小麦雄性不育系保持系过氧化物酶同工酶的比较研究

从小麦雄性不育系、保持系的10个不同组织、器官中共检测出8种过氧化物酶,在叶、芽鞘、根、节、节间、穗轴、叶鞘和芒中,不育系和保持系的过氧化物酶基本相同,说明这种酶由细胞核编码,但在花粉粒发育的3个不同时期,不育系与保持系间的过氧化物酶有明显差异,表现为不育系中的过氧化物酶同工酶多于保持系,这可能是由于不育系中细胞质不育基因对核基因的表达有调控作用,这种调控作用表现为不育细胞质基因的去阻遏作用,即不育细胞质基因可以去除细胞核中编码过氧化物酶基因的阻遏作用,使不育系中有更多的过氧化物酶基因得以表达,造成不育系中过氧化物酶同工酶多于保持系的现象.     

马铃薯叶片特异性启动子克隆分析及其驱动的人白细胞介素-12表达载体构建

利用植物生物反应器表达具有应用价值的药用蛋白是近年来生物技术研究热点。本研究利用PCR技术从马铃薯基因组中克隆其叶片组织特异性启动子Prbcs后,利用PLACE等数据库对序列进行启动子元件分析,接着通过重叠PCR、限制性内切酶酶切、体外连接、转化等技术,以双元载体pCambia-2301为骨架,构建Prbcs驱动的药用蛋白人白细胞介素12（hIL12）表达载体。结果显示,本研究成功从马铃薯基因组中扩增得到了623 bp大小的启动子片段,序列分析表明该片段含有典型的启动子元件如TATA-box,以及一些组织特异性的相关响应元件,符合组织特异性启动子的特征;成功获得了基于pCambia-2301的Prbcs驱动的hIL12植物表达载体。本研究获得的Ppatatin启动子及其驱动的hIL12表达载体,为提高hIL12在植物生物反应器中表达量以及优化马铃薯生物反应器打下了基础。     

木薯金属硫蛋白基因的克隆和表达分析

金属硫蛋白(metallothionein,MT)分子量小,半胱氨酸含量高,具有消除离子自由基,减弱重金属毒性和减少体内活性氧积累等功能。为探究木薯金属硫蛋白基因(MeMT)的原核表达能力和对活性氧的耐受性,本研究通过木薯cDNA克隆获取MeMT并将其连接至pET-28a,在BL21(DE3)菌株中成功诱导其表达。H2O2耐受性分析发现,与空载菌株相比,表达MeMT蛋白的DE3菌株对H2O2的耐受水平较高。RT-qPCR技术检测显示,在H2O2胁迫下,3 h时木薯叶片中MeMT的表达水平明显升高,但6 h时恢复甚至略低于对照组,证明MeMT在木薯中参与ROS应答过程。该结果对研究木薯抗逆性和产量的提高具有重要意义。     

黑果枸杞LrDREB1基因克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

DREB(Dehydrate responsive element binding factor)转录因子是植物非生物逆境适应中的关键调节因子,该类转录因子具有保守的AP2/EREBP结构域,在低温、高盐等非生物逆境胁迫下,可调控下游逆境应答基因的表达,对增强植物的抗逆能力有重要作用。黑果枸杞具有极强的耐干旱、盐碱能力,为研究黑果枸杞DREB类基因在低温、盐碱响应中的功能,本研究以强抗盐灌木黑果枸杞总RNA为模板,基于前期转录组测序拼接序列,利用RT-PCR方法克隆得到一条DREB基因。该基因含有一个1116 bp的开放阅读框,编码372个氨基酸。系统进化树分析显示,Lr DREB1基因属于DREB亚家族A2组成员,与拟南芥AtDREB2B、AtDREB2E具有较高的相似性。荧光定量PCR结果显示,Lr DREB1受盐胁迫、ABA胁迫和低温胁迫诱导表达,可能参与依赖ABA的信号转导途径,调节黑果枸杞抗盐响应。本研究通过对黑果枸杞LrDREB1基因的克隆、序列分析和表达分析,为研究Lr DREB1的功能及黑果枸杞抗盐机理提供了帮助。     

白菜型冬油菜抗坏血酸过氧化物酶(APX)基因的克隆、表达及其活性分析

抗坏血酸过氧化物酶(APX)是一种在逆境条件下清除细胞内氧自由基、增强植物抗逆性的关键酶。本研究根据已发表植物抗坏血酸过氧化物酶基因APX的同源保守序列设计引物, 采用RT-PCR扩增超强抗寒白菜型冬油菜陇油7号的DNA, 获得APX基因开放阅读框, 长度为753 bp, 编码250个氨基酸残基, 推导的氨基酸序列具有APX蛋白的典型特征。生物信息学分析显示, 与已报道的大白菜的APX氨基酸序列同源性达到99%, 该酶蛋白具有高度的进化保守性, 其保守序列属于植物的POD超家族, APX相对分子质量和理论等电点依次为27.7 kD和5.58;APX基因无信号肽, 是一个亲水性蛋白, 可推测其定位于细胞质中;二级结构预测表明陇油7号的APX是由不规则卷曲和α-螺旋组成的稳定蛋白。实时荧光定量PCR和酶活性分析显示, 该基因表达和酶活性受低温胁迫诱导, 表明该基因在白菜型冬油菜陇油7号适应低温胁迫过程中发挥重要作用。     

‘阿蒂擎天’凤梨谷胱甘肽-S-转移酶基因的克隆与乙烯诱导表达特性的初步分析

以阿蒂擎天凤梨乙烯处理和不处理的植株为材料建立的抑制性差减杂交文库中,筛选到的一个被乙烯诱导并与已知植物谷胱甘肽-S-转移酶(GST)同源的cDNA片段,通过RACE技术得到该基因的全长cDNA序列。序列分析表明,该基因可能属于thioredoxin-likesuperfamily和GSTC_family superfamily两个超家族中的成员。利用半定量RT-PCR检测该基因的表达量在乙烯处理后先会在1h显著升高,然后随时间逐步降低,说明乙烯作为一种逆境胁迫相关激素,可在短时间内诱导凤梨中GST的表达。推测其在受到外源乙烯信号诱导后,一方面可能参与了植物体内的解毒作用,另一方面可能参与了花青素的合成调控和运输。本实验中的GST作为观赏凤梨中一个新发现的GSTs家族成员,对于研究热带花卉中GSTs家族的特点和提高其抗逆性和品质具有重要的理论意义和实用价值。     

水稻OsMED7基因的克隆及表达分析

转录中介体复合物(Mediator com-plex)是一个由多亚基组成的RNA聚合酶II重要辅助因子,参与真核生物基因的转录调控。通过RT-PCR方法从水稻中克隆了拟南芥MED7的同源基因,命名为OsMED7,该基因的开放阅读框全长为531bp,编码一个含176个氨基酸的蛋白,含有一个MED7保守结构域。用水杨酸处理水稻幼苗后OsMED7基因的表达受到抑制,而茉莉酸的处理对OsMED7基因的表达没有影响,水稻接种白叶枯病菌24h后OsMED7基因的表达开始下降。结果表明,OsMED7亚基通过SA介导的信号转导途径参与水稻对白叶枯病菌的应答。     

茶树bZIP转录因子基因CsbZIP1的克隆与表达定位

碱性亮氨酸拉链蛋白(bZIP)作为真核生物中分布最广、最保守的一类转录因子,参与多种生物学过程,尤其在植物抵御各种逆境胁迫中有重要作用。采用RACE和RT-PCR技术克隆到茶树bZIP转录因子基因全长cDNA序列,命名为CsbZIP1(GenBank登录号为JX050148.1)。该基因cDNA全长1515 bp,包含813 bp的完整开放阅读框(ORF),编码270个氨基酸,预测分子量29.484 kD;含有bZIP家族典型的BRLZ结构域碱性结构域和亮氨酸拉链,属于B_-zip1家族;系统发育树分析显示CsbZIP1属于bZIP转录因子F亚家族;亚细胞定位结果表明CsbZIP1主要定位于细胞核;qRT-PCR分析表明,4℃低温和NaCl盐胁迫处理均能诱导CsbZIP1的表达,表达量变化趋势都是随着胁迫时间先逐渐升高,到24 h时降低,ABA胁迫处理24 h抑制CsbZIP1的表达。推测CsbZIP1与茶树低温、盐等逆境胁迫密切相关。     

单核细胞增生李斯特菌 sRNA 伴侣分子 hfq的基因克隆、表达及纯化

为克隆、表达单核细胞增生李斯特菌sRNA分子伴侣蛋白hfq基因,并纯化重组蛋白,通过PCR的方法从单核细胞增生李斯特菌基因组DNA中扩增出hfq基因,将扩增产物克隆于pMD18-T载体中,测序验证后,再将hfq基因亚克隆至表达载体pET-32a（＋）中,成功构建pET-32a（＋）-hfq原核表达载体。然后,转化至大肠杆菌BL21（DE3）感受态细胞中,通过IPTG进行诱导表达,对表达蛋白进行可溶性分析,并采用Ni-NTA纯化目的蛋白。结果显示：克隆的hfq基因全长234 bp,编码77个氨基酸,通过SDS-PAGE可以检测到27 kDa的蛋白特异性条带;并从上清中纯化得到了Hfq融合蛋白。为进一步研究该蛋白的生物学功能奠定了基础。     

苹果Hsf家族成员的序列特征、表达与进化分析

为全面了解苹果基因组中热激转录因子(Hsf)的序列特征及进化,采用生物信息学手段,在苹果全基因组水平上鉴定出50个MdHsf基因,并对其系统发育关系、序列特征、表达情况以及选择压力进行详细分析。系统发育与序列分析显示:与拟南芥和水稻相似,50个MdHsf基因可分为A、B、C 3个亚族;2个或多个MdHsf基因位于同一个末端进化支,说明该基因家族在苹果中发生了物种特异性扩增;尽管MdHsf基因的内含子数目和长度变异较大,但其蛋白的保守基序和功能结构域具有较高的保守性,这可能与功能约束有关。基于EST数目,可推知:除了MdHsfA2a和MdHsfA3a/b/c等14个基因没有相应的EST外,其余72%的基因都有转录活性。选择压力检测和结构建模分析显示:在36个MdHsf蛋白的选择压力检测中,位点模型未鉴定到正选择位点的存在;而在显著水平下(P0.05),分支-位点模型在d和e进化分支上,共检测到5个正选择位点,它们是28R、30L、35D、51M、67V,其中28R和30L位于Hsf结构域中,35D、51M和67V位于Hsf结构域之外,这说明除了MdHsfA4d/e和MdHsf C1a/b发生快速进化外,其他成员受控于纯净选择,具有高度保守性。综合以上研究结果,苹果基因组中存在多种热激转录因子,其蛋白的保守基序和功能结构域具有较高保守性,大多具有转录活性,在进化上该家族受纯净选择主导。