镉逆境胁迫下甜菜BvHIPP24基因在大肠杆菌的功能分析

重金属关联异戊二烯化植物蛋白(Heavy metal-associated isoprenylated plant proteins,HIPPs)由于其独特的重金属结合域(heavy metal associated domains,HMA)和异戊二烯序列(isoprenylation motif)的结构特点,使其成为一类重要的金属分子伴侣(Metallochaperones)。本研究利用RT-PCR的方法,从甜菜体内克隆获得了Beta vulgaris heavy metal-associated isoprenylated plant protein24(BvHIPP24)基因。该基因CDS全长为444 bp,编码了147个氨基酸,分子量为16.38 kDa。利用大肠杆菌表达载体构建pEASY-Blunt E1-BvHIPP24重组质粒,并转化到BL21中。通过1 mmol/L IPTG诱导发现:在0.5 mmol/L Cd2+逆境胁迫下,表达BvHIPP24重组菌的生长趋势要明显优于对照菌株,并具有更高的Cd耐受性。因此可以推断,甜菜BvHIPP24基因在镉逆境胁迫过程中发挥着重要的作用,并有可能参与到甜菜细胞重金属离子吸收、转运、区隔以及代谢平衡调控过程中。     

大豆PM2蛋白(LEA3)表达可提高酵母重组子的耐盐性

大豆PM2蛋白属LEA3(late embryogenesis abundant group3)蛋白.本实验以含大豆PM2基因的重组载体pET28a/PM2为模板,PCR法构建酵母表达载体pYES2/PM2,并转化酵母细胞得到重组菌INV/PM2.SDS-PAGE电泳结果表明,INV/PM2重组菌可被诱导表达分子量约为50 kDa的蛋白条带,与目的蛋白的理论分子量(50 kDa)接近.利用液相色谱-电喷雾质谱对酵母重组子表达的重组蛋白进行分析鉴定.分别测定未转基因重组菌INV/pYES2和转PM2基因的重组菌烈V/PM2在无胁迫、和含1.8 mol/LNaCl、2 mol/L山梨糖培养基中的生长曲线.结果表明大豆PM2蛋白的表达对酵母正常生长没有影响.在含高盐的培养基里,转PM2基因酵母INV/PM2的延滞期短于对照菌.这表明PM2蛋白的表达可以提高酵母细胞的耐盐能力.但是在含山梨糖的高渗培养基里,两种菌的生长情况无明显差异.     

镉逆境胁迫下甜菜谷胱甘肽合成酶(BvGS)基因的克隆

利用RT-PCR技术,克隆了甜菜谷胱甘肽合成酶基因(BvGS;LOC104891052),其CDS全长为1 662 bp,编码553个氨基酸。以Beta vulgaris Actin 1为内参基因,半定量RT-PCR的研究结果表明:与0 mM CdCl_2的对照处理相比,在0.5、1.0、1.5、2.0 mM CdCl_2的逆境胁迫下,甜菜BvGS基因的表达量随着处理浓度的增加而逐渐增大。这说明BvGS基因在其转录表达水平上受到了镉胁迫的诱导,并与镉逆境存在着一定的应答关系。     

甜菜BvMTP11基因的克隆及序列分析

在植物中,金属耐受蛋白(Metal tolerant proteins,MTPs)是阳离子转运家族(Cation effluxtransporters)重要的成员之一,其在细胞重金属逆境耐受性及离子平衡代谢中发挥着重要的作用。本研究通过RT-PCR方法,在甜菜体内克隆获得了Beta vulgaris metal tolerantce protein 11(BvMTP11)基因的全长序列。该基因CDS全长为1 227 bp,编码了408个氨基酸,分子量(Mw)和等电点(pI)分别为45.935 kDa和4.89,属于相对不稳定蛋白。该基因编码的蛋白有5个跨膜螺旋区,是一种具有阳离子排出域(Cation efflux domain)的膜蛋白,并且有80%的可能性定位于过氧化物酶体膜上。因此可以推测,BvMTP11可能作为甜菜体内重要的转运蛋白参与到重金属逆境胁迫应答网络中,同时,该基因的克隆也为进一步研究其在重金属逆境下的分子机制奠定基础。     

镉胁迫对甘蓝型油菜幼苗生长及基因表达的影响

为明晰镉胁迫对甘蓝型油菜幼苗生长的影响，通过盆栽实验，探讨了油菜在不同浓度镉胁迫下表型、生 理响应、镉积累特征及基因表达变化。结果表明油菜对5mg/kg镉处理有一定耐受能力，表型相比对照差异不显著； 但较高浓度的镉胁迫（30，50 mg/kg）会显著抑制油菜幼苗生长，主要表现为株高、鲜重、叶面积、叶绿素、可溶性糖含 量相比对照显著降低，同时SOD、POD酶活性、可溶性蛋白含量相比对照显著升高。油菜幼苗中镉含量随着处理浓 度增大而逐步增加，且镉胁迫会显著影响油菜对Mn、Mg、Zn、Cu等必需金属离子的吸收。比较转录组分析发现镉 胁迫下差异表达基因主要富集在抗氧化活性、光合作用、ATP酶活性、细胞壁形成等途径。对HMA基因家族表达模 式分析表明镉胁迫下油菜根中HMA3 基因上调表达，HMA2 和HMA4 基因下调表达，上述基因的差异协调表达可能 对油菜适应镉胁迫发挥了重要作用。     

小麦OXS3基因家族的鉴定及表达模式分析

氧化应激3蛋白(OXS3)是一种植物特异性蛋白,在植物逆境耐受性中发挥重要作用。本研究利用生物信息学方法,在全基因组水平对小麦中的OXS3基因家族成员进行了鉴定,并对所有成员进行了高温胁迫下的表达模式分析以及4个小麦OXS3基因的酵母转化验证试验。结果表明,小麦具有9个OXS3基因,分布于8条染色体上,聚类为三个亚家族,主要定位于细胞核;小麦OXS3基因家族成员的启动子区具有多个激素响应和逆境响应顺式作用元件,暗示该家族成员在植物逆境响应中可能承担重要角色。共线性分析表明OXS3基因家族在单/双子叶植物间存在较大差异。qRT-PCR分析表明,小麦OXS3家族基因在高温胁迫下均上调表达。转化酵母的耐热功能验证表明,小麦基因TaOXS3-1D、TaOXS3-2A可以提高酵母的耐热性。本研究结果为系统研究OXS3的耐热功能奠定了基础。     

甜菜NADP-ME基因家族的生物信息学分析

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸-苹果酸酶(NADP-malic enzyme,NADP-ME)由小基因家族编码,在植物生长发育和应对逆境胁迫中发挥重要作用.为了进一步筛选甜菜NADP-ME基因并分析其功能,本研究对该家族成员进行了详细的生物信息学分析.结果显示,甜菜基因组共有5个NADP-ME基因,基因长度介于6537 bp...     

花生酰基载体蛋白硫酯酶(FATB2)基因的克隆与表达分析

本研究从花生中分离得到1个FATB基因,命名为AhFATB2,其全长为1245bp,编码414个氨基酸,属于亲水性蛋白。利用荧光定量PCR分析了该基因在不同组织、种子不同发育时期、多种非生物逆境胁迫和激素处理下的表达情况。结果显示,AhFATB2基因在花中表达量最高,并且在种子发育过程中表达量逐渐升高。在非生物胁迫和激素处理下,AhFATB2基因的表达量均有不同程度的上调,推测该基因可能参与花生对逆境胁迫的适应性调控。该研究为将来改良花生品种提供了基因资源,同时揭示了AhFATB2基因在花生抗逆性中可能发挥的作用。     

甜菜抗逆基因P5CS的克隆及盐胁迫下的表达分析

脯氨酸在植物适应逆境胁迫中起重要作用,脯氨酸合成酶(Proline synthetase)是脯氨酸合成代谢的关键酶,深入研究编码该酶的基因,对了解逆境下脯氨酸积累的分子机理、提高其抗逆性意义重大。本研究采用RT-PCR技术从甜菜中克隆了△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)基因,利用生物信息学方法对序列进行了比对及其理化特性、结构域分析,该基因ORF为2 151 bp,编码由716个氨基酸组成的蛋白。序列已提交到GENBANK(ID:KY019201)。采用实时荧光定量PCR技术测定不同时间高盐(300 mmol/L NaCl)胁迫下对甜菜幼苗叶片P5CS基因相对表达量的影响,结果表明:随着处理时间的延长,幼苗受胁迫程度加深,P5CS基因的表达上调明显,进一步说明该基因响应逆境胁迫,本研究为今后深入研究提供了依据。     

香蕉ROP1基因酵母双杂交体系的诱饵载体构建及毒性与自激活效应检测

用PCR技术获得香蕉ROP1基因片段,构建酵母双杂交系统表达载体pGBKT7-ROP1,测序正确后将重组质粒导入AH109酵母菌株,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性作用及对报告基因有无激活作用.结果表明,用PCR技术获得了正确的ROP1基因片段,并正确构建了ROP1基因的酵母双杂交表达载体,并转化到AH109酵母菌株中,含诱饵载体的AH109在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,说明表达产物对酵母细胞无毒性,含诱饵载体的AH109在His、Trp二重营养缺陷平板上不能生长,说明对报告基因无自激活作用,为下一步利用酵母双杂交系统筛选与ROP1蛋白相互作用的蛋白奠定基础.     

PRSV NIa-pro、NIa-vpg、NIb酵母双杂交诱饵表达载体的构建及自激活检测

用PCR技术获得NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段,将这些基因分别克隆到pBD-GAL4载体中,构建酵母双杂交系统的诱饵载体pBD-GAL4-NIa-pro、pBD-GAL4-NIa-vpg和pBD-GAL4-NIb.测序正确后,将重组质粒导入YRG-2酵母菌株,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性及对报告基因有无激活作用.结果表明,获得了正确的NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段,并成功克隆到pBD-GAL4诱饵载体中,且转化有诱饵载体的YRG-2在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,说明表达产物对酵母细胞无毒性,对报告基因也无自激活作用,为下一步利用酵母双杂交系统检测与NIa-pro、NIa-vpg、NIb蛋白相互作用的蛋白奠定基础.     

植物非生物胁迫信号转导及应答

作为固着生物,植物必须适应土壤盐碱害、干旱以及极端温度等非生物胁迫。植物主要胁迫信号途径与酵母SNF1激酶和哺乳动物AMPK激酶有关,显示这些途径可能由能量感知途径进化而来。胁迫信号通过调控离子和水的运输,代谢和转录重组过程中的关键蛋白以维持胁迫条件下离子和水的动态平衡,保持细胞的稳定。对非生物胁迫的信号传递和应答过程的深入了解将有助于提高作物的逆境适应能力,实现农业的可持续发展,并保障日益增长的世界人口的粮食安全。     

水稻种胚LOX3基因在逆境胁迫中的作用

LOX3是主要的水稻种胚脂氧合酶同工酶。为了研究水稻LOX3基因在逆境胁迫中的作用,构建了LOX3基因的反义植物表达载体,用农杆菌介导法转化水稻品种武运粳7号和Kasalath,获得了转基因植株。PCR和Southern鉴定证实基因已经导入水稻基因组中,种胚LOX3缺失鉴定和半定量RT PCR分析证实反义RNA抑制了LOX3基因的表达。对T2代转基因植株进行了水分胁迫处理及稻瘟病和白叶枯病的接种鉴定。结果显示,与非转基因对照相比,反义LOX3转基因植株对水分胁迫、稻瘟病和白叶枯病都表现敏感,说明水稻种胚LOX3基因在逆境胁迫反应中发挥一定的作用。     

谷胱甘肽合成酶StGCS-GS对甜菜遗传转化的研究

嗜热链球菌γ-谷氨酰半胱氨酸谷胱甘肽合成酶Streptococcus thermophilusγ-glutamylcysteine synthetase-glutathione synthetase(StGCS-GS)是一类新型的非限速谷胱甘肽合成酶,其产物GSH在包括干旱在内的众多非生物逆境中发挥着重要作用。本研究利用Gateway系统构建了p GWB2重组植物表达载体。以农杆菌介导法对甜菜叶柄进行遗传操作,将编码该酶的StGCS-GS基因(Genbank accession no.GQ848551)转化到甜菜体内。研究结果表明,当农杆菌侵染浓度OD600值为0.6,侵染时间10 min,共培养4 d后,甜菜叶柄外植体经过农杆菌侵染,在筛选培养基上所获得的抗性芽比率相对最高。通过对潮霉素抗性植物基因组DNA的PCR检测,研究共获得7个转基因甜菜株系。     

高粱花叶病毒Hcpro、CP和PIPO基因酵母双杂交载体构建及自激活验证

采用同源克隆技术获得侵染甘蔗高粱花叶病毒(Sorghum mosaic virus,SrMV)的Hcpro、CP、PIPO基因片段.将该基因片段连接至pGBKT7载体,分别构建酵母双杂交诱饵载体pGBKTT-Hcpro、pGBKT7-CP和pGBKTT-PIPO,经PCR、酶切及测序鉴定,证明重组诱饵载体构建成功后,将重组质粒导入Y2H Gold酵母菌株,检测其表达产物对酵母细胞有无毒性及对报告基因有无激活作用.结果表明,含重组诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,表明重组诱饵质粒表达产物对酵母细胞无毒性.含重组诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Leu、SD/-Trp/-Ade和SD/-Trp/-His营养缺陷平板上不能生长,表明重组诱饵质粒表达产物对ADE2、HIS3报告基因无自激活作用.研究结果为下一步利用酵母双杂交系统检测与高粱花叶病毒Hcpro、CP、PIPO蛋白相互作用的甘蔗蛋白提供基础.     

PRSV NIa-pro、NIa-vpg、NIb酵母双杂交诱饵表达载体的构建及白激活检测

用PCR技术获得NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段，将这些基因分别克隆到pBD-GAL4载体中，构建酵母双杂交系统的诱饵载体pBD-GAL4-NIa-pro、pBD-GAL4-NIa-vpg和pBD-GAL4-NIb。测序正确后，将重组质粒导入YRG-2酵母菌株，检测其表达产物对酵母细胞有无毒性及对报告基因有无激活作用。结果表明，获得了正确的NIa-pro、NIa-vpg、NIb基因片段，并成功克隆到pBD-GAL4诱饵载体中，且转化有诱饵载体的YRG-2在SD／Trp营养缺陷甲板上生长良好，说明表达产物对酵母细胞无毒性，对报告基因也无自激活作用，为下一步利用酵母双杂交系统检测与NIa-pro、NIa-vpg、NIb蛋白相互作用的蛋白奠定基础。     

香蕉条斑病毒ORFⅠ、ORFⅡ酵母双杂交系统诱饵质粒的构建及鉴定

以连接在pMD-18T载体上的香蕉条斑病毒(BSV)全基因组为模板，PCR扩增得到了带有GatewayR重组反应接头序列的香蕉条斑病毒ORFⅠ及ORFⅡ基因片段，经过BP、LR重组后，构建成带有目的片段的酵母双杂诱饵质粒pDEST32-O1及pDEST32-O2。将质粒转化E.coli DH5α感受态细胞，筛选序列和编码框均正确的重组质粒。将以上2种正确的重组质粒分别与用于构建诱饵质粒的pDEST22空质粒共转化酵母MaV203感受态细胞，利用营养缺陷培养基(SC-Leu-Trp)筛选转化子，并对转化子进行毒性鉴定、自激活鉴定以及3-AT抑制浓度鉴定。结果显示，2种转化子均生长正常，说明所构建的2个重组质粒表达蛋白对酵母无毒性作用，其在特异营养缺陷培养基(SC-Leu-Trp-Ura)中无法生长，不能产生自激活现象，3-AT抑制浓度分别为50、75 mmol/L。以上结果说明所构建的2种诱饵质粒均可用于后续酵母双杂工作，为BSV与宿主的蛋白互作奠定了基础。     

红麻酮脂酰辅酶A合成酶(KCS)酵母双杂交诱饵载体构建及自激活检测

酮脂酰辅酶A合成酶(KCS)是超长链脂肪酸合成过程中的限速酶,参与超长链脂肪酸和蜡质的合成,在植物抗旱和应对生物胁迫反应中发挥重要调控作用。研究采用PCR方法从红麻中(茎皮)分离KCS基因片段,将该基因按正确方式插入酵母双杂交表达质粒pGBKT7中,酶切鉴定正确后,用PEG/Li Ac方法转化酵母MaV203,经抗性筛选后,用X-Gal对转化酵母进行自激活检测。结果表明,KCS基因的DNA结合结构域与酵母GAL4转录因子的上游激活位点(UAS)结合,可激活报告基因半乳糖苷酶的表达。经删除KCS基因DNA binding区域后重新转化酵母,结果表明,不携带KCS基因DNA binding区域的截短蛋白可以作为诱饵蛋白来研究与之相互作用的蛋白。     

花生AhDREB转录因子对逆境胁迫的响应

DREB(Dehydration Responsive Element Binding Protein)转录因子是AP2/ERF类转录因子的一个亚家族,在植物抗逆过程中发挥关键作用。为更深入地理解花生Ah DREB转录因子的特点与功能,本研究采用生物信息学的方法对Ah DREB基因家族进行了分析。本研究发现花生中共有22个Ah DREB基因,并进一步分析了Ah DREB基因家族成员基因结构特点、遗传进化关系、组织表达情况以及逆境胁迫响应。研究结果表明,Ah DREB转录因子可以分成6类,每一类基因结构具有明显不同的特点。Ah DREB在22个正常不同组织中表达量均较低,但在逆境胁迫条件下,部分Ah DREB基因表达明显提高。本研究为深入分析Ah DREB基因在逆境胁迫中的作用奠定了理论基础。     

角果木Mn-SOD基因分离及其在酵母中的功能鉴定

为明确抗氧化系统在植物抵御盐胁迫中的作用,采用RT-PCR的方法分离角果木抗氧化酶相关基因Mn-SOD,采用酶切连接法构建酵母表达载体p YES2/Mn SOD,获得含有重组质粒的酵母菌INVScⅠ(p YES2/Mn SOD)能有效表达Mn SOD特异蛋白带。高浓度盐胁迫筛选结果表明,Mn-SOD基因在酵母中的表达能明显提高酵母菌INVSCⅠ的耐盐性。