陆地棉小GTP结合蛋白基因GhRop4的克隆及其表达分析

【目的】对陆地棉小GTP结合蛋白基因(Small GTP-binding protein)GhRop4(AY965614.1)在多种逆境胁迫下的应答表达模式进行研究分析,为棉花抗逆相关基因克隆及棉花抗逆分子机制研究奠定基础。【方法】利用生物信息学方法分析了GhRop4基因的结构特征和进化树关系,并通过荧光定量PCR(Real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)的方法分析Gh Rop4基因的组织表达特异性和不同逆境诱导条件下的表达模式。【结果】以陆地棉c DNA为模板克隆得到GhRop4基因,其开放阅读框为588 bp,编码包含195个氨基酸残基的Ⅰ型Rop蛋白。氨基酸多重序列比对表明,GhRop4与其它植物Rop蛋白高度同源,符合Rop蛋白结构特点。qRT-PCR分析表明,GhRop4基因在棉花幼苗根、茎、叶、子叶和下胚轴中均有表达,且在子叶和茎中表达水平较高。GhRop4基因对高盐、干旱、低温和棉花黄萎病菌处理都有一定程度的响应。【结论】Gh Rop4基因在陆地棉的逆境胁迫适应过程中可能具有重要的作用。

陆地棉小GTP结合蛋白基因GhROP3的克隆、表达及VIGS载体的构建

通过对陆地棉小GTP结合蛋白(small GTP-binding protein)基因GhROP3在不同逆境胁迫下的响应表达模式进行研究分析,为棉花抗逆相关基因克隆及棉花抗逆分子机制研究奠定基础。利用同源克隆的方法克隆GhROP3,利用生物信息学的方法分析该基因的理化性质,通过荧光定量PCR(real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)方法分析GhROP3在不同逆境诱导条件下的表达模式及组织表达特异性。同时构建了该基因的VIGS沉默载体,并利用农杆菌介导法转化棉花,qRT-PCR检测沉默效率。结果表明,以陆地棉的cDNA为模板克隆得到GhROP3,其开放阅读框(ORF)为591 bp,编码一个含196个氨基酸的碱性亲水性蛋白,相对分子质量为21.75 kD。qRT-PCR分析结果表明,GhROP3在棉花幼苗根、茎、叶、子叶和下胚轴中均有表达,且在茎中表达水平最高;GhROP3对高盐、干旱、低温和棉花黄萎病菌处理都有一定程度的响应。构建该基因的VIGS沉默载体转化棉花,qRT-PCR检测GhROP3在棉花的叶片和根部沉默,证明VIGS沉默载体构建成功并可以在植物体内正常工作。GhROP3可能在陆地棉的抗逆境胁迫反应中发挥着重要的作用。

棉花小GTP结合蛋白GhROP4与蛋白香叶酰基转移酶GhGGB的相互作用

ROP蛋白广泛存在于高等植物细胞中,对调节植物生长发育、介导植物抵御逆境和激素信号转导发挥重要作用。GGB基因编码Ⅰ型蛋白,即香叶酰基转移酶,参与蛋白异戊二烯化修饰,在植物响应逆境胁迫过程中具有重要的调控作用。本实验室前期研究证明棉花GhROP4和GhGGB基因响应干旱、高盐、低温和棉花黄萎病病原菌的侵染应答。为了探究GhROP4和GhGGB蛋白之间的相互作用,本研究通过双分子荧光系统(bi-molecular fluorescence complementation, BiFC)实验,发现共转化表达GhROP4和GhGGB载体的本氏烟表皮细胞细胞膜上具有强烈的黄色荧光,表明这两个蛋白可以发生相互作用。研究结果为进一步明确GhROP4和GhGGB蛋白调控棉花抗逆机理提供理论依据。

棉花(Gossypium hirsutum)ROP1基因酵母双杂交体系的诱饵载体构建及鉴定

ROP是高等植物里一类分布广泛的信号小G蛋白,在植物生长、发育、抗逆、抗病和激素信号转导过程中起重要调控作用。本研究用PCR体外扩增技术获得棉花GhROP1基因片段,将目的基因与诱饵质粒载体pGBKT7通过双酶切定向重组,构建诱饵质粒pGBKT7-GhROP1,并成功的转入到Y187酵母菌通过缺陷性培养基培养进行毒性和自激活检测。结果表明,成功克隆棉花GhROP1基因,该基因开放阅读框共有591 bp。双杂交诱饵表达载体pGBKT7-GhROP1构建成功,并成功转化酵母菌Y187;结果显示含表达载体的酵母菌Y187在SD/-Trp平板上长势良好,说明表达蛋白对酵母菌无毒害作用。在SD/-Leu,SD/-Trp-Leu,SD/-Trp-Leu-His-Ade平板上则没有生长,说明转化pGBKT7-GhROP1质粒后的Y187酵母菌无自激活发生。本研究结果为下一步利用酵母杂交系统筛选GhROP1蛋白相互作用的蛋白提供理论参考。