小麦钾离子通道蛋白基因TaPC1介导植株抵御低钾逆境功能研究

  【目的】  钾离子通道 (potassium channel, PC) 蛋白通过介导离子跨膜转运,增强低钾胁迫下植株对钾素的吸收和利用能力。本研究以采用RNAseq鉴定小麦应答低钾基因获得的PC家族基因TaPC1为对象,对该基因分子特征、应答低钾表达模式及其介导植株抵御低钾逆境的能力进行研究。  【方法】  采用生物信息学工具分析TaPC1分子特征,采用溶液培养法培养丰钾 (K₂O 6 mmol/L )、低钾 (K₂O 0.06 mmol/L) 处理小麦和转化株系幼苗,采用 DNA 重组技术构建TaPC1亚细胞定位和表达质粒,利用农杆菌介导法遗传转化烟草。采用常规植株形态、生理和qPCR方法测定植株生长、生理指标和基因表达。  【结果】  TaPC1与植物种属PC家族基因具有较高的同源性,该基因编码蛋白具有植物种属PC蛋白跨膜域保守特征,翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。低钾 (0.06 mmol/L) 处理下,根、叶中TaPC1表达增强;将低钾处理植株转入丰钾 (6 mmol/L) 营养液进行恢复处理后,根、叶中该基因表达下调,表明TaPC1呈低钾应答表达模式。基因遗传转化结果表明,与野生型 (WT) 对照相比,低钾处理下,超表达TaPC1烟草株系植株干物质积累量增多,细胞活性氧累积量减少,细胞保护酶 (SOD、CAT和POD) 活性提高,丙二醛含量降低。基因表达分析表明,低钾处理下,转化株系内细胞保护酶编码基因NtSOD1、NtCAT1;1、NtPOD1;2及NtPOD1;6的转录本丰度较野生型 (WT) 显著增多,表明上述基因通过增强表达,在改善转化株系低钾处理下细胞活性氧稳态中发挥重要作用。此外,与WT相比,低钾处理下转化株系的钾累积量显著增多,光合碳同化能力增强。  【结论】  TaPC1呈低钾胁迫增强表达模式,上调表达该基因能显著增强植株钾素吸收,有效维持低钾逆境下的细胞活性氧稳态特征,在改善植株光合物质生产和抵御低钾逆境能力中发挥重要作用。     

硅促进盐胁迫下黄瓜NHX1基因表达及Na+在液泡中的区隔化效应

  【目的】   硅可提高植物的耐盐性,但不同植物中硅提高耐盐性的机理并不相同。探究硅对盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤、Na+积累和激素水平的影响,以阐明硅提高黄瓜耐盐性的机制。   【方法】   以基因型为Mch-4的黄瓜幼苗为试材,进行水培试验。营养液中NaCl的胁迫浓度为65 mmol/L,施硅水平为Na₂SiO₃·9H₂O 0.3 mmol/L。在处理10天后,测定黄瓜幼苗生物量、Na+含量与分配、Na+转运相关基因表达水平及激素含量。   【结果】   施硅可改善盐胁迫下黄瓜幼苗的生长,减轻植株的氧化损伤。硅对盐胁迫下黄瓜根系和叶片Na+含量无明显影响,可显著降低根和叶中质膜Na+/H+反向转运蛋白基因SOS1的表达量,对高亲和力钾转运蛋白基因HKT1的表达均影响不大,但促进了液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达。对盐胁迫下黄瓜叶片Na+的亚细胞定位发现,硅处理使叶绿体中Na+含量下降,而液泡中Na+含量升高。硅处理提高了盐胁迫植株根和叶片中赤霉素、生长素和细胞分裂素的水平。   【结论】   施硅可提高液泡膜Na+/H+反向转运蛋白基因NHX1的表达,将Na+区隔化于液泡中,进而降低叶绿体中的Na+含量,缓解盐胁迫下黄瓜幼苗的氧化损伤;硅还诱导产生了较多的赤霉素、生长素和细胞分裂素,其调控Na+积累和黄瓜幼苗的氧化损伤的机理还需进一步研究。     

水通道蛋白PIP1基因过表达杨树的光合生理过程对干旱和复水的响应

【目的】通过比较转水通道蛋白基因Pt PIP1;3(Gen Bank登录号:MN795092 ptopip1.3)的84K杨与野生型植株的光合作用对干旱及复水的响应,分析该过程的限制因素,以期深入了解水通道蛋白PIP1在干旱胁迫及复水过程中对CO_2导度的调节作用及其对光合作用的影响。【方法】以杂交杨84K野生型及转Pt PIP1;3基因植株为研究对象,进行重度干旱胁迫(土壤含水量达到田间持水量的35%)及复水处理,测定气体交换及叶绿素荧光各个指标,计算叶肉导度(g_m)等参数,进而分析水通道蛋白在干旱条件及复水后对CO_2导度和光合作用的调节作用。【结果】转Pt PIP1;3基因84K杨在正常浇水下净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(Tr)显著高于84K野生型。干旱胁迫至第6天,野生型和转基因植株光合作用都开始下降,且转基因植株光合作用下降速度更快,至第7天降到野生型同样的水平。干旱处理的第7～10天,转基因植株和野生型植株的g_s、g_m和P_n均显著低于各自对照(正常浇水植株),光化学淬灭(q_P)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Ф_(PSⅡ))、电子传递速率(J_(flu))、最大羧化速率(V_(cmax))和最大电子传递速率(J_(max))也显著降低,此时2种植株的光合作用都主要受到叶肉导度的限制。在复水的3天过程中,转基因植株的光合作用恢复速度更快,而且叶绿素荧光参数能够恢复到正常水平,期间光合作用主要受到叶肉导度的限制;而野生型植株的光合参数以及叶绿素荧光参数都未完全恢复,其光合作用除了受到叶肉导度的限制外,还受到光合作用中生物化学过程的限制。【结论】叶肉导度是转水通道蛋白基因及野生型84K杨干旱胁迫和复水过程中光合作用的主要限制因素。在干旱胁迫后水通道蛋白基因过表达的转基因杨树光合作用恢复迅速,包括光系统Ⅱ性能的恢复,这有助于杨树适应自然界中经常发生的阶段性干旱胁迫。     

重组柞蚕溶菌酶在柞蚕蛹中的分泌表达及纯化

利用柞蚕核型多角体病毒表达载体系统(AnpeNPV expression vector system)在柞蚕蛹体内分泌表达柞蚕溶菌酶(ApLz),并建立重组蛋白的分离纯化方法。选用柞蚕30 kD蛋白信号肽构建分泌型转移表达载体pApBacDual-N1/L21Ap30kDSP,将Aplz基因克隆至该载体中,重组DNA转化感受态细胞DH10B/AnpeBac^Δcc,通过抗生素抗性及蓝白斑筛选获得重组杆粒AnpeBac^Δcc/phAplz,并经PCR检测确认。重组杆粒DNA转染Tn-Hi5细胞后得到具有感染性的重组病毒Anpe-NPV^Δcc/phAplz。重组病毒感染柞蚕蛹6～7 d后收集柞蚕蛹血淋巴,利用His-tag Purification Resin和StrepTrap HP亲和层析柱对重组ApLz进行两步分离纯化。重组ApLz经SDS-PAGE和Western blot鉴定、蛋白质N端测序分析以及抗菌活性检测,结果显示,重组ApLz可以通过AnpeNPV表达载体系统在柞蚕蛹中得到分泌表达,经过两步层析分离得到的重组...     

版纳微型猪近交系AURKC的分子特征及其在睾丸中的转录调控研究

为研究AURKC基因在版纳微型猪近交系（Banna mini-pig inbred line, BMI）精子发生中的功能特性及表达调控,本研究利用RNA-seq技术对BMI 12月龄成年公猪的睾丸进行全转录组测序;采用RT-PCR技术从BMI睾丸获得AURKC全长编码序列,并分析其分子结构、蛋白保守结构域及功能特性,构建多物种氨基酸序列进化树和蛋白互作网络图;利用睾丸全转录组测序数据,借助相关数据库,对AURKC基因进行功能注释,预测调控的ceRNA(competing endogenous RNA,竞争性内源RNA),并构建转录调控网络。结果表明：AURKC在BMI睾丸中原始平均表达量为721.25,其对应转录本ENSSSCT00000051895.2的平均表达量（TPM）值为18.37,该基因CDS长894 bp(GenBank登录号：OK042305),编码297个氨基酸,位于猪6号染色体,含7个外显子;氨基酸序列N端亲水,C端疏水,含269个氨基酸组成的结构域S＿TKC,二级结构中无规则卷曲占比最大;进化分析表明,AURKC氨基酸序列在哺乳动物多物种间具有高度的保守性及进化同源...     

姜黄素生物学功能及其在猪生产中应用的研究进展

姜黄素是一种从植物中提取的天然物质,具有抗菌消炎、抗氧化、保肝护肝、抗肿瘤等多种生物学功能,能够促进猪生长,改善猪肉品质。姜黄素具有抗菌消炎功能,主要作用机制是通过抑制生物活性相关信号通路来抑制炎症因子;并与细胞内自由基结合,产生稳定的酚类化合物,清除细胞内的自由基,降低丙二醛含量,抑制脂质代谢和氧化,提高猪肉品质。综述从姜黄素分子结构、理化特性、生物学功能、猪生产中的应用等方面进行阐述,为姜黄素在猪生产中的研究和应用推广提供参考。     

甜菜热激蛋白基因BvHSP18.2的克隆和生物信息学分析

旨在通过基因克隆及生物信息学分析,预测甜菜小分子热激蛋白BvHSP18.2 (LOC104903994)的功能。以甜菜‘780016B/12 优’为试验材料克隆 BvHSP18.2,获得 BvHSP18.2 基因全长;通过 ProtParam tool、SWISS-MODEL、MEGA11 等对 BvHSP18.2 的理化性质、蛋白结构、多序列比对等信息进行分析。RT-PCR 扩增得到的 BvHSP18.2 基因全长为 962 bp,编码 158 个氨基酸,分子式为 C₉₂₈H₁₄₆₆N₂₆₆O₂₈₄S₆,属亲水性不稳定的小分子热激蛋白家族;该基因编码蛋白含13个磷酸化位点,α螺旋和无规则卷曲等主要构件。进化关系发现BvHSP18.2与藜麦、菠菜的s HSP同源性相似。同时,BvHSP18.2基因启动子区域具有参与防御和应激反应等顺式作用元件,推测其在甜菜生长发育和胁迫应答中发挥重要作用。本结果为进一步开展该基因的功能和遗传调控机制研究奠定了基础。     

重组瘦蛋白对猪生长性能的影响

通过腹腔注射重组瘦蛋白研究其对猪生长性能的影响。结果显示,腹腔注射不同剂量的重组瘦蛋白,在注射后的1-2周内使猪采食量减少5%-7%(p<0.05),2周后采食量逐渐恢复正常;使猪的日增重和料重比有所降低,但差异不显著(p>0.05)。表明重组瘦蛋白对猪的生长性能无明显影响。     

植物U-box蛋白研究进展

U-box结构是真核生物体内尤其是植物中广泛存在的一种高度保守的基序,其构象与RING-finger极其相似,两者都能发挥泛素连接酶E3的作用,促进底物蛋白泛素化降解。U-box基序还是泛素链聚集酶E4最主要的功能因子。在植物体内U-box经常与ARM重复耦联形成U-box/ARM结构,影响蛋白-蛋白互作,参与信号传导级联反应。许多植物U-box蛋白(PUB)能有效提高植株对干旱、高盐、异常温度等非生物胁迫的抵抗能力。此外,在植物对许多病原物的抗病反应中也需要U-box蛋白的参与。