拟南芥DWF4基因的内含子影响自身表达

为了进一步确定DWF4基因的内含子是否影响自身表达,构建了35S启动子驱动的带内含子和不带内含子的DWF4基因表达载体,分别转入拟南芥DWF4基因的弱突变体psc1。对T2代幼苗进行表型分析发现,转入带内含子的DWF4基因的转基因株系TgD4能完全恢复突变体的表型,而转入不带内含子的DWF4基因的转基因株系TcD4只能部分恢复突变体的表型。RT–PCR分析显示,TgD4的DWF4表达水平明显增加,说明内含子对DWF4基因的表达有增强作用。

敲除DWF4基因提高拟南芥对低温胁迫的抗性

以拟南芥类固醇类C22α-羟化酶基因DWF4的T-DNA插入缺失突变体dwf4为研究材料,通过观察突变体在低温胁迫条件下的表型,检测dwf4突变体和野生型在低温胁迫条件下的相对电导率、叶绿素含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、抗冷基因表达量和过氧化物酶基因表达量的区别,探讨了该基因在抗低温胁迫反应过程中的功能。结果表明,敲除DWF4基因能够提高拟南芥对低温胁迫的抗性。dwf4突变体的抗低温胁迫能力一方面源于在低温胁迫下,与野生型相比,dwf4突变体中相对较低的电导率和较高的叶绿素含量,以及更多渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸的积累,另一方面源于低温胁迫条件下dwf4突变体中低温胁迫响应的下游基因RD29A及COR47的高表达。结果还表明尽管dwf4突变体中过氧化物含量增加,但是过氧化物酶基因Prx22与Prx698的高表达对过氧化物的毒害起到了很好的抑制作用。说明在拟南芥中DWF4负调控拟南芥对低温胁迫的反应过程。

毛竹PeDWF4基因克隆及表达模式分析

[目的]通过对毛竹PeDWF4基因结构特点和表达特征的研究,揭示其在响应逆境胁迫过程中的作用。[方法]采用同源序列比对的方法,从毛竹基因组数据库中获得DWF4同源基因信息并克隆,通过生物信息学方法分析该基因的结构、理化特征,以及基因编码蛋白的保守结构域、进化关系等,应用RT-PCR技术分析基因在毛竹不同组织中的表达情况,使用实时荧光定量PCR技术分别分析高盐、干旱、低温和强光等胁迫条件下该基因在叶片中的表达模式。[结果]从毛竹中克隆获得1个DWF4同源基因PeDWF4,编码区长度为1 503 bp,对应的基因组序列为6 149 bp,包含8个外显子和7个内含子,内含子完全符合GT-AG剪接原则。PeDWF4编码1个500 aa的碱性蛋白,属于细胞色素P450家族的单加氧酶。组织特异性表达分析表明,PeDWF4在毛竹不同组织中均检测到表达,其中,叶片中表达丰度最高,其次是根,茎、叶鞘和笋中的表达量较低。在Na Cl(400 mmol·L-1)和干旱胁迫条件下,叶片中PeDWF4的表达均先受到诱导,后受到抑制,其中,Na Cl处理下,表达量在2 h时达到最高(为对照的3. 5倍),6 h时最低(为对照的20%);干旱处理下,表达量在1 h时达到最高(为对照的2倍),8 h时最低(为对照的60%)。强光(1 200μmol·m-2·s-1)和低温(4℃)胁迫均诱导PeDWF4的表达,其中,强光处理2 h时表达量达到最高(为对照的4. 5倍),随后降低,8 h时仍为对照的2倍;低温处理下,叶片中PeDWF4表达量在1 h时达到最高(约为对照的3倍),随后持续下降,8 h时仍为对照的2倍。[结论]从毛竹中克隆了BL生物合成关键限速酶基因PeDWF4,该基因在毛竹中呈现组成型表达,在叶片中的表达受到Na Cl、干旱、低温和强光等非生物胁迫的影响,基因表达的变化表明PeDWF4可能有助于毛竹适应逆境胁迫。

超量表达DWF4基因对芥菜生长发育的影响

为研究DWF4基因在芥菜生长过程中的作用与功能,也为今后开发生物技术手段调控植物生长发育奠定理论基础,通过农杆菌介导转化法将DWF4基因导入芥菜中,结果显示:转基因芥菜植株生长迅速,生长势旺盛,其叶、花等器官都大于对照野生型.转基因植株成长过程中,其株高、开展度、最大叶宽、最大叶长都显著高于野生型,且植株抽薹时间和开花时间提前.pCA BarDWF4转基因芥菜植株与野生型植株相比,主枝更长,分枝更多,总种荚数增多,总种子数增多,种荚率更高.对pCA BarDWF4转基因芥菜植株定量PCR分析结果显示:植株体内油菜素甾醇(Brassinosteroids,BR)合成途径相关基因表达增高.结果表明:DWF4基因能促进植株内源BR的生成,因此促进了植株的生长发育.

拟南芥(Arabidopsis thaliana)DWF4基因克隆、生物学信息分析及过表达载体构建

BRs(Brassinosteroids)是植物体内一种重要的类固醇激素,具有十分重要的生理功能。DWF 4是BRs生物合成的关键限速酶,显著影响BRs在植物体中的含量。本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,利用同源克隆技术从A.thaliana cDNA中克隆到全长为1542 bp的特异性条带,测序结果表明该条带为AtDWF4基因;生物学信息分析显示该基因可编码513个氨基酸(amino acid,aa),Proscale在线预测该蛋白为亲水性蛋白,且SOPM分析表明DWF 4蛋白含有α-螺旋(alpha-helix)、β-折叠(beta-fold)、β-转角(beta-angle)等多个二级结构。同时,研究还构建了含AtDWF4基因的超量表达载体pRI 201-RdDwf 4,并遗传转化烟草K 326,已获得抗性愈伤组织及抗性芽。本研究为进一步探究过表达AtDWF4基因对烟草形态及抗逆胁迫能力的影响提供理想的实验材料。