木薯MePP2CAa基因克隆、表达及蛋白互作分析

为探究2C型蛋白磷酸酶(protein phosphatase 2C,PP2C)在木薯响应非生物胁迫过程中的作用,利用木薯Arg7叶片cDNA扩增MePP2CAa基因,分析该基因序列、启动子活性、不同逆境和激素处理下的表达模式以及与ABA受体PYLs之间的互作关系。序列分析结果显示,MePP2CAa基因全长1311 bp,编码436个氨基酸,具有PP2C家族的结构域特征,与橡胶树和麻风树的PP2C序列同源性最高,分别为78.95%和74.09%,在C端保守;qRT-PCR分析结果显示,MePP2CAa基因在木薯储藏根中的表达显著高于茎、叶中的表达量;不同逆境和激素处理结果显示,甘露醇、NaCl、ABA、MeJA、低温和SA处理可以显著诱导MePP2CAa基因的表达;MePP2CAa基因启动子序列分析显示,启动子包含ABA应答元件(abscisic acid responsive element,ABRE)、MeJA响应元件、干旱诱导元件等;酵母双杂交结果显示MePP2CAa能够与MePYL1互作。以上结果表明,MePP2CAa基因可能响应木薯的非生物胁迫。

过表达水稻OsSAPP2基因促进转基因拟南芥叶片衰老

衰老是植物界广泛存在的一种自然现象,在植物整个发育过程中具有重要的地位和生物学意义。叶片衰老是植物生长发育的最后一个阶段,在该过程中叶绿素、核酸、脂质、蛋白和其他大分子等被降解,细胞程序化死亡并引起叶色发生变化,然而目前关于这个生物学过程如何启动和如何调控的研究还比较有限。当植物受到外界环境的影响时也会加速其自身的衰老,蛋白磷酸酶催化的蛋白质去磷酸化反应会在植物适应外界环境的多种生命活动过程中发挥重要的作用。2C型蛋白磷酸酶是植物中数量较多的一类,其通过脱磷酸化来调节细胞的生长发育以及信号传递,从而调整体内相关基因的变化来对抗逆境的胁迫。通过试验研究发现并克隆了一个新的参与水稻(Oryza sativa)叶片衰老进程调控的2C型蛋白磷酸酶编码基因OsSAPP2,并通过双元表达载体构建获得了组成型异源过表达OsSAPP2基因的转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)。通过对35S-OsSAPP2转基因拟南芥的表型观察可知,35S-OsSAPP2转基因拟南芥出现莲座叶片变小、数量减少,抽苔和开花时间明显提前,株高增加,叶片颜色变浅、衰老加速等表型。在叶龄依赖和人工黑暗诱导的衰老过程中,过表达OsSAPP2基因导致转基因拟南芥叶绿素含量下降,叶片萎蔫加剧。实时荧光定量PCR检测结果表明,35S-OsSAPP2转基因拟南芥中衰老标志基因SAG12,衰老关键转录因子NAC2、NAP、WRKY6和叶绿素降解关键酶编码基因ACD1等表达量上升;从植物进入衰老过程开始,光合作用关键基因RbcS和RbcL表达量快速下降。可见,OsSAPP2基因参与植物叶片衰老进程的调控,是衰老进程的正向调控因子。

CrPP2C蛋白影响衣藻细胞鞭毛过渡区结构

目的:在莱茵衣藻细胞中构建并筛选鞭毛组装缺陷突变体,克隆缺陷基因,探索其对鞭毛组装的影响。方法:使用带有巴龙霉素(Paromomycin)抗性的基因片段随机插入衣藻细胞基因组中,通过性状筛选和基因序列分析获得与Cr PP2C(Chlamydomonas reinhardtii type 2C protein phosphatase)基因相关的鞭毛异常突变体,根据突变体基本生物学性状和生化分析对Cr PP2C基因的功能进行分析。结果:采用电转法成功获得衣藻细胞鞭毛缺陷相关突变体,部分细胞具有短鞭毛,部分细胞则不具有鞭毛;通过RESDA-PCR(restriction enzyme site-directed amplification PCR)对突变体基因序列分析,鞭毛缺陷性状由Cr PP2C基因遭到破坏导致;把含有完整Cr PP2C基因的重组质粒通过电转法导入突变体后,其鞭毛几乎恢复为野生型长度,并可检测到PP2C-HA融合蛋白的表达;观察鞭毛再生,突变体鞭毛只能再生为原有长度;使用药物处理使鞭毛缩短,突变体鞭毛能正常解聚;电镜检测突变体的鞭毛显微结构,发现过渡区的Y形结构缺陷。结论:Cr PP2C基因的破坏导致鞭毛过渡区结构缺失,影响鞭毛组装过程,不组装鞭毛或组装短鞭毛。

异源过表达水稻OsSAPP3基因促进拟南芥叶片衰老

蛋白磷酸酶催化的蛋白质可逆磷酸化反应是叶片衰老的关键环节。该研究筛选并克隆了1个新的参与水稻(Oryza sativa)叶片衰老调控的PP2C基因OsSAPP3。研究表明,OsSAPP3的启动子在Pro_(OsSAPP3)-GUS转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)的莲座叶中有活性,并且活性以依赖叶龄方式增加。利用CaMV 35S启动子驱动组成型异源过表达OsSAPP3导致转基因拟南芥无法正常生长。用可诱导型启动子GVG系统驱动OsSAPP3异源过表达导致转基因拟南芥出现莲座叶变小、数量增加、叶片早衰及抽薹开花提前等早衰表型。外源诱导OsSAPP3基因异源过表达后,利用实时荧光定量PCR检测到SAG12、WRKY6和NAC2等衰老标志基因显著上调表达。研究结果表明, OsSAPP3是参与水稻叶片衰老的正向调控因子。