蜡梅非特异性脂转移蛋白基因nsLTP家族3个成员的分子特征及非生物胁迫应答分析

为了探索脂转移蛋白在蜡梅(Chimonanthus praecox)应对非生物胁迫过程中的可能功能,在构建蜡梅花cDNA文库及EST分析的基础上,通过对文库cDNA克隆全长测序,得到了3个蜡梅非特异性脂转移蛋白的基因(nsLTPs),分别命名为CpLTPI.1、CpLTPI.2和CpLTPI.3,GenBank登录号为FJ889521、FJ904082和FJ904083.它们的cDNA全长分别为611,1016和656 bp,ORF分别为360,360和351 bp,5'和3'端的非翻译区的长度不等,存在的调控基序有所不同.3个基因的编码蛋白均具有植物nsLTP的典型结构,即4对二硫键,4个α-螺旋,有1个可结合和容纳脂肪酸分子的类似口袋状的疏水结构,分子量约为9kD,为nsLTPI类.定量RT-PCR分析和比较蜡梅叶片中3个基因对非生物胁迫的应答情况,结果表明,3个nsLTP基因在蜡梅幼苗中的表达受干旱、ABA、低温和NaCl处理的影响程度不同,表明这些基因可能在蜡梅幼苗的水分平衡、耐受低温、离子代谢等过程中发挥着不同的作用.     

非生物胁迫下植物水通道蛋白的应答与调控

【目的】水分不仅是细胞中各类生命物质合成的必需底物,而且也参与植物体内的养分代谢和渗透平衡的调节。植物中水分的跨膜转运主要是由水通道蛋白(AQPs)所介导的,因此,无论是在植物整体水平还是细胞水平上,水分的吸收以及跨细胞膜系统的转运对于植物的生长发育都是至关重要的。近年来,水通道蛋白作为调节水分的吸收与转运的关键,已成为植物营养与分子生物学特别关注和研究的热点之一。本文从水通道蛋白的种类结构,底物特异性,基因表达特征和调控机制四个方面对水通道蛋白转运水分的机理和转运水分过程中对胁迫的响应机制进行了详细阐述;从水通道蛋白的水分运输和渗透调节功能及其养分运输功能两方面说明了水通道蛋白在植物生长过程中的生理作用;阐述了光照、干旱和低温与水通道蛋白功能之间的关系,明确了水通道蛋白通过表达量的增加或者降低来响应相应环境条件的变化。【主要机理】水通道蛋白通过保持一定结构及对底物运输的特异性来实现对水分的高效运输,通过调整基因的表达量和翻译后修饰等过程实现对水分的高效转运;同时,水通道蛋白可以通过水分的运输实现植物渗透平衡的调节,对部分小分子养分的吸收等功能更是实现了对植物生理和养分吸收的调节;另外,水通道蛋白不仅可以提高植物的抗旱、抗盐能力,对低温胁迫也有一定的响应,还可以与多类逆境胁迫蛋白发生相互作用,共同调节植物的水分和渗透平衡,提高植物应对逆境胁迫的能力,表明植物水通道蛋白对非生物胁迫下的应答机制有待于进一步探索,为植物水通道蛋白的应用研究提供科学的理论支持与材料支撑。     

WRKY转录因子参与植物非生物胁迫应答的研究进展

WRKY转录因子在植物的非生物胁迫中发挥了重要的调节作用,能够参与多种不同的信号途径,功能具有多样性。WRKY蛋白除具有高度保守的WRKYGQK基序外,通常还具有Cys2His2或Cys2His-Cys型锌指结构,它通过与靶基因启动子中的W-box[(T)TGACC(A/T)]特异结合调控其表达,从而响应植物的逆境胁迫及其它信号途径。为了帮助我们更全面地了解WRKY转录因子在植物中的作用,本文主要对近年来WRKY在植物非生物胁迫方面的研究进展进行了综述。     

非生物胁迫下多年生黑麦草qRT-PCR分析中内参基因的选择

提高实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,q RT-PCR)准确性的先决条件是选择表达稳定性较高的内参基因。本研究以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为材料,利用q RT-PCR技术检测翻译起始因子4A(eukaryotic initiation factor 4 alpha,e IF4A)、TNF结合蛋白Ⅰ(Tat binding protein-1,TBP-1)、泛素连接酶(ubiquitin-conjugating enzyme,E2)、多聚泛素酶基因(ubiquitin,UBQ)、生物钟受体蛋白(zeitlupe,ZTL)和甘油醛三磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)6个候选内参基因在不同非生物胁迫下的表达情况。运用ge Norm(ver.3.5)、Normfinder(ver.0.953)、Best Keeper(ver.1.0)、Delta Ct和Ref Finder软件综合分析表明,在干旱、盐、热胁迫及ABA处理下,e IF4A基因表达稳定性最高;在涝胁迫下,UBQ基因表达稳定性最高。因此,e IF4A和UBQ候选基因可作为不同胁迫下的内参基因,为进一步开展多年生黑麦草基因表达的定量研究了提供了一定的理论依据。     

平榛MAPKK基因克隆及在非生物胁迫下的表达分析

通过研究外界刺激信号对平榛中促分裂原活化蛋白酶途径的影响,探索该途径中MAPKK类基因对各种非生物胁迫的响应机制。根据平榛花芽转录本高通量测序的结果,采用RACE-PCR方法克隆到一个平榛MAPKK基因,全长1 065bp,推断其编码354个氨基酸,命名为Ch MAPKK2。序列分析表明,该基因含有MAPKK类型基因典型的磷酸一致化序列SLADIDS。构建的系统发育树结果表明,它与葡萄Vv MAPKK2以及苹果Md MAPKK的亲缘关系较近,相似性分别为81.69%和78.53%。采用qRTPCR,以ACTIN为内参对Ch MAPKK2基因在自然条件下花芽部位的表达模式进行分析,结果表明:在自然条件下从11月份到次年4月份Ch MAPKK2的表达量呈现先上升后下降的趋势;对平榛根蘖苗进行4℃、干旱及盐胁迫处理,发现Ch MAPKK2基因均受上述3种非生物胁迫的诱导而上调表达;Ch MAPKK2在不同器官中的表达具有组织表达特异性,雌花芽中表达量最高,其次是树皮,雄花序中表达量最低。上述研究结果表明Ch MAPKK2基因在平榛适应非生物胁迫的过程中发挥着重要作用。     

番茄2个ERF-B1亚族转录因子基因的克隆及其对生物和非生物胁迫响应

为进一步研究番茄ERF转录因子调控植物抗逆的分子机理,本研究以番茄浙杂-301为试验材料,分别克隆获得2个乙烯反应元件结合蛋白基因SlERF83和SlERF109,并对其进行序列及表达分析。结果表明,番茄SlERF83和SlERF109基因分别含有678 bp和669 bp的开放阅读框,编码225和222个氨基酸,各含有1个保守的AP2结构域,属于亲水性蛋白。进化分析表明,这2个ERF转录因子均属于AP2/ERF家族中ERF亚族的B1组。SlERF83和SlERF109三级结构都含有1个α-螺旋和3个β-折叠。酵母单杂交及β-半乳糖苷酶活性测定结果证明SlERF83转录因子可以与GCC-box结合。番茄2个ERF蛋白启动子含有多种逆境相关的顺式作用元件。采用荧光定量PCR检测SlERF83和SlERF109在非生物和生物胁迫下的表达,结果表明,高盐和干旱胁迫下,SlERF83和SlERF109基因的表达均被抑制;水杨酸处理能够诱导SlERF83和SlERF109基因的表达;茉莉酸甲酯处理下SlERF83表达水平提高,SlERF109表达量降低;番茄黄化曲叶病毒侵染下,SlERF83和SlERF109基因的表达均被抑制。SlERF83和SlERF109转录因子可能参与了番茄对生物及非生物胁迫的响应过程。本研究结果为进一步深入开展ERF转录因子调控番茄抗逆分子机制研究提供了一定的理论依据。     

非生物胁迫诱导的棉花酵母双杂交文库构建及GhJAZ1互作蛋白筛选

非生物胁迫导致棉花生长发育受到抑制,严重影响棉花的产量和品质。为了深入探究棉花非生物逆境响应的分子作用机制并鉴定GhJAZ1的互作蛋白,本研究以陆地棉标准系TM-1为材料,采用Gateway重组技术构建了非生物胁迫诱导的陆地棉酵母双杂交cDNA文库,获得的初级文库总克隆数为1.2×10⁷ CFU,次级文库总克隆数为1.6×10⁷ CFU,重组阳性率100%,酵母文库滴度为5.0×10⁷ cells·mL^-1,酵母克隆平均插入片段>1 000 bp,符合建库标准,可用于后续酵母双杂交筛选。以GhJAZ1为诱饵,构建pGBKT7-GhJAZ1诱饵蛋白表达载体,经毒性检测及自激活活性检测,明确了诱饵质粒在酵母系统中无毒性和自激活活性,可直接用于酵母文库筛选。利用酵母双杂交筛选构建的非生物胁迫诱导的酵母cDNA文库,得到72个初筛阳性克隆,经测序、序列比对和酵母回转验证,获得11个与GhJAZ1相互作用的候选蛋白。选取其中4个候选蛋白,利用酵母双杂交进一步确认了GhJAZ1与候选蛋白的相互作用关系。本...     

非生物胁迫诱导的玉米蛋白激酶基因ZmCIPK1的cDNA克隆和表达分析

CIPK（CBL-interacting Protein Kinase）在植物非生物胁迫信号转导中起重要作用。应用电子克隆的方法在玉米中克隆了一个cDNA全长为1395bp的蛋白激酶基因ZmCIPK1（GenBank接受号为EF158034）。其编码的蛋白含有465个氨基酸,分子量为51.98KD,等电点为6.92。推断的ZmCIPK1催化结构域中包含蛋白激酶催化结构域保守的11个亚结构域, 蛋白C端具有植物CIPK蛋白家族特有的包含24个氨基酸的NAF结构域。半定量RT-PCR结果表明,在甘露醇、氯化钠、ABA和4°C低温诱导时,ZmCIPK1在玉米幼苗叶片中表达量明显上调,在24小时内保持较高的转录水平。试验结果表明,ZmCIPK1是一个新的玉米蛋白激酶基因,响应多种非生物胁迫信号。     

转nsLTPs类抗菌蛋白基因烟草对赤星病和青枯病的抗病性分析

以烟草叶盘为受体，通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将益母草 (Leonurus japonicus Houtt.) 非专一性脂转移蛋白(nsLTPs)类抗菌蛋白基因Lj-L和相应改造基因Lj-S分别导入烟草(Nicotiana tabacum cv. Xanthi.)，并进行抗病性分析。GUS染色和PCR分子验证表明外源基因已整合进烟草基因组中。RT-PCR分析表明，外源基因能够在烟草中稳定转录。T0代离体抗性实验表明，外源基因对烟草赤星病(Alternaria alternata)的抗性已达极显著水平; T1代活体抗性实验表明，Lj-L和Lj-S基因对青枯病(Pseudomanas solanacearum)的抗性也均达显著水平。抗性结果比较发现，Lj-L基因的抗病性效果优于Lj-S基因，且离体和活体抗病结果较一致，但并不与基因的转录水平成正比，似乎存在一个阈值。     

芹菜水孔蛋白基因AgPIP2;1的克隆及其对非生物胁迫的响应

为了研究芹菜质膜内在蛋白基因的序列特征及其在非生物胁迫条件下的表达特性,探讨其抗逆功能,以芹菜品种六合黄心芹为试验材料,通过RT-PCR技术克隆AgPIP2;1基因,通过生物信息学软件分析其核苷酸和氨基酸序列特征,并采用荧光定量PCR技术检测其在不同组织的表达及其对非生物胁迫的响应。结果表明,AgPIP2;1基因含有1个861 bp的开放阅读框,编码286个氨基酸,其编码的蛋白属于PIP2类蛋白。氨基酸序列分析显示,AgPIP2;1含有高度保守的NPA基序以及高等植物PIP蛋白的保守序列,与其他物种PIP2类蛋白具有较高的同源性,与胡萝卜DcPIP2;1的氨基酸序列同源性达到97.90%。在亲缘关系上与大豆GmPIP2;1、胡萝卜DcPIP2;1和绿豆VrPIP2;1较为接近。实时荧光定量PCR技术分析表明,AgPIP2;1基因在芹菜根、叶柄和叶片中均有表达,其中在叶片中的表达量最高,在根中的表达量最低,呈现比较明显的组织特异性。此外,AgPIP2;1基因受到高温、低温、干旱和盐等非生物胁迫的诱导,说明该基因可能参与芹菜抵御非生物胁迫的过程。本研究为进一步了解AgPIP2;1基因的功能...     

猕猴桃ACC合成酶基因家族四个成员的克隆

通过PCR方法从中华猕猴桃中分离出ACC合成酶基因家族的四个成员（AC－ACS1A、AC－ACS1B、AC－ACS2和AC－ACS3）的基因组DNA片段，AC－ACS1A、AC－ACS1B和AC－ACS2与其它植物该基因的氨基酸序列同源性最高可达76％以上，而AC－ACS3与其它植物ACC合成酶基因的氨基酸序列同源性均低于60％，与已知的其它猕猴桃ACC合成酶基因的同源性在51％－56％之间，且不存在MSSFGL保守区，因而属于一个未见报道的新成员。     

蓖麻WOX转录因子家族成员的全基因组分析及逆境胁迫响应

WOX是植物中特有的一类转录因子,参与植物发育和应激反应。为探究蓖麻基因组WOX转录因子信息,本研究通过生物信息学方法鉴定出11个蓖麻WOX转录因子家族成员,并对其系统发育、基因结构、保守基序及理化性质等基本信息进行鉴定与分析。结果显示,11个WOX成员被分为三个进化支,在古代进化支、中间进化支和现在进化支分别有2、2和7个成员,同一进化支成员的外显子、基因结构具有相似性,但理化性质差异较大。利用RT-qPCR检测根、茎、叶不同组织中5个蓖麻RcWOXs基因在干旱与盐胁迫下表达情况,结果表明,RcWOXs在不同组织中的表达具有特异性;除RcWOX10受干旱胁迫抑制外,RcWOX2、RcWOX4、RcWOX8和RcWOX9在干旱和盐胁迫下均被诱导表达,表明RcWOX转录因子在蓖麻逆境胁迫中起调控作用。本研究结果为进一步探究蓖麻WOX转录因子家族在逆境胁迫中的功能提供了一定的理论参考。     

盐碱池塘养殖鲤肠道菌群的分子分析

为了了解盐碱池塘养殖鲤肠道细菌群落组成及多样性,提取鲤(Cyprinus carpio L.)肠道细菌基因组DNA,选用细菌通用引物对16S rRNA基因进行了PCR扩增,构建了细菌16S rRNA基因克隆文库。通过对阳性克隆子进行限制性片段长度多态性分析(RFLP),选出有代表性的克隆子进行测序、BLAST比对分析和构建系统发育树。本研究从16S rRNA基因文库中共筛选出176个阳性克隆,经RFLP分析得到28个不同分类操作单元(operational taxonomic unite,OTU)(GenBank登录号:JX262557~JX262584),文库覆盖度为88.6%。16S rRNA序列系统发育分析发现,盐碱塘养殖鲤肠道细菌归属于变形细菌门(Proteobacteria)(包含Alpha和Gamma亚群)、厚壁细菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和梭杆菌门(Fusobacteria)4个门,分别占克隆总数的89.9%、7.9%、1.1%和1.1%。其中,变形细菌门的α-变形菌纲(占克隆总数的88.1%)为优势类群,气单胞菌属为优势菌属。本研究揭示了盐碱池塘养殖条件下健康鲤肠道细菌群落组成。     

诸葛菜OvCYP86MF基因的克隆及其特性分析

为进一步阐明细胞色素P450基因CYP86MF在诸葛菜发育中的分子机理,本文根据已知同源基因保守序列设计特异引物,利用RT-PCR和RACE技术从诸葛菜中获得一个细胞色素P450基因(OvCYP86MF)全长cDNA序列,该序列全长为1876bp,含有1605bp的完整开放阅读框,可编码534个氨基酸,分子量和等电点分别为61.4kDa和6.90,具有细胞色素P450蛋白的典型特征,即保守结构域FNAGPRLCIG;原核表达显示该基因的融合蛋白在体外可以诱导表达;DANSTAR和Clustal W软件分析表明该基因的全长cDNA序列及其编码氨基酸序列与十字花科物种拟南芥相似性很高,达到80%以上,亲缘关系最近;与CYP86C亚家族成员在氨基酸水平上的相似性均高于50%,因此推断该基因属于CYP86C这个亚家族。Northern杂交分析表明该基因在花蕾中特异表达。     

甘蓝型油菜品种航天诱变后代性状分析

通过对搭载实践8号育种卫星的6个甘蓝型油菜品种(系)种子及其后代连续多年种植选择,对其SP3农艺性状及品质性状进行诱变效应分析,对SP4产量和农艺性状等进行鉴定与结果分析。结果表明,6个搭载品种的植株性状、生育期和抗逆性在SP1与对照相比均没有明显变化。对SP2进行田间观测,发现有多个主花序、主茎萎缩和小花瓣等变异株。对SP3室内考种和品质测试,发现了矮杆、大粒等有利变异株,还有一些芥酸、硫苷和含油率发生改变的变异群体。对SP4田间产量鉴定,得到了1份高产材料TK407,产量为3 048.35 kg·hm-2,产量构成三要素合理,分别为单株有效角果数365角、每角粒数23.43粒、千粒重4.61g。研究表明,航天诱变后代能产生变异植株,通过育种目标性状多代选择,能选育出高产、优质的新品种。     

Diversity Analysis of Garlic (Allium sativum L.) Germplasms Available in Nepal Based on Morphological Characters

A total of 179 garlic (Allium sativum L.) accessions were collected from various parts of Nepal in 2000. Each accession was planted in each of a plot of 2.25 m² at the Institute of Agriculture and Animal Science (IAAS) Horticulture farm (225 m asl) and at the Agriculture Research Station, Dailekh (1400 m asl) of Nepal Agriculture Research Council (NARC) in the first week of November 2000. All accessions were characterized for leaf erectness, leaf color, leaf wax, leaf cross section, bulb regularity, bulb skin color, bulb outer scales number, days to emergence, bulbing period, number of green leaves at 135 days after planting, days to maturity, plant height, bulb weight, bulb diameter, number of cloves per bulb, clove diameter and bulb yield. Data were analyzed by using principal component and cluster analysis procedures to reveal three major clusters. Four principal components were identified explaining more than 86% of total variation. Major characters included in the principal components were bulb weight, diameter, yield, number of cloves per bulb, maturity, plant height, number of green leaves at 135 days after planting, and bulbing period. The level of variation found in the collection showed the great potentiality of improving agronomic characters in garlic.     

谷子硫解酶基因家族鉴定及表达模式分析

硫解酶(thiolase)是脂肪酸代谢的关键酶,在植物次生代谢合成、生长发育以及抵抗非生物胁迫中均发挥重要作用.为探究谷子硫解酶基因家族的基本特征,本研究利用生物信息学方法,对谷子硫解酶基因家族成员进行了鉴定,对蛋白理化性质及系统进化、基因结构、染色体位置、启动子、基因进化进行了分析;采用转录组测序进行了根、茎、叶、穗...     

Molecular Markers for the Classification of Switchgrass (Panicum virgatum L.) Germplasm and to Assess Genetic Diversity in Three Synthetic Switchgrass Populations

Information regarding the amount of genetic diversity is necessary to enhance the effectiveness of breeding programs and germplasm conservation efforts. Genetic variation between 21 switchgrass genotypes randomly selected from two lowland (‘Alamo’ and ‘Kanlow’) and one upland (‘Summer’) synthetic cultivars were estimated using restriction fragment length polymorphism (RFLP) markers. Comparison of 85 RFLP loci revealed 92% polymorphism between at least two genotypes from the upland and lowland ecotypes. Within ecotypes, the upland genotypes showed higher polymorphism than lowland genotypes (64% vs. 56%). ‘Kanlow’ had a lower percent of polymorphic loci than ‘Alamo’ (52% vs. 60%). Jaccard distances revealed higher genetic diversity between upland and lowland ecotypes than between genotypes within each ecotype. Hierarchical cluster analysis using Ward's minimum variance grouped the genotypes into two major clusters, one representing the upland group and the other the lowland group. Phylogenetic analysis of chloroplast non-coding region trnL (UAA) intron sequences from 34 switchgrass accessions (6 upland cultivars, 2 lowland cultivars, and 26 accessions of unknown affiliation) produced a neighbor-joining dendrogram comprised of two major clusters with 99% bootstrap support. All accessions grouped in the same cluster with the lowland cultivars (‘Alamo’ and ‘Kanlow’) had a deletion of 49 nucleotides. Phenotypic identification of greenhouse-grown plants showed that all accessions with the deletion are of the lowland type. The deletion in trnL (UAA) sequences appears to be specific to lowland accessions and should be useful as a DNA marker for the classification of upland and lowland germplasm.