玉米转录因子ZmNAC59调控植物抗盐性

【目的】NAC转录因子家族是植物中研究较多的一类转录因子,在调控植物生长发育和响应非生物胁迫过程中起重要作用。玉米是三大粮食作物之一,其生长过程常会面临各种逆境胁迫,盐害被认为是限制作物生长和生产的主要环境因素之一。因此鉴定玉米抗盐基因,解析其抗盐机制对培育玉米抗逆品种具有重要意义。【方法】研究克隆了玉米转录因子ZmNAC59,并用生物信息学手段分析其保守结构域和系统进化关系,用实时荧光定量PCR方法分析该基因在NaCl和MeJA处理下的表达模式,并用稳定转基因体系将该基因异源表达拟南芥观察表型,同时还用病毒诱导沉默技术将该基因在玉米中沉默后进行盐处理表型观察,并进行酶活性检测。【结果】ZmNAC59能够被NaCl和MeJA诱导上调。病毒诱导沉默ZmNAC59后进行盐胁迫,沉默株系对盐胁迫更敏感,ROS积累更多;而ZmNAC59过表达拟南芥后,过表达株系在盐胁迫处理下存活率更高,活性氧积累更少,Na^(+)/K^(+)比率低,表明ZmNAC59作为盐胁迫中的正调控因子可以通过调节离子流动提高植物抗盐性。实时荧光定量PCR结果表明拟南芥过表达株系中Na^(+)、K^(+)转运相关的基因显著上调;在玉米原生质体中瞬时过表达ZmNAC59后进行盐处理发现ZmSOS1、ZmNHX1和ZmNHX7的表达显著上调,Dual-LUC实验表明ZmSOS1是Zm-NAC59的靶基因。【结论】研究表明ZmNAC59通过激活ZmSOS1启动子的活性调控其表达而促进盐胁迫下的离子转运,从而提高植物抗盐性,为玉米抗逆基因资源的筛选和品种培育提供了科学理论依据。

豆科牧草抗逆基因工程研究进展

豆科牧草是饲草的重要组成部分,也是支撑畜牧业发展、尤其是乳产业的重要基础。我国豆科牧草育种研究基础薄弱,干草和优质草种依赖进口,是我国畜牧业发展的短板之一。因此,加强豆科牧草的育种,尤其是当前发展迅速的生物技术育种,是促进我国草业发展和“弯车道超车”的重要途径。由于我国优质土地主要用于粮食生产,畜牧业主要分布在自然气候条件恶劣的地区,因此,我国草产业对抗逆性强的优质牧草品种极其依赖。鉴于生物技术育种的巨大潜力,本文就豆科牧草组织培养体系、遗传转化方法及近年来豆科牧草在抗生物、非生物胁迫等方面的研究成果加以综述,并对未来研究方向进行展望。

基于转录因子生物传感器在环境分析中的应用

转录因子是一类在细胞中通过引导RNA聚合酶与特定DNA序列结合调控基因表达的蛋白质。转录因子是生物体适应自然环境过程中的一类重要调节性蛋白,可专一性的感知环境介质中的配体分子。利用转录因子作为识别元件构建生物传感体系并与不同的信号转导和放大系统耦合,可在细胞、无细胞和体外等不同反应体系构建信号输出形式灵活多样的传感策略。基于转录因子构建的生物传感器(TFBBs),因其灵敏度高、体积小、价格低廉以及可应用于现场监测等优势,在环境分析领域显示出巨大应用潜力。文中着重介绍了TFBBs的传感体系类型、核心元件组成和工作原理,列举了其在重金属离子、芳香族化合物及抗生素等环境污染物检测中的应用进展,在此基础上讨论了TFBBs在环境污染物检测中可能面临的机遇和挑战,并对其发展趋势进行了展望,指出合成生物学、人工智能等多学科新兴技术的高速发展将促进TFBBs人工设计和传感性能提升,使其应用于更广泛的领域。

碘化N-正丁基氟哌啶醇对Egr-1转录及表达的影响

目的 :应用大鼠心肌缺血再灌注模型观察碘化N 正丁基氟哌啶醇 (N n butylhaloperidoliodide ,F2 )对早期生长反应蛋白 1(earlygrowthresponse 1,Egr 1)转录及表达水平的影响 ,及其对心肌炎症及心功能的改善作用。方法 :结扎大鼠冠状动脉左前降支 ,制成急性心肌缺血再灌注损伤模型 ,缺血前5min ,舌下静脉推注F2 ,监测血流动力学的变化 ,病理组织切片观察缺血心肌组织炎性反应变化。应用RT PCR方法及Western blot方法分别检测缺血组织Egr 1mRNA及蛋白水平变化。结果 :与对照组相比 ,F2 治疗组心肌组织内炎性反应及Egr 1的转录与表达均降低 ,心肌功能也得到明显改善。结论 :F2具有明显抑制缺血再灌注大鼠心肌组织内Egr 1mRNA及蛋白表达、减轻炎性损伤的作用 ,这可能是F2 对心肌缺血再灌注损伤显著保护作用的机制之一。

植物抗旱机理及相关基因研究进展

提高植物的抗旱能力已经成为现代植物研究工作中的关键问题之一。近年来,随着分子生物学的应用与发展,该领域的研究也已引起国内外学者广泛的兴趣和重视,在抗旱机理研究及相关基因克隆及表达调控方面已取得可喜进展。对植物抗旱机理及相关基因研究进展做了详细的综述,并对以后植物抗旱的研究做了展望。

钙-钙调素信号系统参与热激信号转导的研究

根据作者实验室的研究工作结合国内外的研究动态讨论热激信号转导的Ca2+-CaM途径。作者实验室的工作表明,钙-钙调素(Ca2+-CaM)信号系统参与植物热激信号转导。激光共聚焦扫描显微镜的观察结果表明,37℃热激可引起小麦胞内自由Ca2+浓度迅速提高。在Ca2+存在条件下,热激也引起小麦CaM基因CaM1-2表达及CaM蛋白含量增加。Ca2+可促进小麦热激基因hsp26和hsp70表达和热激蛋白合成,而Ca2+螯合剂EGTA、Ca2+通道阻断剂异搏定和LaCl3、CaM抑制剂W7、TFP和CPZ明显降低热激基因hsp26和hsp70表达和热激蛋白合成。EGTA、异搏定、TFP或CPZ也阻止小麦耐热性的获得。小麦CaM基因与热激基因的表达动力学研究表明CaM位于热激信号转导的上游,而Ca2+是启动热激反应的胞内关键因子。凝胶阻滞分析的结果表明,Ca2+-CaM在热激信号转导中的作用是通过激活热激转录因子的DNA结合活性来实现的。根据大量实验证据,作者提出在植物细胞内存在一条新的热激信号转导途径——钙-钙调素途径。

热激信号转导中的钙-钙调素途径

大量证据证明钙-钙调素(Ca2+ CaM)信号系统参与植物的热激信号转导。用激光共聚焦扫描显微镜研究小麦胞内Ca2+浓度的变化,37℃热激可引起小麦胞内自由Ca2+浓度的迅速提高。在Ca2+存在条件下,热激也引起小麦CaM基因CaM1-2的表达及细胞内CaM蛋白含量的提高。用CaCl2处理小麦幼苗明显提高小麦热激基因hsp26和hsp70的表达和热激蛋白的合成,而Ca2+的螯合剂EGTA,Ca2+通道阻断剂异博定和LaCl3、CaM抑制剂W7、TFP和CPZ明显降低了热激基因hsp26和hsp70的表达和热激蛋白的合成。EGTA、易博定、TFP或CPZ的处理也阻止小麦耐热性的获得。小麦CaM基因与热激基因的表达动力学研究表明CaM位于热激信号转导的上游,而Ca2+是热激启动的胞内关键因子。凝胶阻滞分析提出Ca2+ CaM在热激信号转导中的作用是通过激活热激转录因子的DNA结合活性来实现的。提出在植物细胞内存在一条新的热激信号转导途径:钙-钙调素途径。

酿酒酵母中与钙离子稳态调控因子ScRCH1细胞质膜定位相关的转录因子基因的筛选检测

酿酒酵母细胞中ymr034c基因与白念珠菌的Carch1基因同源,CaRCH1与白念珠菌对钙离子、锂离子和硝唑类药物的耐受性相关。因此,把ymr034c命名为Scrch1。前期研究结果显示,在胞外高钙离子胁迫条件下,ScRCH1定位于细胞质膜上。为了研究Scrch1基因表达的调控机理,通过荧光显微镜技术对酵母细胞基因组中编码转录因子的223个单基因缺失菌株进行了筛选,分别检测了ScRCH1-GFP融合蛋白在它们中的亚细胞定位情况。结果发现,钙离子处理后,ngg1、hal9、crz1、ada2和swi6五个转录因子基因的缺失造成ScRCH1-GFP没有细胞质膜定位,而ino2基因的缺失导致ScRCH1-GFP在不经钙离子处理的条件下即定位到细胞质膜上。

心房颤动易感基因的研究进展

心房颤动(AF)是最常见的因心房不协调活动而导致的恶性心律失常,目前其发病机制尚未完全明确,现有治疗手段效果欠佳。全基因组关联研究发布了与AF相关的易感基因,包括细胞结构蛋白基因、离子通道基因、转录因子基因、细胞信号转导蛋白基因等,通过研究这些基因的单核苷酸多态性或敲除相关易感基因位点可诱发AF,表明AF在基因层面的研究取得进展,这有助于临床科研工作者从分子生物学层面展开进一步研究和探索,有助于临床进一步完善相关易感基因的检测项目,推动研发针对易感基因的靶向药物,为AF的诊断和临床治疗提供新思路。

转录因子Cup2对白念珠菌铜离子代谢、氧化应激调控作用的初步研究

目的利用白念珠菌(Candida albicans)不同转录因子基因缺失菌,考察参与调控铜离子(Cu^(2+))代谢和氧化应激的重要转录因子。方法点板实验(spot assay)、生长曲线法。结果spot assay筛选发现,转录因子Cup2缺失菌Cup2Δ/Δ对Cu^(2+)的敏感性增加,进一步研究表明Cup2Δ/Δ在含5mmol/L的Cu^(2+)培养液中生长缓慢;Cup2Δ/Δ对H_2O_2的敏感性也有所增加,而且Cu^(2+)协同H_2O_2发挥抑菌作用,在BCS螯合Cu^(2+)后,增加了Cup2Δ/Δ和亲本菌SN250对H_2O_2诱导的氧化应激的耐受性。在氟康唑、咪康唑和酮康唑敏感性实验中,Cup2Δ/Δ并未表现出对唑类药物敏感。结论敲除转录因子Cup2,可增加白念珠菌对Cu^(2+)和H_2O_2的敏感性。转录因子Cup2可能参与调控白念珠菌对Cu^(2+)的代谢和H_2O_2诱导的氧化应激反应,但并未参与对唑类药物耐药性的调控。

GLP-1抑制主动脉瓣膜间质细胞钙化

目的:探讨胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)对主动脉瓣间质细胞(valve stromal cells,VIC)钙化的影响,揭示GLP-1在钙化性主动脉瓣疾病(calcified aortic valve disease,CAVD)发生发展中的保护作用及作用机制。方法:胶原酶消化法分离并培养猪主动脉瓣膜间质细胞,用高钙、高磷法刺激建立主动脉瓣间质细胞钙化模型。采用不同浓度的GLP-1分别干预VICs,通过检测细胞裂解液中钙离子浓度确定最佳浓度。用最佳干预浓度的GLP-1刺激细胞,提取RNA及蛋白,通过RT-PCR以及Western blot分别测定骨桥蛋白(osteopontin,OPN)、Runt相关转录因子2(runt-related transcription factor 2,Runx-2)以及相关信号通路p65蛋白的表达情况。结果:GLP-1作用导致细胞裂解液钙离子浓度降低且最大刺激浓度为200 ng/mL。相比于对照组,GLP-1干预组OPN、Runx-2 mRNA和蛋白表达都降低,p65蛋白表达也降低。结论:GLP-1能够通过抑制p65的表达进而抑制VICs的钙化及其成骨表型分化。

线粒体转录因子A在心力衰竭中的研究进展

线粒体对维持心肌细胞正常生理功能至关重要,越来越多的研究表明,线粒体功能障碍是心力衰竭进展的关键因素之一。线粒体转录因子A通过转录与包裹线粒体DNA的方式来保护线粒体DNA的稳定性。现通过对线粒体转录因子A的分子生物学特性、线粒体及线粒体转录因子A在心力衰竭中的作用机制等方面进行综合阐述,进一步讨论提升心力衰竭细胞内线粒体转录因子A的方法,为其治疗心力衰竭提供新的思路。

微小RNA在心脏传导系统中的研究现状

心脏传导系统承担着起搏和传导冲动的功能,确保心房心室完成协同收缩及射血过程。心脏传导系统的正常运作是多种转录因子、离子通道蛋白及其他相关蛋白共同调控结果。微小RNA(miRNA)可参与心血管疾病的发生发展,并对心脏传导功能具有调控作用。因此,本文对miRNA在心脏传导系统的作用和机制做一综述。

野生大豆耐逆分子调控机制研究进展

野生大豆(Glycine soja)起源于中国,是栽培大豆(G.max)的近缘祖先,逆境适应能力强,是研究耐逆分子机制和挖掘耐逆关键调控基因的优良材料。该文综述了野生大豆耐逆基因组、转录组和蛋白质组等组学研究进展,总结了近年来类受体蛋白激酶、转录因子、离子通道和氧化还原在野生大豆耐逆应答中的调控作用及机制,为耐逆作物新品种培育提供了新思路。