水稻OsVDAC6的表达及亚细胞定位

VDAC (Voltage-dependent anion channel)是位于线粒体外膜上参与细胞质和线粒体膜间物质及能量交换的主要通道,在细胞程序性死亡、能量代谢、物质运输以及信号转导过程中起着重要的作用。前期实验室在水稻基因组中鉴定出8个OsVDAC基因。为研究OsVDAC6的功能,本研究根据水稻OsVDAC6的ORF序列设计引物,将相应编码区克隆至原核表达载体pET-32a (+)中,通过IPTG诱导Os VDAC6融合蛋白表达,利用Western Blot检测目的蛋白。构建了pM999-OsVDAC6-GFP瞬时表达载体,转化水稻原生质体后用激光共聚焦显微镜观察荧光信号。结果表明OsVDAC6被成功克隆到pET-32a(+)和pM999-GFP载体,0.5mmoL/L IPTG 16℃诱导8 h可大量表达49 kD可溶性目的蛋白,并且Os VDAC6定位于线粒体。本试验结果为进一步研究OsVDAC6的功能提供了科学依据。     

水稻OsPIP1;2植物过表达及亚细胞定位载体的构建

水稻质膜内在蛋白OsPIPs是细胞水分运输的关键蛋白,与多种重要物质的运输交换有关,并在生长发育的各个阶段发挥重要作用。为了挖掘水稻OsPIP1;2基因的功能和应用,本研究利用电子克隆从提取的水稻叶片RNA中成功克隆了OsPIP1;2CDS序列,将其连接到植物表达载体pCAMBIA1301上,构建了35S启动子驱动的OsPIP1;2过表达载体,并成功将其导入到农杆菌EHA105中。此外,为了更全面的了解OsPIP1;2蛋白的亚细胞定位情况,本研究将不同的荧光蛋白分别融合到OsPIP1;2的N端和C端,构建了两个亚细胞定位载体。以上载体的构建,为深入了解和研究OsPIP1;2在水稻中的功能打下了基础。     

不同水稻品种OsVDAC3及3个互作蛋白基因OsV3IP1-3表达模式分析

为研究OsVDAC3及互作蛋白基因OsV3IP1-3的表达模式,用生物信息学和定量PCR方法分析了水稻不育系‘粤泰A’(YTA)、保持系‘粤泰B’(YTB)和‘日本晴’(NIP)不同发育时期幼穗,四叶期根、鞘和叶中OsVDAC3和OsV3IP1-3的表达量。生物信息学分析表明在ATG上游含有21个与水稻生长发育及胁迫应答相关的顺式作用元件;RiceXPro和MSU Rice Genome Annotation Project水稻基因表达数据库分析结果表明在NIP中OsV3IP1只在幼苗表达,而OsVDAC3、OsV3IP2和OsV3IP3在整个生活周期都表达,但OsVDAC3在花药表达水平最高,OsV3IP2在生殖器官表达水平最高,OsV3IP3在嫩芽中表达量最高。定量PCR结果表明OsVDAC3和OsV3IP1-3基因在NIP、YTA和YTB 3个水稻品种中表达模式不同。OsVDAC3在YTB的1.5～4.0 cm幼穗表达水平非常高,OsV3IP1在3个品种的四叶期地上部都有非常高的表达,OsV3IP2和OsV3IP3在YTB和NIP中表达模式相似,而与YTA中差异明显。这些基因的表达模式与功能的关系有待进一步研究。     

植物蛋白质的亚细胞定位研究进展

细胞是生命形式的基本组成单元,各种蛋白质按照其功能有序地分布在细胞的每个分区中。植物细胞的主要分区包括细胞膜和其他内膜系统、细胞核、细胞质以及位于其中的线粒体、叶绿体、高尔基体和内质网等各种细胞器。植物蛋白质的亚细胞定位是功能基因组学的重要内容。主要的植物蛋白质亚细胞定位技术包括:融合报告基因定位法、免疫组织化学定位法、蛋白质组学定位技术以及共分离标记酶辅助定位法,而生物信息学预测也成为亚细胞定位研究的一种重要手段。高通量蛋白质亚细胞定位技术的发展和应用,为构建定位数据库积累了数据。在模式植物拟南芥中,有亚细胞定位信息的蛋白质已经超过4 000个。     

水稻LRR-RLK基因LP7的克隆及表达分析

LRR-RLK是类受体蛋白激酶RLK家族中最大的亚家族,在调控植物非生物胁迫等方面具有重要作用。为解析水稻LRR-RLK成员LP7(LOC_Os05g24010)在耐低磷胁迫中的作用,从水稻品种日本晴中克隆了LP7全长序列,分析其编码蛋白的氨基酸序列,研究其组织表达模式、亚细胞定位及低磷胁迫下的表达变化。结果表明,LP7基因全长2 832 bp,编码943个氨基酸,LP7蛋白具有典型的LRR-RLK成员特征,LP7蛋白与玉米中的同源蛋白NP_001131018同源性比较高,同源性高达77%。组织表达模式分析表明,LP7基因在根、茎、叶等组织中均表达,在叶中表达量最高。亚细胞定位结果表明,LP7蛋白定位于细胞膜上。实时荧光定量PCR分析表明,LP7基因受低磷胁迫诱导表达,其表达量较正常培养条件下增加15倍。初步推测该基因可能在水稻响应低磷胁迫中具有重要作用。     

玉米C型细胞质雄性不育系C48-2及其保持系线粒体差异蛋白分析

采用固相pH梯度-SDS PAGE双向电泳, 对玉米C型细胞质雄性不育系(C48-2)及其保持系(N48-2)单核期花药线粒体蛋白质进行了分离, 经考马斯亮蓝染色, 得到重复性较好的双向电泳图谱。PDQUEST软件可识别约260个蛋白质点, 对其中10个重复性比较好且差异表达在2倍以上的蛋白质点, 采用基质辅助激光解析分离飞行时间质谱进行肽指纹图谱分析, 然后用Mascot软件对NCBI数据库搜索, 其中2个蛋白质点被鉴定为谷氨酸脱氢酶(GDH)和依赖电压阴离子通道蛋白-1(VDAC1)。GDH的高表达会影响正常的氮代谢, 导致细胞的能量供应发生障碍, 有可能导致雄性不育; VDAC1是线粒体外膜上控制细胞通透性的蛋白, 与植物的程序性死亡密切相关。     

植物AAO基因家族的鉴定与生物信息学分析

抗坏血酸氧化酶(AAO)是一种多功能的酶,在调节植物发育过程和应激反应方面发挥重要作用。本研究以水稻抗坏血酸氧化酶基因OsAAO2为靶序列,在葡萄、小麦、水稻等物种中鉴定出23个AAO成员,分析其染色体定位、预测蛋白理化性质和二级结构、亚细胞定位、保守基序并且构建系统发生树。结果表明,AAOs在理化性质上有很大的差异,如分子量和理论等电点(pI),但在N端都含有信号肽;AAO家族蛋白富含碱性氨基酸,均为亲水性蛋白;蛋白的二级结构主要是无规则卷曲和延伸链;保守基序分析发现,AAOs蛋白较稳定,具有很强的保守性;亚细胞定位分析发现,AAOs分布在叶绿体、液泡、细胞质等不同的细胞器中。这些结果揭示了植物中AAO基因功能的多样性,为研究它们在植物中的生物学功能提供一定参考。     

农业气象灾害对水稻生产影响及预防对策探究

水稻是我国人民的主食之一,与人们的生活息息相关。随着科技进步和农业产业结构调整,水稻已成为不少地区农民增收致富的支柱产业之一,对保障粮食生产安全也至关重要。水稻种植过程中常见的大风、暴雨、洪水、冰雹以及高温等气象灾害严重制约水稻生产,在一定程度上影响了水稻种植户的经济效益。因此,各地区应采取针对性防治措施,减轻气象灾害对水稻生长的影响。基于此,文章探究农业气象灾害对水稻生产的影响及预防对策,旨在为水稻种植提供一定的建议。     

SUSIRI基因的生物信息学分析及亚细胞定位

转录因子是植物生长发育及其对外界环境的应答反应中起重要作用的蛋白调控因子,一般含有DNA结构域、转录调控域、寡聚化位点和核定位信号。WRKY蛋白是一类具有重要作用的转录调控因子。在水稻的基因组中预测到的WRKY基因多达103个,对这些基因的功能加以注释具有重要的意义。SUSIRI基因是前人从粳稻日本晴中克隆的一个WRKY家族的转录因子。其开放阅读框长度为1755 bp,可编码584个氨基酸,具有典型的双WRKY结构域。为了进一步研究SSUSIRI基因,阐明它在水稻中的生物调控功能。通过应用生物信息学的方法,对该基因的预测蛋白进行了结构与功能的分析。利用EBI的interpro数据库分析SUSIRI基因序列的基序(motif),并结合NCBI的CDD(conserved domains)数据库分析该蛋白的保守结构域,用DNAMAN软件和CBS的TMHMM软件分析蛋白氨基酸残基的亲（疏）水性特点和跨膜结构域,用CBS的Protcomp version9.0软件和Protfun软件分别分析了蛋白的亚细胞定位和功能预测;通过实验设计把SUSIRI基因与GFP基因相融合,构建了由actin启动子驱动的SUSIRI基因的荧光表达载体pNSUGFP。通过采用基因枪法把该载体转入洋葱表皮细胞进行亚细胞定位鉴定。结果表明,生物信息学预测值显示：SUSIRI基因具有转录、转录调控、信号转导类功能的可能性最高,预测值分别为0.973、1.598和0.602;同时,其参与翻译功能、中间代谢功能和脂肪酸代谢功能的可能性也较大,预测值分别为4.800、1.490和1.265;由于SUSIRI蛋白中含有的亲水性氨基酸残基较多,该蛋白不具有跨膜性,是一种非跨膜类蛋白。对其亚细胞定位预测表明：在其氨基酸序列中含有较强的核定位信号,所以定位于细胞核内的可能性很大。进一步用荧光显微镜对基因枪轰击的洋葱表皮细胞的观察发现：对照的GFP蛋白主要沿细胞壁表达,而SUSIRI-GFP融合蛋白在细胞核中有很强的表达。通过试验研究得出：SUSIRI基因可能是一个参与中间代谢调控功能的基因,主要在基因转录环节发挥作用,是一种核定位蛋白。     

南方水稻黑条矮缩病毒S9片段基因编码产物的生物信息学分析

预测南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV) S9片段编码蛋白的功能,为进一步深入分析相关基因编码产物的功能提供理论依据。应用RT-PCR克隆了SRBSDV云南芒市分离物(SRBSDV-YNMShi)的S9片段,测定其全序列,并对S9及其编码蛋白进行生物信息学分析。结果表明,S9片段全长1900 nt,编码P9-1和P9-2 2个蛋白。S9核苷酸序列与广东、海南、湖北分离物的同源性分别为99.5%、99.1%和98.7%。系统进化分析再次印证了SRBSDV是斐济病毒属的成员,SRBSDV-YNMShi与广东、越南分离物聚成一枝,与海南分离物有一定的进化分离趋势。P9-1为一个不稳定疏水蛋白,亚细胞定位于细胞核内,无规则卷曲是该蛋白质的主要结构元件,与其亲缘关系最近的水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)有着类似结构。P9-2是有2个跨膜结构域的亲水性稳定蛋白,亚细胞定位于质膜,α-螺旋是其主要结构元件,有1个保守的G蛋白偶联受体。P9-1可能为SRBSDV复制的关键因子,P9-2可能为膜蛋白,具有转运的功能。     

水稻SUPERMAN类似基因ZOS11-11的表达分析及功能初探

SUPL(SUPERMAN-like)是一类单C2H2型锌指蛋白,SUPL基因在植物生长发育过程中起着重要的调控作用.利用生物信息学分析方法,我们从水稻中找到了一个SUPL基因ZOS11-11,它位于水稻第11号染色体上,编码245个氨基酸.序列分析结果表明,ZOS11-11具有与其它SUPL蛋白相同的功能结构域,包括...     

水稻抗坏血酸氧化酶基因家族生物信息学分析

抗坏血酸氧化酶(ascorbic acid oxidase,AAO)是多铜氧化酶家族中的一员,在植物生长发育过程中起重要作用。为深入研究水稻AAO基因家族的功能特征及表达模式,采用生物信息学从Phytozome的水稻数据库鉴定出14个AAO成员,并对其染色体定位、蛋白理化性质及二级结构、基因结构、保守基序、系统发生树和表达模式等方面进行预测分析。结果显示,14个OsAAO不均匀地分布在8条染色体上,多为碱性蛋白;蛋白二级结构以无规则卷曲为主要组成部分;基因结构和保守基序分析表明,OsAAO内含子数目变化差异较大,但氨基酸序列具有较强的保守性;系统发生树可分为3个亚家族,OsAAOs与玉米、高粱簇在一起,亲缘关系较近;另外表达模式分析发现,OsAAO在不同的组织部位表达水平具有差异,这表明其行使功能不同。这些结果为今后研究该基因家族的生物学功能和培育耐旱品种提供理论依据。     

水稻OsZ314基因克隆及转录激活验证

穗是水稻(Oryza sativa L.)重要的生殖器官,其生长发育直接影响水稻的产量和品质。前期研究中,我们对水稻生殖生长时期穗发育各阶段的转录组、蛋白组数据进行联合分析,筛选到一个MYB基因家族的转录因子OsZ314基因。生物学信息分析表明,该基因位于1号染色体上,拥有典型的R2R3-MYB型转录因子结构域,且在水稻幼穗时期表达量最高;亚细胞定位结果显示,OsZ314基因定位于细胞核中;转录激活试验表明,OsZ314基因具有转录激活功能。本研究为深入探索OsZ314基因在水稻穗发育时期的分子生物学功能奠定了良好的基础。     

水稻生育后期蛋白质组差异表达的图谱分析

从蛋白质组学角度对水稻生育后期的叶片蛋白质组变化进行了研究,利用Imagemaster 2D Elite 5.0软件对所得到的双向电泳图谱进行分析比较,以揭示水稻叶片蛋白质组的表达差异。结果表明,经图谱分析共得到差异蛋白质点47个,其中孕穗期及抽穗期新增蛋白质点6个,21个随生育进程表达丰度增加,6个蛋白质点表达丰度逐渐减弱,其它14个蛋白质点呈无规则变化,多表现为在某个生育时期具有峰值;蛋白质是细胞功能执行者,受细胞功能或细胞环境变化的影响,因此,上述蛋白质发生变化的原因可能与水稻后期的发育转变有关系     

芍药分生组织决定基因APETALA2(AP2)的克隆及生物信息学分析

花分生组织决定基因APETALA2(AP2)属于植物ABCDE模型基因,在花器官发育过程中起着重要的调控作用。为进一步了解芍药AP2基因的生物学功能,利用RACE扩增和测序技术克隆plAP2基因序列,利用生物信息学在线程序对其序列特征、蛋白结构及功能、亚细胞定位进行预测,并利用MEGA 5.0构建不同植物AP2分子进化树,最后利用qPCR检测其在内外花瓣中的差异表达情况。结果显示,克隆获得芍药AP2基因(plAP2)cDNA序列全长1 935 bp,其ORF全长为1 578 bp,编码525个氨基酸。蛋白结构与功能分析表明,plAP2蛋白为亲水性不稳定蛋白,无跨膜结构和信号肽,表明为非分泌蛋白;核定位信号位于氨基酸序列139-147(KKSRRGPRS);二级结构包括α-螺旋(24%)、β-折叠(19%)、β-转角(28%)和无规则卷曲(28%);plAP2蛋白存在8个糖基化位点和64个磷酸化位点,plAP2蛋白包含2个相同的保守结构域:AP2/(Ethylene-Responsive factors,ERF)(151-213aa和243-306aa)。亚细胞定位主要在细胞质(45.0%)中,少量分布于微体、线粒体基质间隙和溶酶体;进化树分析表明,芍药AP2基因与牡丹高度同源且亲缘关系最近;qPCR检测显示外瓣AP2表达量均极显著高于内瓣(P0.01)。克隆出芍药AP2全长cDNA序列,系统地揭示了plAP2蛋白基本结构、功能位点区域、细胞定位以及组织表达情况,为今后深入研究plAP2基因功能提供基础素材和理论参考。     

一个低氮诱导表达的水稻Dof转录因子OsDof-13的分离和转化

通过生物信息学同源分析,在水稻cDNA数据库中检索到水稻Dof家族中的OsDof-13(AK119803)基因与玉米MNBla转录因子具有很高的同源性.NCBI数据库注释,该基因编码202个氨基酸.依据Dof转录因子共有的特征,N端51～102 AA可能为该基因的Dof结构域.Northern分析结果表明Os-Oof-13受低氮诱导后有明显的表达变化.亚细胞定位分析结果表明OsDof-13蛋白定位于细胞核.构建了OsDof-13的超表达载体,利用农杆菌介导法将其转化粳稻品种合江19,获得12个独立转基因植株,Southern杂交结果显示OsDof-13基因的插入拷贝数分别为1～4个.     

我国水稻品种的蛋白质含量及与米质的相关性研究

研究了5 323份稻谷样品（籼稻谷3 805份、粳稻谷1 518份）的蛋白质含量的分布特点、类别比例及与稻米品质的关系。结果表明，我国当前生产上应用的水稻品种的蛋白质含量呈单峰曲线分布，虽覆盖6.0%~15.7%的宽广范围，但主要分布于8.0%~11.0%；籼稻与粳稻蛋白质含量的分布曲线有所差别。约73%的水稻品种具中等蛋白质含量，高、低蛋白的品种分别占14%和13%；其中高蛋白籼稻品种的比例是粳稻的6倍，而低蛋白籼稻品种仅为粳稻的1/3。蛋白质含量对稻米的垩白度、透明度及直链淀粉含量等品质指标有负面影响，因而高蛋白品种的优质率显著低于中等及低蛋白的品种。本文还对稻谷、谷壳、糙米和精米等不同形态样品的蛋白质含量作了比较，并进行了相关和回归分析。     

有机酸、EDTA对镉污染土壤上稻米品质的影响

为了寻求有效抑制污染土壤上水稻对重金属Cd的吸收、保持稻米卫生品质的技术方法,通过采用污染土壤盆栽实验,研究了有机酸、EDTA对镉污染土壤上不同基因型水稻稻米品质的影响,结果表明：随着镉污染浓度的增加,糙米中镉含量显著增加,直链淀粉、蛋白质、粗脂肪的含量降低。开花期施加外源有机酸、EDTA,镉污染水稻糙米中镉含量均不同程度下降。以EDTA降低籽粒镉的含量幅度最大,其次是有机酸+1/2EDTA,有机酸作用较弱。外源有机酸、EDTA同时提高了镉污染水稻籽粒蛋白质的含量,EDTA > 有机酸、有机酸+1/2EDTA,但不同程度降低了水稻籽粒中直链淀粉、粗脂肪的含量,以EDTA降低幅度较大。就稻米品质而言,在镉污染土壤上,以有机酸+1/2EDTA对于水稻品质效果优于EDTA、有机酸。在镉污染土壤上种植常规水稻品种‘Ⅱ优527’较高镉积累型品种‘秀水63’更易获得高产优质稻米。