植物核质转运与抗病防卫反应信号传导交叉调控

核质转运过程是真核生物对信号传导进行精密调控的重要途径,核输入载体蛋白( importin,IMP)和核孔蛋白( nucleoporin,Nup)对此承担重要功能.植物擅长使用这两类蛋白质对抗病防卫反应信号传导进行调控,影响多种激素信号传导通路.水杨酸、乙烯、茉莉酸是介导植物防卫反应的最重要的激素信号,水杨酸信号传导靠含锚蛋白序列的NPRi来调控系统性获得抗性(systemic acquired resistance,SAR),并经常与乙烯或茉莉酸对抗,而茉莉酸与乙烯常常协作.已知完全测序的拟南芥基因组至少含有26种IMP基因和18种Nup基因.据他人和笔者最近研究,IMP和Nup基因至少分别有7种可影响拟南芥的抗病性,是SAR的必要因子.初步证明IMPα-3、Nup88和Nup96促进NPR1核质转运与SAR发生发展,而Nup98对SAR则有抑制作用.根据生物信息学,IMPα-3、Nup88、Nup96和Nup98基因不仅受水杨酸而且受乙烯和茉莉酸诱导,说明分子核质运输的竞争或协同作用可能是信号交叉调控的一个重要机制.     

核黄素启动植物生长信号通路的初步研究

报道了核黄素促进植物生长的效应及分子反应。在实验室内对7种粮食、蔬菜和经济作物使用核黄素后，植物生长量增加23.8%-85.4%。在田间试验中，烟草使用核黄素后，生长量提高35.9%-108%。烤烟叶产量提高44.7%-110.3%。在拟南芥上，核黄素处理可以诱导PR-3b、PDF1.2、ETR1和EIN2基因的表达；PR-3b和PDF1.2是乙烯信号通路的分子标志，乙烯/茉莉酸信号传导可以调控植物生长发育；ETR1和EIN2是乙烯信号通路上，下游的关键调控基因，其产物分别作为乙烯的受体和转录调控因子起作用。根据以上这些结果，核黄素启动了植物生长信号传导通路的分子反应，促进了植物生长。     

甘蓝型油菜BnEIN3基因的克隆及菌核病诱导表达研究

乙烯不敏感转录调节基因（EIN3）是定位于细胞核上的乙烯信号转导下游元件,其作为转录因子启动一系列转录级联反应,从而激活乙烯诱导的防御相关基因的表达。拟南芥EIN3功能缺失突变体表现出对死体营养型病原菌高度敏感,表明该基因在抗死体营养型病原菌中发挥一定作用。为克隆甘蓝型油菜EIN3（BnEIN3）基因,该研究采用荧光定量PCR研究菌核病不同抗性的油菜品种接种核盘菌后,BnEIN3的表达变化及差异,初步探讨了BnEIN3在油菜菌核病防卫反应中的作用。     

巴西橡胶树HbMYBs转录因子的克隆及表达分析

通过同源序列比对,笔者克隆了巴西橡胶树5个与抗逆相关的HbMYBs基因,根据其与拟南芥同源基因的相似性,分别命名为HbMYB15,HbMYB21,HbMYB24,HbMYB35和HbMYB75,其阅读框长度分别为651,984,999,1 095,933 bp。生物信息学分析结果表明,这5个HbMYBs基因编码的蛋白序列都包含MYB家族结构域,属于R2R3类MYB转录因子。酵母自激活实验结果显示这5个HbMYBs蛋白均具有转录活性,具有转录因子特征。荧光定量PCR分析结果表明,创伤、乙烯处理和茉莉酸处理对这5个HbMYBs基因中有不同程度的诱导作用,这些基因有可能参与乙烯和茉莉酸信号相关的植物防御应答。     

小麦热胁迫响应基因TaMYB165的克隆与功能分析

【目的】MYB转录因子在植物生长发育和抗逆过程中起着重要作用,克隆小麦MYB基因并对其功能进行研究,对植物MYB转录因子的调控机制具有重要意义。【方法】利用Affymetrix小麦芯片系统,分析2个小麦品种中国春(热敏感)和TAM107(耐热)在不同热胁迫处理下的转录谱,从热胁迫上调表达的EST序列中克隆得到小麦耐热相关TaMYB165基因,并对该基因的表达特性及功能进行研究;利用实时定量RT-PCR技术分析小麦不同发育时期、不同组织器官热胁迫处理下TaMYB165基因的动态表达模式,构建超表达载体并转化拟南芥,对获得的转基因拟南芥株系进行耐热性鉴定。【结果】克隆获得1个小麦MYB转录因子家族基因TaMYB165,该基因ORF长度为847 bp,编码282个氨基酸。同源序列分析表明,TaMYB165与高粱SORBIDRAFT 03g040120亲缘关系最近(73.2%),与水稻MYB蛋白和拟南芥AtMYB165的相似性分别为70.37%和33.0%。qRT-PCR结果显示,TaMYB165在小麦苗期和灌浆期都受热胁迫诱导表达,只是响应的早晚有所不同。在拟南芥中过量表达TaMYB165,转基因株系热胁迫后成活率提高,细胞膜热稳定性增强。【结论】TaMYB165是小麦热胁迫响应的重要转录因子,可作为小麦耐热育种的重要候选基因。     

乙烯在植物中的信号转导

乙烯是所有植物激素中结构最简单的一种,它对植物的代谢调节可贯串其整个生活周期.作为信号物质,它的生物合成主要由ACC合成酶和ACC氧化酶调控.通过对拟南芥中一系列乙烯反应的突变体的分析,人们掌握了很多在乙烯信号转导中发挥作用的生化组分.乙烯受体与细菌的双组分调节系统结构相似,乙烯与之结合后,调节与Raf激酶极为相似的CTR1,进而将信号传递给下游的EIN2.EIN3是一个转录因子,可结合到与乙烯反应相关的基因的启动子的特殊序列上,激活这些基因并使其转录,从而使植株出现与乙烯反应相关的诸多表型特征.     

植物病害中的信号传导

植物由抗病基因介导的防卫过程存在一系列生理生化和分子生物学反应,这些反应从病原菌侵染点开始的超敏反应(HypersensitiveResponse,HR),并延伸到远处组织的系统抗性或获得性抗性(SystemicAcquiredResistance,SAR),受制于一种信号传导网络的调控。这个信号系统有抗病蛋白和病原菌非病毒性蛋白,在一种配体—受体的互作模式下激发,并由信号分子H2O2、NO和系统信号分子水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET),通过关键调控基因传递和放大,最终诱导一系列防卫反应基因的表达和代谢的变化而产生抗性。植物防卫信号的产生类似于动物免疫系统因子的介导,并可由非寄主病原菌或诱导子诱发。这些信号途径所产生的广谱抗性为植物抗病基因工程的应用奠定了基础。     

AtMYB73基因正调控拟南芥对盐胁迫的响应

为明确拟南芥R2R3-MYB转录因子家族第22亚族基因AtMYB73在拟南芥抵抗盐胁迫过程中的功能,本研究将拟南芥野生型Col-0、AtMYB73基因的T-DNA插入突变体myb73和超表达突变体OE进行NaCl胁迫处理,检测突变体在NaCl胁迫下的种子萌发率、存活率及抗盐相关基因的表达情况。结果发现,在NaCl胁迫下,myb73突变体的种子萌发率、幼苗的存活率、成株时期的存活率及拟南芥抗盐相关基因MYB44、SOS2和SOS3的表达均明显低于野生型和超表达突变体,表明AtMYB73基因正调控拟南芥对盐胁迫的响应。     

拟南芥NiNJA基因酵母双杂诱饵载体构建及互作蛋白的筛选

JAZ蛋白是植物茉莉酸信号途径的重要负调控因子,JAZ与NiNJA形成蛋白复合体抑制茉莉酸下游转录因子的转录活性,NiNJA蛋白是联系JAZ蛋白与下游转录因子的重要因子.为了研究NiNJA调控的下游基因,首先构建了NiNJA基因的诱饵载体pGBKT7-NiNJA,然后转化酵母Y2H Gold感受态,通过自转录激活实验,发现诱饵载体pGBKT7-NiNJA没有自转录激活活性.在此基础上,从拟南芥“Mate&PlateTM”Library 进行酵母双杂筛选,获得若干个与NiNJA互作的蛋白,为下一步鉴定NiNJA的互作蛋白及茉莉酸的信号调控途径打下基础.     

陆地棉转录因子基因GhMYB108的克隆及其在抗旱中的作用

【目的】MYB基因家族作为植物中最大的转录因子家族之一,在抵御逆境胁迫中发挥着重要的作用。克隆陆地棉MYB转录因子基因GhMYB108,并进行表达分析,验证其在干旱胁迫响应中的作用,为进一步研究GhMYB108调控陆地棉耐旱的分子机制奠定基础。【方法】根据干旱转录组数据分析,确定GhMYB108为干旱响应基因;运用聚合酶链式反应（PCR）从陆地棉根系cDNA中扩增目的基因;对GhMYB108进行基因结构特征、预测基因序列信息以及系统进化关系等生物信息学分析;利用Plant Care网站对获得的基因启动子序列进行分析;在不同逆境胁迫条件下,对GhMYB108的表达特性进行qRT-PCR分析;通过亚细胞定位确定GhMYB108蛋白在细胞中的位置;利用酵母试验验证其转录活性;使用病毒诱导的基因沉默技术（virus induced gene silencing,VIGS）沉默GhMYB108,并用qRT-PCR检测基因沉默效率。观察沉默株系在干旱处理前后的表型变化,并统计存活率,采用试剂盒测定相关生理生化指标;通过对棉花叶片喷施ABA与氟啶酮试验来分析GhMYB108与ABA的关系。【结果】从陆地棉中克隆了GhMYB108（Gh_A10G1563）,其全长879 bp,编码292个氨基酸,其蛋白质相对分子量为33.288 kD,等电点为6.037,多重序列比对和保守结构域分析,发现GhMYB108含有2个高度保守的MYB结合结构域,属于典型的R2R3型MYB转录因子。不同物种亲缘关系分析发现,GhMYB108与AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2的同源性较高,属于同一亚族,且已有研究发现AtMYB108、AtMYB78和AtMYB2与干旱或ABA信号通路相关。GhMYB108定位于细胞核,且具有转录激活活性。在干旱和对照植株中,GhMYB108均在根中表达量最高,茎中表达量最低,并且受自然干旱、18% PEG 6000模拟干旱、盐胁迫和低温等非生物胁迫诱导表达。GhMYB108沉默之后,在自然干旱条件下,沉默植株出现临界表型,与对照相比,其萎蔫更严重,且存活率降低,一些生理生化指标也发生显著变化,如叶片失水率加快,丙二醛含量升高,叶片相对含水量和脯氨酸含量减少,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性降低,且通过DAB与NBT染色发现植物体积累了更多过氧化氢（H₂O₂）和超氧阴离子（O₂^-）。通过对棉花叶片喷施激素ABA或氟啶酮发现GhMYB108可受ABA信号的正调控。【结论】GhMYB108正调控棉花抗旱性,且受ABA信号的正调控。     

慎用对后茬作物有影响的除草剂

使用除草剂防除作物田间杂草是夺取丰收的重要措施,但是,有一些除草剂在土壤中分解速度慢,残留期长,容易对后茬作物产生影响,应谨慎使用.