水稻染色质重塑因子OsSWIB1的表达分析及其突变体的创建

SWI/SNF家族是ATP依赖的染色质重塑复合物，对基因的表达调控具有重要作用.为了探究水稻中染色质重塑因子OsSWIB1的功能，对OsSWIB1基因表达模式进行分析.结果表明：OsSWIB1在水稻的叶、叶鞘及穗中表达量较高，而在茎、茎顶端分生组织及根中表达量较低；在水稻不同的生长发育时期，除在苗期表达量较低外，OsSWIB1在分蘖期、孕穗期、抽穗期及灌浆期均有较高表达.此外，OsSWIB1在短日照条件下的表达明显高于在长日照条件下的表达.利用CRISPR-Cas9技术对OsSWIB1基因进行靶向编辑，共获得20株T₀代转基因植株，通过测序分析，鉴定出3个纯合编辑的突变体.对1个杂合编辑突变体的后代进行分离，获得了1个缺失200 bp的纯合突变体.     

过表达OsAIL5基因使水稻种子在发芽过程中对高浓度硝酸盐敏感

从水稻中克隆AP2/EREBP转录因子家族基因OsAIL5(AINTEGUMENTA-like 5),聚类分析结果表明OsAIL5为拟南芥AIL5的同源基因.器官表达谱结果表明OsAIL5在干燥种子中表达量最高.启动子GUS染色分析结果显示OsAIL5在种子发芽后第5～7d表达,并主要定位于根和幼叶中.转35S∷OsAIL5基因水稻的发芽率和生长势指标都表明:过表达OsAIL5基因会导致水稻种子对高浓度硝酸铵敏感.     

一个水稻蛋白激酶的过表达分析及表达调控

对一个预测的具有光反应活性的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶STK进行过表达研究,构建了STK过表达载体,并用农杆菌介导的方法进行遗传转化,获得T0代转基因植株.对转基因阳性植株进行表达分析的结果表明,转基因植株STK基因的表达量显著高于对照,说明目的基因得到了过表达.另外,利用获得的过表达转基因植株对STK调控水稻中光周期相关的开花基因Hd1和Hd3a的表达进行分析,结果表明,Hd1及Hd3a的表达在转基因植株中明显上调,表明该蛋白激酶的基因可能位于Hd1和Hd3a上游,对于Hd1和Hd3a的表达具有重要的调控作用.     

热激诱导表达Hd3a的水稻转基因研究

Hd3a(Heading date 3a)基因是光周期诱导水稻开花过程中的一个关键调控基因,它在短日条件下表达并促进水稻开花.通过根癌农杆菌介导的方法将热激诱导表达的Hd3a基因转化到水稻品种日本晴中.热激处理转基因植株后,检测结果表明,叶片中转基因Hd3a的表达水平比热激前显著提高,随后又下降到热激前的水平,说明转基因Hd3a在水稻中可以被热激诱导瞬间的表达.长日条件下热激转基因水稻可成功诱导其抽穗,而同样处理的野生型植株不能抽穗,表明Hd3a的瞬间表达可诱导水稻开花,且其开花的早晚与热激处理的强度有关.     

不同花色品种蝴蝶兰花色素苷含量分析及相关基因表达研究

分析红色、黄色、粉紫色和白色蝴蝶兰品种不同开放度的花和叶花色素苷生物合成途径7个结构基因PAL、4CL、CHS、DFR、F3H、F3'5H和ANS基因和3个调节基因的表达.结果显示:10个基因的表达因不同花色、不同发育阶段而异.这10个基因在叶中的表达量相对花较低.黄金甲中PAL、4CL、CHS、F3H、F3'5H基因的表达量均较高,PAL、4CL、CHS和F3'5H在开花期达到峰值,粉色花空港红鹰花DFR、CHS、F3H、F3'5H表达量较高.白色花空港枫叶和黄色花富乐夕阳花中CHS、DFR、F3H、F3'5H和ANS表达量较低.CHS在6个品种花的不同阶段皆有表达.F3H基因在6个品种中表达量较低,与花色素合成不存在直接相关.调节基因b HLH 6个品种各发育阶段的表达量均较高,MYB表达量较低,这些结果表明,蝴蝶兰花色素苷积累是CHS、F3'5H、DFR和ANS等关键结构基因共同表达的结果,编码转录因子b HLH基因的表达可能在花色形成中作用较大.     

短命植物小拟南芥光周期调控基因CONSTANS的克隆与表达特征分析

目的光周期是影响植物生长发育的重要因素之一,CONSTANS (CO)是植物光周期开花途径中关键的基因。方法本研究基于短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)转录组数据库,获得1条与拟南芥CO基因At COL1基因序列高度相似的unigene,通过RT-PCR方法从小拟南芥中克隆了该CO同源基因,命名为Ap COL1;进行了基因的生物信息学分析及节律表达、组织表达和响应非生物胁迫的表达特征分析。结果研究结果表明Ap COL1具有两个Bbox和一个CCT结构域,氨基酸序列上与At COL1相似性高达86. 8%。系统进化分析表明Ap COL1与At COL1和琴叶拟南芥(Arabidopsis lyrata)的Al COL1亲缘关系较近,且属于第I亚组成员。qRT-PCR实验表明在长日照和短日照条件下Ap COL1具有相似的昼夜节律表达特征; Ap COL1在小拟南芥各组织中均有表达,但在果荚中表达量最高。250 mmol/L Na Cl胁迫和20%PEG-6000模拟干旱胁迫12 h明显抑制Ap COL1基因的表达,并且随着胁迫时间的延长Ap COL1表达水平没有显著差异。在高温(40℃)胁迫下,Ap COL1基因的表达在24 h内先下降后上升并达到最高,48 h又下降到对照水平。低温(4℃)胁迫24 h之前,Ap COL1基因的表达没有明显变化,但处理48 h表达水平显著下降。结论本研究表明Ap COL1基因能够响应盐、干旱、高温和低温等非生物胁迫,暗示该基因在小拟南芥抵抗逆境胁迫中起着重要作用。     

过表达转录因子AhAREB1对拟南芥生长素分布的影响

本课题组前期研究表明,过表达AhAREB1(花生AREB转录因子基因)植株矮小,叶片卷曲,抗旱能力增强,体内IAA含量升高,推测AhAREB1可能影响植株体内IAA分布.该文采用携带3个重复IAA化学诱导启动子元件的pDR5::GUS植株与AhAREB1过表达拟南芥植株的杂交纯合后代,通过GUS组织化学染色方法,探讨AhAREB1转录因子对植株体内IAA分布的影响.结果表明,过表达AhAREB1植株体内IAA增加,主要分布在幼苗的根尖和成苗的叶片边缘;在过表达植株IAA响应基因IAA29和IAA运输蛋白基因LAX3表达均显著下调,而IAA响应蛋白基因ARF2和ARF9显著上调.过表达AhAREB1植株体内IAA分布不均衡是引起表型变化的原因之一.     

水稻成花素基因Hd3a在ABA调控种子萌发中的功能研究

Hd3a(Heading date 3a)是拟南芥成花素基因FT(Flowering Locus T)的同源基因，作为水稻开花的强诱导因子，对短日照条件下水稻的开花具有重要的促进作用。Hd3a在水稻发育中是否具有其他功能，目前的认识仍非常有限。在我们的研究中，通过对Hd3a基因组序列进行生物信息学分析，发现Hd3a的启动子序列包含响应脱落酸(Abscisic Acid, ABA)信号的ABRE(ABA-Responsive Element)元件。荧光素酶发光反应和RT-qPCR分析都证实了Hd3a的转录表达随外源ABA增加而减少。通过不同浓度的ABA处理水稻野生型和hd3a缺失突变体种子，结果表明hd3a缺失突变体种子萌发明显被抑制，暗示了Hd3a缺失导致种子萌发中对ABA敏感性增强，同时hd3a突变体中ABA信号途径响应基因ABI5(ABA Insensitive 5)、ABL1(ABI5-Like1)的表达量升高，表明Hd3a可负调控ABA信号。综上所述，Hd3a可以响应ABA信号调控水稻种子萌发，这些研究结果对于深入理解水稻Hd3a基因的生物学功能具有重要意义。     

水稻bHLH基因家族成员表达模式分析

为了研究碱性-螺旋-环-螺旋 (basic-helix-loop-helix, bHLH) 转录因子的生物学功能,通过对开源数据库TIGR中水稻基因序列的预测,我们找到了水稻中的部分bHLH转录因子家族成员.用反转录-聚合酶链式反应 (RT-PCR) 的方法在水稻根、茎、叶、花和种子中,对这些成员的表达模式进行分析,然后与已有的拟南芥的表达信息进行比较.结果显示,部分序列相似度较高的bHLH基因,表达模式也较为相似,说明其在功能上可能存在联系.     

OsNAC2通过ABA依赖途径负调控水稻的多种非生物胁迫反应

在植物感受外界环境变化和对各种胁迫产生应答反应的过程中,转录因子是必不可少的一个环节,但是其中很多重要的成员和功能还不清楚.OsNAC2是NAC转录因子家族的一个成员,它的表达受到ABA和几种非生物胁迫的强烈诱导,如干旱和高盐.通过构建OsNAC2的过表达和RNAi株系,连同野生型共同评价OsNAC2的生物学功能.在营养生长时期,与野生型相比,过表达株系对干旱和高盐更加敏感.相反地,RNAi株系则表现更好的干旱和高盐抗性.通过芯片数据分析,发现在OsNAC2过表达植株中,许多胁迫相关基因的表达量均下调.这些结果说明OsNAC2负调控水稻的非生物胁迫反应,并且可能是ABA依赖通路中的一个重要因子.