山药DoWRKY40基因表达特征分析及互作蛋白筛选

【目的】WRKY作为植物特异型转录因子,参与植物生长发育过程。克隆山药DoWRKY40基因,分析其表达模式,通过酵母双杂交技术筛选与DoWRKY40互作的蛋白,探究WRKY40在山药膨大过程中的调控机制。【方法】以‘大和长芋’山药为材料克隆DoWRKY40基因,并进行生物信息学分析、表达模式分析、亚细胞定位,构建山药块茎不同发育时期酵母文库,筛选与DoWRKY40互作蛋白。【结果】DoWRKY40的开放阅读框长为927 bp。DoWRKY40蛋白属于WRKY家族的第II组,含有一个典型的WRKY转录因子保守结构域,定位于细胞核。与几内亚薯蓣亲缘关系较近。DoWRKY40基因在山药块茎生长发育的120 d表达量最高,且在叶、茎和块茎中均有表达,具有组织特异性。山药cDNA文库的库容量为1.484×10^(8);pGBKT7-WRKY40诱饵载体无自激活活性。酵母双杂交法从山药文库中筛选到4类与DoWRKY40相互作用的蛋白,分别参与植物生长发育、细胞周期调节与细胞扩增、信号转导及环境胁迫应答等。【结论】克隆得到DoWRKY40基因,其响应山药的生长发育过程,筛选到的4类互作蛋白表明其在山药细胞膨大及信号转导中起调控作用。

木薯MYB转录因子基因MeMYB60表达特征分析及其互作蛋白筛选

Myeloblastosis(MYB)类转录因子在植物对非生物胁迫的响应过程中起重要调控作用。本研究在分析栽培木薯MYB家族成员表达模式的基础上,筛选并克隆到了一个R2R3-MYB转录因子基因MeMYB60。基因表达特性分析表明,该基因在叶片特异表达,受干旱、低温负调控,同时对ABA处理也有响应。启动子活性分析发现,MeMYB60可以在保卫细胞表达,预示着该转录因子基因的表达可能与木薯气孔开闭调节有关。MeMYB60编码蛋白主要定位于细胞核中,具有转录激活活性,其转录激活结构域在蛋白C端第194~343氨基酸残基范围内。以MeMYB60蛋白N端第1~194氨基酸残基片段为诱饵,从干旱胁迫后木薯叶片的cDNA文库中筛选到18种可能与MeMYB60互作的蛋白,酵母双杂确定了MeCatlase1和MeCatalase2分别与MeMYB60存在互作关系。本研究为深入研究转录因子MeMYB60在木薯响应非生物胁迫过程中的功能并解析其调控网络奠定了基础。

番木瓜果实酵母双杂交文库的构建及CpMYB114L互作蛋白的筛选

【目的】从番木瓜4个不同成熟期果实的转录组中筛选并克隆得到1个转录因子CpMYB114L,构建番木瓜果实的cDNA文库,筛选与CpMYB114L互作的蛋白,探究CpMYB114L参与调控果实成熟的分子机理。【方法】以番木瓜‘GZBG’品种的果实为材料,设计特异引物,克隆CpMYB114L CDS区,利用生物信息学软件分析该基因序列及其编码的蛋白序列。提取番木瓜不同成熟期果实的总RNA,利用all-direct法建立酵母双杂交cDNA文库。构建pGBKT7-CpMYB114L诱饵载体,对其自激活检测后,通过共转化从文库中筛选CpMYB114L互作蛋白。通过在NCBI网站上进行序列比对,明确互作蛋白的功能分类,最后对各类蛋白基因在番木瓜不同成熟期果实中的表达进行分析。【结果】CpMYB114L基因的CDS序列编码227个氨基酸,预测其相对分子质量为26304.3,理论等电点为6.23,亲水性总平均值为-0.893。CpMYB114L蛋白序列与甜樱桃(PaWERL)、蒺藜苜蓿(MtMYB1)、黧豆(MpMYB113)、大豆(GmMYB1)和苹果(MdMYB308L)的同源性较近。cDNA文库总库容为1.15×10^(7) CFU,重组率100%,插入片段长度为750~2000 bp。诱饵载体pGBKT7-CpMYB114L不存在自激活。从酵母双杂交文库中筛选到30个初始阳性克隆,经回转验证后最终获得26个与CpMYB114L互作的蛋白,共分为4类,包括乙烯响应受体1(CpERS1)、酰基辅酶A硫酯酶13(CpAcots13)、热休克蛋白42(CpHSP42)和叶绿体转运子159(CpTOC159)。在果实成熟过程中,CpERS1和CpHSP42表达量先上升后下降,CpAcots13表达量持续上升,CpTOC159表达量剧增后趋于平稳。【结论】推测CpMYB114L与CpERS1蛋白互作参与番木瓜果实成熟的调控。

梨幼果FWL1膜系统酵母双杂交三框cDNA文库构建及互作蛋白的筛选

【目的】筛选与FWL1互作的蛋白,为研究FWL1基因调节果实大小机理提供依据。【方法】以杜梨、库尔勒香梨、鸭梨、早美香为材料,提取4个梨品种果实细胞分裂关键时期的果肉组织混样RNA。构建梨幼果FWL1膜系统酵母双杂交三框cDNA文库,并鉴定文库质量。构建诱饵载体并转化酵母菌,筛选与FWL1互作的蛋白,对初步筛选出的阳性酵母克隆进行测序并在NCBI中进行Blast比对,确定候选互作蛋白。【结果】文库库容约为3×10^(7) CFU,大于1×10^(7) CFU,平均插入片段大于1000 bp,阳性率为≥98%。诱饵载体无自激活功能,利用共转化方法,筛选出272个与FWL1互作的蛋白质。【结论】梨幼果膜系统酵母双杂交三框cDNA文库符合酵母双杂文库的基本条件,适用于后期筛选相互作用的蛋白。筛选出的272个互作蛋白在果实发育过程中表达不同,其中collagen and calcium-binding EGF domain-containing protein 1和metallothionein-like protein可能与梨果实大小发育有关。

木薯SAP11基因的功能分析

[目的]木薯Manihot esculenta Crantz是全球热带地区重要的粮食作物和经济作物,在生长发育过程中极易遭受低温、干旱、盐碱等非生物胁迫而导致减产。胁迫相关蛋白(Stress-associated protein,SAP)是一类新型的A20/AN1锌指蛋白,在模式作物应对多种非生物胁迫过程中发挥重要作用。目前,SAP基因在木薯应对非生物胁迫中的生物学功能尚不明确。本研究旨在分析木薯SAP家族成员的蛋白结构特征和表达模式,以及MeSAP11的互作蛋白,为进一步解析该家族基因在木薯抗逆中的功能提供理论支撑。[方法]利用生物信息学技术对木薯SAP家族成员的进化关系、蛋白基序信息以及时空表达模式开展系统分析。同时,通过qRT-PCR研究各基因成员在不同组织中的特异表达以及对不同非生物胁迫的响应。进一步运用酵母双杂交结合高通量测序技术获得与MeSAP11相互作用的蛋白及对应生物学通路。[结果]木薯SAP基因家族共6个大类16个成员,该家族成员在木薯根部和叶片中表达量较高,部分家族成员的表达在低温和盐胁迫中显著上调,在干旱、钾饥饿和氮饥饿显著下调。MeSAP11的表达受不同胁迫条件的显著调控,亚细胞定位结果表明MeSAP11蛋白主要定位在细胞核。利用酵母双杂交筛库技术筛选到256个与MeSAP11互作的蛋白,KEGG分析表明这些互作基因主要参与蛋白泛素化降解、内质网蛋白质加工通路等途径,暗示MeSAP11可能通过上述通路发挥功能。[结论]木薯SAP家族大部分成员显著响应低温、干旱、高盐以及缺氮、缺钾胁迫,研究结果为进一步研究MeSAP11在木薯响应非生物胁迫过程中的功能并解析其调控网络奠定了基础。下一步将把MeSAP11基因列为调控非生物逆境变化的候选基因开展深入研究。