高度特异性小麦ATG8抗体的研制及其在细胞自噬检测中的应用

细胞自噬是一种进化上高度保守的溶酶体/液泡降解途径,对机体适应各种生物或非生物胁迫,以及维持自身正常生长发育具有重要的意义。自噬相关蛋白8 (autophagy-related protein 8, ATG8)是检测自噬的金标准。目前由于缺乏特异性好的小麦ATG8抗体,导致小麦细胞自噬研究进展缓慢。本研究通过人工合成小麦ATG8蛋白序列上的一段18个氨基酸的多肽作为抗原去免疫兔子,成功获得了高度特异性的小麦ATG8多克隆抗体。该抗体不仅能够识别小麦根、叶及种子中的ATG8蛋白条带,而且可以在根、叶中检测到细胞自噬结构,并首次在小麦籽粒中实现了细胞自噬结构的检测。本研究研制的小麦ATG8抗体,除了能够检测到小麦中常见的ATG8a-h等8种典型类型外,还能检测到一种非典型的新的ATG8蛋白,为深入开展植物细胞自噬调控机制研究以及优异新基因挖掘提供了最佳方法学基础。     

玉米花粉与花丝早期互作的蛋白质组学分析

 【目的】分离授粉早期玉米花丝的总蛋白质,为从蛋白质组角度揭示玉米花粉与花丝早期的相互作用奠定基础。【方法】以玉米(Zea mays L.)自交系Ga25为试材,采用三氯乙酸-丙酮法提取总蛋白质,运用双向电泳、质谱分析与检索技术,比较自交授粉后1 h和2 h的花丝蛋白质组的差异。【结果】与授粉1 h的蛋白质组相比,在授粉2 h后的蛋白质组中出现28个差异蛋白点,其中,6个蛋白质点特异表达,19个蛋白质点上调表达,3个蛋白质点下调表达;通过MALDI-TOF-MS质谱测序和MASCOT序列分析,注释了23个蛋白质点,其余5个为未知蛋白;功能分类表明,差异蛋白质分别参与细胞壁合成(21.4%)、防御/抗胁迫(17.9%)、细胞组织、蛋白命运、蛋白合成、转录等细胞过程。【结论】在玉米花粉与花丝早期的相互作用过程中蛋白质组有显著的变化,与授粉后1 h相比,授粉后2 h的蛋白质组中大部分差异蛋白呈上调趋势,并有特异蛋白质出现;分泌型过氧化物酶、膨胀素、果胶甲基化酶抑制蛋白、谷胱甘肽转移酶与未知蛋白4可能与玉米花粉和花丝的早期互作密切相关。     

玉米抗粗缩病基因STS分子标记的筛选

对与玉米抗粗缩病相关基因共分离的RAPD标记S37和S86扩增的产物进行克隆与测序,设计多对引物,以感病自交系478和抗病自交系齐319、P138和H21为材料进行PCR扩增。结果表明:根据RAPD产物1300bp片段转化的STS引物在感病自交系中扩增出特异带,而在抗病自交系中无此特异PCR扩增带。根据2000bp片段转化的STS引物同样在抗感病自交系中存在特异性差异。进一步用设计的两对STS-PCR引物Ⅰ-2和Ⅱ-4对20个感病自交系和34个抗病自交系进行验证,卡方测验表明,STS标记Ⅰ-2和Ⅱ-4与自交系抗感病的相关性达到极显著水平。STS-PCR标记Ⅰ-2和Ⅱ-4可直接用于玉米抗粗缩病的分子标记辅助选择育种。     

以科学的视角揭开作物转基因的神秘面纱

转基因技术是近现代农业史上发展最为迅猛的作物遗传改良技术。1996年首例转基因作物开展商业化种植,截至2016年转基因作物种植面积已呈百倍增加。人们从转基因作物的大面积推广应用中获得了巨大的经济效益与社会效益。目前转基因在我国被"妖魔化",甚至出现"谈转基因色变"的局面。为使公众对转基因有科学全面的认识,对转基因的基本概念、国内外发展现状、安全性评价等内容进行了阐述,同时展望了转基因作物在我国产业化的发展趋势。     

小麦缺铁胁迫对苗期相关性状的影响

为考察铁营养元素对普通小麦苗期生长发育的影响,以保存的86份山东省1950年以来搜集、引进和育成的小麦品种为研究对象,在缺铁胁迫下营养液培养15 d,考察根系数量、主根系长度、根干重、地上部分干重和根冠比与正常培养(对照)的关系以及不同年代供试品种的演变规律。结果表明,除根系长度外,其余4个性状缺铁胁迫下与对照相比,差异达极显著水平;根系数量、根系长度和地上部分干重品种间差异也达极显著水平。对上述性状进行方差分析和胁迫指数分析发现,多数小麦品种在缺铁胁迫下表现为根系数量减少,根干重和根冠比增加,地上部分干重明显降低。研究还发现,临麦4号、潍麦8号和山农27等小麦品种具有较强的缺铁耐受能力,可用于小麦铁营养高效的遗传改良。     

小麦成株期抗叶锈病基因研究进展

小麦叶锈病是重要的小麦叶部病害,系由小麦叶锈菌引起的真菌性病害,在世界范围内广泛发生,严重威胁小麦生产.培育抗病品种是防治小麦叶锈病最为有效、经济和环境友好的策略.培育具有持久抗病性的小麦品种是育种家的理想,成株期抗病基因则是培育持久抗病品种的基础.与全生育期抗叶锈病基因相比,成株期抗叶锈病基因研究和应用相对较少,目前...     

缺铁胁迫对小麦苗期叶绿素含量的影响及SPAD值的GWAS分析

小麦叶绿素含量与产量密切相关,而SPAD值与叶绿素含量呈显著正相关。本文以保存的189份山东省小麦种质资源为研究对象,测定缺铁胁迫下小麦苗期叶片的SPAD值,并进行全基因组关联分析(GWAS)。结果表明,正常培养条件下,SPAD值均值为39.18,变幅为28.33~48.19;缺铁胁迫条件下,SPAD值均值为3.56,变幅为0.07~12.87;胁迫指数均值为-90.89,变幅为-99.83~-68.06,品种间存在极显著差异。利用可变类平均法进行系统聚类,欧式距离为10时,可划分为5大类群。根据不同类群缺铁胁迫SPAD值和胁迫指数的变化特点,供试小麦材料可分为铁耐受型、中间型和敏感型。全基因组关联分析结果显示,在正常处理下,检测到与SPAD值显著关联的SNPs位点23个,分布于1A、2A、2D、3A、3B、4A、4B、4D、5A、5D、6A、6B、6D和7B等染色体上,其中在3B染色体上检测到4个显著的SNPs位点,可能存在与叶绿素含量相关的基因。对于铁耐受型小麦材料的利用,有助于小麦产量和适应性相关性状的遗传改良;对关联SNPs位点的深入研究,有利于深入了解铁与小麦叶绿素合成和调控的遗传机制。     

超高效液相色谱-质谱串联优化方法检测小麦脱氧麦根酸

[目的]采用超高效液相色谱-质谱串联优化方法检测小麦脱氧麦根酸(DMA)。[方法]以山东省5个小麦品种为研究对象,利用超高效液相色谱-质谱联用(UPLC/ESI-MS)检测小麦苗期根系洗脱液的DMA。[结果]一级质谱分子离子峰m/z 305.2,二级质谱以正离子m/z 286.8和m/z 133.9进行定量,DMA标准品与小麦根系洗脱液的质谱图完全一致,因此,该方法可适用于大批量检测普通小麦根系洗脱液DMA。5个小麦品种在正常培养下,DMA分泌速率较低,但在缺铁胁迫下,DMA分泌速率呈极显著升高,增加6 242.86~62 833.42倍。[结论]小麦脱氧麦根酸UPLC/ESI-MS检测方法的建立,为深入研究其遗传机理提供了方法基础。     

小麦DREB4蛋白的原核表达及多克隆抗体制备

DREB(dehydration responsive element binding)转录因子在小麦非生物胁迫中起着非常重要的作用,但由于目前缺乏可识别小麦内源性DREB蛋白的抗体,导致其在蛋白水平上的研究进展非常缓慢。本研究通过分析DREB4A、4B和4C三种蛋白序列,将DREB4A在大肠杆菌中进行表达,并利用纯化后的蛋白作为抗原免疫兔子,在国内外首次获得小麦DREB4的多克隆抗体。Western blot结果证明,该抗体可特异性识别小麦内源性DREB4蛋白。该抗体介导的免疫组织化学结果显示,DREB4蛋白定位于细胞核内。本研究为深入研究植物DREB信号通路提供了有力的检测工具。     

玉米异交不亲和基因Ga1-S的蛋白质组分析

为了研究玉米异交不亲和的蛋白表达机制,以玉米(Zea mays L.)异交不亲和基因Gal-S的一对近等基因系W22(GG)与w22(gg)为材料,组配自交(GG×GG)、正交(gg×GG)与反交(GG×gg) 3个组合。首先采用荧光显微技术, 观察比较了3个组合中花粉管在花丝中的生长过程;其次采用IEF/SDS-PAGE双向凝胶电泳与基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术,比较研究了授粉后10 h自交与反交母本W22(GG)花丝蛋白质组的特异表达差异。结果表明,授粉后10 h,自交与正交花粉管伸长可达花丝基部,而反交花丝基部未观察到花粉管;自交与反交母本W22(GG)花丝蛋白质组共检测到25个差异蛋白质点,其中15个在自交中特异表达,10个在反交中特异表达;通过MALDI-TOF-MS质谱测序和MASCOT序列分析,注释了12个蛋白质点;其中自交中特异表达的蛋白质点11、12、14和异交中特异表达的蛋白质点18、22、24可能与玉米异交不亲和密切相关。