Isolating Soil Drought-Induced Genes from Maize Seedling Leaves Through Suppression Subtractive Hybridization

In this study, a forward cDNA library was constructed by suppression subtractive hybridization using seedling leaves of CN165, a drought-tolerant maize inbred line. In the suppression subtractive hybridization （SSH） library, 672 positive clones were picked up randomly. After polymerase chain reaction （PCR） of each clone, all the single clones were sequenced. Totally 598 available sequences were obtained. After cluster analysis of the EST sequences, 80 uniESTs were obtained, among which 57 uniESTs were contigs and 23 uniESTs were singlets. The results of BLASTN showed that all the uniESTs had homologous sequences in the nr database. The BLASTX results indicated that 68 uniESTs had significant protein homology, 8 uniESTs with homology of unknown proteins and putative proteins, and 4 uniESTs without protein homology. Those drought stress-induced genes were involved in many metabolism pathways to regulate plant growth and development under drought stress.

Isolation and Analysis of Drought-Induced Genes in Maize Roots

Maize roots are important component for plant adaptation to soil water deficits because they are supposed to take up water and necessary solutes from the soil. In the present study, the drought-induced genes were isolated in maize roots. A suppression subtractive hybridization protocol was applied to construct a forward subtractive cDNA library from CN165 for drought-stressed maize roots and a number of drought-induced genes were isolated. Totally, 126 uniESTs （containing 82 singlets and 44 contigs） were obtained from 503 available ESTs sequences after macroarray hybridization. UniESTs were analyzed using BLASTN and BLASTX and the results showed that 92% of the uniESTs had homolgous sequences in maize nr database by BLASTN. About 89% of uniESTs appeared the homlogous amino acid sequences in rice protein database but not in maize protein database by BLASTX, implying that those genes are likely new functional genes in maize. Function analysis showed that those genes were involved in a broad spectrum of biological pathways, mainly in signaling and regulatory pathways related to stress tolerance.

干旱胁迫下棉花SSH文库构建及其抗旱相关基因分析

以耐旱自交系邯郸177为材料,利用抑制性差减杂交技术(SSH),构建棉花苗期叶片的正向差减文库。挑取300个阳性克隆进行PCR验证,并对验证后的单克隆进行测序和分析,共获得284个有效序列。聚类后得到202条uniESTs序列,其中174条singlets,28条contigs。经过BlastN分析,156个unigene可以在GenBank中找到同源序列,46个unigene未能找到同源匹配。经BlastX分析,40个unigene与未知功能蛋白或假定蛋白有较高相似性,116条unigene与已知功能蛋白有较高同源性。用KOBAS系统将33个unigene定位到55个Pathways中,其中P值小于0.5的Pathway有23条。初步分析发现,丙酮酸盐代谢(pyruvate metabolism)途径、乙醛酸和二羧酸代谢(glyoxylate and dicarboxylate metabolism)途径与棉花抗旱相关性较大。这些unigene基因涉及信号传导、能量代谢、蛋白质代谢、核酸代谢、光合作用及膜运输等代谢过程。发现了苹果酸合成酶基因(Ms1,001_B03;Ms2,003_E04)、苹果酸脱氢酶基因(Md1,001_C12;Md2,002_F01);NAC(001_C08)、锌指蛋白(zfp,003_C06)、BZR1/BES1(003_G04)等转录调节因子,以及翻译控制肿瘤蛋白基因(TCTP,002_C04)等耐旱相关基因。

干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片SSH文库构建及CkWRKY1基因克隆

为研究柠条锦鸡儿抗旱的分子机制,挖掘干旱响应相关基因,成功构建干旱胁迫下柠条锦鸡儿叶片的抑制性差减杂交(SSH)文库,获得1286条高质量的EST序列,平均长度475bp,拼接得到Unigenes645条。对这些Unigenes进行Blast比对注释后发现很多抗旱相关基因,例如LEA蛋白、DHN蛋白编码基因,MYB、bZIP、WRKY、NAC和bHLH转录因子等。通过RACE技术克隆其中1个WRKY转录因子的cDNA全长,命名为CkWRKY1,GenBank登录号为JX987095。CkWRKY1编码330个氨基酸的蛋白质,氨基酸序列中有1个"WRKYGQK"的WRKY转录因子家族保守序列,属于第Ⅱ类WRKY转录因子。利用实时荧光定量PCR技术检测发现,CkWRKY1基因在干旱处理后mRNA的表达水平明显上升,预示该转录因子可能与柠条锦鸡儿抗旱的分子机制相关。

应用抑制差减杂交法分离玉米幼苗期叶片土壤干旱诱导的基因

【目的】分离土壤干旱胁迫条件下玉米幼苗期叶片诱导表达的基因。【方法】本研究利用抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)的方法,以耐旱自交系CN165为材料,构建了土壤干旱胁迫下玉米幼苗叶片的正向抑制差减cDNA文库。【结果】在这个文库中,随机挑取了672个阳性克隆,并进行PCR验证,对所有的单克隆进行了测序。得到了598个有效序列,经过EST聚类分析后,共得到了80个uniESTs。其中57个为contigs。23个为singlets。BLASTN的结果表明,所有的uniESTs都可以在玉米的核酸数据库中找到同源序列。BLASTX的结果表明:68个uniESTs和已知功能的蛋白有高度的相似性,8个uniESTs为未知功能蛋白和假定蛋白,4个uniESTs没有蛋白质的相似性。【结论】在这个cDNA文库中发现了大量抗旱相关的基因,这些基因涉及到植物代谢的多种途径。

干旱胁迫下斑茅消减文库的构建及分析

以干旱胁迫下斑茅（Saccharum arundinaceumRetz.）叶片组织的cDNA为Tester,正常生长条件下斑茅叶片组织cDNA为Driver,利用抑制性消减杂交技术（Suppression Subtractive Hybridization,SSH）构建斑茅干旱胁迫消减文库。文库克隆总量约为30 000个,克隆重组率为99.2%;随机从文库中挑取3500个克隆分析表明,插入片段长度主要集中在200-1 000 bp之间,500 bp以上的有463个克隆,500 bp以下的有3 037个克隆,平均长度约450 bp;通过随机对16个文库阳性克隆的测序及分析,3个克隆与ATP-NAD kinase、Aldo/keto reductase和锌指蛋白高度同源,3个克隆没有同源性,10个与逆境相关,是功能未知的EST。选择编号为EL0149和EL0145两个克隆进行Northern杂交验证,结果表明EL0149克隆为干旱胁迫上调表达的EST序列,而EL0145在正常供水和干旱条件下均无明显的的杂交信号。说明本研究克隆的SSH文库质量较高,可以进一步利用SSH文库结合芯片表达谱分析作物水分胁迫下的相关抗旱基因网络。

干旱胁迫下油菜消减文库的构建及分析

以抗旱能力强的油菜Holiday为材料,以干旱处理的样品为Tester,正常水分管理(对照)为Driver构建干旱诱导的甘蓝型油菜叶片正向抑制性消减杂交(SSH)文库。随机挑选24个阳性克隆进行PCR验证,结果表明,其中23个含有插入片段,平均大小在750bp左右。将96个阳性克隆测序,运用CAP3 Sequence Assembly Program聚类、拼接和去除冗余,获得重叠群4条,单拷贝序列82条,平均长度为542bp。经BlastX程序比对蛋白数据库发现,11条EST没有找到同源性序列,75条有同源序列。KOBAS分析发现,28条EST被定位到67条代谢途径中,根据P值推测,光合中的碳固定、有氧呼吸的电子供体、氮代谢、乙醛酸和二羧酸代谢在植物干旱胁迫中发挥着极为重要的作用。这些EST涉及到的功能中所占比例最大的分别是细胞器(58.82%)、结合(30.77%)和新陈代谢过程(43.72%),表明甘蓝型油菜受到干旱胁迫时,细胞器组件上的功能发挥了重要的作用,结合基因和蛋白被激活,加强了新陈代谢。

玉米耐铝毒基因的分离

以抑制消减杂交(SSH)为手段,以玉米对铝敏感的自交系Mo17和耐铝的自交系TL94B为材料,分别构建它们的正向和反向消减丈库,分别筛选获得了124、47、103和64个阳性克隆.对文库的鉴定表明,插入片段分布在0.25～1.0kb之间,阳性克隆率在18%左右.对338个阳性克隆进行测序,得到232种表达序列标签(EST),其中70.2%的EST可推测其功能.结果表明,玉米的铝离子胁迫反应涉及胁迫因子的信号传导、响应基因的转录表达与调控、物质的合成与运输、细胞结构和功能的改变等.

干旱胁迫下黄花苜蓿与蒺藜苜蓿两个抑制性差减杂交文库的构建及分析

水分胁迫是植物面临的最主要的非生物胁迫之一,研究植物的抗旱机理以提高植物的抗旱能力具有重大的意义。抑制性差减杂交是一种筛选特异表达基因的良好手段,使用该方法成功构建了豆科植物黄花苜蓿和蒺藜苜蓿2个差减文库并进行测序。通过GO分类和KEGG分析等手段对文库中序列进行分类,并分析表达序列的差异,发现黄花苜蓿文库中对抵抗水分胁迫起积极作用的基因表达序列明显多于蒺藜苜蓿。此外,还对筛选到的2个基因在2种苜蓿中的干旱响应表达模式进行了分析,结果表明,在黄花苜蓿中这2个基因的表达更加有利于响应和抵抗干旱。这些结果在分子层面上一定程度的解释了黄花苜蓿较蒺藜苜蓿更加抗旱的原因。