两个ADP-葡萄糖焦磷酸化酶α亚基基因在甘薯中的超量表达

ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化ADP-葡萄糖合成反应,是淀粉生物合成的限速酶之一。为研究甘薯AGPase与块根淀粉合成的关系,从高淀粉甘薯品种川薯34中克隆了AGPase基因的两个α亚基编码序列AGPa1和AGPa2;构建植物表达载体pC-AGPa1和pC-AGPa2后经根癌农杆菌EHA105介导分别导入甘薯品种西成薯007;获得表达了GUS的7株AGPa1和5株AGPa2转基因甘薯植株。RT-PCR和AGPase活性检测表明,AGPa1和AGPa2基因在转基因植株中表达水平高于对照,并引起甘薯叶片中AGPase活性显著增加。     

植物SUMO 化修饰研究进展

SUMO(Small ubiquitin-related modifier)化作为一种重要的真核生物翻译后修饰方式,广泛参与真核细胞的各种代谢调控过程。SUMO化修饰过程是一个动态、可逆的循环,需要经过一系列步骤,如SUMO分子的活化、E1激活酶、E2缀合酶、E3连接酶和特异性蛋白酶的去SUMO化。植物的SUMO化修饰参与了植物对激素的响应、花的发育、开花控制、营养元素的吸收和逆境响应等重要生物学过程。近年来,SUMO 化已成为植物功能基因研究中的新生长点。以拟南芥和水稻为主,综述了SUMO化修饰过程的组成成分、SUMO化与植物对激素响应的关系、SUMO化参与的植物开花控制、SUMO化与植物对非生物胁迫的响应等方面的研究现状,并对植物SUMO化研究中存在的问题提出建议,以期更好地理解SUMO化修饰在植物生长发育中的作用。     

甘薯ADP-葡萄糖焦磷酸化酶两个α亚基基因的克隆分析和植物表达载体的构建

ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)催化ADP-葡萄糖合成反应,是淀粉生物合成的限速酶之一。从高淀粉甘薯品种川薯34总RNA逆转录的cDNA中克隆了AGPa1和AGPa2两个α亚基编码序列,进行生物信息学分析后,插入植物高效表达载体pCamb ia1301构建了pC-AGPa1和pC-AGPa2两个双元表达载体,并导入根癌农杆菌EHA105中。获得的工程菌菌株可用于遗传转化甘薯、马铃薯和木薯等重要的薯类作物,为薯类作物高淀粉育种奠定了基础。     

多功能纳米基因载体的制备与分析

本文通过反向微乳聚合等化学方法,成功制备出一种集磁性、荧光于一体的SiO_2纳米粒子,并以多聚赖氨酸(PLL)对其表面进行修饰,修饰后的纳米粒子能够有效地与DNA结合和分离,并保护DNA免受DNaseI的降解。该纳米基因载体能够介导外源DNA转化至植物细胞当中,为纳米基因载体在转基因植物的研究中及应用打下了基础。     

植物多基因转化研究进展

随着植物基因工程和分子生物学研究的深入,植物遗传改良手段不断创新。在植物转基因方面,单个目的基因的转化已经不足以满足植物改良的需要,尤其是对一些代谢途径或数量性状的遗传修饰,多基因转化研究应运而生,并迅速发展。以烟草、水稻、玉米 等几种高等植物为例,概述了利用农杆菌介导法和基因枪介导法开展多基因转化的进展,以及存在的问题,展望了今后的发展方向,可为小麦等主要农作物多基因转化提供参考,促进转基因作物新品种培育。     

蛋白修饰调控植物育性与生殖发育的研究进展

植物育性与生殖发育不仅与植物繁衍后代息息相关,也是作物杂种优势利用技术的遗传基础。探究作物生殖发育的分子调控机制是植物发育研究的重要科学内容,也是农作物杂交育种的重要需求。蛋白质修饰是重要的翻译后调控方式,广泛参与植物生长发育的各个过程。近年来,植物育性调控和生殖发育的分子网络调控研究取得了重要进展,但尚未系统总结蛋白质修饰在该发育过程中的功能和作用。为此,本文总结了磷酸化、泛素化、SUMO化和糖基化等多种蛋白修饰类型在植物育性调控和生殖发育阶段的调控作用,以期为后续的研究提供参考和思路。     

紫花苜蓿MsUGT73B2基因的克隆及表达

糖基化是植物体蛋白、激素等物质的常见修饰方式,对维持植物正常生长发育具有重要作用,在植物中糖基化反应由糖基转移酶催化。利用蒺藜苜蓿参考序列通过RACE法克隆得到紫花苜蓿基因MsUGT73B2的全长序列,利用生物信息学方法分析其氨基酸序列、二级结构、理化性质等,RT-qPCR分析基因表达情况,构建基因表达载体,研究亚细胞定位。结果表明,MsUGT73B2基因全长1 512bp,编码503个氨基酸,属于稳定的亲水性蛋白,序列比对结果显示其属于UGT家族基因,亚细胞定位于细胞质中。MSOGT73B2主要在紫花苜蓿叶片中表达,且干旱、10μmol/L ABA处理下在2h之前升高,之后下降;在150mmol/L NaCl胁迫处理下表现为4h之前表达水平升高,之后下降的趋势。     

二氧化硅纳米基因载体的制备与性能研究

通过溶胶—凝胶化学方法成功地制备了一种约为500nm的SiO2纳米粒子,并以多聚赖氨酸(PLL)对其进行表面修饰,修饰后的纳米粒子能够有效地与DNA结合,同时可以控制DNA的结合数量,而且能够保护DNA免受DNaseⅠ的降解作用。此二氧化硅纳米基因载体有望代替金粒子通过基因枪转化法实现外源基因在植物细胞中的遗传转化。     

二氧化硫胁迫诱导拟南芥NIT2基因DNA甲基化修饰

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰形式。利用亚硫酸氢盐修饰后测序法和甲基化敏感性限制性内切酶-PCR(MSRE-PCR)法,研究SO2胁迫对拟南芥腈水解酶(NIT2)基因序列中胞嘧啶甲基化状态的影响,分析甲基化特征改变在植物胁迫应答过程中的作用。研究发现,30 mg.m-3的SO2连续熏气3 d后,拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因启动子区域CG和CHH(H为C,A或T)位点甲基化水平下降,总甲基化水平降低,但未检出编码区5′端目的片段中CCGG位点甲基化状态的改变。RT-PCR分析表明,SO2胁迫组拟南芥植株地上组织细胞中NIT2基因的转录水平高于对照组。研究结果表明,SO2胁迫导致拟南芥NIT2基因启动子区甲基化水平降低,NIT2基因转录上调,说明SO2胁迫能诱发拟南芥基因胞嘧啶甲基化水平改变,启动子区甲基化水平的降低可能与防御基因的诱导表达有关,胞嘧啶甲基化修饰参与了植物的抗逆生理过程。     

多聚赖氨酸-硅纳米的制备及体外转染HepG2细胞的研究

目的观察多聚赖氨酸-硅纳米颗粒作为基因转染载体体外转染肝癌细胞系HepG2细胞的可行性。方法自制硅纳米颗粒并用多聚赖氨酸修饰,与增强型绿色荧光蛋白基因质粒(pEGFP-C1)结合后体外转染HepG2细胞,观察转染后绿色荧光蛋白表达情况,计算转染效率。结果制备出大小均匀、粒径30 nm、稳定性及分散性好的球形硅纳米,硅纳米表面经多聚赖氨酸修饰后作为基因转染载体,能有效地转染pEGFP-C1进入HepG2细胞,转染效率为30%~40%。结论本文成功制备了多聚赖氨酸-硅纳米,该纳米颗粒在体外可作为基因载体,有效转染质粒pEGFP-C1。     

番茄WD40家族SlWDR204调控植株形态建成的功能分析

作物的株高是非常重要的农艺性状,影响农作物的品质和产量.植物中WD40蛋白在细胞周期调控等方面具有重要作用.克隆了番茄SlWDR204基因,利用植物基因工程技术,构建植物过表达载体pBI121-35S::SlWDR204,通过农杆菌介导法获得过表达转基因植株.生物信息学分析表明该蛋白含有典型的WD40蛋白基序.定量RT-PCR分析发现在番茄各器官及果实发育不同时期该基因均有表达.观察发现SlWDR204过表达转基因植株相对于野生型植株,表现出较长的茎秆长度,表明该基因是番茄植株高度的正向调控因子.酵母双杂交文库筛选发现转录因子S1SPL3与S1WDR204具有相互作用,S1WDR204与S1SPL3可能共同调控番茄植株的茎杆发育.该研究增加了对番茄WD40蛋白参与株高调控的认知.     

蜻蜓凤梨 AfERF113基因的克隆与表达特性

观赏凤梨是一类重要的热带花卉,但有关其生长发育调控分子机理的研究相对匮乏,这在一定程度上限制了新品种的开发和利用。以热带观赏花卉蜻蜓凤梨(Aechemia fasciata)为材料,在分析蜻蜓凤梨转录组数据的基础上,结合cDNA末端快速扩增(rapid amplification of cDNA ends,RACE)技术克隆了APETALA2/Ethylene Response Element Binding Protein(AP2/EREBP)家族的1个转录因子编码序列,并将其命名为AfERF113。生物信息学分析表明,AfERF113 cDNA全长1 093bp,有1个864bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码287个氨基酸。蛋白质理化性质分析表明,该蛋白分子质量为29.768 5ku,理论等电点为6.06,为一类不稳定的酸性亲水蛋白。亚细胞定位软件预测表明该蛋白定位于细胞核。结构域分析表明,该蛋白有1个保守的AP2结构域,分属ERF亚族的B-4类,与拟南芥中所有ERF蛋白的ERF113亲源关系最近。实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,qRT-PCR)结果表明,AfERF113转录本在成熟株的根中表达量最高,且外源乙烯诱导后,AfERF113的表达量无论是在幼株还是在成株的各组织中均显著上调。研究结果证实,AfERF113响应了外源乙烯调控,为进一步研究AfERF113基因的功能及通过基因工程手段调控凤梨科植物生长发育提供了理论依据。     

五谷虫蛋白粗提液对牛源致病性Escherichia coli O_1和E.coli O_(78)体外抑菌作用

为研究五谷虫蛋白粗提液对Escherichia coli O_1和E.coli O_(78)的体外抑菌作用,采用试剂盒测定五谷虫粗提液蛋白含量;牛津杯法测定蛋白粗提液对牛源病源性E.coli O_1和E.coli O_(78)的抑菌圈直径;通过二倍稀释法测定蛋白粗提液对2种细菌的最低抑菌浓度(MIC);平板法测定最低杀菌浓度(MBC);酶标比浊法测定粗提液对2种细菌的24h生长曲线、细胞膜通透性以及碱性磷酸酶(AKP)的含量。研究表明:1)五谷虫蛋白粗提液蛋白质量浓度为0.680mg/mL;粗提液对E.coli O_1和E.coli O_(78)的抑菌圈直径分别为(25.09±0.62)和(20.96±0.48)mm,MIC分别为15.625和31.250mg/mL,MBC为62.5和125mg/mL,传统中药水煎剂和提取缓冲液没有体外抑菌效果。2)粗提液能影响E.coli O_1和E.coli O_(78)的生长曲线,增加细菌细胞膜和细胞壁通透性。由此可见,蛋白粗提液对E.coli O_1和E.coli O_(78)均有体外抑菌效果,且对E.coli O_1的体外抑菌效果优于E.coli O_(78)。     

GDF-9对牦牛COCs体外成熟培养及其相关基因mRNA表达的影响

为探明生长分化因子-9(Growth differentiation factor 9,GDF-9)对牦牛卵丘-卵母细胞复合体(Cumulusoocyte complexes,COCs)体外培养的卵母细胞成熟率及相关基因mRNA表达水平的影响:采取健康牦牛的卵巢,分离COCs进行体外成熟培养;在牦牛COCs成熟培养液中添加终浓度分别为0、200、400、600ng/mL的GDF-9,统计卵母细胞成熟率;采用Real-time PCR方法检测GDF-9处理的COCs中Smad信号通路下游分子Smad4以及卵丘扩展相关基因(HAS2、PTX3、PTGS2)的mRNA表达水平。结果表明:添加0、200、400、600ng/mL GDF-9的COCs成熟率差异不显著(P0.05)。Smad4和卵丘扩展相关基因(HAS2、PTX3、PTGS2)的mRNA表达量随着GDF-9浓度升高呈上升趋势,其中600ng/mL GDF-9处理组的Smad4和PTX3mRNA表达量最高,与其他处理组差异显著(P0.05);600ng/mL GDF-9处理组的HAS2、PTGS2mRNA表达量与400ng/mL GDF-9处理组差异不显著(P0.05),与其他实验组差异显著(P0.05)。研究发现,在牦牛COCs体外培养过程中,添加不同浓度的GDF-9对牦牛卵母细胞成熟率的影响差异不显著;GDF-9显著提高其信号通路下游分子Smad4基因以及卵丘细胞扩展相关基因(HAS2、PTX3、PTGS2)的mRNA表达,说明600ng/mL GDF-9对牦牛体外培养过程中卵丘扩展有作用,作用机制可能与激活Smad信号通路有关。     

茶氨酸溴香酰胺对人宫颈癌细胞体内外生长的抑制作用

将茶氨酸为母体合成的茶氨酸衍生物茶氨酸溴香酰胺(TBrC)与茶氨酸作比较,评估茶氨酸溴香酰胺对人宫颈癌细胞体内外生长的抑制作用与其分子机制。应用MTT等方法检测不同浓度的TBrC对人宫颈癌细胞体外生长的影响,运用蛋白质印迹法检测解析这些人宫颈癌细胞中与凋亡和生长密切相关蛋白的表达和药物可能的作用靶点。此外,通过建立动物肿瘤模型,评价TBrC对荷瘤裸鼠人宫颈癌生长的抑制效果。实验结果显示,TBrC抑制人宫颈癌细胞体内外生长的活性超过其母体化合物茶氨酸多倍,对小鼠生长无明显毒性;TBrC作用的分子机制之一可能与抑制VEGFR1-Bcl-2/Bax信号传导通路相关。研究结果提示,TBrC具有广泛应用于临床治疗和(或)辅助治疗人宫颈癌和其他癌症的潜力。     

新疆野生樱桃李PsoRPM2与PsoLFY互作调控植株开花的分子机制

为明确新疆野生樱桃李PsoRPM2基因引起植株的早开花现象，本研究通过形态学、转基因以及酵母双杂等试验对PsoRPM2基因进行了分析。结果显示:新疆野生樱桃李极早花、早花、中花、晚花和极晚花的比率分别为11%、24%、44%、18%和3%。早花类型的花芽分化明显快于晚花类型，早花花芽中的PsoLFY和PsoFT基因表达高于晚花，而PsoFLC基因则在晚花中表达较高。转PsoRPM2基因烟草表现为早花，并且NtLFY基因表达明显升高。在新疆野生樱桃李早花花芽中，PsoRPM2基因表达高于晚花，同一时期的PsoLFY基因表达也较高。酵母双杂试验显示，PsoRPM2与PsoLFY可以互作。综上，新疆野生樱桃李之所以早花是通过PsoRPM2与PsoLFY互作，提高花芽中PsoLFY和PsoFT基因表达，从而加快花芽分化进程，导致植株提前开花。     

玉米FAD2基因的生物信息学分析

脂肪酸脱氢酶（Fatty acid desaturase, FAD2）是产生不饱和脂肪酸的关键酶，在植物对多种逆境胁迫的响应中发挥重要作用。研究通过生物信息学方法对C\-4作物玉米的FAD2基因及其蛋白的结构和功能作以预测和分析。分析结果表明，ZmFAD2基因含有FA-desaturase结构域，表明ZmFAD2蛋白具有脂肪酸去饱和酶的功能。ZmFAD2是定位于内质网的亲水性蛋白，系统进化树表明其与同为C\-4植物的高粱和谷子亲缘关系最近。启动子顺式作用元件以及表达特性分析均表明ZmFAD2参与多种逆境胁迫的响应。研究结果为FAD2基因功能的进一步研究奠定了基础，同时为通过分子育种提高作物在逆境胁迫下的抗性提供了理论依据。     

梨咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因PbCCoAOMT1的功能验证

石细胞团的含量及大小是决定梨果实品质的关键因素之一。目前已知木质素是石细胞主要组成成分,而梨中木质素合成关键酶CCoAOMT的功能目前尚不明晰。为此,克隆PbCCoAOMT1编码区全长（MF346688.1）并构建真核表达载体pCAMBIA1301a-PbCCoAOMT1。通过农杆菌介导的浸花法将PbCCoAOMT1转化野生型拟南芥,利用分子检测确定获得阳性过表达PbCCoAOMT1拟南芥株系后,对其纯合T₃代株系花序茎进行木质素及次生细胞壁特异性染色。结果表明,在拟南芥中过表达PbCCoAOMT1可以一定程度上促进次生壁的发育及木质化。运用溴乙酰法测定拟南芥花序茎中木质素含量发现,转基因植株中木质素含量较野生型显著上升,为野生型的1.24倍。进一步说明PbCCoAOMT1在木质素生物合成中具有重要作用。     

土沉香对黄野螟的抗性研究

【目的】黄野螟Heortia vitessoides是珍贵树种土沉香Aquilaria sinensis的重要食叶害虫,通过大面积林间调查土沉香受害情况,筛选可能存在的抗虫植株,为黄野螟的科学预防和土沉香抗虫品种的选育奠定基础。【方法】在黄野螟危害盛期,对野外土沉香林定期进行大面积调查,在严重受害的土沉香林中,观察不同受害水平土沉香的外观形态和叶片物理结构,同时采集具有不同抗虫性植株的叶片饲养黄野螟幼虫,观察初孵幼虫对不同抗性植株叶片的选择和拒食情况,取食不同抗性土沉香叶片后,测定黄野螟幼虫存活率、生长发育、化蛹和羽化的差异。【结果】在土沉香严重受害的林分中发现了2株未受害的土沉香植株,其表现出较好的抗虫性(抗1和抗2)。抗性植株(抗1和抗2)与感虫植株在叶片长度和厚度上差异显著(P0.05),而叶片长宽比无显著差异。在叶片物理结构上,抗2土沉香叶片的上表皮角质层厚度显著高于感虫叶片。抗2土沉香植株对幼虫取食抑制率高于抗1土沉香植株,两者均达44.81%以上。强迫取食抗性土沉香试验的幼虫存活率、成虫羽化率、蛹质量、成虫寿命均显著低于取食感虫土沉香叶片幼虫的相应指标,而取食抗性土沉香的幼虫、蛹发育历期均显著长于取食感虫土沉香叶片的害虫。【结论】叶片嫩绿的土沉香植株较易受黄野螟的为害,而叶片厚的或叶片颜色偏黄、墨绿的土沉香植株对黄野螟具有较强的抗性。抗性土沉香植株对黄野螟幼虫取食活性具有较强的抑制作用,对幼虫的发育有阻碍作用。     

普通小麦TaZIP29-7B基因的克隆及表达研究

金属离子在小麦生长过程中起重要作用,但土壤中金属离子含量过高,会对小麦生长造成损害。锌铁转运蛋白ZIP家族(ZRT,IRT-like protein,ZIP)广泛存在于植物中,参与多种金属离子的转运,也能提高植物的耐盐性。利用同源克隆技术获得 AtZTP29在小麦中的同源基因TaZIP29-7B,并获得其启动子序列,利用生物信息学技术对所获得的基因以及启动子序列进行初步分析,预测启动子顺式作用元件,通过实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术分析小麦 TaZIP29-7B基因在根和叶中在不同金属离子溶液处理下的表达情况,以研究该基因在小麦体内中对重金属转运的作用。结果表明:序列分析显示 TaZIP29-7B基因(登录号MK203894)编码277个氨基酸,TaZIP29-7B蛋白为疏水性蛋白,定位在细胞膜上,存在信号肽,属于分泌蛋白,第89～263位置间的结构功能域ZIP,属于典型的ZIP超级家族结构域,具有8个跨膜区;进化分析显示TaZIP29-7B与单子叶植物山羊草(Aegilops tauschii)ZIP29蛋白同源性最高;启动子中存在多种响应胁迫的顺式作用元件;qRT-PCR结果显示,小麦 TaZIP29-7B基因在外界重金属盐的变化下表达量有所变化。说明研究结果为进一步改良小麦抗盐性提供了参考。