玉米锌指蛋白基因ZmLSD1的生物信息学及表达特性分析

为探究锌指蛋白基因ZmLSD1的功能,采用实时荧光定量PCR技术分析在干旱、盐、低温、高温、脱落酸和水杨酸胁迫下根、胚芽鞘、叶部位中ZmLSD1基因的转录表达。结果表明,根中ZmLSD1基因在干旱、盐、高温、低温和脱落酸处理下表达量上升,水杨酸处理导致该基因的表达量降低;在胚芽鞘中,该基因受干旱、盐、脱落酸和水杨酸诱导上调表达,而高温和低温胁迫下基因呈现下调表达;在叶中ZmLSD1基因正向响应干旱、盐和脱落酸处理,但低温、高温和水杨酸条件下基因的表达受抑制。锌指蛋白基因ZmLSD1在玉米的干旱、盐、高温和低温等非生物胁迫响应中发挥了重要作用。     

大豆GmNCED1-2的非生物胁迫诱导表达及其转基因烟草鉴定

9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是脱落酸(ABA)合成途径中的关键酶。本研究从大豆中克隆GmNCED1-2,其开放阅读框全长1 818 bp,编码605个氨基酸,预测蛋白质相对分子质量6.693×10⁴,等电点8.00。GmNCED1-2蛋白含有1个RPE65超家族结构域、2个保守序列MIAHPKxDP和HDFAITE以及4个保守的组氨酸残基。GmNCED1-2蛋白的亚细胞定位预测结果显示其位于叶绿体中。蛋白质系统进化分析结果表明GmNCED1-2蛋白与CrNCED1蛋白和MhNCED3蛋白的亲缘关系较近。实时荧光定量PCR结果表明GmNCED1-2在叶中的表达量最高。脱落酸、干旱、高盐、高温和低温胁迫下GmNCED1-2的表达量均升高。顺式作用元件预测分析结果表明GmNCED1-2启动子含有2个ABRE,3个ARE,1个TC-rich repeats和1个TGACG-motif顺式作用元件。将GmNCED1-2构建植物表达载体并转化烟草,获得3棵转基因烟草植株。烟草根长和生物量测定结果显示,GmNCED1-2的过表达抑制了转基因烟草根的伸长及植株的生...     

水稻CCCH型锌指蛋白亚家族Ⅰ基因的表达分析

CCCH型锌指蛋白是一类生物体中广泛存在的转录因子,与植物的抗逆性密切相关。水稻CCCH锌指蛋白家族包括67个成员,分为8个亚家族。本研究采用实时定量PCR技术分析水稻CCCH亚家族Ⅰ基因的组织表达模式以及盐、干旱、低温、高温等多种非生物胁迫和脱落酸(ABA)对CCCH基因表达水平的调节。结果表明,多数CCCH基因都不同程度地受到这些非生物胁迫及ABA的诱导或抑制,其中C3H10、C3H24、C3H33、C3H37和C3H67的表达量在不同胁迫处理后表现出不同程度的升高,C3H35、C3H50和C3H52在盐、干旱、ABA、低温和高温处理后表达水平呈下降趋势,表明这些CCCH锌指蛋白可能参与水稻的非生物胁迫响应。     

在烟草中过量表达大豆SGF14a增强转基因烟草对铝胁迫的耐受性

为了验证铝耐受型丹波黑大豆根尖14-3-3a基因(soybean 14-3-3a,SGF14a)在植物应答铝胁迫中的作用,本研究利用35S组成型启动子和大豆SGF14a的编码区构建植物表达载体pK-35S-SGF14a,在野生型(wild type,WT)烟草中过量表达SGF14a获得3个转基因株系(S11、S19和S23);并用50μmol/L铝处理WT和转基因烟草,分析过量表达SGF14a对烟草铝耐受性的影响.结果表明:过量表达SGF14a的转基因烟草经铝胁迫处理后根的相对生长量比WT高约30%~40%;此外,在没有铝胁迫的正常生长条件下,3株转基因烟草根中可溶性蛋白的含量都比WT高,而用50μmol/L铝胁迫24h后WT烟草和3株转基因烟草根中可溶性蛋白的含量都下降,但转基因烟草根中可溶性蛋白含量仍显著高于WT,并且过量表达SGF14a还可显著提高过氧化物酶、过氧化氢酶以及抗坏血酸过氧化物酶的活性,降低铝胁迫下烟草根中过氧化氢(H2O2)的积累以及氧化胁迫的水平;同时,转基因烟草在低酸土壤中的生长状况也明显优于WT.这说明过量表达SGF14a可增强烟草对铝胁迫的耐受性及其适应酸性土壤生长的能力.     

一个水稻串联锌指蛋白OsDOS基因的表达模式分析

通过比较水稻野生型(WT)和光敏色素B突变体(phyB)的基因表达图谱,筛选出一个受phyB调控、编码植物特有串联锌指(TZF)蛋白的基因OsDOS,并分析了该基因编码蛋白及其启动区的生物信息学特征,以及该基因的表达模式。结果显示,OsDOS基因在phyB突变体中的表达水平明显高于野生型,推测phyB感受的光信号抑制OsDOS基因的表达。OsDOS基因在叶片中表达最高,其次是萌发的胚。另外,通过检测NaCl和PEG处理后WT水稻中OsDOS基因的表达情况,发现盐和干旱胁迫可能抑制该基因的表达;在ABA处理后OsDOS基因的表达模式与上述非生物胁迫处理的结果相似,因此推测NaCl和PEG非生物胁迫可能通过ABA途径而影响OsDOS基因的表达。本研究结果为深入分析OsDOS基因在水稻生长发育中的作用奠定了基础。     

PPR蛋白响应植物非生物胁迫的研究进展

非生物胁迫是造成全球粮食减产的主要因素之一。研究植物逆境相关蛋白的功能及应答机制,对于提高作物抗逆性具有重要意义。三角状五肽重复（PPR）蛋白属于高等植物中最大的核编码蛋白家族,因其包含高度特异性的PPR基序而得名。依据基序类型及其排列,PPR蛋白可分为P和PLS两类,PLS类蛋白又可以根据其羧基末端的结构域进一步分为PLS、E、E+、DYW等亚类。PPR蛋白广泛分布于陆生植物中,主要定位于叶绿体和线粒体,亦有少数定位于细胞核中。作为序列特异性RNA结合蛋白,PPR蛋白参与植物RNA加工的多个方面,包括RNA编辑、RNA剪接、RNA稳定和RNA翻译。PPR蛋白在植物的整个生命进程中发挥多种重要作用,但对其在植物抗逆性中的作用机制还不清楚。本文在总结已有报道的非生物胁迫相关PPR蛋白定位和功能的基础上,重点综述了PPR蛋白参与调控植物非生物胁迫的作用机制（包括转录后调控和逆行信号）,并对其进行讨论。转录后调控与PPR蛋白参与RNA转录后的修饰作用有关,其一般被认为通过结合RNA并调节细胞器RNA代谢来调控逆境相关基因的表达,从而影响植物抗逆性。逆行信号方面,PPR蛋白的损伤导致线粒体或叶...     

8个玉米DOF家族基因对非生物胁迫的响应模式分析

以8个玉米DOF基因为研究对象,研究这8个基因在玉米生长发育中的器官表达模式及应答4种逆境胁迫(200 mmol·L~(-1) NaCl, 20%PEG,铵态氮胁迫和硝态氮胁迫)的响应表达模式。结果表明,7个基因具有明显的组织表达特异性,5个基因主要在玉米1种器官中表达,2个基因主要在2种器官中表达,而ZmDOF37呈组成性表达。这些数据表明,这8个基因参与玉米器官的发育进程。在200 mmol·L~(-1) NaCl胁迫处理和20%PEG6000胁迫处理1 h后,分别有8个基因和4个基因表现上调,表明这些基因是NaCl和PEG胁迫响应信号途径中的早期响应基因。在20%PEG6000胁迫处理24 h后,有4个基因被明显的诱导(ZmDOF29,ZmDOF32,ZmDOF37和ZmDOF45),表明这4个基因属于晚期响应基因。在铵态氮和硝态氮胁迫处理1 h后,分别有7个基因被明显诱导,属于早期响应基因,表明这7个基因可能参与玉米应答氮胁迫的早期响应机制。     

小菊'类锌指蛋白'基因植物表达载体构建及对烟草的转化

为了建立耐盐碱小菊(Chrysanthemum morifolium)中克隆到的'类锌指蛋白基因'CmSTZF(DQ864730)的烟草遗传转化体系,并研究其抗逆特性。本研究借助Gateway技术构建了小菊'类锌指蛋白'基因CmSTZF的过量表达载体pH7WG2D-CmSTZF,并以烟草NC89(N.plumbaginifolia'NC89')的叶片为试材,通过农杆菌介导的转化,成功地建立了烟草遗传转化体系,经PCR-Southern鉴定获得CmSTZF的转基因烟草株系。     

过表达毛白杨线粒体APX基因烟草提高抗逆能力的研究

  目的  为了研究毛白杨线粒体APX（PtomtAPX）在抗逆过程中的作用,本研究对过表达PtomtAPX的转基因烟草进行抗逆研究。  方法  对过表达PtomtAPX烟草和野生型烟草进行干旱、盐、氧化胁迫处理后,测量相对含水量、叶绿素含量、丙二醛含量、APX活性、AsA消耗量、NADP/NADPH比值和SOD活性。  结果  通过对比转基因烟草植株与野生型植株的生长差异发现,在氧化胁迫、盐胁迫和干旱胁迫下,转PtomtAPX基因烟草的APX活性、相对含水量、叶绿素含量、AsA消耗量、NADP/NADPH比值升高量均明显高于野生型,其中转PtomtAPX基因烟草的APX活性为野生型的1.77倍,平均相对含水量为野生型的1.15倍,叶绿素含量为野生型的1.6倍,AsA消耗量为野生型的1.11倍,NADP/NADPH值为野生型的1.18倍,表明过表达PtomtAPX转基因植株清除活性氧的能力更强。  结论  在非生物胁迫下,PtomtAPX能消除H₂O₂,防止细胞损伤,在植物抗逆中发挥重要作用。      

烟草转录因子NtMYC2对激素及 非生物因素胁迫的响应

为探究烟草转录因子NtMYC2对逆境胁迫的响应,以烟草幼苗为试验材料,用50μmol·L~(-1) MeJA,100μmol·L~(-1) ABA,200 mmol·L~(-1) NaCl,20%PEG6000,4℃和黑暗条件下分别进行激素诱导、高盐、模拟干旱、低温和暗胁迫处理,并取处理1,3,6,12,24和48 h时的烟草叶片提取RNA,反转录为cDNA后利用qRT-PCR技术分析NtMYC2的表达情况。结果表明,NtMYC2的表达受MeJA、ABA、干旱、高盐、低温和黑暗胁迫的诱导,且表达模式随激素和胁迫处理的不同而不同。NtMYC2的表达量随MeJA处理时间的延长呈先下降后上升的趋势,随ABA和黑暗处理时间的延长呈逐渐上升的趋势,都在48 h时达最高表达水平,但ABA诱导的表达水平最高,是对照的17.31倍。盐胁迫1h时,NtMYC2的表达量是对照的3.95倍,随后下降,6 h后与对照相当。低温诱导NtMYC2表达上调,在处理6h时表达量最高,48h时最低(与对照无明显差异);模拟干旱胁迫48 h可显著提高NtMYC2的表达水平。此外,利用PlantCARE软件分析NtMYC2启动子区域,结果显示启动子区域包含有脱落酸、生长素、低温、干旱、光等多种非生物胁迫相关顺式作用元件。     

植物热激蛋白响应非生物胁迫研究进展

非生物胁迫对农作物正常生长具有重要影响,非生物胁迫可改变细胞蛋白质构象,使非天然蛋白 质发生聚集,破坏细胞膜结构。热激蛋白（heat shock proteins,Hsps）负责蛋白质的折叠、组装、转运与降解, 并能在胁迫条件下协助蛋白质复性,通过重建正常的蛋白质构象从而恢复细胞稳态,参与其他应激反应机制, 在保护植物免受非生物胁迫方面起着重要作用。总结了各类 Hsps 在植物非生物胁迫响应中发挥的功能,阐述 Hsps 参与其他应激反应机制并发挥一定作用,对目前 Hsps 在研究中存在的问题进行讨论和展望,为作物分子育 种筛选抗逆基因提供理论依据。     

小麦质膜蛋白基因TaPM19-1的克隆及其对非生物胁迫的响应

【目的】分析小麦质膜蛋白基因TaPM19-1的特征及其对非生物胁迫的响应,并探讨其在小麦抗逆调控过程中的生物学功能。【方法】利用RACE技术克隆了该基因cDNA全长,采用生物信息学方法分析克隆基因编码蛋白的特性,并通过半定量RT-PCR分析该基因在非生物胁迫条件下的表达特性。【结果】TaPM19-1的cDNA全长1 090 bp,无内含子,编码蛋白包含182个氨基酸,分子量为19.02 kD,包含有典型的AWPM19保守域;依据氨基酸序列将来源于不同植物的16个AWPM19类蛋白分为3组,TaPM19-1与2个来源于大麦及1个二穗短柄草的AWPM19类蛋白亲源关系最近,同属于第三组。高级结构分析显示,TaPM19-1可形成4个由α-螺旋组成的跨膜域,N端位于膜内,包含由27个氨基酸组成的信号肽,C端近40个氨基酸位于膜内。表达分析显示,TaPM19-1除在发育后期的种子中有较高水平表达外,其它组织中未检测到表达;在所检测的2个小麦品种根系中,TaPM19-1的表达受ABA诱导,但在叶片中的表达量极低;水分胁迫条件下,该基因在根系和叶片中均呈现较强的诱导表达特性;在高盐和高温胁迫条件下,该基因在洛旱2号小麦中均可诱导表达,而在中国春小麦中未检测到该基因表达;在低温胁迫条件下,未检测到TaPM19-1的表达。【结论】获得了小麦质膜蛋白基因TaPM19-1的cDNA全长,其编码蛋白可形成典型的跨膜结构特征;该基因受植物激素ABA的诱导,在洛旱2号中也可被干旱、高盐和高温胁迫诱导,但在中国春中对高盐和高温胁迫无响应。推测TaPM19-1在洛旱2号和中国春中存在不同的转录调控机制。     

基因芯片在拟南芥非生物胁迫响应中的应用

为更好地理解作物响应及耐受胁迫的分子机制,利用非生物胁迫诱导表达基因提高作物的抗逆性,从而对作物进行遗传改良,创制抗逆能力强的新品种。以模式植物拟南芥为例,综述了基因芯片在非生物胁迫中的应用进展,并对基因芯片差异表达在作物响应及耐受胁迫研究中的应用前景进行展望。     

植物非生物胁迫应答相关转录因子研究进展

非生物逆境胁迫严重危害农作物的生产,并且转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫方面起重要作用,而利用基因工程手段过量表达植物中与抗逆相关的转录因子,可提高下游多个植物抗逆基因的表达,从而提高植物的抗逆能力,因而转录因子受到广泛的关注,由此综述乙烯应答元件结合因子(AP2/EREBP)、MYB、WRKY、碱性亮氨酸拉链家族(bZIP)和HSFs五种植物应答非生物胁迫相关转录因子的结构特点、功能,以及它们在植物应答非生物胁迫方面的研究成果。     

过量表达棉花GhSAP1提高转基因烟草的耐盐性

【目的】SAP（stress-associated protein）是一类涉及胁迫应答和调控的锌指蛋白。克隆并分析其对逆境胁迫应答的反应,为棉花抗逆育种提供候选基因。【方法】通过电子克隆方法并经RT-PCR验证获得棉花锌指蛋白基因GhSAP1,将带有目的基因的载体质粒通过PEG介导转化棉花叶肉原生质体细胞,瞬时表达分析其编码蛋白的特性及亚细胞定位信息。通过qRT-PCR技术分析目标基因的组织表达特征及非生物胁迫条件下的表达特性。通过农杆菌介导叶盘转化法,经组织培养获得转基因烟草进行异位表达,检测其与抗逆相关的生理指标,证明其提高植物抗逆能力。【结果】GhSAP1 ORF长度为543 bp,编码一条含180个氨基酸残基的多肽。其理论等电点8.97,分子量19.3 kD,具有典型的A20/AN1锌指结构域。亚细胞定位显示该基因编码的蛋白定位于细胞核上。不同组织器官表达分析显示,GhSAP1在根、茎、叶中的表达量高,而在开花后5 d的胚珠中表达量很低。GhSAP1受盐胁迫诱导,高盐处理2 h后表达量最高。利用含100 μg•mL-1 Kan的培养基进行抗性筛选转基因后代,结合目标基因的PCR与RT-PCR验证,获得转GhSAP1的转基因烟草阳性株系10个。目标基因GhSAP1均能在烟草基因组中整合并异位过量表达。随机选择3个转基因烟草株系,盐胁迫处理显示,发芽一周的种子在含200 mmol•L-1 NaCl培养基上胁迫12 d,转基因植株幼苗平均成活率为81.7%,比非转基因对照植株增加近3倍,其平均根长为3.05 cm,极显著高于非转基因对照。利用GhSAP1表达较高的L2纯系进行成株期烟草盐胁迫处理30 d,转基因烟草后代的SOD活性和可溶性总糖含量增幅分别为23.89 U•g-1 FW和8.37 %,均显著高于非转基因对照;与未胁迫处理相比,转基因植株的叶绿素含量降低幅度仅为0.17 mg•g-1 FW,而非转基因对照降低了0.39 mg•g-1 FW;盐胁迫处理后,转基因植株的MDA含量增幅为7.42 nmol•g-1FW,而非转基因对照增幅达20.85 nmol•g-1FW;在盐胁迫下,转基因植株具有更强的K+根部运输到植株绿色组织能力,其地上部的K+/Na+为1.23,显著高于非转基因对照。【结论】GhSAP1在参与植物的逆境应答反应机制中具有重要作用,过量表达GhSAP1可显著提高转基因烟草的耐盐能力。     

杧果C2C2型锌指蛋白MiLSDs的生物信息及胁迫响应分析

LSD（lesion simulating disease,LSD）基因编码一类特殊的C2C2型锌指蛋白,在细胞程序性死亡（Programmed cell death,PCD）和其他生物过程中发挥重要作用。通过鉴定杧果LSD基因家族成员并对其进行生物信息学分析,为探究杧果LSD转录因子在植物进化与发育中的生物功能奠定基础。根据杧果全基因组数据,对杧果LSD基因家族进行鉴定,包括理化性质、保守结构域、二级结构、三级结构、系统进化树分析等;采用实时荧光定量PCR方法,探究MiLSD基因在生物胁迫和激素处理下的表达模式。结果表明,杧果中共有3个LSD转录因子,其分子质量为10.36~17.58 ku,理论等电点（pI）为6.68~8.93;保守结构域、二级结构及三级结构分析发现MiLSDs成员具有较高保守性;系统发育树分析显示, MiLSD1、 MiLSD2、 MiLSD3分别分布在2个亚家族（ClassⅥ和ClassⅨ）。实时荧光定量PCR对胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides,Cg）、细菌性黑斑病菌（Xanthomonas citri pv. Mangiferaeindicae,Xcm）、水杨酸（Salicylic acid,SA）、茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate,MeJA）侵染下杧果叶片基因表达量的分析显示, MiLSD1在Cg侵染下表达量明显升高,说明 MiLSD1可能对胶孢炭疽菌侵染起正调控作用; MiLSD2在Xcm、SA处理下表达量也显著上调,说明 MiLSD2可能通过诱导SA来增加杧果对细菌性黑斑病的抗性; MiLSD3除在MeJA处理下表达量较高外其余3个处理均少量表达,说明 MiLSD3可能参与杧果对MeJA胁迫的响应而对于真菌和细菌侵染以及水杨酸胁迫并不表达;此外,在MeJA处理下 MiLSD1、 MiLSD2的表达量也显著上调,表明茉莉酸甲酯可能受MiLSDs的调控。     

水稻小分子热激蛋白基因 Os02g0782500对逆境胁迫和激素的响应分析

【 目 的】 分 析 水 稻（Oryza sativa） 小 分 子 热 激 蛋 白（Small heat shock protein，sHSP） 基 因Os02g0782500 对逆境胁迫和激素的响应模式，为进一步研究 Os02g0782500 在逆境胁迫和激素响应过程中的功能提供理论依据。【方法】在水稻‘中花 11’中克隆获得 Os02g0782500，并对其进行生物信息学分析；同时利用定量 PCR（qRT-PCR）技术分析 Os02g0782500 在水稻不同组织及不同激素和非生物胁迫处理下的表达模式。【结果】Os02g0782500 编码区全长为 519 bp，编码一个含有 HSP20 保守结构域的 sHSP。系统进化分析显示，Os02g0782500 与玉米等单子叶植物中的同源蛋白亲缘关系较近。顺式作用元件分析表明，Os02g0782500 的启动子区含有 28 个植物激素响应元件和 35 个环境胁迫响应元件。qRT-PCR 分析表明，Os02g0782500 在水稻叶片中的表达量最高；且 Os02g0782500 的表达受 6-BA、GA3、IAA、高温、低温、PEG6000 和 NaCl 的诱导，推测其在水稻非生物胁迫响应过程中具有重要作用。【结论】明确了 Os02g0782500 的表达受高温、低温、6-BA、GA3和 IAA 等外界因素调控，推测 Os02g0782500 可能通过 IAA 等激素信号转导途径参与水稻的非生物胁迫响应。     

转基因玉米表达的猪传染性胃肠炎病毒纤突蛋白免疫原性鉴定

为鉴定猪传染性胃肠炎病毒纤突蛋白(TGEV-S)在转基因玉米中的表达及对试验小鼠的免疫原性,本试验在前期TGEV-S转基因玉米植株构建成功的基础上,自玉米叶片中抽提可溶性蛋白作为包被抗原,建立筛选表达TGEV-S转基因玉米的间接ELISA检测方法。结果显示在92份被检测植株中8株为阳性,取阳性值较高的2株152-3和156-6,提取叶片可溶性蛋白,与弗氏佐剂乳化后皮下注射免疫小鼠,只有植株156-6中可溶性蛋白免疫小鼠可产生针对TGEV的抗体,而152-3免疫组检测结果为阴性。利用156-6植株叶片对小鼠进行灌胃免疫,也可产生针对TGEV的特异性抗体。以上结果表明,获得的TGEV-S转基因玉米植株不但可表达TGEV-S蛋白,而且该蛋白通过注射或口服途径免疫小鼠后均可产生针对TGEV-S的特异性抗体,提示TGEV-S转基因玉米具有发展成为TGEV口服疫苗的潜力。