巴西橡胶树胚胎晚期丰富蛋白基因的克隆及序列分析

根据抑制性消减杂交文库分离的EST片段,采用3'-RACE技术从巴西橡胶树胶乳中获得HbLEA14基因的全长cDNA序列,其ORF长456 bp,编码151个氨基酸,预测HbLEA14蛋白分子量为16.58 ku,等电点为5.10。同源性比对显示,HbLEA14与蓖麻RcLEA14、乳浆大戟EeLEA14、陆地棉GhLEA14、大豆GmLEA14、拟南芥AtLEA14、番茄SlER5的同源性分别为88%、80%、75%、73%、65%和61%,属于非典型第2组LEA蛋白。RT-PCR结果显示,死皮植株胶乳中HbLEA14的表达量明显高于健康树。

转晚期胚胎发生丰富蛋白(LEA)基因棉花及抗旱性分析

本研究将紫杆柽柳(Tamarix and rossowii Litv)晚期胚胎发生丰富蛋白(LEADQ663481)基因导入新疆早熟棉新陆早18号,通过冬季海南加代、夏季新疆继代的方法获得T3代转基因棉花株系。从40株大田卡那霉素检测阳性植株中,经过PCR筛选证明3株为阳性的转化株。在室内条件下,对转化株幼苗进行水培实验,并用12%(w/v)PEG-6000处理12h模拟干旱胁迫。结果显示,干旱胁迫之后,转LEA基因棉花基因表达量显著增加;丙二醛生成量显著降低;游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的生成量显著增加;棉花表型分析也证明了转LEA基因棉花抗旱性有提高。培养45d后,转LEA基因棉花的生物量高于非转基因棉花。本研究结果表明,在干旱胁迫条件下,转LEA基因棉花表现出了优良的生长和生理优势,显示出转LEA基因棉花能提高棉花的抗旱能力。

沙冬青胚胎晚期发生丰富蛋白基因序列及表达特性分析

从沙冬青叶片EST文库中获得了胚胎晚期发生丰富蛋白(LEA)基因cDNA全长序列,命名为AmLEA14。序列分析表明该基因全长579bp,含有一个459bp编码152个氨基酸的开放阅读框,推测编码的蛋白质分子质量为16.6ku。二级结构预测显示此编码蛋白属于第4类LEA蛋白。系统发生分析表明,此编码蛋白与大豆LEA14蛋白(P46519.1)的亲缘关系最近。荧光定量PCR结果显示,AmLEA14的表达量在低温、干旱、盐胁迫条件下升高,但是主要在低温胁迫后期富集。推测AmLEA14基因可能在沙冬青抵御低温、干旱、盐胁迫中发挥作用,主要是参与沙冬青的低温防御机制。

蜡梅胚胎晚期丰富蛋白基因CpLEA的克隆及表达分析

从蜡梅(Chimonanthus praecox)花cDNA文库中获得了1个胚胎晚期丰富蛋白(LEA)基因的cDNA全长序列,命名为CpLEA(GenBank登录号:JF412788),该基因cDNA含有一个273 bp编码91个氨基酸的开放阅读框,从蜡梅基因组DNA中扩增该基因发现,该基因含有两个大小分别为35 bp和707 bp的内含子。生物信息学分析显示,CpLEA的编码蛋白含有4个胚胎晚期丰富蛋白第3族LEA蛋白特有的11个氨基酸的基元重复序列,进化树分析表明该编码蛋白与榛子的LEA蛋白亲缘关系最近。通过原核表达获得了与预期大小一致的融合蛋白。实时荧光定量PCR分析表明,该基因在蜡梅成熟种子中表达量最高,在根中几乎不表达;在盛开期花的各个部位中又以雌蕊中的表达量最高;在花发育早期表达量较高,随后下降并保持相对稳定,在衰败期突增并达到最高;检测该基因在脱落酸(ABA 50μmol·L-1)、低温(4℃)、高温(42℃)、干旱(30%PEG6000)和高盐(NaCl 1 mol·L-1)5种外源非生物胁迫因子作用下的表达特性。结果表明,该基因能够被ABA、低温、高温、PEG和NaCl诱导表达,并在随后的时间内呈现出不同的表达模式。表明CpLEA可能在蜡梅花发育和多种非生物胁迫响应中发挥作用。

海马齿胚胎发育晚期丰富蛋白基因SpLea5的克隆与表达分析

根据筛选文库时获得的EST序列信息,利用RACE技术从海马齿根中分离获得了一个海马齿胚胎发育晚期丰富蛋白基因的全长cDNA,命名为SpLea5。序列分析结果表明,SpLea5基因cDNA全长685 bp,含有一个294 bp的完整开放阅读框,编码97个氨基酸残基;推测编码的氨基酸序列与柽柳、杨木樨、烟草、甜橙、温州蜜柑、麻风树和陆地棉中相应基因的氨基酸序列一致性为54%、52%、48%、47%、47%、46%、44%、41%,在聚类分析时与高等植物聚为一类。SpLea5在海马齿植株中呈组成型表达,但根中表达最为丰富,茎和叶次之;海水、NaCl、PEG、ABA处理均能够诱导根部SpLea5基因的表达。这些结果表明,SpLea5基因可能参与了海马齿对盐和干旱胁迫的分子响应。

花生胚胎发育晚期丰富蛋白基因AhLEAL的克隆及其在非生物胁迫下的表达分析

低温、高盐和干旱等非生物胁迫严重影响花生的生长和产量,而花生中有关非生物胁迫的研究及抗性基因的挖掘较少。胚胎发育晚期丰富蛋白(Late embryogenesis abundant,LEA)是一类亲水性蛋白,其功能主要是参与调控植物应答脱水相关的非生物胁迫包括耐盐、抗旱和抗冻等。本研究以花生品种花育33号为试验材料,根据cDNA文库中已知的胚胎发育晚期丰富蛋白基因全长序列设计引物,通过RT-PCR克隆到该基因。该基因全长为555bp,开放阅读框为291bp,编码97个氨基酸。核苷酸序列比对表明,该基因与花生中已注册基因AhARG2(XM_016113504)同源性为100%,与AhLEA6-1(HM543588)同源性为99%。蛋白序列比对分析表明,该基因编码的蛋白与Genbank上已经注册的沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、牧豆树(Prosopis juliflora)和柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)等植物中的胚胎发育晚期丰富蛋白同源性达到近65%。我们将该基因命名为AhLEAL(Arachis hypogaea Late Embryogenesis Abundant Like)。预测该基因编码的蛋白可能定位于细胞液、线粒体、内质网和叶绿体中。荧光定量PCR结果显示,AhLEAL在花生叶片和根中的表达受低温和高盐胁迫的强烈诱导,在根中受干旱胁迫的强烈诱导,说明该基因可能参与了花生对三种非生物胁迫的适应性调控;此外,AhLEAL在花生叶片和根中的表达也明显受ABA的诱导,说明该基因对花生逆境胁迫的调控可能是以依赖ABA的方式进行的。

植物胚胎发育晚期丰富蛋白的结构与功能

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白)是植物在逆境条件下生成的一类应激蛋白,它可以通过稳定细胞膜、结合金属离子等机制提高植物的抗逆性。笔者对植物LEA蛋白的分类及其相应的结构,以及LEA蛋白响应干旱、低温及其他胁迫响应中功能的研究进展进行了综述。

丹参晚期胚胎蛋白基因SmLEA的克隆及表达分析

对丹参EST序列进行Blast分析,发现一条序列与晚期胚胎丰富蛋白(late embryogenesis abundant)基因有较高的相似性,在此基础上设计引物,分别从cDNA和gDNA水平克隆到该基因的全长(Genbank注册号:AY725206),命名为SmLEA。该序列全长739 bp,无内含子,包含1个长为495 bp的开放阅读框,编码164个氨基酸。序列比对结果显示,该序列与番茄的晚期胚胎丰富蛋白Lemmi9有较高的相似性(69%),推测该编码蛋白属于晚期胚胎蛋白LEA14家族成员。生物信息学显示,SmLEA所编码蛋白SmLEA的相对分子质量为17.34 kD,理论等电点为4.51,富含天冬氨酸及AS、IP、KV、VS、TIP肽段,定位于细胞质中,为稳定类蛋白。实时荧光定量PCR结果显示,该基因在丹参的根、茎、叶中均有表达,为组成型表达基因。

转柽柳晚期胚胎富集蛋白基因烟草T_1代的耐盐性评价

目的:验证转柽柳晚期胚胎富集(LEA)蛋白基因烟草T1代的耐盐性。方法:采用盐胁迫方式,对转柽柳LEA蛋白基因烟草T1代的6个株系及非转基因对照烟草T1代进行不同浓度NaCl胁迫处理,分析了NaCl胁迫下转基因烟草的生长量、根系的发育及盐害程度。结果:各转基因烟草T1代组培苗在150mmol/L的NaCl培养基上根系生长良好,平均增重(鲜重)是非转基因对照的7.72倍,平均高生长是非转基因对照的3.51倍,盐害指数低于或等于50%;而非转基因对照烟草T1代组培苗生长缓慢,根系几乎不能生长发育,盐害指数达65%。结论:柽柳LEA蛋白基因的导入提高了T1代烟草的耐盐性。

莲种胚发育过程中胚胎晚期丰度蛋白基因表达量与种子含水量相关性分析

通过莲胚形态观察、生理指标测定、蛋白质谱鉴定与基因表达量分析,筛选出莲胚脱水成熟过程中显著富集的LEA蛋白(late embriogenesis abundant protein),并分析其基因表达量与含水量的相关性。结果表明,莲胚发育成熟共需约30 d,形态发育15~18 d,随后进入脱水成熟阶段。在种胚脱水阶段种胚含水量由80%下降到6.7%,细胞内蛋白含量上升2.75倍。对不同脱水阶段莲胚进行蛋白单向电泳,筛选出7条显著富集的蛋白条带,其中包含7种LEA家族蛋白:EMB564-like、Dehydrin Rab18、Lea14-A与4种D-34类蛋白。Dehydrin Rab18、D-34、D-34-like-1表达量随莲胚脱水而递增,与种子含水量呈负相关;EMB564-like、Lea14-A、D-34-like-2、D-34-like-3基因表达水平呈单峰曲线,在莲胚发育20 d时达到峰值。其中Dehydrin Rab18、EMB564-like与D-34-like-2在莲胚脱水阶段上调表达幅度最大,表达量分别是莲胚脱水前的38.7、11.5、19.0倍,可能与莲胚的逆境保护与耐储存机制相关。

棉花Lea蛋白D-113基因启动子的克隆及序列分析

为研究植物Lea (lateembryogenesisabundant)蛋白基因启动子在种子中的特异性表达 ,通过PCR扩增 ,从棉花(Gossypiumhirsutumcv .Coker312 )中克隆了Lea蛋白基因家族中D - 113基因上游 10 2 4bp的调控序列。DNA序列分析结果表明 ,该片段与已报道的Lea蛋白基因同一家族该基因的对应序列同源性达 90 %以上。将该启动子序列与GUS基因融合 ,构建成表达载体后 ,通过基因枪轰击导入到经ABA诱导处理的棉花胚性愈伤组织和油菜种子以及棉花的根、茎、叶中 ,组织化学分析结果表明 ,D - 113基因启动子在胚中特异性表达。

花生AhLEA18蛋白基因的克隆与表达分析

LEA蛋白家族是一类在种子胚胎发育晚期丰富表达的蛋白,在种子的正常发育过程中大量积累,同时在植物处于干旱、寒冷、盐胁迫等逆境条件下高水平表达,推测该类蛋白在缺水条件下具有一定的生理保护功能。根据蛋白序列特点,该蛋白家族分为多个组,LEA18蛋白属于其中一组蛋白。PvLEA18蛋白在干燥种子、花粉粒中大量积累,也参与到对水分缺失、ABA处理的生理应答过程。该文从栽培种花生鲁花14中克隆得到一个LEA18基因,命名为AhLEA18。对其序列的生物信息学分析表明,AhLEA18具有典型LEA18蛋白序列特征。通过半定量RT-PCR的方法对该基因在花生植株不同组织及不同发育时期的种子中的表达情况进行了分析。

野生茄托鲁巴姆LEA蛋白基因的克隆与序列分析

野生茄托鲁巴姆高抗黄萎病,是研究茄子黄萎病抗性的理想试材。胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA蛋白)是植物在逆境条件下生成的一类应激蛋白。研究以1个受黄萎病菌诱导的托鲁巴姆EST为种子序列,结合电子克隆及RT-PCR验证的策略,获得了LEA蛋白基因的全长cDNA序列,命名为StLEA1。该基因的完整开放阅读框为291 bp,编码96个氨基酸,编码蛋白的分子量为10.748 kDa,等电点为9.913。经序列分析,StLEA1为水溶性蛋白,不存在信号肽,具有LEA5家族的典型结构域和保守序列,预测含有多个磷酸化位点。表达分析表明,托鲁巴姆受黄萎病菌侵染后,StLEA1在根系中上调表达。为探讨野生茄托鲁巴姆抗黄萎病分子机制提供了素材。

转CkLEA4基因拟南芥种子萌发期的抗逆性分析

该研究在实验室前期研究的基础上,将受脱水、盐胁迫和ABA诱导的柠条锦鸡儿CkLEA4基因转入野生型拟南芥,并利用实时荧光定量PCR从8株纯合体中筛选出3个表达量不同的株系,比较野生型和转CkLEA4基因过表达拟南芥种子在不同胁迫处理下的萌发率,以探讨CkLEA4基因在植物抵抗逆境胁迫中的功能。结果发现:(1)在不同浓度NaCl、甘露醇及ABA处理下,转CkLEA4基因过表达拟南芥种子的萌发率均高于野生型,随着NaCl、甘露醇及ABA浓度增加,各株系萌发率均降低,但野生型的萌发率下降幅度均高于3个过表达株系,并且在200mmol/L NaCl和400mmol/L甘露醇处理下,过表达株系子叶绿化率均显著高于野生型。(2)在低浓度ABA处理下,CkLEA4过表达植株子叶的绿化率也高于野生型。研究表明,柠条锦鸡儿CkLEA4基因提高了拟南芥种子萌发阶段对盐、ABA及渗透胁迫的耐受性。

荧光定量PCR检测干旱胁迫下长春花Crlea基因的相对表达(英文)

首次从长春花中克隆了Crlea（Crlea for Catharanthus roseus late embryogenesis abundant）的全长基因,采用荧光定量PCR方法对干旱胁迫下长春花叶片和根部Crlea基因的表达模式进行监测,结果表明,在0.5～8h的胁迫时间中,叶片和根部的Crlea基因表现出相似的积累模式.长春花Crlea基因的表达随着胁迫时间的延长而表达增强.在叶片中,在6 h和8 h的干旱处理后,Crlea基因表达显著提高,分别是未处理材料的9.984和20.431倍.在根部, 在8 h的处理后,Crlea基因的表达量显著提高（2.831倍于对照）.初步结果表明Crlea基因的表达没有组织特异性,并且为干旱胁迫正调控.

花生中三个LEA基因的克隆与表达分析

胚胎发生晚期丰富蛋白(LEA)是一类受发育阶段及脱水信号调节的脱水保护蛋白,在响应植物干旱、低温、高盐等逆境胁迫中具有重要功能。本研究在转录组数据分析时,发现3个LEA基因在花生干旱胁迫时大量上调表达。利用RACE技术以及生物信息学方法,发现这三个基因分别属于LEA2、LEA3以及LEA4。通过序列比对进行进化分析,结果表明其均与Arachis duranensis,A.ipaensis相关基因具有极高相似度,印证了栽培花生来源于Arachis duranensis和A.ipaensis的研究结果。通过表达分析发现,正常状态下这三个基因在花生根、茎、叶中均有表达;干旱胁迫状态下,花生根部的LEA基因大量表达,暗示其在花生抗旱机制中发挥重要作用。本研究结果可为筛选新的抗旱花生种质提供理论依据。

扁蓿豆MrLEA2基因的克隆和原核表达

从扁蓿豆(Medicago ruthenica L.)幼苗中克隆到一个编码晚期胚胎发生丰富蛋白的基因MrLEA2,Pfam数据库检索表明其编码产物属于LEA_2蛋白家族。半定量RT-PCR分析发现MrLEA2在幼苗中表达水平不受非生物胁迫(脱水、高盐和低温)和脱落酸诱导。利用MrLEA2基因构建原核表达载体,在大肠杆菌中实现了过量表达。通过斑点试验和菌落计数实验,对过量表达MrLEA2蛋白的大肠杆菌细胞在高盐(0.5mol/L NaCl和0.5mol/L KCl)、55℃高温和-20℃冷冻胁迫处理下的生长存活情况检测发现,MrLEA2蛋白过量表达能够明显提高大肠杆菌对上述胁迫的耐受性。研究表明,MrLEA2蛋白对高盐和温度胁迫引起的细胞损伤具有保护作用。

水稻OsLEA5c基因的克隆、表达和抗逆性分析

为了研究水稻胚胎发育后期丰富蛋白基因OsLEA5c 的抗逆性，利用 RT PCR技术从水稻中克隆到OsLEA5c的 cDNA。序列分析表明，OsLEA5c基因的读码框为456 bp，编码1个由151个氨基酸残基组成的蛋白。蛋白分子量为16.55 kD，等电点为5.07。OsLEA5c蛋白的平均亲水系数（GRAVY）为0.020，为疏水蛋白。OsLEA5c蛋白的44－140位氨基酸残基形成 LEA_2结构域。进化树分析表明，OsLEA5 c属于第5组LEA蛋白的C亚组。OsLEA5 c与5 C亚组LEA蛋白的氨基酸一致性为45.14％～61.59％。利用基因重组技术构建的原核表达载体 pET32a Os-LEA5c，转化到E．coli BL21 pLysS菌株中，诱导得到34 kD的融合蛋白。OsLEA5c在大肠杆菌中的表达增加了大肠杆菌对高温、高盐、高渗透压和反复冻融的抗性。OsLEA5c 基因在水稻抗逆和种子成熟脱水过程中发挥重要作用。

番木瓜干旱胁迫相关CpDHN1基因的克隆与分析

番木瓜(Carica papaya L.)隶属于番木瓜科番木瓜属,是一种营养价值高的热带果树,广泛种植于热带和亚热带地区。作为全年结果的典型热带作物,番木瓜易受寒害、旱害等非生物胁迫的影响。然而,目前有关番木瓜的抗逆研究主要集中于导致绝产的病毒病,鲜见针对非生物胁迫的报道。脱水素又名第二类胚胎发育晚期丰富蛋白,属于亲水性高、富含甘氨酸、复杂度低的非结构蛋白,因其与生物的抗逆性密切相关而受到广泛关注。为解决番木瓜生产在地域上的局限性,并进一步提高其品质和产量,积极筛选和鉴定参与非生物胁迫响应的关键基因具有重要的理论意义和应用价值。本研究基于转录组获得的CpDHN1转录本序列,以‘台农二号’番木瓜组培苗叶片为材料,提取总RNA进行反转录,结合RT-PCR技术克隆了该基因636 bp的全长编码区序列,在此基础上对其进行序列、表达特性以及原核表达分析。结果显示,CpDHN1编码211个氨基酸,其理论分子量为24.09 kDa,等电点为5.05,总平均疏水指数为–1.584,不稳定系数为66.51,属于不稳定、高度亲水的细胞核定位蛋白。CpDHN1蛋白富含谷氨酸、赖氨酸和丝氨酸,含有3个保守区域,即2个K片段和1个S片段,符合脱水素蛋白的基本结构特征,属于SKn型脱水素。生物信息学分析表明CpDHN1无跨膜螺旋,其二级结构中以α-螺旋结构占主导。表达分析显示,该基因在根、叶片和韧皮部树液中均有表达,且其表达水平受干旱胁迫调控。同源分析表明,CpDHN1与拟南芥AtLEA4序列相似性最高,为46.8%,而与番木瓜中已报导的另一个脱水素CpDHN的相似性仅为19.4%。研究还构建了CpDHN1的原核表达载体,根据SDS-PAGE结果,CpDHN1在40 kDa处有条中强度的诱导条带,而在55 kDa处有条高亮的诱导条带,可能与其无规结构有关。这些结果为进一步的功能分析与应用奠定了坚实的基础。

水稻干尖线虫Ab-lea基因在高渗透压下的表达

【目的】水稻干尖线虫(Aphelenchoides besseyi)在侵染寄主以前,能够以变渗隐生状态在土壤和种子中的高渗透压环境下长期存活,使防治该线虫极为困难。通常,非生物胁迫下,胚胎发育晚期丰富蛋白(late embryogenesis abundant protein,LEA)的基因表达量会显著上调。作为逆境表达蛋白,LEA能在逆境下保护生物。为探究水稻干尖线虫LEA编码基因(Ab-lea)在高渗透压胁迫下的表达模式及功能,【方法】根据转录组数据克隆到Ab-lea。以无机溶剂饱和Mg SO4·7H2O溶液为高渗透压胁迫剂,对水稻干尖线虫进行高渗透压胁迫,240 min后该线虫进入变渗隐生。通过RT-PCR验证Ab-lea在线虫进入变渗隐生及维持变渗隐生过程中的表达特性。使用RNAi技术,探究该线虫Ab-lea沉默后,高渗透压胁迫下存活率变化。【结果】RT-PCR结果表明,Ab-lea在进入变渗隐生前期及维持变渗隐生过程中表达量上调。Ab-lea沉默后,水稻干尖线虫在进入变渗隐生后存活率显著下降。【结论】表明该基因可能参与调控水稻干尖线虫变渗隐生。本研究为进一步探究该线虫抗高渗透压胁迫的生理机制奠定基础,为防治该线虫提供新思路。