水稻逆境响应基因OsMsr11的克隆与分析

为了挖掘新的耐逆基因,本文在应用Affymetrix水稻表达芯片分析超级稻亲本培矮64S在不同逆境(高温、干旱、低温)胁迫下、不同发育时期叶片和穗中全基因组表达模式的基础上,对其中一个多逆境响应基因OsMsr11(Oryza sativa L.multiple stressresponsive gene 11)进行了克隆与分析。OsMsr11是一个受低温、干旱、高温多逆境诱导的基因,在孕穗期低温胁迫下表达水平显著上调。通过PCR扩增获得了包含其完整开放阅读框的cDNA序列。序列分析表明,其ORF为234 bp,编码77个氨基酸,有信号肽序列,无典型的保守基因结构域,预测其为分泌通路信号肽,分泌到细胞周质中,功能未知;OsMsr11基因不含内含子,对其启动子区域进行分析,发现含有多种与逆境响应相关的顺式作用元件。为研究其功能,采用农杆菌侵染法转化超级稻父本9311,初步分析表明:在水稻中过量表达OsMsr11,增强了转基因水稻的耐盐性,降低了对外源ABA的敏感性。     

水稻多逆境响应新基因OsMsr9的表达与克隆

为发掘水稻新的耐逆基因,研究植物在应答逆境胁迫时的分子机制,我们采用Affymetrix水稻表达芯片分析了超级稻两优培九母本培矮64S全基因组在多种逆境胁迫下的表达水平,筛选出一批表达水平显著改变的基因。其中基因OsMsr9(Oryza sativa L.Multiple Stresses Responsive Gene9,GenBank登录号为EU276058)的表达量在高温、低温、干旱处理后在多个组织器官、发育时期均有显著提高。实时定量PCR分析其特定时空表达量的结果与基因芯片的结果基本吻合。通过RT-PCR法,得到包含OsMsr9完整ORF(open reading frame)的cDNA克隆。根据生物信息学分析,该ORF编码一个包含168个氨基酸残基的蛋白质,与玉米(Zea mays)中含F-box结构域的全长蛋白有大约58%的相似性,而F-box蛋白可能与植物抗逆性有关。基于上述实验及分析结果,OsMsr9可能是一新的水稻耐逆功能基因。     

水稻多逆境响应基因OsGAD3的表达与克隆

逆境胁迫严重影响植物的生长发育,对农业生产造成相当大的影响。为了了解植物逆境反应机理和发现新的水稻耐逆基因,采用Affymetrix水稻表达芯片分析了籼稻培矮64S在多种逆境胁迫下的表达水平,筛选出一个受多种逆境诱导、在各生长发育时期与组织器官均有响应的基因OsGAD3(Oryza sativa L.,Glutamate decarboxylase 3,GenBank登录号为:AY187941.1)。PCR扩增得到了该基因的cDNA,其包含的ORF长1476 bp,编码一个含有492个氨基酸残基的蛋白,分子量约为56 kD,等电点约为5.64。OsGAD3基因编码的蛋白质有多个保守结构域,经序列比对发现,其与水稻谷氨酸脱羧酶3相似性约为99.7%。启动子区域分析,发现多种与逆境反应相关的顺式作用元件,因此推测此基因可能参与水稻的耐逆反应过程。     

水稻基因OsVDAC3的逆境功能分析

水稻OsVDAC3是编码一个可能12次跨膜的线粒体基因,芯片数据显示该基因在水稻根和花器官中表达最强,并受干旱、盐及多种激素显著诱导。以T1代OsVDAC3超表达转基因植株为材料,实时荧光定量PCR技术检测植株中基因OsVDAC3的表达水平,筛选超表达家系进行盐胁迫和甘露醇胁迫试验,结果显示超表达OsVDAC3能显著增强水稻的抗逆性,表明OsVDAC3是水稻逆境胁迫中的正调控因子。     

水稻OsOle1基因的克隆及其遗传转化

[目的]克隆水稻OsOle1基因并对其进行遗传转化。[方法]通过RT-PCR方法对OsOle1基因进行克隆,将克隆出的OsOle1基因连接到pCAMBIA 1300上构建其超表达载体,并通过农杆菌介导对水稻愈伤进行了遗传转化。[结果]克隆出的OsOle1基因全长498bp,编码165个氨基酸,成功构建了其超表达载体Ub：：OsOe1-GUS,最终得到了转基因株系。[结论]为OsOle1基因的功能研究奠定了基础。     

水稻OsRZFP34基因逆境表达特征及其启动子的克隆与分析

采用qRT–PCR技术分析水稻OsRZFP34在高温(42 ℃)、低温(4 ℃)、10%聚乙二醇(PEG)6000模拟干旱、高盐(100 mmol/L NaCl)和脱落酸(ABA)处理(100 μmol/L)下的表达模式;克隆OsRZFP34基因启动子,并利用在线软件New PLACE和PlantCARE对其序列进行顺式作用元件分析;构建OsRZFP34pro::GUS表达载体并转化水稻;通过组织化学染色和GUS酶活性检测,分析在不同胁迫处理条件下OsRZFP34启动子驱动GUS基因表达的活性。qRT–PCR分析结果表明,上述5种处理均能不同程度地诱导OsRZFP34的表达,其中高温胁迫对其表达的诱导程度最强,而ABA对其表达只有微弱的诱导。顺式作用元件分析结果表明,该启动子上包含有多个与逆境响应、激素响应以及Ca2+信号转导相关元件。GUS组织化学染色和荧光分析结果显示,OsRZFP34基因启动子的活性受到高温、低温、PEG、盐和ABA的调控,表明该启动子是受多种逆境诱导的诱导型启动子。     

水稻PFP基因的克隆及其遗传转化

采用RT–PCR方法,成功克隆到1个与水稻苗期耐热相关的基因PFP,构建了该基因的超表达载体,通过基因枪法转化水稻品种中花17,获得9个转基因阳性植株,与对照相比,T1代转基因植株的苗期耐热性明显增强。33个代表性地方水稻品种的耐热表型与PFP基因型的相关性分析结果表明,PFP基因的基因型与品种的耐热表型存在显著的相关性。本研究中还分析了该基因在盐、4℃低温、PEG和ABA胁迫处理下的基因表达情况。     

水稻SIDP301基因的克隆与功能分析

水稻是一种非常重要农业粮食作物,属于单子叶植物,对其进行抗逆相关基因克隆功能分析有非常重要理论意义,水稻SIDP301基因编码蛋白质含有锌指结构域,数据表明基因在水稻各个组织中都有一定表达,根和叶水平比较高,基因受到高盐和高温诱导,对照相比可以发现基因耐盐性不是非常明显,抑制基因高盐具有高敏感检测相关标记基因,在抑制超量转基因表达中高于野生型植株,是一个抗逆相关基因,会降低水稻抗逆性。     

水稻OsOle1基因的克隆及其遗传转化

[目的]克隆水稻OsOle1基因并对其进行遗传转化。[方法]通过RT-PCR方法对OsOle1基因进行克隆,将克隆出的OsOle1基因连接到pCAMBIA1300上构建其超表达载体,并通过农杆菌介导对水稻愈伤进行了遗传转化。[结果]克隆出的OsOle1基因全长498bp,编码165个氨基酸,成功构建了其超表达载体Ub：：OsOe1-GUS,最终得到了转基因株系。[结论]为OsOle1基因的功能研究奠定了基础。     

油棕EgNAC33基因的克隆与逆境响应表达分析

应用RT-PCR及RACE技术,克隆了油棕抗逆相关基因EgNAC33的全长cDNA;应用生物信息学方法对其氨基酸序列进行了分析,同时采用qRT-PCR分析了低温、干旱及高盐胁迫处理后EgNAC33的响应表达情况。结果表明:克隆获得的基因EgNAC33的cDNA全长为1952 bp,含1个长约735 bp的开放阅读框,编码245个氨基酸,该基因编码的蛋白与椰子NAC蛋白的同源性最高;EgNAC33基因受低温及高盐胁迫的诱导,其中,在8℃条件下胁迫8 h时的表达量最高,在高盐条件下胁迫24 h时的表达量最高;但在干旱胁迫下,EgNAC33的表达量基本上不受影响。     

水稻长护颖突变体基因的克隆与表达分析

【目的】利用EMS对水稻（Oryza sativa L.）保持系品种宜香1B进行诱变,筛选出3份长护颖突变体。通过基因定位和克隆,探明控制该性状的遗传基础以及分子机理,并在不同器官进行表达分析,了解该基因表达特点。【方法】以3份水稻长护颖突变体Oslg-1、Oslg-2和Oslg-3为材料,进行表型分析、等位性鉴定、基因定位、生物信息学分析,以及qRT-PCR定量表达分析。【结果】Oslg-1突变体小穗在幼穗发育早期与野生型无明显差异,但在成熟期其护颖的远轴表皮细胞凸起且粗糙,形成的结节轴向对齐排列,且毛状物较多,形成垂直相间的横纵沟,与外稃表皮细胞结构相似。遗传分析表明,该类突变表型受1对隐性基因控制,OsLG定位于第7染色体短臂SSR标记RM5344和RM20934之间,遗传距离分别为1.11和0.82 cM,物理距离为246.3 kb。对该区域候选基因分析和测序,发现LOC_Os07g04670基因在编码区第182位碱基（T→A）改变,导致其编码氨基酸第61位（Leu→His）的改变。等位性分析表明,Oslg-2、Oslg-3与Oslg-1属等位变异,进而对突变体Oslg-2和Oslg-3的OsLG测序,突变分别发生在第316位（T→A）和119位（T→C）碱基,导致其编码的氨基酸第106位（Trp→Arg）和第40位（Leu→Pro）突变。对该基因进行同源进化分析和序列比对,表明该基因可能调控水稻护颖伸长。对本突变材料的候选基因和另一控制护颖性状的PAP2进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析,结果表明,OsLG在水稻的叶片、穗、叶鞘和根中均有表达,且在穗部表达最高,而PAP2在除穗部以外的其他部位几乎不表达,表明2个控制护颖性状的基因均具有组织特异性,且PAP2的特异性更强;在长护颖突变体中,2个基因表达量均下调,表明其具有协同表达特点。【结论】3份水稻长护颖突变体OsLG与已报道的G1为同一基因,其功能结构域内氨基酸的突变导致长护颖发育;OsLG和PAP2在穗部具有协同表达的特点。     

水稻组蛋白去甲基化酶基因 OsJMJ719的克隆及表达分析

【目的】克隆水稻组蛋白去甲基化酶 OsJMJ719 基因,分析其在非生物胁迫下的表达模式,为探究 OsJMJ719 在非生物胁迫响应中的功能提供理论依据。【方法】以水稻品种中花 11 为材料,克隆获得完整的 OsJMJ719 基因,对其进行生物信息学分析,构建 OsJMJ719 与绿色荧光蛋白（GFP）融合表达载体35S:: OsJMJ719-GFP,利用烟草瞬时转化体系和水稻原生质体转化的方法来观察蛋白的亚细胞定位,并应用实时荧光定量 PCR 技术分析 OsJMJ719 基因在水稻不同组织中的表达情况以及在非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】OsJMJ719 基因（LOC_Os02g01940）编码区长度为 2 994 bp,编码 997 个氨基酸,OsJMJ719 启动子区域含有 10 个植物激素响应元件和 3 个环境胁迫调控相关元件。系统进化分析结果显示,OsJMJ719 与沼生菰、粗山羊草、小麦和大麦中的 JMJ 蛋白有较高的同源性。亚细胞定位结果显示,OsJMJ719 蛋白定位于细胞核内。荧光定量结果显示,OsJMJ719 在种子中表达量较高,且该基因的表达受 ABA、NaCl 和 PEG6000 的诱导,推测其在非生物胁迫过程中起重要作用。【结论】本研究展示了 OsJMJ719 基因的表达蛋白在进化树中的位置及其同源性物种,揭示了其表达蛋白定位于细胞中的具体位置、蛋白的结构及特征,以及该基因主要受到哪些外界因素调控,为进一步研究 OsJMJ719 基因的功能提供基础资料。     

陆地棉盐胁迫应答基因GhPEAMT1的克隆及功能分析

【目的】磷酸乙醇胺N-甲基转移酶(phosphoethanolamine N-methyltransferse,PEAMT)是植物磷酸胆碱合成的关键酶,而磷酸胆碱是可以增强植物抗性的甘氨酸甜菜碱合成底物胆碱的前体。通过对陆地棉磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因(GhPEAMT1)的克隆、表达模式分析,以及功能验证,探究GhPEAMT1在陆地棉响应盐胁迫中的生物学功能,为棉花耐盐品种的选育提供基因资源。【方法】根据转录组测序数据分析,最终确定GhPEAMT1为耐盐候选基因;通过聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因;通过生物信息学分析基因结构特征、预测蛋白质相对分子质量以及进化关系;利用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析耐盐棉花品种早熟长绒7号和感盐棉花品种南丹巴地大花在NaCl胁迫后不同时间点不同组织的表达特征;构建亚细胞定位载体,进行烟草的瞬时转化,确定蛋白质在细胞中的位置;构建基因超表达载体,通过花序浸染法转化拟南芥,分析转基因拟南芥种子在盐胁迫下的萌发率和转基因拟南芥主根长度;利用病毒诱导基因沉默技术(virus induced gene silencing,VIGS)对早熟长绒7号棉...     

盐穗木Hc2a1基因的克隆及与表达分析

[目的]盐胁迫能够抑制植物生长.探讨盐穗木(Halostachys caspica)盐胁迫响应基因表达变化的影响,有助于阐明盐穗木的耐盐分子机理.[方法]利用RACE方法获得盐穗木Hc2a1基因全长序列,并进行生物信息学分析和基因表达检测.[结果]Hc2a1基因开放阅读框为2 277 bp,编码758个氨基酸,蛋白质分子量为87.29 KDa,理论等电点(pI)为9.32.亚细胞定位于线粒体内膜,具有一个16个氨基酸的信号肽,含多个跨膜结构域,亲水性氨基酸残基多于疏水性氨基酸残基,二级结构多为无规则卷曲.利用荧光定量PCR检测显示,在高盐浓度600 mmol/L处理不同时间条件下,随着盐胁迫时间的延长,Hc2a1的表达量逐渐上升,12h达到最高峰,随后开始下降.[结论]盐穗木Hc2a1基因编码多个C2结构域和跨膜区的蛋白质,基因表达受盐胁迫的诱导.     

水稻生长发育与产量性状基因克隆研究进展

全球面临人口膨胀和资源缺乏的双重压力,急需通过改良农作物品种来增加粮食产量。水稻是重要的粮食作物,具有基因组小、与其他谷类作物共线性高等特点,是禾本科作物的模式植物。植物的生长发育是获得产量的物质基础,目前已经克隆了一些水稻重要农艺性状基因,涉及的性状包括株高、分蘖、花期、育性、产量、稻米品质及抗逆性等。控制水稻生长发育的基因和产量性状基因的克隆,加深了对水稻生长发育的分子机制的理解,深化了对水稻产量形成的生物学机制的认识,并为今后利用这些基因进行品种分子改良提供了物质基础。     

牛Tollip基因编码区克隆及功能分析

采用RT - PCR和测序相结合的方法克隆了牛Tollip基因,并采用生物信息学方法分析了该基因及其所编码的蛋白质的结构和功能.结果表明:获得了2 619 bp的cDNA序列,其中第52～873 bp为编码区,编码273个氨基酸,其蛋白质的分子量为30.08 kD,等电点为5.30,含有C2结构域(51～151aa)和...