NaCl可促进HD2家族基因对拟南芥根长发育的调控

本论文通过拟南芥HD2家族基因突变体和转基因过表达株系研究了该家族成员对主根发育的影响,以及对NaCl处理的响应。结果显示,在正常培养条件下,hd2q突变体可以导致主根缩短5.29%,而HD2过表达株系可以促进主根伸长12.94%~28.24%。100 mmol/L NaCl处理后,上述表型差异更加显著。此外,在主根的根尖处,HD2家族成员均有蛋白积累,经过100 mmol/L NaCl处理后,4个成员在根中的转录水平和蛋白积累水平都有显著提高,其中HD2A最为明显。研究表明,HD2家族成员在正常培养和盐处理条件下均能促进主根的伸长,这可能与HD2影响分生区细胞的分裂和伸长区细胞的伸长有关。该研究为进一步探究HD2家族基因在植物根系发育和逆境响应中的作用提供了基础。

小麦HD2基因家族的全基因组鉴定及热胁迫下的表达模式分析

组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylase,HDAC)负责去除组蛋白上的乙酰基团,在生物体的生长发育和非生物胁迫响应方面具有重要作用。本研究根据其他植物中HD2基因家族序列,利用生物信息学方法对小麦中的HD2基因进行鉴定,并对其基本生物学特性和调控网络等进行分析。结果表明,有12个小麦HD2基因被鉴定,并根据蛋白质序列C端是否含有锌指结构将其分为Group1和Group2两个亚家族;这些基因的编码蛋白均定位于细胞核内。利用WheatExp数据和RNA-seq数据对小麦HD2基因在不同组织和不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,小麦HD2基因在不同组织和不同逆境下均存在差异表达。同时,利用qRT-PCR技术对其在小麦12个生长发育时期的叶片中响应热胁迫的表达模式进行分析,结果表明,其在小麦挑旗期和抽穗期表达量明显上升。

gRNA二级结构对拟南芥HD2基因CRISPR/Cas9编辑率的影响

近年来,利用基因编辑工具编辑特定基因逐渐成为一种获得突变体的主要方法。CRISPR/Cas9编辑技术是目前最新和最高效的基因编辑技术。然而,这一技术在植物中的编辑率受到很多因素的影响,例如如何设计gRNA以及如何避免脱靶效应等。为了探究gRNA的二级结构对拟南芥基因编辑的影响,我们选择了拟南芥基因组中的组蛋白去乙酰化酶(HDACs)基因家族中一个植物特有的亚家族(HD2)为靶基因,通过设计这一亚家族中3个HD2基因不同的CRISPR/Cas9靶点,观察不同gRNA接头二级结构对CIRSPR/Cas9编辑率的影响。结果显示:不同gRNA接头二级结构对基因的编辑率会有一定的影响,当二级结构由一段单链RNA、5个茎环、2个突环和3个发夹环组成的时候,编辑率最高。该研究可为后续人们使用以tRNA为策略设计gRNA的CRISPR/Cas9工具时选择合适的靶点,为提高基因编辑率提供基础。

水稻OsHDT703基因的可变剪接体分析

为了克隆水稻HD2蛋白基因OsHDT703,并分析其存在的可变剪接体。利用生物信息学分析,结合RT-PCR、TA克隆和测序等方法,鉴定1个水稻中全新的HD2蛋白成员(OsHDT703)。结构域分析发现,在其N端含有HD2家族的NPL保守结构域。选取来源于7个物种的16个HD2蛋白,构建蛋白进化树,结果发现,OsHDT703蛋白与OsHDT702蛋白处于同一分支;OsHDT701则处于另一分支,说明水稻中HD2家族蛋白可能存在功能分化。根据预测的不同剪接体设计4对特异性引物,以粳稻中花11叶片和幼穗cDNA为模板,利用RT-PCR扩增,结合TA克隆,通过测序比对,成功鉴定到4种不同可变剪接体序列。由于3号(OsHDT703.3)和4号(OsHDT703.4)剪接体的CDS序列完全相同,所以证明OsHDT703至少存在4种不同可变剪接体。综上所述,鉴定到水稻中1个全新的HD2蛋白,命名为OsHDT703,并且鉴定出至少4种存在可变剪接体,为后续深入研究该基因生物学功能奠定基础。