【目的】克隆漆树(Toxicodendron vernicifluum(Stokes) F. A. Barkl.)叶片中的谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因并分析其结构特征,明确该基因编码蛋白的酶活性及该基因的抗逆性,为其功能研究提供理论依据。【方法】根据已有的漆树叶片转录组数据,利用RT-PCR克隆漆树GST基因,应用生物学网站对其所编码蛋白的理化性质进行分析,并构建系统进化树和三维结构模型;利用原核表达系统和Ni-NTA亲和层析技术表达、纯化漆树GST重组蛋白,并利用不同底物测定重组蛋白的酶活性;将原核表达载体转入大肠杆菌BL21(DE3),验证该基因对低温、高温、高盐、高渗透压等非生物逆境胁迫的耐受性。【结果】获得了漆树谷胱甘肽S-转移酶基因TvGST7(GenBank登录号为MK956145)的完整编码序列,开放阅读框为711 bp,编码236个氨基酸,分子质量为27.17 ku,理论等电点为5.25;进化树分析和三维结构模拟表明,TvGST7蛋白属于Lambda(L)亚家族。酶活性测定结果显示,重组蛋白TvGST7具有巯基转移酶活性;胁迫试验表明,TvGST7的表达能增强大肠杆菌对低温、高温、高盐、高渗透压等非生物胁迫的抗性。【结论】根据TvGST7重组蛋白具有巯基转移酶活性及TvGST7的表达提高了大肠杆菌对非生物胁迫的抗性,推测TvGST7基因在漆树中的表达对于维持漆树体内的正常代谢和清除非生物胁迫产生的氧化损伤起着重要作用。

【目的】水稻根系是与地上部性状和产量密切相关的重要农艺性状。通过鉴定新的水稻根系发育相关基因,为深入解析水稻根系发育遗传机理奠定基础。【方法】从甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变的水稻Kasalath突变体库中筛选到1个根系发育缺陷的突变体Osksr7(Oryza sativa kasalath short root7)。通过溶液培养和田间种植,对该突变体进行苗期表型鉴定及成熟期主要农艺性状考察。将Osksr7分别与野生型籼稻Kasalath和粳稻Nipponbare杂交,F2群体进行遗传分析和突变基因的图位克隆,对预测的候选基因进行测序验证。构建由35S启动子驱动OsKSR7的回复载体,通过农杆菌介导转入突变体成熟胚诱导的愈伤组织进行转基因互补验证。【结果】与野生型相比,Osksr7幼苗期的主根、不定根、侧根和根毛的伸长都受到抑制,主根、不定根和侧根的长度分别只有野生型的33%、38.9%和35.3%,但不定根数有显著增加。农艺性状调查发现,Osksr7的株高、穗数、茎秆粗细、结实率、千粒重和剑叶长宽等性状都受到显著影响,其中,穗数和结实率的差异极显著,分别只有野生型的56.3%和37.3%。遗传分析表明,突变体Osksr7和籼稻Kasalath杂交的F1表型正常,F2群体中正常植株与短根突变植株的分离比符合3﹕1,表明突变体Osksr7的突变性状受1对隐性核基因控制;利用SSR和InDel分子标记将突变基因定位在水稻第11染色体上IND1与IND2之间,物理距离约为143 kb的区间。在该区间有25个预测注释基因,候选基因测序比对发现,突变体Osksr7中的一个编码转运蛋白的基因LOC_Os11g24560第一个外显子上ATG后73 bp处的T突变为A,导致编码的第25位氨基酸由色氨酸突变为精氨酸。生物信息学分析表明LOC_Os11g24560是介导蛋白质从内质网(ER)运向高尔基体(Golgi)的COPII有被小泡的SEC23亚基在水稻中的同源基因。RT-PCR表明LOC_Os11g24560的表达水平在野生型和Osksr7突变体中无显著差异,35S启动子驱动的LOC_Os11g24560的回复载体能够使Osksr7突变体的表型回复成野生型,证实Osksr7的表型是由LOC_Os11g24560突变引起。【结论】Osksr7是一个水稻短根突变体,其产量相关的几个重要农艺性状显著受抑制,突变基因为LOC_Os11g24560,编码COPII有被小泡的SEC23亚基,与已报道的水稻根系基因都不等位,是一个新的水稻根系发育调控基因。

[目的]本文旨在探索茄子SmICE1(Inducer of CBF expression 1)基因在低温响应和花青素合成途径中的功能。[方法]以光敏型茄子品种‘蓝山禾线’为材料，通过同源克隆获得SmICE1基因的全长序列，并对其进行生物信息学分析；4℃低温处理4叶期的茄子幼苗，分析SmICE1基因的表达水平；构建植物表达载体PHB-SmICE1-YFP,通过农杆菌介导法在烟草叶片中进行瞬时转化，研究SmICE1蛋白的亚细胞定位；通过农杆菌蘸花法在拟南芥中过表达SmICE1基因，分析转基因植株的耐寒性、生理指标及AtCBF(CRT binding factor)基因表达情况；将PHB-SmICE1-YFP农杆菌和SmCBFpro-LUC农杆菌菌液瞬时共转入烟草细胞中进行双荧光素酶试验；构建诱饵载体SmYABBY-pGBKT7和猎物载体SmICE1-pGADT7转化至酵母感受态AH109中进行酵母双杂交试验；构建植物表达载体SmYABBY-nYFP和SmICE1-cYFP,利用注射法将其农杆菌转化至烟草细胞中进行双分子荧光互补试验。[结果]克隆获得茄子SmICE1基因，其含有1 524 bp的开放阅读框，编码507个氨基酸，预测相对分子质量为54.75×10~3,理论等电点为5.6。多序列比对和进化树结果显示SmICE1与番茄SlICE1同源关系最近。荧光定量PCR表明SmICE1基因的表达受低温诱导。亚细胞定位显示SmICE1蛋白定位在细胞核中。SmICE1蛋白具有转录激活活性，双荧光素酶试验表明SmICE1可以促进SmCBF的表达。在拟南芥中异源过表达SmICE1基因可以增强植株的抗寒性。低温处理后，转基因植物的脯氨酸含量和AtCBF基因的表达量高于野生型，而电解质渗透率低于野生型。酵母双杂交和双分子荧光互补试验表明SmICE1与SmYABBY蛋白存在相互作用。[结论]SmICE1可以诱导SmCBF表达并增加转基因植株的抗寒性，SmICE1与SmYABBY互作可能参与调控茄子花青素生物合成。

[目的]DET2基因编码一个5α-还原酶,是油菜素内酯(BRs)合成过程中的关键限速基因。研究DET2基因在杨树生长发育中的作用,对于进一步研究油菜素内酯在木本植物中的调控机制有重要意义。[方法]从银腺杨84K(Populus alba×P. glandulosa,‘84K’)克隆得到拟南芥AtDET2同源基因PagDET2,利用生物信息学对其进行序列比对、生化特征分析、构建系统发育进化树。通过RT-PCR分析其在杨树中的表达模式。构建由CaMV 35S强启动子驱动的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化84K杨,得到PagDET2-OE转基因植株。分析过表达DET2基因对于转基因植株内源BRs含量、植株生长和抗逆的影响。[结果]克隆了包含全长编码区PagDET2基因全长,可编码一个长度为257个氨基酸的蛋白质。其蛋白序列与毛果杨、拟南芥、水稻、棉花、大豆、番茄DET2蛋白同源性较高,说明该基因在进化过程中相对保守。PagDET2在84K杨不同组织中均检测到表达,其在茎中的表达较高。通过ELISA检测植物BRs含量发现,过量表达DET2可以显著提高杨树内源BRs含量。过量表达DET2基因,可以导致转基因植株的高生长,但对盐胁迫更加敏感。[结论]DET2基因作为BRs合成的关键基因,在杨树中过量表达可以显著提高内源BRs含量,促进植株增高。DET2转基因植株的获得为进一步分析BR参与木本植物生长发育的调控机制奠定了基础。

【目的】探讨热激蛋白（HSP）在花楸树响应高温胁迫过程中的作用，以期为花楸树引种低海拔地区提供理论基础。【方法】以2～4年生花楸树实生苗为研究对象，进行了花楸树SpHSP70-3基因的克隆、系统进化分析、组织特异性表达模式以及响应高温胁迫的表达机制研究，并利用农杆菌介导法转化拟南芥，对SpHSP70-3基因在高温胁迫下的响应进行了异源验证。【结果】SpHSP70-3基因开放阅读框全长为2 088 bp，编码695个氨基酸；SpHSP70-3蛋白与蔷薇科梨属的白梨PbHSP70同源性最高。内源性表达分析显示：SpHSP70-3基因在叶片中表达量最高，在花蕾、初花、盛花时表达量偏低；42℃处理花楸树后，发现前6 h SpHSP70-3基因表达量没有显著变化，12 h时表达量增至对照组的12倍，24 h时表达倍数最高，为对照组的19倍。对3个转SpHSP70-3基因拟南芥纯合株系（OE1、OE2、OE3）和野生型拟南芥（WT）进行45℃高温处理后，OE1、OE2、OE3中的丙二醛（MDA）含量均高于WT，且过氧化氢酶（CAT）活性和过氧化物酶（POD）活性结果均低于WT。此外，SpHSP70-3在转基因株系中的表达量随着处理时间的增加而上升，并且其抑制了正调节因子AtHSP70、AtHSP18.2、AtHsfA1D和AtHsfA1A的表达，同时诱导了负调节因子AtHsfB2B的上调表达。【结论】SpHSP70-3在花楸树响应高温胁迫过程中起负调控作用，初步推测SpHSP70-3是花楸树引种低海拔地区响应高温响胁迫机制中的负调控因子。

【目的】克隆紫花苜蓿(Medicago sativa L.)抗逆新基因MsDUF,并对其进行序列特征分析,了解该基因在逆境胁迫下的表达模式。【方法】利用RACE法获得紫花苜蓿MsDUF全长的cDNA序列,对该序列进行生物信息学分析;用基因枪法进行MsDUF的亚细胞定位分析;采用实时荧光定量PCR研究该基因在高含量NaCl和PEG-6000的胁迫下,以及ABA和GA3诱导下的表达模式。【结果】测序结果显示,该基因cDNA全长714 bp,包含一个633 bp的完整开放阅读框,编码210个氨基酸,命名为MsDUF,GenBank登录号为JX183734。氨基酸BLASTP分析表明,MsDUF氨基酸...

本研究通过ＲＡＣＥ技术在半滑舌鳎（Ｃｙｎｏｇｌｏｓｓｕｓ ｓＥｍｉｌＡＥｖｉｓ）中克隆得到１个ＣＤ４０同源基因。该基因Ｃ ＤｎＡ全长为２０９８ ｂｐ，开放阅读框为１０１１ ｂｐ，可编码由３３６个氨基酸组成的蛋白质。推导得到的ＣＤ４０氨基酸序列包含１个信号肽、１个跨膜结构区、２个ｎ－糖基化位点以及含４个富含半胱氨酸的保守结构区。不同物种氨基酸序列同源分析结果显示，该基因与哺乳类、两栖类以及硬骨鱼类相似性为２８％～４７％，其中与硬骨鱼类相似性较高。系统进化分析结果显示，半滑舌鳎ＣＤ４０与其他硬骨鱼类ＣＤ４０聚类为一支，哺乳类与两栖类ＣＤ４０聚类为另一支。荧光定量ｐＣＲ结果显示，ＣＤ４０在健康半滑舌．．．

【目的】对小反刍兽疫病毒P基因进行克隆,并对其结构和功能的关系进行分析,为研究小反刍兽疫病毒P蛋白的功能及其在病毒增殖过程中的作用奠定基础。【方法】利用RT-PCR的方法对小反刍兽疫P基因全长进行克隆,通过生物学软件对其核苷酸序列和氨基酸序列进行了比对,利用I-TASSER进行三级结构预测,然后分析其结构和功能之间的关系。【结果】P基因和MV、CDV、RPV、DMV和PDV的P基因的相似性分别为62.9%、63.3%、64.4%、65.1%和60.4%,氨基酸的相似性分别为45.9%、46.2%、50.6%、50.3%和47.0%。三级结构表明该蛋白由3个结构域构成,中间是由多个α-螺旋构成的...

【目的】克隆鸭维甲酸诱导基因I(retinoic acid inducible gene I,RIG-I),分析其不同结构域的功能。【方法】根据GenBank上公布的鸭RIG-I序列设计引物,利用RT-PCR克隆鸭RIG-I基因CDS(coding sequence)区,根据保守结构域预测结果,构建携带6*his组氨酸标签的不同结构域缺失突变体的真核表载体(RIG-I-Full、RIG-I-N和RIG-I-C),转染鸡胚成纤维细胞DF1,经RT-PCR、间接免疫荧光方法鉴定重组质粒在细胞中转录与表达;同时,利用RT-qPCR检测RLR抗病毒信号通路中的IFN-β、Mx1和PKR等下游基因的表达...

目的克隆桑树(Morus alba L.)二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol-4-reductase,DFR)基因,并通过烟草过表达研究其对烟草黄酮生物合成的影响,为该基因功能分析及应用提供理论参考。方法采用RT-PCR的方法从桑树中克隆出Ma DFR,采用农杆菌介导的遗传转化技术,将Ma DFR导入模式植物烟草中,获得具有卡那抗性的转基因烟草植株,通过基因组PCR鉴定转基因阳性植株,采用反向PCR的方法分析T-DNA在烟草中的插入位点。通过定量PCR的方法分析Ma DFR在烟草中的表达水平,Al Cl3分光光度法测定转基因烟草中总黄酮含量,通过DPPH(1,1-二苯基-2-...

【目的】克隆橡胶树转录因子HbERF1,分析其在橡胶树中响应非生物胁迫的表达模式,并通过在拟南芥中过表达鉴定其生物学功能,为橡胶树抗逆育种提供基因储备。【方法】利用RACE技术从巴西橡胶树中克隆到HbERF1全长序列,通过qRT-PCR技术分析其在非生物胁迫下的时空表达特性;通过农杆菌介导法转化拟南芥,利用Southern杂交和qRT-PCR技术对过表达植株进行鉴定,并分析过表达植株在干旱、高盐和PEG等胁迫条件下的表型及相关基因的表达特性,验证HbERF1的生物学功能。【结果】橡胶树转录因子HbERF1没有内含子,GenBank登录号为JQ914647,cDNA序列全长为1 178 bp,包...

利用PCR技术,从毛白杨花序材料中分离出一个MADS盒基因PtSEP3。蛋白序列比较和同源树分析表明,该基因与拟南芥SEP3同源。表达分析显示PtSEP3不仅在成年植株雌蕊和雄蕊中表达,也在幼茎、幼叶和顶芽中表达。在35S启动子驱动下,PtSEP3超表达的毛白杨转基因植株发生了明显的形态变化,表现为叶序不规则,在同一节间常数枚集生;并且叶片基部形态与野生型的心形不同,大部分为楔形。在离体条件下,在芽分化培养基上,PtSEP3转基因株系的根和叶外植体可以诱导发生带有花柱和子房室的子房状结构。试验结果说明PtSEP3参与了毛白杨花器官的发生,并可能在维持茎端分生组织分化出正常形态的叶片中也起着作用...

【目的】探究大豆核因子Gm NF-YA13基因在大豆应对非生物胁迫中的生物学功能,为Gm NF-YA13基因在抗逆育种中的应用奠定基础。【方法】以大豆北豆9号和烟草NC89的种子为供试材料,将大豆培养至第一片三出复叶展开后,分别进行干旱、高盐、低温和脱落酸(ABA)处理,通过实时荧光定量RT-PCR(q RT-PCR)对Gm NFYA13在以上4种非生物胁迫下的相对表达量进行检测,并对Gm NF-YA13进行克隆及生物信息学分析,将Gm NFYA13转化烟草,并对转基因烟草中抗逆相关基因(Nt ABA2、Nt Osmotin、Nt APX2、Nt SOD、Nt CAT1和Nt Ca MK3)的表达量进行q RT-PCR检测。【结果】干旱、高盐、低温和ABA处理均能不同程度诱导Gm NF-YA13的表达,其中干旱胁迫和ABA处理对Gm NF-YA13的诱导效果尤为显著。Gm NF-YA13位于大豆基因组13号染色体,开放阅读框915 bp,编码含有304个氨基酸的蛋白质,该蛋白质分子量75.14 ku,等电点5.10。Gm NF-YA13蛋白序列包含一个保守的DNA结合结构域。蛋白系统进化分析结果表明,Gm NF-YA13与Gm NF-YA7和拟南芥At NF-YA1亲缘关系较近。启动子顺式作用元件预测分析结果表明,Gm NF-YA13启动子区含有3个ABA响应元件ABRE、1个厌氧诱导元件ARE、1个防御和胁迫反应元件TC-rich repeats及1个干旱诱导的MYB转录因子结合位点MBS。Gm NFYA13在大豆叶片中的相对表达量最高。同时构建Gm NF-YA13植物表达载体,并将Gm NF-YA13转化烟草,获得3株转基因烟草植株。转基因烟草中抗逆相关基因表达量检测结果显示,转基因烟草中的Nt ABA2、Nt Osmotin和NtAPX2相对表达量均显著高于野生型烟草,转基因烟草中Nt SOD、Nt CAT1和Nt Ca MK3的相对表达量与野生型烟草差异不显著。【结论】Gm NF-YA13与大豆干旱、高盐、低温等非生物胁迫之间关系密切,Gm NF-YA13可能通过促进抗逆相关基因表达量的升高以提高转基因烟草的抗逆性。

[目的]本文旨在通过克隆菊花中的乙烯受体基因(CmETR2),分析其表达特征并转入拟南芥中对其调控开花的功能进行研究。[方法]以菊花品种‘神马’为试验材料,克隆CmETR2全长序列,与其他物种进行同源性比对分析,利用荧光定量PCR检测该基因在不同组织中的相对表达量,以及其对外源乙烯处理后的响应变化。将CmETR2超表达转入拟南芥中,观察其对拟南芥开花时间和莲座叶片数的影响,分析转基因拟南芥中开花相关基因的表达量变化。[结果]克隆获得的CmETR2基因开放阅读框(ORF)全长为2 292 bp,编码氨基酸763个。系统进化分析表明,该基因编码的蛋白与向日葵的ETR3(XP_022030036.1)和刺菜蓟的ETR2-like(XP_024986908.1)亲缘关系最近。组织特异性定量表达分析结果表明,CmETR2在菊花营养生长期间茎和叶中表达量最高,生殖生长期间管状花和根中的表达量较高。亚细胞定位结果表明,CmETR2定位在细胞膜上。外源乙烯处理后3 h CmETR2基因表达量最高。CmETR2超表达植株的开花时间比野生型拟南芥晚3～4 d,开花时莲座叶片数比野生型拟南芥多3片左右。CmETR2超表达植株对乙烯的敏感性增强并表现出更明显的三重反应。在CmETR2超表达植株中,促进开花的基因AtGI、AtSPL3和AtFD在CmETR2超表达植株中的表达量较野生型下降,抑制开花的基因AtFLC和AtTFL在CmETR2超表达植株的表达量上调。[结论]本研究克隆得到菊花CmETR2基因具有延迟拟南芥开花的功能。

NAC(NAM、ATAF1/2和CUC2)域蛋白是植物特有的最大的转录因子家族之一,在调节衰老,细胞分裂,木质形成,生物和非生物胁迫等方面发挥重要作用。本研究从胡杨中成功克隆出与胁迫相关的基因,并命名为PeNAC045。测序结果表明,PeNAC045基因编码区长度为915 bp,编码304个氨基酸,与毛果杨PtrNAC045的氨基酸一致性为96.05%。对PeNAC045基因在NaCl和干旱胁迫下的表达情况进行了分析,PeNAC045基因的表达受高盐和干旱的强烈诱导。利用PeNAC045的cDNA全长构建表达载体pBI121-PeNAC045-GFP,测序确认后,将重组结构和阳性对照(空载体)...