小麦转录因子 TaDREB6基因启动子的克隆及活性分析

启动子的分析有助于解析植物抵御不良环境的机制。植物DREB转录因子参与对干旱、低温和高盐等胁迫的响应,在抗逆中起着重要作用。本研究利用反向PCR方法从小麦中克隆获得DREB转录因子TaDREB6基因启动子,长度为1 705 bp。PLACE和PlantCARE分析发现,TaDREB6基因启动子包含多种胁迫相关元件。构建由TaDREB6基因启动子驱动的GUS植物表达载体,转化小麦成熟胚愈伤组织,组织化学染色结果表明,TaDREB6基因启动子是诱导型启动子,受干旱、低温、盐、脱落酸和水杨酸等胁迫诱导。Real-time PCR显示,TaDREB6基因受多种胁迫诱导表达,与TaDREB6启动子活性分析结果一致,这些结果为进一步分析DREB转录因子的功能提供了依据。     

小麦转录因子基因W16的功能标记作图和关联分析

【目的】开发小麦DREB转录因子基因W16的功能标记,进行遗传作图,并结合表型性状关联分析,为利用分子标记进行小麦遗传改良提供依据。【方法】以六倍体普通小麦及其野生近缘种的二倍体和四倍体为材料,克隆W16的DNA序列;根据序列多态性设计分子标记;利用中国春缺四体材料对基因进行染色体定位,用DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行精细定位并作图;以154份六倍体普通小麦材料构成的自然群体分析表型性状与基因单倍型的关联特性。【结果】利用中国春缺四体材料先将W16定位在1A染色体上。后利用DH群体将W16定位于染色体1A的CWM517和WMC20标记之间,距左、右标记的遗传距离分别为7.8 cM和19.4 cM。在小麦自然群体中共检测到W16的3种单倍型,分别与单株穗数、穗粒数、每穗小穗数和籽粒饱满度关联。【结论】确定了W16所在的染色体位置,鉴定出HapⅡ为增加单株穗数和籽粒饱满度的优良单倍型,HapⅢ为提高穗粒数的优良单倍型,该基因的功能标记和关联分析结果为小麦分子育种提供了重要信息。     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

大豆(Glycine max)GmDREB5互作蛋白GmGβ1的筛选及鉴定

从大豆(Glycine max)中克隆了一个与抗逆相关的 DREB (Dehydration Responsive Element Binding Protein)基因GmDREB5.功能分析证明,GmDREB5基因能够显著提高烟草的抗旱性和耐盐性.为了筛选GmDREB5的互作蛋白.采用酵母双杂交系统以GmDREB5蛋白73～226位氨基酸区段为诱饵筛选干旱处理的大豆cDNA文库,发现一个互作蛋白含有保守的WD40结构域,与棉花(Gossypium hirsutum)和水稻(Oryza sativa)的G蛋白β亚基分别具有61%和52%的同源性,说明蛋白可能是一类新的大豆G蛋白β亚基,将其定名为GmGβ1.将GmDREB5与GmGβ1共转化酵母菌株AH109,转化的酵母能够在四营养缺陷型培养基上(SD/trp￣leu￣his￣ade￣)正常生长,而对照小能生长;同时,共转化的酵母能够激活LacZ报告基因的表达,证明GmGβ1与GmDREB5之间存在相互作用.表达特性分析表明,GmGβ1基因受干旱、低温、高盐等胁迫和激素ABA处理的诱导而表达,证明GmGβ1不仅参与植物对非生物胁迫的响应,同时参与对GmDREB5蛋白水平的调控.     

W6基因的过表达提高转基因烟草的耐盐性

W6基因是由普通小麦地方品种小白麦cDNA文库中克隆获得的ERF类转录因子, 属于ERF IV家族。将W6基因构建在由组成型CaMV35S强启动子控制的双子叶转化载体pBI121上, 通过农杆菌介导法将其转入烟草新华1号。利用RT-PCR技术分析W6基因的过量表达对下游抗性基因表达水平的影响, 并测定高盐胁迫下转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量。结果显示, 所检测的转基因烟草阳性株中W6基因均有不同程度的表达, 其耐盐性明显提高。W6基因的表达诱导并增强了含有GCC box的PR(pathogenesis-related)基因和含有DRE/CRT元件的COR/RD基因的表达。在高盐胁迫下, 转基因烟草的SOD酶活性和叶绿素含量明显高于对照。W6基因既能诱导抗病相关的PR基因表达又能诱导与提高非生物胁迫能力的COR/RD基因表达, 可能与生物胁迫和非生物胁迫相关, 证实转录因子W6参与了耐盐胁迫相关基因的调节, W6基因的过表达提高了转基因烟草的耐盐性。     

核蛋白筛选系统(NTT)的建立及鉴定

为了研究植物核蛋白的组成及其在各种环境条件下的动态变化,利用核蛋白的核定位信号(nuclear localization signals,NLS)筛选编码核蛋白的基因,建立了一套快速、省力、低成本的核蛋白筛选系统(nuclear transportation trap,NTT).通过鉴定发现,将合成的SV40蛋白大T抗原的核定位信号序列插入筛选载体的多克隆位点,转化酵母EGY48,插入核定位信号的筛选载体转化酵母后可以在选择性培养基(SD/His-/Leu-)上生长,而没有插入核定位信号的筛选载体转化酵母后不能在选择性培养基上生长,从而证明此核蛋白筛选系统有效.比较实验表明,本研究构建的核蛋白筛选系统与已报道的系统相比筛选效率更高.利用此系统从cDNA文库中分离编码核蛋白的基因,对于研究核蛋白的动态组成、了解核蛋白基因在调控细胞发育及其环境胁迫条件下的作用机制具有重要的意义.     

DREB转录因子在植物抗逆胁迫中的作用机理及应用研究进展

干旱、高盐和低温等非生物胁迫严重影响植物的生长发育和作物产量。转录因子在调节植物生长发育以及对外界环境胁迫的响应方面起着重要作用。DREB转录因子含有一个保守的AP2/EREBP结构域,参与外界环境胁迫的应答响应,通过结合DRE(Dehydration responsive element)顺式作用元件,调控下游胁迫相关基因的转录表达,改良植物的抗性。本文在前人研究的基础上,综述了DREB转录因子的结构特征、介导的信号传递途径、对非生物胁迫的响应以及转基因的研究进展,旨在为作物的抗逆育种提供理论依据。     

谷子转录因子SiNAC18通过ABA信号途径正向调控干旱条件下的种子萌发

【目的】谷子(Setaria italica L.)具有显著耐旱性。研究旨在通过反向遗传学方法分析并鉴定在干旱条件下影响植物萌发过程的重要调控因子,为研究作物干旱条件下种子萌发的调控机制创造条件。【方法】使用Clustal X 2.0和MEGA 5.05软件对谷子SiNAC18蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建系统进化树;利用real-time PCR方法检测SiNAC18在不同胁迫条件下的表达模式;通过瞬时转化的方法分析SiNAC18蛋白亚细胞定位;在拟南芥中过表达SiNAC18,分析SiNAC18的生物学功能;分析SiNAC18在转基因拟南芥中可能控制的下游基因。【结果】SiNAC18全长1 074 bp,编码由357个氨基酸组成的亲水性蛋白,分子量约为38.8 k D;系统进化树分析表明SiNAC18属于NAC转录因子家族第Ⅰ组的NAP亚组,与拟南芥基因At NAC29同源性最高;氨基酸序列比对结果显示,SiNAC18与其他物种包括水稻、拟南芥、大豆和玉米中同源性最高的NAC类转录因子蛋白的N端都具有A、B、C、D和E这5个保守结构域,蛋白C端具有高度多态性,证明SiNAC18的N端序列与其结合下游基因启动子元件相关;real-time PCR结果显示,SiNAC18在干旱(PEG)、ABA、高盐(Na Cl)及过氧化氢(H2O2)处理条件下的表达量明显上升;亚细胞定位结果表明SiNAC18蛋白定位于细胞核中;基因功能分析结果显示,在ABA和PEG胁迫处理下,SiNAC18转基因拟南芥与野生型种子的萌发率存在明显差异:在正常生长条件下,野生型拟南芥WT和SiNAC18转基因拟南芥的萌发率基本一致,在PEG浓度为10%和15%的MS培养基上,SiNAC18转基因拟南芥的萌发率显著高于WT。在2和5μmol·L-1 ABA处理条件下,转基因拟南芥的萌发率显著低于WT;下游基因表达分析结果显示,ABA信号途径相关基因At RD29A,脯氨酸合成相关基因At P5CR和At PRODH以及过氧化物酶基因At PRX34在SiNAC18转基因株系中的表达量高于WT中的表达量,表明SiNAC18通过调控这些下游基因影响转基因植物在干旱条件下的萌发率。【结论】谷子NAC类转录因子基因SiNAC18可能通过ABA信号途径、氧化胁迫调控等途径正向调控植物在干旱条件下的萌发过程。     

小麦转基因技术研究及其应用

近年来植物转基因技术研究迅速发展,大豆、玉米、油菜和棉花等转基因品种已大面积推广应用,取得巨大的经济和社会效益。小麦是世界上主要的粮食作物,自1992年第一株转基因小麦诞生以来,小麦转基因技术发展较快,为开展小麦分子育种奠定了基础。目前,小麦遗传转化主要采用基因枪法和农杆菌介导法,分别占68.8%和15.9%。研究涉及抗病、抗虫、抗逆、品质改良、提高产量等方面,其中研究较多的为抗病(39.7%)和品质改良(25.6%),部分转基因小麦品系已进行环境释放及生产性试验。本文综述了小麦转基因技术的发展和应用现状,讨论了小麦转基因研究存在的主要问题和今后的发展方向。     

两个转W23基因小麦株系的抗旱性鉴定

以两个T₅代转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61为材料,在水培条件下采用PEG-6000人工模拟干旱胁迫措施对转基因小麦株系的根系发育特点、抗旱相关的光合生理等指标进行了测定。结果表明,干旱胁迫条件下各参试小麦的光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)均下降,转基因株系降幅较小,且其Pn和Tr值极显著高于受体品种;在正常供水和干旱胁迫两种水分处理下,转基因株系均比受体品种具有较发达的根系,其根总长、根总表面积、根总体积等参数极显著高于受体品种。这一结果说明,转W23基因小麦株系G19-X59、G19-X61在苗期依靠发达的根系维持较强的光合作用,提高其应对干旱胁迫的能力。