其耐寒性。     

异色瓢虫3个小分子热激蛋白序列及低温诱导表达分析

【目的】异色瓢虫(Harmonia axyridis)是一种重要的捕食性天敌昆虫,广泛应用于农林害虫的生物防治中。本研究旨在分析探索低温胁迫条件对3个小分子热激蛋白(small heat shock protein,s HSP)抗寒基因相对表达量的影响,为异色瓢虫低温冷藏及其抗寒机制研究提供科学依据。【方法】在转录组获得异色瓢虫基因序列的基础上,根据特异性引物获得HaHSP47.74(基因登录号:KX161871)、HaHSP21.53(基因登录号:KX161873)和HaHSP21.52(基因登录号:KX161874)基因c DNA的开放阅读框序列(open reading frame,ORF),采用实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative PCR,q RT-PCR)技术测定异色瓢虫3个s HSP基因在不同发育阶段、短时降温和短时降温后恢复处理、低温储存处理下以及不同色斑的表达水平。【结果】在不同发育阶段处理中,HaHSP47.74和HaHSP21.53在蛹期及成虫期高表达;HaHSP21.52在4龄幼虫第4天表达量显著高于对照组。在短时降温处理中,HaHSP47.74在降温至0℃和-5℃时表达量显著高于对照组;HaHSP21.53和HaHSP21.52在降温过程中表达量显著降低。在短时降温后恢复处理中,3个s HSP基因表达量无显著差异。在低温储藏条件下,实验种群:黑底雌瓢虫HaHSP47.74表达水平在储存第5天时显著升高,黄底雌瓢虫HaHSP47.74在储存5—15 d时表达量显著升高;黑底雌瓢虫HaHSP21.53在储存5—20 d时显著性高表达,黄底雌瓢虫HaHSP21.53在15 d时显著性高表达;黑底和黄底雌瓢虫HaHSP21.52无显著性高表达;越冬种群:黑底和黄底雌瓢虫HaHSP47.74、HaHSP21.53、HaHSP21.52在低温储存中均无显著性高表达。【结论】s HSP在异色瓢虫发育阶段可能发挥着作用。短时降温胁迫能够诱导s HSP基因高表达。实验种群在低温储存条件下HaHSP47.74和HaHSP21.53均出现了显著性高表达,表明这两个基因在瓢虫受到冷驯化时起到了作用。此外,不同色斑型异色瓢虫的抗寒机制和抗寒能力有所差异。     

水稻低温应答基因OsLCL3的分离与功能鉴定

为探明水稻响应低温的分子机制,改良水稻对低温的抗性,从水稻低温诱导表达谱中挑选了1个受低温诱导的基因OsLCL3,通过实时定量PCR和启动子驱动GUS报告基因转化水稻的方法验证其功能。对OsLCL3进行同源蛋白搜索,发现它属于DUF761超家族,并对这个超家族中的部分蛋白序列进行了系统树分析;通过水稻原生质体瞬时表达系统,初步确定OsLCL3蛋白定位于细胞核和细胞质中。在水稻中超量表达OsLCL3基因,并对转基因植株进行低温胁迫处理,发现超量表达OsLCL3的植株在低温胁迫下的电导率显著低于野生型对照植株,胁迫后超量表达植株的存活率显著高于野生型对照植株。结果表明,OsLCL3可能在水稻对低温的应答中起着重要作用。     

平欧杂交榛CBF/DREB1转录因子ChaCBF1基因的克隆与功能分析

为研究榛属植物的抗寒分子机理,以平欧杂交榛‘达维’为试材,采用同源克隆和RT-PCR技术克隆获得一个CBF/DREB1转录因子基因ChaCBF1,GenBank登录号为KT757373。该基因开放阅读框为666 bp,编码221个氨基酸,其相对分子质量为26.4 kDa,理论等电点为5.88。氨基酸序列比对结果显示ChaCBF1含有一个高度保守的AP2/ERF结构域,以及PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR等CBF蛋白特征序列。系统进化树分析发现ChaCBF1与垂枝桦BpCBF3蛋白的亲缘关系最近。通过基因枪轰击法使重组质粒p1302-ChaCBF1-GFP在洋葱表皮细胞瞬时表达,亚细胞定位结果显示ChaCBF1定位于洋葱表皮细胞的细胞核。通过实时荧光定量PCR检测了ChaCBF1基因在多种非生物胁迫下的表达模式,结果表明ChaCBF1基因的表达能够持续而强烈地响应低温信号,同时其表达也受干旱、高盐和ABA的诱导。通过农杆菌介导的花序侵染法将重组质粒p1301bar-ChaCBF1转化野生型拟南芥,对ChaCBF1基因的功能进行了研究。结果表明:过表达ChaCBF1的转基因拟南芥增强了对冷冻胁迫的耐受性,其成活率显著高于对照植株;转基因植株在正常和低温条件下能够显著上调冷响应基因RD29A和COR47的表达,并积累较高水平的游离脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质,从而提高其抗寒能力。研究结果表明,转录因子ChaCBF1基因在杂交榛冷响应途径中发挥重要作用。      

一个受TYLCV诱导上调表达的番茄基因LeFLS2的功能分析

为了分析番茄鞭毛蛋白受体基因(LeFLS2)的功能,构建了LeFLS2的进化树,通过RNA-seq方法研究LeFLS2基因在番茄植株受番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)侵染时的响应情况,并通过荧光定量PCR对LeFLS2在番茄各个发育组织器官的表达量进行分析,进一步通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术在番茄中沉默LeFLS2,对沉默植株接种TYLCV以及丁香假单胞菌番茄变种DC3000进行抗病性鉴定,并对沉默植株的表型进行观察。结果表明,LeFLS2基因与另外一个相似性达到83%的另一个番茄LeFLS2-2基因在一个独立分支上;受TYLCV侵染后LeFLS2基因上调表达;LeFLS2在番茄植株的各个组织器官中均表达,在根中表达量最高,在新叶中表达量最低;沉默LeFLS2后对TYLCV的抗性变化不大,而对DC3000的感病性增强,沉默植株比野生型植株生长明显加快。说明LeFLS2基因对抵抗细菌DC3000侵染以及番茄的生长发育起到重要作用。