水稻病程相关蛋白质在逆境胁迫下的表达研究

植物病程相关(PR)基因一般在病原物侵染过程中受诱导发生转录上调.目前有证据提示植物PR基因在非生物逆境胁迫下也发生转录变化,但其蛋白质的表达变化情况还鲜有报道.为了解水稻PR蛋白质在逆境胁迫下的表达特征,本文采用免疫印迹技术(Western blotting,WB)调查了8个PR蛋白质在冷、热、旱、淹和盐等5种胁迫下的表达谱.结果表明:在冷胁迫下PR8表达上调,在热胁迫下PR1a、PR3、PR5和PR16表达下调;在旱胁迫下PR1a、PR2和PR8表达上调,而PR5和PR16表达下调,在淹胁迫下PR1、PR2和PR15表达上调,PR1a、PR3、PR5和PR8表达下调;在盐胁迫下PR2和PR3表达上调,而PR1a、PR5、PR8和PR16表达下调.另外,对这些PR基因的上游启动子区进行分析,发现存在与胁迫响应相关的调控元件,其中脱落酸反应元件(ABRE)、TC-rich repeats和HSE的出现频率较高.这些蛋白质表达数据进一步佐证了PR蛋白在逆境胁迫反应中发挥着重要且不尽相同的作用.

蛋白质组学分析揭示玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性

【目的】从蛋白质组学的层面探讨玉米籽粒发育过程中胁迫相关蛋白的表达特性,分析其功能,揭示籽粒自身防御系统的分子调控机理。【方法】大田条件下,以玉米品种登海661(DH661)为供试材料,67 500株/hm^2密度下种植,开花期人工饱和授粉后第3、5、10、15、20、30、40和50天(DAP)取果穗中部籽粒。TCA-丙酮沉淀法提取籽粒总蛋白,用同位素标记相对定量(i TRAQ)技术进行蛋白质组学分析。通过匹配Uniprot玉米蛋白数据库鉴定籽粒总蛋白,并且用基因本论(GO)注释按照生物过程、分子功能及细胞组件进行功能分类。分析鉴定籽粒发育过程中显著差异表达的胁迫相关蛋白,并且将其分层聚类以展示其在籽粒发育过程中的表达模式。【结果】通过匹配玉米蛋白数据库,籽粒中总计鉴定到4 751个蛋白,这些蛋白涉及多种生物过程与分子功能,其中代谢过程与分子过程是最主要的两个生物过程,而催化活性与绑定功能是最主要的两个分子功能类别,表明这些生物过程与分子功能对籽粒发育具有重要作用。定量分析检测到123个胁迫相关蛋白在玉米籽粒发育过程中显著差异表达,主要参与籽粒蛋白修饰(33个)、活性氧(ROS)体内平衡(31个)、贮藏物质保护(17个)、病虫害响应(8个)及其他胁迫响应过程(34个)。蛋白修饰相关蛋白主要包含一系列的热激蛋白、肽基脯氨酰顺反异构酶及蛋白二硫键异构酶,并且这些蛋白在籽粒不同发育阶段均显著积累,这对稳定籽粒中的蛋白结构具有重要作用。ROS相关蛋白包含不同的抗氧化酶系,并且主要在籽粒发育前、后期显著积累,维护了ROS的体内平衡。贮藏物质保护相关蛋白主要包含多种蛋白酶抑制剂、油脂体蛋白及油脂体固醇蛋白,并且这些蛋白随着籽粒发育不断上调表达,保护了贮藏物质的合成与积累。病虫害响应相关蛋白同样在籽粒发育后期显著积累,增强了籽粒对生物胁迫的抗性。其他胁迫响应相关蛋白主要包括一系列的晚期胚胎丰富蛋白(LEA)、膜联蛋白、脂质转移蛋白、非特异性脂质转移蛋白及脂氧合酶,其中LEA在籽粒发育后期显著积累,膜联蛋白与脂氧合酶主要在发育前期显著表达,而脂质转移蛋白及非特异性脂质转移蛋白在籽粒不同发育阶段均有积累,表明这些蛋白在籽粒不同发育阶段发挥重要作用。【结论】胁迫相关蛋白在籽粒不同发育阶段显著积累,构建了一个协同、多样、稳定的防御调控机制,维护了籽粒正常的发育过程。

香蕉胁迫相关蛋白基因的克隆及其表达分析

通过随机克隆测序的方法从香蕉根系cDNA文库中获得胁迫相关蛋白基因,命名为MaSAP1(GenBank登录号为AGH14257.1)。扩增获得的cDNA序列与质粒OZ092的目的片段序列一致,表明MaSAP1是香蕉SAP基因编码框全长cDNA,包含一个510bp的最大开放阅读框,编码一个长169个氨基酸的蛋白质。蛋白质序列同源比对发现其含有完整的A20和AN1基序结构。系统进化树比对分析表明,MaSAP1与水稻和獐茅的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,MaSAP1基因在香蕉根和果实中的表达量较高,在茎中的表达量最低。实时荧光定量PCR分析表明MaSAP1响应激素的处理,同时也响应干旱、低温、高盐和枯萎病菌的侵染等胁迫。可见,MaSAP1基因在植物生长发育和植物响应逆境中具有重要作用。

铅污染下芦苇体内铅的分布和铅胁迫相关蛋白

用Pb(NO3 ) 2 10mmol/L处理芦苇幼苗 7d后 ,检测铅在其不同器官、细胞不同区隔和不同化学状态之间的分布以及铅胁迫相关蛋白。结果显示 ,受铅污染后芦苇幼苗根、地下茎、茎和叶片的铅含量增加 ,它们的大小顺序为根 >地下茎 >茎 >叶片。细胞不同部分铅含量的大小顺序为细胞间隙 >细胞壁 >液泡 >细胞质。在根部和叶片中 ,均以活性较低的醋酸可提取态铅和盐酸可提取态铅占优势。在铅胁迫下 ,从芦苇根和叶片中检测出一些铅结合蛋白。另外 ,铅除诱导芦苇合成一种新的不结合铅的蛋白质外 ,还导致一种分子量大约为 72 0 0 0的蛋白质消失。芦苇抗铅胁迫有以下几种机制 :根部比地上部分积累较多的铅 ;铅在体内形成难溶性化合物 ;铅沉淀在质外体内 ;

环境胁迫对双歧杆菌黏附能力和黏附相关蛋白的影响

双歧杆菌是天然存在于人和动物肠道的微生物,对宿主发挥生物屏障、调节肠道菌群、提高免疫、抗炎和抗肿瘤等有益作用,所以经常以益生菌的形式添加到乳制品和其他食品中。双歧杆菌的黏附定植是持续发挥益生作用的前提基础。然而,双歧杆菌在生产、包装、运输、储藏和消费过程中受到许多环境胁迫因素(如热、氧、酸、胆盐和渗透压等)的影响。这些环境因素会影响双歧杆菌黏附能力和黏附相关蛋白的表达。对环境胁迫对双歧杆菌存活的影响、双歧杆菌黏附能力的影响因素和环境胁迫对黏附相关蛋白的影响等方面的研究进展进行了综述。

水稻突触融合相关蛋白基因(OsKNOLLE)在酵母中的异源表达及在非生物胁迫中的作用初探

突触融合相关蛋白属于多功能蛋白家族SNARE(SolubleN-ethylmaleimide-sensitive factor attachment pro-tein receptor)的亚家族蛋白,这类家族在植物的许多生理过程中都起着非常重要的作用。为探明水稻突触融合相关蛋白OsKNOLLE(Syntaxin-related protein KNOLLE)的功能,文章从"中花11"水稻根中克隆OsKNOLLE基因的CDS序列并构建到酵母表达载体pYX212上,同时转化酿酒酵母菌株BY4741。通过比较不同酵母转化子在多种非生物因子胁迫下的表型,显示转OsKNOLLE酵母菌比对照菌适应逆境能力更强,表明OsKNOLLE与盐、Cu2+、H2O2、Cd2+、Hg2+胁迫相关,推测OsKNOLLE在植物对逆境的耐性中发挥重要作用。本研究为OsKNOLLE基因的研究提供方法支持,同时明确了其与不同非生物因子的相关性。

怀玉山高山马铃薯胁迫相关蛋白基因的克隆和序列分析

为了揭示怀玉山高山马铃薯胁迫相关蛋白的生物学功能,从试管苗转录组数据库中筛选到胁迫相关基因的核心片段,利用RT-PCR技术克隆出怀玉山高山马铃薯的胁迫相关蛋白基因,并采用生物信息学方法进行序列分析.结果表明,怀玉山高山马铃薯胁迫相关蛋白基因的cDNA总长度为681 bp,G+C含量为47.58%;该蛋白由226个氨基酸组成,相对分子质量为24781.71,等电点为9.16,是亲水性蛋白.怀玉山高山马铃薯胁迫相关蛋白的二级结构由α-螺旋(42.48%)、β-片层(15.93%)以及无规则卷曲(41.59%)构成,C端含有无规则卷曲,N端含有β-片层和无规则卷曲,且无规则卷曲、β-片层和α-螺旋散布于整个蛋白质中;三级结构为二聚体.胁迫相关蛋白主要存在于细胞核、叶绿体、细胞质、线粒体和细胞外.怀玉山高山马铃薯胁迫相关蛋白在进化上与Solanum tuberosum(马铃薯)胁迫相关蛋白亲缘关系最近.

低盐胁迫下三疣梭子蟹γ-氨基丁酸及其A型受体相关蛋白对渗透压调节的影响

为探究低盐胁迫下γ-氨基丁酸(GABA)及其A型受体相关蛋白(GABARAP)在三疣梭子蟹渗透压调节过程中起到的作用,实验检测了低盐度10条件下,三疣梭子蟹在0, 3, 6, 9, 12, 24, 36,48 h的血清渗透压、血清氯离子(Cl-)浓度等指标,同时对鳃组织的GABA量以及GABARAP基因表达量变化进行测定.结果显示,血清渗透压和血清Cl-浓度在12 h内显著下降(P<0.05), 12 h后趋于稳定;相对0 h,血清Cl-浓度降低17.93%,血清渗透压降低24.46%,与外界海水渗透压的差值维持在(183.21±9.51)mOsm·kg^(-1). GABA量及GABARAP基因表达量波动上升, 12 h后基本维持稳定.研究结果表明,三疣梭子蟹对低盐度条件的适应性调节在12 h内进行,之后基本维持稳定,GABA量以及GABARAP基因表达量在此过程中呈现显著的正相关关系,对血清Cl-浓度的调节起到了重要作用,使得12 h后血清渗透压与外界海水渗透压维持在(183.21±9.51)mOsm·kg^(-1),保证各项生理活动的正常进行.

地黄连作胁迫响应机制的块根蛋白质组学分析

地黄种植过程中存在严重的连作障碍问题,连作导致块根无法正常膨大、产量品质下降、土传病害严重等。本研究以正、重茬地黄块根为试验材料,通过差异蛋白质组学技术分析连作下地黄块根蛋白质表达谱变化,并进一步采用q RT-PCR技术对锁定的差异蛋白质表达量变化进行验证分析。研究结果发现,连作导致与块根重要生理代谢过程和主要成分合成相关的蛋白质都下调表达,与蛋白质折叠相关的伴侣素(chaperonin)在重茬地黄块根中全部下调表达;连作下与胁迫响应、抵御相关的蛋白质(如pathogenesis-related protein 10,cytochrome P450,Type IIIa membrane protein cp-wap13等)均上调表达。q RT-PCR定量分析证实重茬地黄块根中PR-10基因表达量显著高于正茬地黄;PR-10基因在尖孢镰刀菌病原菌侵染下能够明显被诱导表达,表达量随着侵染时间的增加而逐渐升高,验证了差异蛋白质组学分析的结果。可见连作胁迫对地黄块根蛋白质表达谱有显著影响,导致蛋白质表达紊乱,连作植株生理代谢过程异常,碳水化合物和能量代谢缓慢,产生连作障碍效应。

C-反应蛋白、纤维蛋白原和脂蛋白(a)与急性冠脉综合征的相关性

目的 探讨C 反应蛋白(CRP)、纤维蛋白原(Fig)和脂蛋白(a) [Lp(a) ]在急性冠脉综合征(ACS)中的意义。方法 测定39例ACS患者和33例稳定性心绞痛(SAP)患者血CRP、Fig和Lp(a)浓度,比较两组之间的差别,同时检测冠心病其他常见危险因子并和CRP、Fig、Lp(a)一起作Lo gistic回归分析。结果 ACS组血CRP和Fig水平明显高于SAP组(P<0 .05);ACS组和SAP组血Lp(a)水平无显著性差异(P>0 .05)。Logistic回归分析发现只有CRP有统计学意义(P<0 .05)。结论 CRP和Fig在ACS的发生、发展过程中可能起着重要的作用;Lp(a)与ACS的关系有待进一步研究。

水稻病程相关蛋白质OsPR1A参与光响应信号

水稻中有900多个PR基因,其中OsPR1A属于类丝氨酸羧肽酶家族,被广泛作为抗性反应的标志物。本试验对水稻幼苗进行冷、热、旱、淹、盐以及不同光照处理,提取全蛋白质并进行免疫印迹(Western blot,WB)分析,发现在不同逆境中OsPR1A的表达量呈现不同变化趋势,尤其对光照的响应明显,全光照下OsPR1A表达量逐步上升,昼夜交替的光照情况下OsPR1A的表达量保持稳定,全黑暗环境中表达逐渐下降,离体叶片中OsPR1A的表达与活体类似。初步证实,光有可能通过OsPR1A参与调节水稻的防卫反应,使水稻在生长发育和抗性反应过程中达到平衡,从而适应各种环境变化。

小麦SAPs家族分析及TaSAP1;1耐盐和低磷胁迫功能研究

胁迫相关蛋白(SAPs,stress-associated proteins)在植株应答非生物逆境中扮演重要角色,但对小麦中该家族基因信息及成员的功能了解尚少。本研究对小麦SAP家族基因鉴定得到62个成员,并结合系统进化、基因结构和蛋白基序组成进行了分析。应用qRT-PCR研究前期发现的该家族低磷胁迫应答成员TaSAP1;1的表达特征,结果表明其表达量在两种胁迫后均显著增加。该基因存在生物多样性,亚细胞定位分析发现TaSAP1;1定位于细胞核。构建表达载体并转化烟草,获得过表达转基因系(OE,overexpression lines),结合表型特征和植株鲜重、叶面积以及叶绿素含量等参数分析发现,过表达该基因不仅提高了植株耐盐性,还增强了对低磷胁迫的抵御。其中过表达株系较野生型耐盐性和耐低磷能力增加可能分别与部分ABA信号途径基因NtSAPKs表达量增加引起的气孔关闭速度加快和部分磷转运蛋白(PTs,Phosphate transporters)基因的上调表达有关。此外,酵母双杂交技术分析发现TaSAP1;1与小麦转氨酶TaAMTR存在的相互作用可能也参与了该基因抵御胁迫的功能。研究结果丰富了对小麦SAP基因家族的认识,也对其成员参与非生物胁迫的功能有了新理解,为作物综合抗逆遗传改良提供了理论依据。

2种虾脊兰属(Calanthe R.Br.)植物热胁迫相关基因表达模式分析

虾脊兰属(Calanthe R.Br.)植物物种多样性丰富,但在全球变暖的环境影响下,极端高温天气频繁出现,加剧了非生物胁迫对该属物种生存和繁殖的危害。本研究以兰科(Orchidaceae Juss.)6种虾脊兰属植物作为研究对象,通过高温半致死生理实验初步确定不同虾脊兰属植物的耐热性,并挑选耐热型银带虾脊兰(Calanthe argenteostriata C.Z.Tang&S.J.Cheng)和热敏感型三棱虾脊兰(C.tricarinata Lindl.)进行转录组测序,以筛选热胁迫相关基因,并分析其表达差异及功能。同时利用实时荧光定量PCR技术检测其基因在不同温度下的表达模式,分析相关基因与耐热性的关系。结果表明:(1)6种虾脊兰属植物的耐热性由弱至强排序:三棱虾脊兰<钩距虾脊兰<三褶虾脊兰<西南虾脊兰<中华虾脊兰<银带虾脊兰。(2)在耐热型银带虾脊兰和热敏感型三棱虾脊兰中鉴定到响应热胁迫的基因家族包括HSP、HSF、LEA、XTH、TIL。(3)三棱虾脊兰耐热相关基因表达的上限温度为30℃,超过该温度则对三棱虾脊兰造成伤害;银带虾脊兰9个耐热相关的差异基因在40℃下依然保持较高的表达量,可能因此获得了对高温胁迫较高的耐受性。本研究从分子水平上探究虾脊兰属植物对高温的响应,为筛选耐热性关键基因及培育耐热性较强的园林植物提供重要的线索,对现代园林育种具有重要的指导意义和应用价值。

铅胁迫对向日葵幼苗矿质元素吸收及蛋白二级结构的影响

为探究向日葵对重金属胁迫在生理及蛋白结构上的响应机制,试验以‘2603’‘HA89’‘HA300’3种向日葵品种的三叶一心期幼苗为材料,设置5组不同质量浓度梯度铅胁迫(0、200、400、600、800 mg·L-1),测定幼苗对6种矿质元素(Mg、Cu、Ca、Zn、Fe、K)吸收的变化及向日葵幼苗蛋白二级结构的变化,结果表明:随着铅胁迫浓度的增加,品种‘2603’对矿质元素的吸收增加、蛋白二级结构中无序结构增加,结构趋于松散,品种‘HA89’对矿质元素吸收受到抑制、蛋白二级结构中有序结构增加,结构趋于稳定,同时向日葵幼苗在铅胁迫下对矿质元素的吸收与蛋白二级结构的稳定性存在负相关关系,最显著为Ca元素与α-螺旋相关性为-0.9、与β-转角相关性为0.95,这表明向日葵幼苗对铅胁迫的抵御机制在生理及蛋白结构上具有一致性。此研究可为进一步探索向日葵抗重金属胁迫提供理论依据,同时为后续挖掘向日葵对重金属的防御机制研究及探明植物抗重金属胁迫机理研究提供理论依据。

橡胶树蛋白激酶基因SnRK2.7的克隆及表达

为了探索蔗糖非发酵相关蛋白激酶2(Sucrose non-fermentating1-related protein kinase 2,SnRK2)在巴西橡胶树响应低温胁迫应答中的作用,采用RT-PCR技术,从橡胶树抗寒无性系93-114的叶片中克隆了SnRK2亚家族的一个成员,命名为HbSnRK2.7。该基因包含一个1095 bp的开放阅读框,编码364个氨基酸。HbSnRK2.7的分子量为41.39 kD,等电点为4.70,具有保守丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域,预测其能催化磷酸基从ATP转移到蛋白质底物上的丝氨酸/苏氨酸残基上,也是磷酸化位点的集中区域,还具有非生物胁迫所需的结构域和ABA(脱落酸)依赖的HbSnRK2.7激活所需结构域。q-PCR结果显示,HbSnRK2.7基因响应ABA诱导,呈下调表达模式。在ABA处理8 h时,表达量下调到最低点。在低温胁迫下,HbSnRK2.7的表达量极显著降低。低温胁迫4 h和8 h时,HbSnRK2.7持续下调表达,低温胁迫24 h时,HbSnRK2.7表达量下调到最低,大约为非胁迫表达量的1/2。而且,HbSnRK2.7在不抗寒种质中的表达量显著高于抗寒种质。这些结果表明,HbSnRK2.7可能作为负调控因子介导橡胶树依赖ABA的低温胁迫抗性形成。

水稻铁硫蛋白合成相关基因研究获新进展

近日，中科院华南植物园科学家成功鉴定了水稻数十个参与铁硫合成的相关基因，并总结了这些基因对不同非生物胁迫的响应规律。该研究成果日前在线发表于《植物细胞与环境》。

大豆胁迫相关蛋白GmSAP3基因的克隆和表达分析

胁迫是影响植物生长发育和农作物产量的重要因素。胁迫相关蛋白(stress associated protein,SAP)是一类锌指蛋白,广泛参与植物发育和胁迫响应。为了研究大豆SAP基因的功能,本研究以‘商豆1201’为材料克隆了GmSAP3基因,并进行了生物信息学分析,采用RT-PCR分析该基因在大豆不同组织和温度胁迫下的表达模式。结果表明,GmSAP3基因CDS序列全长为513 bp,编码170个氨基酸,GmSAP3蛋白等电点pI为6.79,分子量为18.30568 kD;序列分析发现,GmSAP3含有2个保守结构域(zf-A20和ZnF-AN1),序列比对和进化分析发现GmSAP3与GmSAP26亲缘关系最为接近。RT-PCR结果表明,GmSAP3在大豆不同组织中均有表达,其中根和叶片表达较高;GmSAP3受高温胁迫诱导表达,推测该基因在大豆胁迫响应中具有重要作用。本研究为GmSAP3基因功能研究提供了一定的理论支持。

巴西橡胶树HbSAP1基因克隆及表达分析

胁迫相关蛋白(Stress associated proteins,SAPs)在植物免疫应答和胁迫反应中发挥着重要作用。采用电子克隆和RT-PCR相结合的方法,从巴西橡胶树中分离胁迫相关蛋白基因Hb SAP1。结果表明:Hb SAP1基因的开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸。Hb SAP1蛋白预测分子量为18.87 ku,等电点为7.98,具有典型的A20和AN1锌指结构域。实时荧光定量PCR分析结果表明,Hb SAP1基因在巴西橡胶树各组织中均有表达,以茎尖中的表达量最高。同健康橡胶树相比,Hb SAP1基因在死皮橡胶树胶乳和树皮中的表达量显著升高。伤害、H2O2、乙烯利及茉莉酸甲酯处理均能使胶乳中Hb SAP1基因的表达上调。低温及PEG诱导的干旱胁迫下,Hb SAP1基因在叶片中的表达显著增强。上述结果表明,Hb SAP1基因可能在橡胶树死皮发生、非生物胁迫应答、乙烯及茉莉酸信号转导中发挥重要调控作用。

不同类型冠心病患者血浆氧化低密度脂蛋白及其抗体变化的临床意义

目的 探讨急性冠脉综合征 (ACS)、稳定型心绞痛 (SAP)患者血浆血脂、氧化低密度脂蛋白 (OX-L DL)及其抗体 (Anti- OX- L DL)变化在冠状动脉粥样硬化 (AS)发生、发展中的作用及其相关性。方法 分别用酶联免疫吸附法测定 136例冠心病 (ACS组 10 6例 ,SAP30例 )及 5 6例正常对照组的血浆血脂、OX- L DL、Anti- OX-L DL,并进行直线相关性分析。结果 1冠心病组血脂 TC、TG、L DL- C与对照组存在显著差异 (P<0 .0 1)。 2ACS组血浆 OX- L DL及 Anti- OX- L DL与 SAP组、对照组比较 ,P均 <0 .0 1;SAP组与对照组比较上述指标差异无显著性 (P>0 .0 5 )。 3ACS组 OX- L DL与 L DL呈正相关 (r=0 .6 4 2 ,P<0 .0 1) ;Anti- OX- L DL与 L DL无关 (r=0 .341,P>0 .0 5 )。结论 高脂血症是冠心病的绝对危险因素 ;OX- L DL及其抗体在 ACS发病中起重要作用 ;Anti- OX- L DL 作用不依赖于 L DL。

根癌农杆菌胁迫下多花蔷薇(Rosamultiflora‘Inermis4’)的基因表达分析

多花蔷薇无刺4号(Rosamultiflora‘Inermis4’)对根癌病有较强抗性。以根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)接种多花蔷薇无刺4号为目的材料,刺伤处理为对照,采用抑制差减杂交(suppressionsubtractivehybridization,SSH)方法,构建了富集多花蔷薇根癌病抗性相关基因的差减cDNA文库。差异筛选差减cDNA文库后,随机选取增强表达的92个克隆进行测序,去除冗余的cDNA和病菌的基因片段,共得到53个单一序列。利用GenBank数据库进行核酸和蛋白质同源性比较,获得的cDNA片段功能涉及:细胞分裂、生长(22个克隆),逆境防御、信号转导及激素调节(11个克隆)以及初生与次生代谢(10个克隆)。另有10个基因片段功能未知,可能为新的EST。根据测序及比对分析结果,对多花蔷薇无刺4号抗根癌病的分子机理进行了探讨。