蛋白质组学在水稻逆境胁迫研究中的应用

蛋白质组技术已广泛应用于水稻功能基因组学研究中,特别是在研究水稻对非生物逆境（包括干旱、盐害、低温、高温等）适应机制方面近年来发展迅速。水稻逆境蛋白质组学研究通过比较水稻在正常和逆境胁迫下的蛋白质组表达情况,分析水稻的蛋白质组变化和基因的表达调控机制,为响应胁迫机理提供了新的认识。本文简要介绍了水稻蛋白质组研究的基本技术,并重点对水稻逆境蛋白质组研究取得的成果进行了综述。     

苦蘵查尔酮合成酶编码基因(PaCHS1)的克隆及表达谱分析

对苦蘵(Physalis angulata L.)成分药理研究的结果表明,苦蘵果实内存在有效抑制肿瘤细胞生长的活性成分。查尔酮合成酶(CHS)在植物黄酮类物质次生代谢过程中起到了重要作用。本研究利用同源克隆的方法获得了苦蘵CHS基因的全长cDNA序列,命名为PaCHS1。序列分析表明,克隆得到的苦蘵PaCHS1基因全长为1 170 bp, 编码389个氨基酸。生物信息学分析表明,PaCHS1是一个不含核定位序列且定位于细胞质和细胞膜为主的蛋白。实验数据也证实了PaCHS1是一个细胞膜和细胞质定位的蛋白。序列对比显示其与多种植物的CHS蛋白序列高度同源,尤其与小金鱼草的MoCHS1亲缘关系最近。实时定量RT-PCR结果表明,在不同组织器官中,PaCHS1均有表达且表达水平有差异。PaCHS1在果实中表达水平最高,而在茎中的表达水平最低。我们又分析了PaCHS1基因在不同激素处理下的表达变化,结果表明,PaCHS1基因的表达水平受到不同激素的调控,茉莉酸(JA)对PaCHS1有强烈的诱导作用,而赤霉素(GA)、乙烯(ethylene)和细胞分裂素(cytokinin)对PaCHS1有强烈抑制作用。对苦蘵PaCHS1基因的克隆和表达图谱研究,可为研究苦蘵以黄酮类物质为代表的次生代谢途径打下基础。     

水稻生物技术讲座(2)水稻的花药培养

花药是植物花的雄性器官，贮藏于其中的花粉放在一定的培养基上，一些花粉粒能够不按照正常的发育进程，即不长出花粉管，而形成愈伤组织，进而长成植株，这就是花药培养。花粉粒是由花粉母细胞经早期减数分裂形成，所以它的染色体数目只有母本植物细胞染色体数目的一半，因而称为单倍体细胞。由花粉分化出的植株，其细胞中的染色体只有正常植株的一半，而自然界正常存在的高等植物的染色体通常为二倍体，因而由花粉分化出的植株就称为“单倍体植物”。花药培养还包括由花药药壁和药隔组织培养植株，虽然从严格的组织培养角度讲，药壁和药隔…     

春兰 × 大花蕙兰杂种AGL6同源基因的克隆及其功能研究

 以春兰 × 大花蕙兰杂种试管苗形成的花蕾为材料,利用RACE技术克隆到AGL6基因的全长cDNA,命名为CgAGL6（在GenBank中登录号为GQ265900）。序列分析表明,CgAGL6包含一个完整的ORF,长度为729 bp,编码242个氨基酸;含有AGL6基因所共有的2个保守结构域MADS-box和K-box。通过蛋白序列比对,发现CgAGL6与玉米的ZmZAG3、水稻的OsMADS6有70%的相似性,与拟南芥的AtAGL6有61%的相似性。蛋白质同源性分析表明CgAGL6属于AGL6分支中单子叶植物的分类群。将CgAGL6置于CaMV 35S启动子控制下在烟草中异位表达,转基因烟草表现出开花时间提前,雄蕊部分花瓣化,花粉发育不良和花瓣数增多或减少等新表型,表明CgAGL6参与了转基因烟草开花时间的调控及花器官的发育。     

十一种槭属植物遗传多样性AFLP分析

采用了AFLP技术分析了槭属十一种植物的遗传多样性,从12对AFLP引物中筛选出5对多态性高、分辨率清晰的引物,其中选择最优的3个引物组合分别扩增出101、163、178条多态性带。三对引物(E ACG/M CAG、E ACA/M CAT、E AAC/M CAC)共扩增出484条带。分析结果按UPGMA类平均法进行聚类,聚类结果显示将11种械属植物聚为I、Ⅱ、Ⅲ三大类,其中羊角槭和栓皮槭,长尾秀丽槭和毛脉槭,复叶槭与剑叶槭之间的亲缘关系最近。     

转WMV-2 CP基因西瓜的安全性评价

以转WMV-2CP基因西瓜（Citrullus lanatus var. lanatus）为例,对转基因食品进行了安全性评价。对转WMV-2CP基因西瓜进行小鼠急性和亚急性毒性试验、致突变试验以及30 d喂养试验。结果表明,小鼠经口急性毒性半数致死量LD50〉150 g·kg^-1,属实际无急性毒性物质;经微核实验、精子畸变实验及Ames实验均未发现有致突变作用;30 d喂养试验,90 g·kg^-1、180 g·kg^-1、270 g·kg^-1各剂量组小鼠发育、增重、食物利用率、血常规、脏体比及病理组织学观察等各项指标与基础对照组比均无显著性差异。初步表明转WMV-2CP基因西瓜对小鼠没有毒性,属安全食品。     

外源NO对镉胁迫下水稻幼苗抗氧化系统和微量元素积累的影响

重金属污染已成为世界范围的主要问题之一,其中镉(Cd)毒害的范围最广.Cd污染影响植物的生长和发育.一氧化氮(NO)作为植物体内的一种活性信号因子,参与了植物对各种胁迫的应答.为了探讨外源NO对Cd胁迫下水稻苗期生理生化响应的调节作用,以粳稻和籼稻为材料,采用营养液水培的方法,研究外源NO供体硝普钠(SNP)对100μmol/L Cd胁迫下2个水稻基因型(ZF802和ZH11)幼苗生长、抗氧化酶系统和微量元素吸收的影响.结果表明,1.5 mmol/L SNP能明显缓解Cd胁迫对两种水稻幼苗生长的抑制作用,提高幼苗对Cd的耐性.尽管存在一定的基因型差异,但外源NO能使两个基因型叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性下降,降低了叶片中丙二醛(MDA)含量,从而缓解Cd对水稻幼苗的毒害.另外,外源NO影响Cd胁迫下水稻幼苗地上部和根部Cd和微量元素的积累,这种影响的程度与水稻的品种有关,具有显著的基因型差异,且机制较复杂.