植物伸展蛋白的基因及其表达的调控

植物细胞壁中存在多种伸展蛋白。它们由伸展蛋白多基因族编码。调节伸展蛋白基因表达的因素有遗传密码使用的倾向性、发育程序、机械损伤、乙烯、病原和植物抗毒素诱导剂等。

中国汉族人群SNPH基因多态性与精神分裂症的关联研究

目的探讨伸展蛋白(syntaphilin,SNPH)基因与中国汉族人群精神分裂症(schizophrenia,SZ)之间的关联性。方法采用TaqMan探针基因分型技术对389例SZ患者(病例组)和433例健康对照(对照组)的SNPH基因5个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)位点(rs3764714、rs3795139、rs3803947、rs3803949、rs6134520)进行基因分型及连锁不平衡分析。分析等位基因、基因型以及单倍型频率分布有无差异,比较两组不同遗传模式下基因型分布有无差异。结果SNPH基因5个SNP位点连锁不平衡分析结果显示,5个位点可构成一个5个基因位点所组成的单倍型区块(D’>0.8)。5个基因所组成的单倍型A-A-A-C-T、G-A-G-T-T、G-G-G-C-C频率分布在病例组与对照组间差异无统计学意义(P=0.978、P=0.535、P=0.524)。SNPH基因5个SNP位点等位基因及基因型频率分布在病例组与对照组之间差异均无统计学意义。在共显性、显性、隐性及加性遗传模式下,该5个SNP位点基因型频率分布在病例组与对照组之间差异也无统计学意义。结论在中国汉族人群中,SNPH基因可能不是SZ的易感基因。

受GA_3诱导的一个水稻伸长相关基因的初步鉴定

采用 m RNA差异显示技术对受 GA3诱导的水稻伸长相关基因进行了分离和鉴定。经 10 0个引物组合差异显示 ,在获得 2 1个受 GA3诱导表达的 c DNA片段的基础上 ,对其中的 GA15 b片段克隆进行了序列测定。其序列经国际联网BLAST查询表明 GA15 b为伸展蛋白类似蛋白的候选基因片段。定量 PCR进一步确证 GA15 b受 GA3所诱导。Southern杂交表明 GA15

草莓果实成熟软化相关基因研究进展

对草莓果实细胞壁水解酶和伸展蛋白在成熟软化时的功能和作用进行了阐述,并对已报道的相关编码酶(或结构蛋白)的基因进行了描述和评价。指出纤维素酶、果胶裂解酶和伸展蛋白是参与草莓果实成熟软化的关键因子;并提出利用RNA干扰等生物技术对关键基因进行调控,降低相关酶的mRNA表达,提高草莓果实硬度的研究思路。

紫草LeEXT-1基因的克隆、序列及表达分析

以硬紫草细胞为材料,采用快速扩增cDNA末端法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆了由抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)和cDNA芯片技术筛选获得的在黑暗条件下优先表达的LeEXT-1基因的全长cD-NA。生物信息学分析结果表明,该cDNA全长为1 077 bp,编码1个含247个氨基酸的蛋白,与编码伸展蛋白(extensin)的基因具有高度的同源性。基因表达分析结果表明,当紫草细胞从B5培养基转到M9培养基时,LeEXT-1基因在2 h内被快速诱导表达,随后又逐渐降低到一个较低的水平。该基因的克隆为进一步研究伸展蛋白在紫草宁合成调控中的作用奠定了基础。

水稻抗病相关基因的分离克隆和功能鉴定

水稻白叶枯病和稻瘟病分别是由白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo）和稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）引起，是世界水稻生产中的两大重要病害，造成的损失巨大。通过改良水稻自身防御体系来控制病害，是一种既经济又绿色的方法。鉴定水稻抗病相关基因，研究水稻抗病机理对改良水稻有着重要的理论意义和应用前景。植物激素生长素诱导的信号通常被认为能调节植物的生长和发育。本研究报道的水稻基因GH3-8是1个生长素反应基因，在依赖于生长素的发育中发挥功能，同时也调节不依赖于水杨酸和茉莉酸的信号路径的抗病反应。白叶枯病菌诱导水稻至少在被侵染部位合成生长素，而生长素继而诱导水稻大量合成松弛细胞壁的蛋白质——伸展蛋白（α-和β-expansins），破坏细胞壁对病原菌的先天屏障作用，以利病原菌在水稻中生长繁殖。在携带有抗病基因Xa21或Xa26抗病水稻品种中，病原菌引起的水稻感染部位生长素的合成可诱导水稻快速合成IAA酰胺合成酶GH3-8。GH3-8通过催化IAA-氨基酸的合成抑制生长素的作用，从而阻止细胞壁的松弛，增强植物对病原菌的自身免疫功能。超量表达GH3-8基因增强水稻对白叶枯菌的抗性，同时也延缓了植株的生长和发育，至少部分抑制了生长素信号,从而抑制了α-和β-expansins的合成。本研究结果揭示了病原菌利用生长素作为毒性因子侵染水稻的机理以及水稻应对这一毒性因子的调控途径，同时也从一个方面解释了植物在抗病反应中通常要付出生长被抑制的代价的原因。超量表达GH3-8导致植株不育。通过正反交试验显示GH3-8超量表达植株是雄性和雌性都不育。通过形态学观察发现，GH3-8超量表达植株的雌蕊柱头发育不正常；通过激光共聚焦显微镜对雌蕊胚囊观察发现，GH3-超量表达植株的成熟胚囊发育不正常，这可能是GH3-8超量表达植株雌性不育的原因。通过形态学观察发现，GH3-8超量表达植株的雄蕊和野生型无异，但花粉碘染显示,GH3-8超量表达植株大部分花粉都败育，这可能是GH3-8超量表达植株雄性不育的原因。通过分析GH3-8基因表达模式,显示GH3-8基因特异在雄蕊高表达，并随着花的发育表达强弱也不断变化，而在雌蕊基本检测不出表达。组织和时间的特异表达也印证了GH3-8在调控花的发育中起作用。利用酵母单杂交技术，筛选得到和GH3-8基因启动子互作的几个生长素反应因子。其中OsARF8超量表达激活GH3-8基因的表达，证明OsARF8是调控GH3-8基因表达的转录因子。通过分析OsARF8基因表达模式,显示OsARF8基因特异地在雌蕊高表达，而在雄蕊表达很低。OsARF8基因超量表达植株和野生型植株相比育性下降。花粉碘染显示OsARF8基因超量表达植株大部分花粉败育；检测雌蕊没有发现和野生型有显著差异。花粉的育性下降可能是OsARF8超量表达植株育性下降的原因。生长素信号路径中的基因（OsARF8和GH3-8）的不正常表达影响了水稻育性，说明生长素信号可能在调控水稻育性中有重要作用。检测水稻穗发育中生长素分布,也显示生长素和穗的发育密切相关。在水稻品种明恢63中抑制1个维生素B1合成基因OsDR8的表达，显著提高了转基因植株对白叶枯病和稻瘟病的敏感。外源应用维生素B1可以互补抑制OsDR8基因对水稻植株抗病的影响。几个防御反应基因包括防御信号路径的早期功能基因OsPOX和OsPAL基因以及路径下游基因OsPR1a、 OsPR1b、OsPR4、OsPR5 和OsPR10的表达在OsDR8抑制表达的植株中下降。这些结果说明OsDR8影响植株的抗性可能是通过影响防御反应基因的表达，OsDR8的功能在信号路径的上游。另外，维生素B1的积累可能是水稻植株对白叶枯病和稻瘟病的抗性所必需的。通过筛选水稻T-DNA插入突变体库，发现1个类病斑突变体。侧翼序列分析显示T-DNA插在1个基因（命名为OsDR9）的开放读码框。预测OsDR9基因编码由180个氨基酸组成的功能未知蛋白。OsDR9基因在茎和幼穗中表达很低，而在幼苗、剑叶、叶鞘和愈伤表达较高，在根中没有检测到表达。另外OsDR9基因在老叶中比新叶表达更高。突变体对稻瘟病和胡麻叶斑病表现高抗。对有类病斑的叶片进行组织化学检测和DNA断裂分析显示细胞死亡具有凋亡特征。病程相关蛋白PR4和PR8以及稻瘟病相关基因AOS2在突变体中上升表达。突变体植株也积累了自发荧光物质、SA、JA和植保素（momilactone A 和 sakuranetin）。突变体提高了超氧化物和H2O2的水平。将1个来源于水稻品种日本晴的包含有OsDR9基因的10.5 kb片段转入突变体02Z15AM37，转基因植株类病斑表型消失，说明由于T-DNA插入导致的OsDR9突变是引起类病斑表型的原因。这些结果说明,OsDR9是水稻抗病和细胞凋亡的1个负调节子。

欧洲黑杨PnEXPA1基因多态性与稳定碳同位素比率的关联分析

对欧洲黑杨α-expansin基因PnEXPA1的SNP多态性与水分利用效率相关性状稳定碳同位素比率(δ13C)进行了关联分析。利用SNaPshot技术对PnEXPA1基因内11个SNP位点进行了基因型分型,发现各SNP位点优势基因型均为纯合,且其频率高于杂合基因型。关联分析显示:SNP8和SNP12在采用单因素方差分析(ANOVA)和一般线性模型(GLM)2种方法时均与δ13C值显著关联。SNP8为exon 1内的无义突变,可解释6.620%的表型变异;而SNP12位于intron 1中,遗传贡献率为6.613%;这2个SNP位点与SNP9、SNP13共同位于一个高连锁不平衡(LD)的单倍型块中。SNP8与SNP12的TT基因型无性系均具有较高的δ13C值,为优势基因型。

红肉枇杷(Eriobotrya japonica)伸展蛋白基因家族的全基因组鉴定与分析

伸展蛋白(extensin,EXT)属于富含羟脯氨酸的糖蛋白(hydroxyproline-richglycoprotein,HRGP)的一类,是细胞壁中的一种结构蛋白,在植物的生长中发挥多种作用。本研究在枇杷基因组中进行了EXT基因家族的全基因组鉴定,从所有枇杷蛋白编码基因中鉴定到112个EXT序列。根据结构域的类型、特征基序的数量和信号肽的有无,将112个EXT序列分为8类,包括6个经典的EXT(classicalEXT,CEXT)、8个formin同源EXT(formin homolog(FH)chimericEXT,FHEXT)、6个富含亮氨酸重复序列的嵌合EXT(leucine-rich repeat(LRR)chimeric EXT,LRX)、14个富含脯氨酸的EXT类受体激酶(proline-rich EXT-like receptor kinase,PERK)9个短EXT(shortEXT,SEXT)、1个长嵌合EXT(longchimericEXT,LEXT)56个其他嵌合EXT(other chimericEXT,OEXT)和12个潜在EXT(potentialEXT,PEXT)。并通过保守基序分析和基因结构可视化表明具有相同分类的EXT保守基序和基因结构相似,顺式调控元件分析表明EXT家族可能在多种植物激素响应和逆境胁迫中发挥重要作用,共线性分析进一步阐明了EXT基因家族的扩增可能是由于全基因组复制事件的发生。本研究为枇杷EXT家族基因分子功能的研究提供了一个参考的方向。

参与植物防御反应的LRR型蛋白结构与功能

植物含有多种富含亮氨酸重复(LRRs)结构的蛋白质,它们在植物生长、发育和抗病反应等方面发挥着重要作用。综述了这类具有LRRs结构蛋白质家族的结构特征及其参与植物防御反应的功能。参与植物防御反应LRR型蛋白质家族包括:抗病基因编码蛋白质、类受体蛋白激酶、多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白和伸展蛋白家族。这四大蛋白质家族成员主要通过LRRs结构识别并结合病原物蛋白质,参与抗病信号传递,诱导植物防卫基因的表达,使植物获得系统抗性。其中LRRs序列中氨基酸的不同和单位重复数目的差异决定了蛋白识别的特异性和结合能力。