长白落叶松过氧化氢酶LoCAT1基因克隆及表达分析

为了解长白落叶松过氧化氢酶(CAT)基因的相关信息,探究该基因在长白落叶松不同组织中及不同逆境胁迫下的表达特性,本研究根据长白落叶松转录组数据库中获得的CAT1基因全长序列设计引物,克隆得到长白落叶松CAT1基因,命名为LoCAT1。该基因完整的开放阅读框(ORF)长度为954bp,共编码317个氨基酸。系统进化树分析结果显示,LoCAT1基因与北美云杉、银杏等CAT基因亲缘关系较近。利用实时定量RT-PCR技术分析了LoCAT1基因在长白落叶松中的组织表达特异性和应对非生物胁迫的表达模式。结果表明:LoCAT1基因在长白落叶松的根、茎、叶中均有表达,其中在茎部表达量最低,在叶中相对表达量最高。在非生物胁迫下,LoCAT1基因在长白落叶松根、茎、叶中的表达均发生了变化,但表达模式不同。在NaCl处理后,根和茎中LoCAT1基因均表现为下调表达,在12h时表达量最低,而叶中LoCAT1基因表达在24h明显受抑制,随后被上调表达,胁迫96h时表达量最高。PEG6000处理后,根和茎中LoCAT1基因的表达在胁迫早期被明显抑制,随后被上调表达。而叶中LoCAT1基因的表达在所有时间点均表现为上调表达。本研究推测长白落叶松LoCAT1基因可能参与了植物响应逆境胁迫的应答。     

5个毛果杨PtrZFP基因的鉴定和表达分析

ZFP转录因子是植物中的一类具有指环结构域的转录因子。从毛果杨中鉴定出5条ZFP基因（命名为PtrZFP1-5）,对其特性和表达模式进行了分析,以期初步了解这些基因是否能对胁迫做出应答。对PtrZFP1-5基因进行生物学分析,进一步利用qRT-PCR技术分析NaCl、PEG₆₀₀₀和ABA胁迫处理后毛果杨根、茎和叶中5条基因的表达情况。PtrZFP1-5基因编码蛋白氨基酸残基数为258~338 aa,编码蛋白的分子量为27.7~37.3 kDa,理论等电点为4.87~8.61,5个基因不均等的分布在毛果杨基因组的3条染色体上。qRT-PCR结果显示,0.2 mol·L^-1 NaCl、15%（w/v）PEG6000和100 μmol·L^-1 ABA胁迫处理后,5个PtrZFP基因在毛果杨根、茎和叶中的表达模式明显不同。PtrZFP1基因在3种胁迫后毛果杨中均被明显的上调表达;PtrZFP2基因在盐、渗透和ABA胁迫处理后,叶中的表达都明显被抑制;PtrZFP3基因受到干旱胁迫时在根中的响应最为明显;而叶和茎中,表达量在大部分胁迫的大部分时间点无明显改变。PtrZFP4基因也能在根和茎中对干旱胁迫做出明显应答。PtrZFP5基因在经受盐和ABA胁迫后,在叶中的表达受到明显抑制。PtrZFP1-5这5个基因至少能在一种器官中对一种胁迫处理做出应答,但参与的胁迫应答类型和机制可能不同。     

烟草乙烯转录因子ERF基因NtTOE3的克隆、载体构建及表达分析

ERF（Ethylene-responsive factor）是一类具有AP2特征结构域的乙烯应答转录因子,在响应植物的逆境胁迫应答中起关键作用。为明确ERF家族成员TOE3在烟草中的生物学功能和调控机制,同源克隆普通烟草K326中NtTOE3基因cDNA全长,利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）表征基因表达模式,结合生物信息学分析,对基因功能和调控机制进行初步预测。结果表明,该基因全长1 356 bp,编码451个氨基酸残基,预测分子量为49.84 ku。生物信息学分析表明,该蛋白是一个亲水蛋白,可能定位在细胞核,且与美花烟草（Nicotiana sylvestris）NsTOE3有96%的同源性,故命名为NtTOE3。组织表达分析发现,该基因在烟草根、茎、叶、花中均有表达,其中茎中表达量最高。逆境胁迫试验表明,该基因能快速响应低钾、高盐、干旱、H₂O₂、ABA和4℃等逆境处理。表明NtTOE3转录因子在烟草非生物胁迫中起着重要调节作用。     

胡杨PeNAC121基因启动子的分离鉴定和胁迫应答模式分析

为了探究NAC转录因子家族成员在胡杨（Populus euphratica）逆境胁迫中的响应和调控机制,利用PCR技术从胡杨中克隆了PeNAC121基因的启动子序列,并采用生物信息学工具对该启动子的结构特征进行了分析,最后利用该启动子驱动GUS报告基因在三倍体毛白杨（Populus tomentosa）中表达,并对获得的转基因植株采用不同胁迫处理后进行了GUS染色和酶活性定量分析。结果表明,克隆获得的PeNAC121基因的启动子长度为1 997 bp（起始密码子ATG上游）,启动序列中除了含有大量的光响应元件,还含有多个与非生物逆境胁迫和激素响应相关的元件,如低温响应元件LTR、干旱响应元件MBS、防卫和胁迫响应元件TC-rich repeats、脱落酸（ABA）响应元件、以及赤霉素（GA）响应元件等。基因的组织表达模式检测结果显示,PeNAC121基因主要在茎中表达,在根和叶中的表达较少。GUS组织化学染色和酶活性检测结果表明,胡杨PeNAC121启动子显著受到NaCl、甘露醇、ABA和4 ℃低温的诱导表达。由上述结果推测PeNAC121基因与胡杨的逆境胁迫应答密切相关,表明该基因的启动子是一个能够应答多种逆境胁迫的诱导型启动子。本研究为阐明PeNAC121基因在胡杨逆境响应和调控中的作用机制提供理论参考。     

毛果杨固有无序蛋白质基因克隆及胁迫响应分析

为了解毛果杨中固有无序蛋白PtrIDP1（Potri.010G161200.1）基因的相关信息，探究该基因在毛果杨的不同组织、不同逆境胁迫下的表达特性，本研究根据Phytozome数据库中得到的基因全长序列设计引物，克隆得到该基因的目的片段。该基因完整的CDs区序列长度为423 bp，共编码140个氨基酸。构建亚细胞定位表达载体，瞬时转化洋葱表皮细胞，在激光共聚焦显微镜下观察显示，PtrIDP1定位在细胞核内。利用实时定量RT-PCR技术分析了PtrIDP1基因在毛果杨不同组织中的表达特异性和应对非生物胁迫的表达特性。结果表明：PtrIDP1基因在毛果杨的根、茎、叶中均有表达，其中在根部表达量最低，在茎和叶中相对表达量较高。PtrIDP1基因在高盐和干旱胁迫诱导时其表达量的变化模式不同，初步分析认为PtrIDP1基因参与了毛果杨非生物逆境胁迫的响应过程。     

日本落叶松LoERF017基因的克隆及生物信息学分析

从日本落叶松中克隆得到的LoERF017基因，该基因全长624 bp，共编码206个氨基酸。预测该基因所编码的蛋白只包括一个AP2结构域，其二级结构包括α-螺旋（30.43%），无规卷曲（54.11%），延伸链（12.56%），β-折叠（2.9%）。对该基因进行亚细胞定位，结果显示LoERF017基因定位在细胞核中。荧光定量PCR结果表明，LoERF017基因在日本落叶松中的表达有一定的组织特异性，该基因在根中的表达量最高，在茎中的表达量最低，在叶中的表达量居中。干旱胁迫下，LoERF017基因的表达量在根中呈上升趋势，复水后，该基因的表达量有下降趋势。可以初步预测该基因主要在日本落叶松根中表达并行使功能，并推测该基因可能与抗旱相关。     

过表达兴安落叶松TPP基因增强拟南芥对盐胁迫的耐受能力*

兴安落叶松(Larix gmelinii)是极为重要的造林针叶树种,具有早期速生、抗逆性强、生态效益好等特点。海藻糖参与调控干旱、寒冷、盐害等多种逆境胁迫,海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)是海藻糖合成通路的重要酶。从兴安落叶松逆境胁迫转录组中筛选到LgTPPI.1基因全长序列,克隆了其编码区(CDS),构建了重组载体并获得过表达LgTPPI.1拟南芥纯合株系。结果表明,LgTPPI.1 CDS全长1 236 bp,共编码411个氨基酸;LgTPPI.1基因的mRNA在根和茎中表达水平较低,在针叶中表达水平较高;过表达LgTPPI.1基因拟南芥在盐胁迫下海藻糖含量显著提高、脯氨酸和抗氧化酶类活性增加、胁迫响应标记基因表达上调、对盐胁迫的耐受性增强。这些结果表明,裸子植物利用与被子植物类似的海藻糖通路来耐受非生物胁迫。为后续进一步解析落叶松中海藻糖合成相关基因的功能,揭示裸子植物中针叶树对逆境的响应机制奠定基础。     

肋果沙棘和西藏沙棘转录因子bHLH94基因对海拔适应性分化的研究

bHLH转录因子是植物体内的第二大类转录因子,在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答过程中起着重要的作用。以肋果沙棘（Hippophae neurocarpa）和西藏沙棘（H. tibetana）为研究材料,通过转录组测序,筛选出受正选择作用的转录因子bHLH94基因,基于HnbHLH94、HtbHLH94基因序列和基因表达量分析,研究肋果沙棘和西藏沙棘bHLH94基因对海拔的响应机制。HnbHLH94和HtbHLH94基因分别编码338和335个氨基酸,Sanger法测序验证序列的正确性及二者DNA结合结构域之外的10个非同义突变位点,推测与该基因的适应性进化有关;qRT-PCR验证HnbHLH94基因表达量随海拔的升高而减小,HtbHLH94基因表达量随海拔的升高而增大,提示二者可能在干旱、冷冻及辐射等方面提供了对海拔适应的分子基础。综上,HnbHLH94 和HtbHLH94基因在序列结构和表达量两个方面来响应海拔升高的生境条件。     

木薯MeMYC2.2基因耐低温功能研究

MYC2（MYeloCytomatosis）转录因子是植物应对逆境胁迫过程中茉莉酸信号传导相关的核心转录因子。本研究旨在初步分析木薯MeMYC2.2基因在低温胁迫响应中的功能。利用生物信息学分析木薯MeMYC2.1和MeMYC2.2基因的结构及其编码蛋白的理化性质;通过定量PCR分析了上述2个基因在木薯组培苗叶片中对低温胁迫的响应;通过转基因拟南芥研究MeMYC2.2的抗冻功能。木薯组培苗叶片中2个MeMYC2基因的表达均在低温胁迫早期被诱导,其中,与MeMYC2.1相比,MeMYC2.2差异表达更显著。MeMYC2.2蛋白主要定位于细胞核中,且在酵母中具有明显转录自激活功能,表明该蛋白具有转录因子特性。与野生型相比,过表达MeMYC2.2的转基因拟南芥抗冻能力显著提高。在低温处理下,CBF3基因在转基因拟南芥中的表达量要明显高于其在野生型的表达量,但另外3个CBF基因在转基因拟南芥中的表达量明显下降。木薯MeMYC2.2的表达受低温和茉莉酸调控,可以提高植物的抗冻性,且可能影响CBF基因对低温的响应。本研究为进一步利用MeMYC2基因改良木薯的低温耐受性奠定了理论基础。     

FaesAP2B基因在甜荞长雌蕊长雄蕊突变体lpls的表达分析

为弄清甜荞（Fagopyrum esculentum Moench.）长雌蕊长雄蕊突变体lpls花和籽粒发育调控的分子机制,从甜荞中克隆出1个长1 788 bp的AP2同源基因的cDNA序列,命名为FaesAP2B（GenBank登录号为MK290847.1）。序列结构分析表明：FaesAP2B基因包含1个长1 380 bp的完整开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,编码1个由459个氨基酸残基组成的AP2/ERF家族转录因子,该转录因子含有2个高度保守的AP2结构域,第1个AP2结构域前还存在1个由10个氨基酸残基组成的核定位信号区。用qPCR检测FaesAP2B基因在甜荞lpls突变体根、茎、幼叶、花被片、雄蕊、雌蕊以及发育4 d的果实共7种器官中表达的组织特异性显示：FaesAP2B在甜荞突变体lpls营养组织和生殖结构中均有表达,但其在花器官和果实等生殖结构中的表达量明显高于营养组织,且在雄蕊中的表达量最高,极显著高于其在其他6种组织中的表达量（LSD,P<0.01）,同时,FaesAP2B在花被片、雌蕊和发育4 d的果实中的表达量均极显著高于其在根、茎和叶等营养器官中的表达量（LSD,P<0.01）,但该基因在其根、茎、叶间的表达量无显著性差异。推测该基因可能主要参与调控甜荞lpls突变体花和果实的发育。     

陆地棉GhCSN6A基因克隆及低磷胁迫下的表达

该研究基于陆地棉根部低磷胁迫基因表达谱芯片差异表达序列结果及基因组数据库，对表达差异序列ES816317进行克隆，利用生物信息学分析其核苷酸及蛋白序列，并通过qRT-PCR技术检测其组织表达模式和在低磷胁迫下的相对表达特征，为解析棉花GhCSN6A的生物学功能奠定基础，并为棉花磷高效基因工程育种提供基因资源。结果表明：(1)成功获得陆地棉GhCSN6A基因，该基因的开放阅读框全长为948 bp,编码315个氨基酸；GhCSN6A蛋白为COP9信号小体复合亚基6a,属于MOV34蛋白超家族，具有MPN＿CSN6结构域，定位于细胞核。(2)序列比对和进化分析显示，陆地棉GhCSN6A与木槿HsCSN6A、拟南芥AtCSN6A的相似性分别为95.87%和84.54%。(3)qRT-PCR分析表明，GhCSN6A基因在陆地棉的根、茎、叶、花中均有表达，且在叶中表达水平最高，但叶与根中的表达无显著差异；GhCSN6A基因在低磷处理24 h时根中相对表达量最低，但低磷处理72 h时根中的相对表达量最高达到了适磷(对照)处理的2倍。研究推测，陆地棉GhCSN6A基因在棉花响应低磷胁迫过程中具有重要作...     

蝴蝶兰PhTSJT1基因的克隆及在低温胁迫下的表达分析

本研究从蝴蝶兰叶片中克隆了茎部特异基因Ph TSJT1的全长序列(GenBank登录号为MF797883),并分析了其在不同组织及低温胁迫下的表达特性。结果表明,Ph TSJT1基因全长994 bp,编码239个氨基酸,属于Class-Ⅱ谷氨酰胺酰胺基转移酶超家族成员;同源性分析表明,该蛋白与多种植物的茎部特异蛋白和铝诱导蛋白有较高的同源性,进化上与小兰屿蝴蝶兰的茎部特异蛋白亲缘关系最近;该基因在营养器官中表达水平较高,在花器官中表达水平较低;13℃/8℃(昼/夜)的低温胁迫抑制PhTSJT1基因的转录表达,并随着低温胁迫时间的延长,Ph TSJT1基因的表达水平逐渐降低,在温度恢复正常时其表达水平升高;4℃冷胁迫低温条件下,PhTSJT1基因在处理1 h时,表达水平升高,处理8 h时表达水平最高,16 h后表达水平逐渐降低。由此推测,PhTSJT1参与4℃冷胁迫的分子调控。本研究不但有助于理解热带亚热带植物的耐冷机制,也为蝴蝶兰新品种的遗传改良提供帮助。     

萘胁迫下秋茄MnSOD基因和C4H基因的实时定量表达分析

研究首次探讨了萘胁迫下红树植物秋茄不同组织C₄H基因和MnSOD基因的表达特征.研究结果表明,两个基因在叶茎根中的表达量有明显的差异,C₄H基因在叶茎中的表达量明显大于根,MnSOD基因的表达量为叶最大,茎次之,根最小.在5个不同浓度的萘胁迫下,C₄H基因和MnSOD基因的表达普遍被诱导,转录水平都随着处理浓度的升高而增强,而且在叶组织中的表达量和萘处理浓度表现出明显的相关关系,相关系数分别达到0.846和0.902(p<0.05),而在根和茎中并不具有显著的相关关系.在萘胁迫下秋茄叶子是最敏感的部位,而C₄H基因和MnSOD基因在叶子中的表达量则为指示萘胁迫强度的良好生物学指标.     

茶树冷诱导基因RAV的克隆与表达特性分析

对利用cDNA-AFLP技术所获得的茶树低温诱导差异表达片段TDF,通过RACE方法获得含完整编码区序列的茶树RAV基因cDNA克隆,其开放阅读框编码361个氨基酸,包含两个保守的结构域AP2和B3,与多种植物RAV蛋白具有高度同源性。qRT-PCR分析表明,茶树RAV基因受低温、乙烯、NaCl等上调表达,最大表达量分别是诱导前的5.8、10.0和1.9倍。在成熟叶片、芽、嫩茎中RAV基因表达量相近,花蕾和嫩根中表达较低,而在种子中不表达。推测该基因在组织中的表达受到严格控制以及在响应非生物胁迫中发挥重要作用。     

水曲柳FmJAZ1基因在非生物胁迫中的响应模式和激素诱导表达分析

克隆FmJAZ1基因,明确其在低温和NaCl胁迫中的响应模式和激素诱导下的转录表达特性。通过基因克隆的方法得到水曲柳中的FmJAZ1基因,利用生物信息学软件对所得到的序列进行分析并构建系统进化树,对水曲柳FmJAZ1基因进行了时空表达特异性的分析,对根、茎、叶、芽、雄花、雌花、种子等7个部位以及在5-9月5个月份分别取样,对水曲柳进行低温(4℃)和盐胁迫(200 mmol/L NaCl)2种非生物胁迫处理以及脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)等激素信号诱导处理,然后对试验材料进行荧光定量分析。克隆出全长为684 bp的核苷酸序列。生物信息学软件分析得到JZA1基因具有完整的开放阅读框,编码227个氨基酸,JAZ1蛋白不含有信号肽,不属于跨膜蛋白,为不稳定亲水性蛋白。时空表达结果显示,FmJAZ1基因在茎中表达量最高,且在8月份表达量最高;非生物胁迫结果表明低温处理后FmJAZ1在6h、24h表达量较高;而NaCl处理后,在24 h表达量较高,且该基因响应低温胁迫较NaCl胁迫迅速;激素信号诱导结果显示,处理后不同时间,基因表达量变化较为明显,其中GA3处理后3h最为明显,为对照组的77.3倍,分析了FmJAZ1基因在低温、NaCl胁迫和激素诱导下的表达模式。FmJAZ1基因充分响应了逆境胁迫和激素信号诱导,通过蛋白和基因层面对逆境进行响应,JAZ蛋白在其中起到了桥梁的作用,并扮演了重要的角色。     

甘菊木质素调控转录因子ClSND1-like的克隆与表达分析

为了探索纤维特异表达的NAC类转录因子SND1(secondary wall-associated NAC domain protein1,SND1)在甘菊(Chrysanthemum lavandulifolium)生长发育及非生物胁迫中的作用,该研究从甘菊中克隆了ClSND1-like基因,并对其进行生物信息学、亚细胞定位及表达模式分析。结果发现:(1)ClSND1-like基因的编码区全长1185 bp,共计编码394个氨基酸,是一个不稳定的亲水性蛋白,与除虫菊基因亲缘关系较近。(2)亚细胞定位结果表明,ClSND1-like基因在叶中不表达,在茎的导管壁上特异表达,属于木质素特异表达基因。(3)实时荧光定量PCR结果发现,ClSND1-like基因在茎中表达量最高,在根和叶中表达量极低,且随着茎秆的老化,表达量逐渐升高;在渗透胁迫和盐胁迫中表达量均显著提高。研究推测,ClSND1-like基因与甘菊木质素形成相关,并参与调控植物生长及盐和渗透胁迫。该结果为ClSND1-like基因在甘菊生长和非生物胁迫抗性中的研究奠定了基础,也为菊属植物的生长及抗性研究提供了新思路。     

番茄rbcS3A启动子控制的GUS融合基因在转基因水稻中的表达

为研究不同启动子用于转基因水稻,克隆了番茄Rubisco小亚基rbcS3A基因的5′上游调控区,构建了由rbcS3A启动子引导的GUS嵌合基因,并经农杆菌介导导入到水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量测定结果表明,rbcS3A启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株茎和叶组织中高效表达,而在根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,表现出一定的组织特异性。在转基因水稻中,番茄rbcS3A启动子驱动外源基因的表达不受光诱导。     

Isolation and expression analysis of a LEAFY/FLORICAULA homolog and its promoter from London plane (Platanus acerifolia Willd.)

The LEAFY/FLORICAULA (LFY/FLO) homologous genes are necessary for normal flower development in diverse angiosperm species. To understand the genetic and molecular mechanisms underlying floral initiation and development in Platanaceae, an early divergent eudicot family consisting of large monoecious trees, we isolated a homolog of LFY/FLO, PlacLFY, and its promoter from London plane (Platanus acerifolia). PlacLFY is 1,419?bp in length, with an ORF of 1,122?bp encoding a predicted polypeptide of 374 amino acids and 5'/3'-UTR of 54 and 213?bp, respectively. The putative PlacLFY protein showed a high degree of identity (56-84?%) with LFY/FLO homologs from other species, including two highly conserved regions, the N and C domains, and a less conserved amino-terminal proline-rich region. Real-time PCR analysis showed that PlacLFY was expressed mainly in male inflorescences from May of the first year to March of next year, with the highest expression level in December, and in female inflorescences from June to April of next year. PlacLFY mRNA was also detected strongly in subpetiolar buds of December from 4-year-old and adult trees, and slightly in stem of young seedling and young leaf of adult plant. Additionally, we cloned 1,138?bp promoter sequence of PlacLFY and we drove GUS expression in transgenic tobacco by the chimerical pPlacLFY::GUS construction. Histological GUS staining analysis indicated that PlacLFY promoter can drive GUS gene expression in shoot apex, stem, young leaf and petiole, flower stalk, petal tip, and young/semi-mature fruits of transgenic tobacco, which is almost identical to the expression pattern of PlacLFY in London plane. The results revealed that the PlacLFY gene isolated from London plane is expressed not only in reproductive organ but also in vegetative organs. Moreover, this expression pattern is consistent with the expression pattern in tobacco of a GUS reporter gene under the control of the potential promoter region of PlacLFY.