盐胁迫盐芥和拟南芥褪黑素含量及合成相关基因表达模式分析

盐生植物盐芥(Eutrema salsugineum)耐盐适应性强且具备模式植物特征,是研究植物逆境适应机理的理想材料。作为一种多功能的激素信号分子,褪黑素在盐芥耐盐性中的作用仍不清楚。本研究以盐芥为主要材料,以拟南芥做对比,主要通过褪黑素酶联免疫以及实时荧光定量PCR分析,比较了二者在不同组织中褪黑素的积累和在响应盐胁迫过程中褪黑素合成、相关基因的表达模式以及外源褪黑素处理对其盐应答表型的影响。结果显示,两种植物的褪黑素合成均在幼叶中最高,盐芥本底褪黑素合成水平显著高于拟南芥,且盐胁迫诱导了两种植物中的褪黑素含量,但不同于盐芥,拟南芥在处理7 d后褪黑素合成明显下降。通过序列比对发现在不同植物中,盐芥和拟南芥褪黑素合成相关基因的亲缘关系较近。盐应答表达分析显示,盐芥SNAT1、ASMT和COMT在盐处理3 d表达上调,而拟南芥中的相关基因在处理1 d和3 d后受盐诱导,7 d后拟南芥中表达下降而盐芥中则无明显变化,表明两种植物相关基因响应盐信号的表达变化存在差异。此外,外源褪黑素处理明显缓解了两种植物在盐逆境下的胁迫表型。综上,褪黑素有效贡献于盐芥抗盐性,参与调节盐芥和拟南芥的耐盐适应过程,但二者对褪黑素合成的诱导模式不同。

盐芥叶片应答盐胁迫的蛋白质组学分析

盐芥是研究耐盐机理的模式植物。为从蛋白质水平揭示盐芥响应盐胁迫的分子机制,本研究采用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术对不同NaCl浓度处理7 d的盐芥叶片进行差异蛋白质组学分析。结果表明,盐芥叶片中共鉴定到4607个蛋白质,其中281个蛋白质的表达丰度显著增加,95个蛋白质的表达丰度显著降低。盐胁迫差异表达蛋白质的KEGG代谢通路和蛋白质互作网络分析结果表明,促进植株光合作用可帮助盐芥适应低盐环境;抑制叶绿素和支链氨基酸合成、调控应激反应基因的表达是盐芥应对中盐环境的重要因素;而有效清除活性氧、提高渗透物质积累量和增加能量供应可能是盐芥耐受高盐环境的关键。本研究结果为揭示盐芥应答盐胁迫的分子响应机制提供了理论基础。

一种新的植物泛素结合酶体外泛素化检测方法

泛素结合酶是一类在泛素化修饰过程中起重要生物化学功能的蛋白。对于被预测为泛素结合酶的蛋白进行体外泛素化活性检测,是确定其泛素结合酶功能必不可少的试验步骤,试验结果可以为后续研究提供重要的线索。目前体外泛素化反应存在体外表达纯化蛋白工作量大、反应复杂、假阴性率高等问题。本研究针对以上问题进行了改良,开发出一种新的植物泛素结合酶活性体外检测方法,该方法无需裂解细胞提取、纯化蛋白,也不需要做体外反应,简便易行,结果更稳定可靠。应用该方法对花生泛素结合酶Ah UBC34和盐芥泛素结合酶Ts UBC33进行了检测,结果证明这两个蛋白都具有泛素结合酶活性。

盐芥EsABCG25的克隆及其表达分析

旨在揭示盐芥(Eutrema salsugineum)ABCG25的结构及其对干旱、盐害以及温度等胁迫的响应。以山东生态型盐芥作为材料,通过电子克隆以及RT-PCR技术,获得一个腺苷三磷酸结合盒转运蛋白G(ABCG)家族成员基因的全长cDNA序列,命名为EsABCG25,GenBank登录号为KY111263。EsABCG25全长2 154 bp,含1 983 bp的开放阅读框,编码一个含有660氨基酸的蛋白分子。该基因定位于盐芥第5染色体,含有4个外显子和3个内含子。EsABCG25蛋白具有一个核苷酸结合结构域(NBD)和一个跨膜结构域(TMD),与来源于同科植物芜菁的ABCG25亲缘关系最近。对高通量测序数据分析表明该基因在盐芥的茎部表达最为丰富,在莲座叶中表达丰度最低,且在不同组织中均有可变剪接事件。Real-time PCR结果显示,该基因表达受多种逆境影响,尤其受到ABA的明显诱导。EsABCG25具有ABCG家族的典型序列特征;该基因在盐芥不同组织中的表达丰度存在差异,表达受到多种逆境的诱导,与盐芥的抗逆性关系密切。

盐芥EsABI1基因克隆及其功能预测

[目的]对盐芥EsABI1基因进行克隆及功能预测。[方法]克隆盐芥EsABI1基因c DNA序列,对其蛋白保守结构域和系统进化进行分析。[结果]EsABI1与At ABI1属于进化上的同一分支,有最近的亲缘关系,都含有包含PP2C蛋白磷酸酶催化活性位点在内的11个保守功能域。定量PCR检测发现,盐芥EsABI1沉默植株中EsABI1表达水平较野生型均有不同程度的降低。60μmol/L ABA分别处理EsABI1沉默植株0、3和6 h后,发现EsABI1基因表达水平受ABA诱导上调,而且相比于盐芥野生型,EsABI1沉默植株中EsABI1受ABA诱导上调表达更加明显。[结论]EsABI1是ABA信号转导途径中的负调控因子,参与了盐芥对环境胁迫的响应。

外源茉莉酸对盐芥芥子油苷含量与抗氧化特性的影响

芥子油苷是十字花科植物中的一类重要的次生代谢产物,合成的种类具有种属特异性,而且合成途径受到水杨酸、茉莉酸等植物激素的调节。盐芥(Eutrema salsugineum)是十字花科一种盐生植物,含有丰富的芥子油苷,尽管与拟南芥(Arabidopsis thaliana)亲缘关系很近,但芥子油苷种类含量存在很大差异。本研究采用200μmol·L-1的茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)溶液喷洒处理培养6周的盐芥幼苗,分析了处理后不同时间芥子油苷含量、合成相关基因表达、抗氧化能力的变化。结果表明, MeJA能够显著促进脂肪族和芳香族芥子油苷的积累,而吲哚族芥子油苷含量未受影响,与此同时,同一类别芥子油苷的不同组分对MeJA的响应也存在显著差异。实时荧光定量PCR分析结果显示,外源MeJA激活了体内茉莉酸信号途径,通过调控芥子油苷合成途径关键转录因子,进一步影响了芥子油苷含量的变化。此外,MeJA处理对盐芥花青素和总多酚的积累有一定的促进作用,能够提高植物抗氧化活性。