拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析

【目的】分析拟南芥中硫代葡萄糖苷（Glucosinolatcs,简称硫苷）生物合成相关基因在不同组织器官、不同发育时期及不同生物和非生物胁迫处理条件下的表达谱,为筛选控制硫苷合成的关键基因、解析硫苷的生物合成规律及其在植物抗逆胁迫过程中的作用奠定基础。【方法】利用AtGenExpress和PLEXdb中的10组表达谱芯片数据和2组转录组数据分析拟南芥中硫苷生物合成途径82个结构基因和调控基因的时空表达特性及其受生物和非生物胁迫的表达模式;采用Real-time PCR技术对10个硫苷合成途径的关键结构基因和调控基因的表达谱进行验证;并利用STRING v10软件分析硫苷生物合成途径相关基因的表达模式的相关性。【结果】组织表达特性分析结果表明,拟南芥硫苷生物合成相关基因在营养器官和生殖器官中的表达模式差异较大,相关基因在营养器官中具有较高的表达量,在生殖器官中的表达量则较低,表明硫苷主要在营养组织中合成;其中脂肪族硫苷合成相关基因在茎、叶等地上营养组织中的表达量较高,而吲哚族硫苷合成相关基因则在根、茎、叶等地上和地下组织中均有较高的表达,且基因在同一组织的不同发育时期的表达量通常具有差异,表明基因的表达还具有时空特异性;荧光定量PCR分析结果证明10个硫苷合成途径代表基因的表达谱与芯片数据的结果保持一致;胁迫表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成相关基因的表达均受到部分生物和非生物胁迫因子的诱导表达,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到丁香假单胞杆菌（Pseudomonas syringae）、甘蓝链格孢菌（Alternaria brassicicola）、桃蚜（Myzus persicae）等生物和低温（4℃）、高盐、高温（38℃）等非生物胁迫因子的诱导表达;共表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成分支途径内相关调控基因与结构基因的表达模式的相关性较高。【结论】拟南芥硫苷生物合成相关基因主要在营养组织中高表达,在种子中低表达;植物中存在一个硫苷转运系统,负责将营养组织中合成的硫苷转运到种子中贮藏;硫苷合成相关基因的表达受到病原菌、虫害、高温等逆境因子的影响,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到生物和非生物胁迫因子的诱导表达,说明吲哚族硫苷可能对植物抗性更为重要。     

WD-repeat蛋白及其在植物中的作用

综述了WD-repeat蛋白的结构域以及WD-repeat蛋白在植物中的作用.     

油菜素内酯对拟南芥和水稻根毛发育的影响

油菜素内酯(Brassinosteroids,BRs)是植物生长发育所必需的一类植物激素。本研究以拟南芥和水稻为研究对象,借助BR相关突变体,通过外源施加BR及BR合成抑制剂研究BR和根毛生长发育的关系。结果表明:在双子叶模式植物拟南芥中,BR抑制根毛的生长发育;在单子叶模式植物水稻中,BR对的根毛的发育存在剂量反应,在一定的浓度范围内促进根毛的生长发育。     

拟南芥转化体筛选中Basta喷洒时期和浓度试验

为了更加方便有效地利用Basta来筛选带草铵磷(PPT)抗性Bar基因的转基因拟南芥,对不同时期喷洒不同浓度Basta的效果进行了研究。结果表明:拟南芥转化体刚长出2片真叶时对Basta比较敏感,此时开始喷施效果比较好;PPT含量为13.5%的情况下,稀释2 000～4 000倍喷施效果好,此时既可有效筛选出阳性苗,又不会抑制阳性苗的生长;第一次喷施后6天左右移栽阳性苗较好,此时可以明显区分出阳性苗,且移栽后缓苗快、长势好。     

拟南芥N末端乙酰转移酶Naa50参与调控根细胞有丝分裂

N末端乙酰转移酶Naa50在调控拟南芥生长发育方面至关重要。为探究Naa50是否通过调控细胞有丝分裂来影响植物生长发育,将naa50-1突变体与H2B-YFP株系杂交,利用H2B-YFP标示细胞分裂过程中染色体的分离行为。结果表明,与野生型相比,拟南芥naa50-1突变体根尖分生区细胞有丝分裂指数下降,染色体畸变率明显增加,微核率上升,且处在分裂中期的细胞比例增加。将naa50-1突变体与CYCB1-CUS株系杂交,检测根细胞中CYCB1蛋白表达,发现naa50-1突变体中CYCB1蛋白表达量明显增加。PI染色分析表明,naa50-1突变体根部存在部分死细胞。以上结果表明,在细胞有丝分裂过程中,Naa50促进遗传物质平均分配到两个子细胞中,促进细胞从分裂中期向后期转换;Naa50通过调控细胞分裂进而参与植物生长发育的调控。     

重金属结合蛋白基因hmbp在转基因拟南芥中的功能分析

[目的]分析重金属结合蛋白基因hmbp在转基因拟南芥中的功能。[方法]利用PCR方法从抗辐射奇异球菌(Deinococcus radiodurans)中克隆hmbp基因,并用沾花法转入拟南芥,用氯化镉处理得到的阳性植株后,检测转基因植株中的丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、叶绿素含量、相对电导率及SOD、POD活性。[结果]与野生型相比,镉处理后的转基因拟南芥中脯氨酸、可溶性糖含量及SOD、POD活性增加较多,丙二醛含量增加较少,叶绿素含量减少较少。[结论]研究表明hmbp转基因拟南芥对镉具有很高的抗逆性。     

油菜抗逆基因CBF1植物表达载体的构建及对拟南芥的转化

通过RT-PCR技术从油菜中克隆到抗逆相关基因CBF1,将其成功构建到植物表达载体pCAMBIA1304,并通过农杆菌采用Floral dip法将重组表达载体转入拟南芥。经潮霉素抗性筛选和PCR检测,初步证明,油菜CBF1基因已经转入到拟南芥中。     

八棱海棠MdPPO2B基因的克隆及降解苯酚研究

为了探索果树对酚类化合物的修复潜力,从八棱海棠中克隆获得多酚氧化酶基因Md PPO2B,并构建该基因植物超量表达载体,通过转化模式植物拟南芥研究该基因对酚类化合物的修复功能。结果表明,在平板、盆栽、液体3种试验中,不加入苯酚,转基因植株在生长状态和外部形态上和野生型相似;当苯酚浓度分别为0.1 m M和1 m M时,通过植物的根长、叶片鲜重等比较发现,转基因株系比野生型植株对苯酚的耐受性更强,其生长形态较为正常,而野生型植株的生长则受到了明显抑制。由此可见,Md PPO2B转基因植物的PPO活性在植物降解酚类化合物过程中起重要作用;使用果树来源的多酚氧化酶基因用于有机污染物修复,对环境治理具有较好的应用前景。     

拟南芥种子脱水过程中ABA作用的研究综述

本文介绍了ＡＢＡ缺乏和对ＡＢＡ不敏感的拟南芥单突变体和双突变体在种子发育后期脱水过程中表现出来的生理特性，表明ＡＢＡ通过影响碳水化物和蛋白质代谢，从而影响种子的脱水过程，使种子的脱水耐性发生改变。     

提高植物钾素利用效率的基因工程途径研究——以过表达ZmK2.1拟南芥为例

本文通过对13种植物（拟南芥，水稻，玉米，大豆，甜瓜，胡萝卜、葡萄、马铃薯、沙冬青、苜蓿、小花碱茅、黄瓜及杨树）中的Shaker型钾离子通道进行生物信息学聚类分析和氨基酸序列比对，选定C端区域反映C4植物特征的玉米气孔开放型钾离子吸收通道ZmK2.1，构建了过表达ZmK2.1的拟南芥株系（OE#3、OE#5、OE#11），同时以野生型Col-0为对照实验材料，研究过表达ZmK2.1拟南芥植株的钾素利用特征。实验采用固体培养基和水培培养相结合的方法，设置低钾（0.1 mol/L KCl）、中钾（1 mol/L KCl）及高钾（10 mol/L KCl）三个不同供钾水平，测定植株生物量、根长、钾含量、钾积累量、气孔导度、光合速率及蒸腾速率。研究结果：在钾充足条件下，过表达ZmK2.1拟南芥的根长、生物量、钾含量、钾积累量与对照相比，均显著增加。同时，过表达ZmK2.1基因的拟南芥气孔导度、光合速率、蒸腾速率显著提高。本研究结果表明：在供钾充足的条件下，通过基因工程手段过表达ZmK2.1基因可显著促进拟南芥植物的生长，并显著提高其钾素利用效率，这与ZmK2.1可显著增加植株的气孔导度，进而提高其光合效率和蒸腾速率密切相关。