棉花生长素结合蛋白ABP1基因cDNA的克隆及序列分析

生长素结合蛋白(ABP1)在植物细胞发育中起着重要作用。在ABP1蛋白的保守区设计引物,利用RT-PCR和RACE方法,首次克隆了棉花ABP1基因cDNA的3′和5′末端。测序及生物信息学分析表明,该基因cDNA全长824 bp编码190个氨基酸,它所编码的氨基酸序列包含植物ABP1蛋白家族的所有特征,被命名为GhABP1。棉花ABP1所包含的BoxA,Box B和Box C区在植物ABP1家族中是高度保守的。它的C末端氨基酸残基WDE在蛋白质的折叠及ABP1在质膜上的功能活性方面都具有重要的作用。棉花ABP1的C末端带有KDEL残基区,这个KDEL区表明它被定位在内质网上。用Clustal W软件进行多重比对分析表明,棉花ABP1与拟南芥、向日葵、油菜、辣椒、甘菊的氨基酸序列同源性分别为72%,72%,71%,70%和70%。系统进化分析表明,棉花在进化上与萝卜、拟南芥和油菜聚为一类。序列分析表明此基因为生长素结合蛋白基因家族的新成员。

桃果实生长素结合蛋白ABP1的组织定位及蛋白表达分析

【目的】生长素几乎参与调控植物发育的各个方面。生长素信号转导存在由ABP1(auxin binding protein1)介导的途径,ABP1作为一种生长素快速响应蛋白参与调控果实发育等生理过程,其主要存在于正在发育的胚及胚的周围组织中。本文旨在研究ABP1是否参与桃果实发育过程,探讨其分布与表达特点,为进一步研究桃果实发育机制奠定理论基础。【方法】以‘24号’桃果实为研究对象,测定其生长曲线以确定果实发育的3个典型时期。分离不同发育时期的中果皮、内果皮和种子,切块后,一部分样品放入EDAC溶液抽真空后进行戊二醛和多聚甲醛固定,固定后的样品经脱水和浸蜡处理后用于石蜡切片;另一部分样品液氮速冻后-80℃保存提取蛋白。制备效价较高的ABP1兔源多克隆抗体,应用免疫组织化学定位技术对自然发育状态下不同发育时期桃果实种子和中果皮中ABP1进行定位分析;应用Western blot技术分析桃果实中果皮、内果皮和种子中ABP1的表达情况。【结果】根据桃果实生长曲线,将发育时期分为3个时期,即第一次快速生长期、硬核期和第二次快速生长期。免疫组织化学定位结果表明,同一发育时期ABP1在种子的不同部位都有分布,且分布信号差异不明显。在种子发育的各时期,ABP1在种子的不同部位都有分布,主要分布在种子的内外种皮细胞以及种皮内维管组织周围的细胞中,且在观测的发育时期内,ABP1的信号强弱没有明显变化。在种子内、外种皮之间的细胞层中会出现零散的、呈带状分布的ABP1信号。而在中果皮发育的整个时期,ABP1只在硬核期维管组织周围的细胞中有明显分布。Western blot结果表明,中果皮中ABP1的表达在果实第一次快速生长期开始(盛花后41 d)及第二次快速生长期开始(盛花后76 d)时的表达量最高,在盛花后39 d的表达量最低。种子中ABP1的表达量要高于中果皮与内果皮。【结论】ABP1在果实内的分布与表达水平存在组织和发育时期的差异性,ABP1因子参与了生长素对桃果实发育的调控过程。

植物生长素结合蛋白ABP1的研究进展

ABP1(Auxin Binding Protein)是最早发现的生长素结合蛋白之一,作为一种生长素受体参与质膜上生长素的响应过程,在细胞周期、细胞扩增、质膜内吞作用和基于ROP的细胞骨架重建等快速反应中起着重要的作用。因此,对ABP1最新的研究进展进行了综述,以期为生长素受体作用机制的深度阐明提供参考。

桃果实花色素苷积累与ABP1、ARF6表达分析

生长素结合蛋白ABP1和响应因子ARFs参与桃果实发育等生理过程。以两种红肉桃基因型(DBF、bf)和一个白肉桃品种的果实为试材,采用高效液相色谱法(HPLC)对其花色素苷组分含量进行定性和定量分析,同时应用荧光实时定量PCR分析PpABP1和PpARF6在桃果实发育过程中的表达量变化及其在不同组织中的表达差异性。结果表明,两种红肉桃基因型果实在发育期花色素苷的积累规律存在较大差异,其中"黑油桃"(bf)花色素苷含量在盛花后88d达到最高峰,随后直至果实成熟呈现连续下降的趋势;而"北京一线红"(DBF)的花色素苷含量在花后64d前未检测到花色素苷组分,而后呈现线性增长趋势,在果实成熟时达到最高峰。另外,PpABP1和PpARF6在桃果肉不同发育时期均有表达,其中北京一线红和"雪白桃"(白肉)分别在盛花后72d和74d表达量达到最大值,而黑油桃中表达量一直保持较低水平。基因表达组织差异性分析发现,PpABP1和PpARF6在花瓣中表达量相对较高;另外,在黑油桃果皮、幼果、新梢和叶片中的表达水平均低于其他品种。

桃果实生长素结合蛋白ABP1的克隆及表达分析

ABP1是一种能够快速响应生长素信号的结合蛋白,参与细胞伸长、质膜极化、网格蛋白内吞及果实发育等生理过程。以‘24号’桃果实为试验材料,应用荧光实时定量PCR分析PpABP1在桃果实发育过程中的表达量变化,以及外施NAA对桃果实PpABP1表达量的影响。结果表明:PpABP1在桃果实中果皮和种子不同发育时期均有表达,花后52dPpABP1表达量均达到最大值;外施NAA对桃果实发育过程中PpABP1表达量的影响与发育时期相关,在桃果实硬核期,外施NAA会降低PpABP1在中果皮的表达。本试验初步证实桃果实发育过程中存在由ABP1介导的信号转导途径,PpABP1在桃果实中的表达存在发育特异性。

苎麻生长素结合蛋白BnABP1与GFP融合在烟草中的表达

运用已克隆的苎麻生长素结合蛋白BnABP1基因cDNA及植物表达载体pCAMBIA1300 GFP,构建了35S启动子控制的苎麻BnABP1基因编码区段与绿色荧光蛋白(GFP)基因融合表达重组体(pCAMBIA1300 GFP BnABP1)。通过根癌农杆菌介导法将其转化烟草WS38,经抗性筛选和PCR检测获得了转基因烟草。对转基因烟草细胞进行荧光显微镜观察,发现在细胞质膜和内膜系统上都有较强烈的荧光信号,进一步证明苎麻生长素结合蛋白ABP1已结合在细胞的膜系统上。

生长素结合蛋白ABP1基因在棉纤维伸长中的功能

以‘湘杂棉14’为材料,采用RT–PCR方法克隆了棉花ABP1基因全长cDNA序列。序列全长792 bp,与GenBank中陆地棉ABP1基因序列的同源性为99%。半定量分析表明,该基因在棉花叶、花及纤维中都有表达,其中叶中的表达量最高,花和纤维中的表达量稍低。ABP1基因在纤维快速伸长期表达水平较高,纤维发育的其他时期的表达水平较低。将ABP1基因cDNA构建成棉花ABP1过表达载体,并以NPT II作为选择标记,经农杆菌介导转化棉花,获得了6株Kan抗性植株,其中3株ABP1表达水平提高。ABP1过表达植株生长发育正常,但纤维长度变化不显著,说明ABP1棉纤维细胞中提高表达水平对其细胞伸长没有显著作用。

烟草薄层培养生长素结合蛋白ABP1的定位和ABP1在细胞分化中的变化

以烟草 (NicotianatabacumL .)盛花期花梗薄层为材料 ,研究营养芽分化的不同时期生长素结合蛋白 (ABP1)在组织与细胞中的分布变化。免疫荧光标记结果表明 ,烟草花梗中ABP1主要分布于表皮及亚表皮 1～ 2层细胞内。不同分化期ABP1在烟草花梗薄层原生质体中的表达不同 ,细胞分化旺盛期ABP1的表达最强 ,分化后期ABP1的表达有所减弱 ;Westernblotting结果表明 ,ABP1多克隆抗血清与烟草花梗薄层细胞及分化过程中 2 6kD蛋白有免疫交叉反应。

桃种皮细胞的超微结构观察及生长素结合蛋白ABP1亚细胞定位

为探究桃种皮细胞的超微结构特征以及ABP1在种皮中的亚细胞水平分布特点,本试验以"大久保"桃种皮为实验材料,利用透射电子显微镜观察了种皮细胞超微结构的变化,采用免疫胶体金标记技术对内源ABP1进行定位分析。结果显示:种皮细胞结构具有明显的发育时期特异性。ABP1信号主要出现在细胞核、内质网、质膜、细胞壁、线粒体和液泡上,而较强的信号分布于内质网和质膜上。本试验结果为ABP1在桃种皮细胞中的具体分布及其变化提供直观的形态学证据,为进一步研究其在果实发育过程中的作用机制奠定了理论基础。

苎麻生长素结合蛋白ABP1基因cDNA的克隆及表达

以苎麻[Boehmeria nivea(Linn.)Gaud.]栽培种湘苎3号为材料,通过简并引物RT-PCR结合RACE技术克隆了苎麻生长素结合蛋白ABP1基因的全长cDNA分子,其序列全长为849bp,编码一段189个氨基酸的推导蛋白质。经基因比对及蛋白质结构分析与已报道的几种植物生长素结合蛋白有高同源性,认为是苎麻生长素结合蛋白基因cDNA,命名为BnABP1。半定量RT-PCR分析结果显示ABP1在苎麻三麻成熟期的茎、叶和芽组织中均有表达,其表达量为芽>叶>茎,相对内标分子18S rRNA的表达量依次为0.755、0.632和0.360。但在根中没有检测到表达,说明该基因更多地表达于细胞生长旺盛的幼嫩组织。

ABP1参与BY2细胞生长素响应的Ca^(2+)信号转导过程

将Ca^(2+)响应实时荧光报告系统引入雌二醇诱导生长素结合蛋白(ABP1)调控表达的BY2细胞中,获得了ABP1过表达(ABP1-ox)、抑制表达(ABP1-anti)同时对Ca^(2+)标记的几个BY2细胞株。对这些细胞株进行雌二醇诱导调控其ABP1过表达或抑制表达后,分析ABP1的表达量,并通过在细胞外添加IAA处理,实时观察ABP1调控表达后细胞的Ca^(2+)信号变化。结果表明:ABP1-ox细胞在雌二醇诱导后细胞内ABP1表达量显著提高,细胞经IAA处理后,细胞膜内、核膜周围均有迅速而强烈的荧光信号,说明ABP1过表达后细胞能快速响应胞外的IAA作用,将信号转导到细胞内,使细胞质内Ca^(2+)信号迅速增强;而ABP1-anti细胞经雌二醇诱导后,细胞内ABP1表达显著下调,细胞经IAA处理后,相对于对照,细胞内的荧光信号微弱且呈点状,细胞核附近的荧光不明显,说明细胞内Ca^(2+)信号的转导受到抑制。这证明BY2细胞中ABP1参与生长素信号与细胞内Ca^(2+)响应的信号转导过程。

导入Ghabp1基因对烟草叶细胞发育的影响

将棉花生长素结合蛋白基因cDNA与CaMV35S启动子和NOS终止子融合,构建了一个新的表达载体pGABP1-121,采用农杆菌介导法转化烟草,经过分化、筛选和再生,得到了具有卡那霉素抗性的植株。抗性植株经PCR及Southern杂交检测,证明外源目的基因已经整合到烟草基因组中。扫描电镜观察发现转基因烟草与对照相比叶细胞增大,结果表明,棉花生长素结合蛋白基因的表达影响了烟草叶细胞的发育。

藜麦生长素结合蛋白基因ABP1的鉴定与表达分析

生长素结合蛋白ABP1已被证实具有生长素受体功能。以拟南芥(Arabidopsis thaliana)的ABP1为基础,通过BLAST筛选藜麦的ABP1基因、蛋白质序列,并结合生物信息学方法对其理化性质以及亚细胞定位、二级和三级结构、蛋白序列的motif及domain、系统进化树、启动子顺式作用元件进行了分析。结果显示:藜麦基因组有2个编码ABP1基因CqABP1.7g和CqABP1.17g,位于Chr07和Chr17,等电点为6.03到6.35,蛋白质中脂肪族侧链氨基酸含量的相对值为90.88%到96.22%,且亚细胞定位在细胞质、内质网上;二级结构以延伸链、无规则卷曲和α-螺旋为主。藜麦的ABP1与甜菜的同源关系更近,在进化上出现了单双子叶的分化。CqABP1.17g在藜麦花中高水平表达,而CqABP1.7g在籽粒发育过程高水平表达;在CqABP1.17g中发现多个插入缺失(INDEL)变异,CqABP1.7g中只发现1个INDEl变异,未检测到移码突变;预测的互作蛋白有生长素外排载体、鸟嘌呤核苷酸交换因子SPIKE1、含CRIB结构域的蛋白等。该研究结果为进一步探讨CqABP1s基因功能,调控藜麦生长发育提供一定的理论基础与试验依据。

植物生长素通过ABP1促进细胞膜泡的外排运输

为了研究植物生长素结合蛋白ABP1（auxin binding protein 1）对膜泡运输的调控,将烟草生长素结合蛋白基因ABP1 cDNA分别构建成可诱导型表达的过表达和干扰表达载体,并将绿色荧光蛋白GFP与烟草分泌载体膜蛋白SCAMP2（secretory carrier membrane protein 2）融合进行细胞的膜泡标记,转化植物模式细胞BY-2后分别获得了转ABP1和antiABP1的两类膜泡标记转基因细胞系。以雌二醇诱导ABP1、antiABP1表达后,结合生长素处理,通过扫描激光共聚焦观察了细胞的膜泡运输变化。当诱导ABP1在细胞内过量表达后,以吲哚-3-乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）处理细胞,在细胞核膜及周围内质网膜、细胞质膜以及其他细胞内膜系统都观察到强烈的荧光信号,说明细胞内膜泡运输更为活跃;当诱导antiABP1在细胞内干扰表达时,在细胞核附近维持有较强烈的荧光信号,而细胞质膜及两细胞间隔的荧光信号明显减弱,表明抑制ABP1表达显著抑制了细胞膜泡的外排运输。在ABP1经诱导过表达后,加入IAA处理细胞,在0-6 min时间段内间隔性观察了细胞膜泡对生长素的时间响应,在这段时间内细胞核周围及内膜系统的荧光信号明显增强,细胞质膜的荧光强度没有明显的变化,表明细胞核与内膜系统间存在活跃的膜泡运输,内膜系统向细胞质膜间的外排膜泡运输也逐渐加强。因此,可以证明ABP1参与生长素信号响应,增强细胞膜泡的外排运输。

ABP1参与不同苹果砧木缺铁胁迫的适应性反应

为研究生长素结合蛋白(Auxin binding protein 1ABP1)与不同苹果砧木缺铁胁迫的关系,通过对铁高效/铁低效苹果基因型苹果砧木在不同铁素浓度下abp1的转录和翻译水平进行检测,结果表明:铁高效苹果基因型的abp1的转录和翻译水平明显高于铁低效苹果基因型;进而依托拟南芥的不同类型(生态型、突变体型和突变体恢复型)植株,通过检测它们的缺铁应答相关生理指标和铁吸收转运相关基因表达的变化差异,发现拟南芥abp1的突变引发了根三价铁还原酶活性明显升高,根毛数量明显增加,且IRT1、FRO2和FIT基因明显上调表达。综上结果表明ABP1通过影响生长素运输进而影响了植物缺铁胁迫应答反应。

拟南芥和禾本科植物ABP1家族分析

生长素是植物中非常重要的调控激素,ABP1在很多生长素的调控作用中都起到关键作用,研究证明生长素结合蛋白与信号转导有关,但其具体转导路径还不清楚,本研究以已知拟南芥生长素结合蛋白(ABP1)为模板,在禾本科二穗短柄草、大麦、水稻、高粱、谷子和玉米6个物种中鉴定出10个ABP1蛋白。通过序列保守性分析,我们了解到这些蛋白在C端均有一个保守结构域和典型的保守基序Motif2、Motif3,并且对其进行选择压力分析只得到1个氨基酸位点受到显著正选择。有趣的是水稻Os12g34460基因十分特殊,它在进化树中发生显著分歧且丢失了C端的保守结构域,在亚细胞定位中也是有别于其它所有蛋白。最后,我们以玉米为代表进行蛋白互作分析,发现ABP1与ABP4和ABP5存在密切的关系。本研究使以ABP1为代表的生长素结合蛋白相关性质更加具体清晰,为揭示其作为重要信号的具体传导机制提供参考。

生长素受体及作用机制解读

人教版旧教材介绍生长素作用时未提及生长素受体,而新教材中明确提出生长素作用需要受体。通过重点阐述生长素结合蛋白1(ABP1)和运输抑制剂响应蛋白1(TIR1)两种生长素受体及其作用机制,为教学提供参考。

生长素受体与信号转导机制研究进展

对生长素受体ABP1和TIR1及调控泛素化蛋白降解的生长素信号转导途径研究进展进行综述。

植物生长素受体

扼要介绍了生长素结合蛋白ABP1和泛素-蛋白酶体SCFTIR1作为生长素受体研究的新进展,并以这2种受体为基础初步分析了植物生长素受体体系的内容和范围。

植物生长素受体蛋白研究现状

受体是研究生长素信号传导链的关键环节,因为只有生长素与生长素受体结合以后才会引起后续的级联反应,生长素受体的发现对探索和了解生长素调控机制是极其重要的。目前所发现的生长素结合蛋白(受体)有TIR1和ABP1。扼要的介绍生长素受体TIR1的结构及其与生长素的结合位点,阐述了TIR1在基因水平上的调控和AUX/IAA被泛素化后最终被26S蛋白酶体降解的过程。概述了ABP1的结构、活性位点、性质以及ABP1的作用机理的模型。