棉花GhWLIM5在棉纤维发育中的功能分析

LIM结构域蛋白是重要的发育调控因子,常作为肌动蛋白结合蛋白(F-Actin)参与调控细胞骨架建成。为了进一步研究GhWLIM5在棉纤维中的生物学功能,通过研究棉花的遗传转化并获得相应的转基因植株,同时对多株转基因植株进行表型分析,并通过分子试验对棉花LIM蛋白GhWLIM5在棉花纤维发育中的功能进行相关研究。结果表明,与野生型相比,抑制GhWLIM5表达的GhWLIM5 RNAi转基因棉花纤维中肌动蛋白细胞骨架较为稀疏,细胞生长速度降低,成熟纤维较短,纤维强度较弱。通过低速共沉淀检测发现,GhWLIM5促进F-Actin成束的能力与pH环境密切相关,随着pH值的升高,GhWLIM5促进F-Actin成束的能力逐渐下降。高速共沉淀结果显示,加入同等浓度F-Actin的情况下,经高速离心,GhXLIM6存在于沉淀中的比例明显高于GhWLIM5,说明GhWLIM5结合F-Actin的能力弱于GhXLIM6。纤维品质分析表明,抑制GhWLIM5的表达还会影响棉纤维次生壁的发育;但实时荧光定量结果显示,与野生型相比,转基因棉花纤维中这些纤维素合酶基因GhCESA4/7/8的表达并未发生明显变化,说明GhWLIM5可能不直接影响棉纤维次生壁发育。研究结果揭示,GhWLIM5通过结合并维持动态的F-Actin细胞骨架在棉纤维伸长生长中起重要作用。

异源表达棉花GhPRP5基因增强了拟南芥对盐和ABA的敏感性

富含脯氨酸的蛋白(proline-rich proteins,PRPs)代表一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的细胞壁结构蛋白质,最先在伤害诱导的胡萝卜贮藏根中被发现。越来越多的证据显示这类蛋白在应答多种生物和非生物胁迫中起作用。我们之前从棉花cDNA文库中分离了一个命名为GhPRP5的编码富含脯氨酸蛋白的基因,为研究其功能,构建了GhPRP5的过量表达载体,转化拟南芥,获得GhPRP5高表达的8个株系的纯合体。在正常培养条件下,转基因株系和野生型种子的萌发率一致,但盐胁迫和ABA处理显著抑制了转基因拟南芥株系种子的萌发。盐胁迫条件下野生型的绿苗率明显高于转基因拟南芥株系,与正常生长条件相比,ABA处理抑制转基因拟南芥主根伸长的程度更大。利用Quantitative RT-PCR技术分析几个胁迫相关标记基因的表达情况表明,盐和ABA诱导了RD29A、RD29B和KIN1的表达,但诱导水平在转基因株系和野生型中不一样,说明GhPRP5参与调控拟南芥胁迫相关标记基因的表达,但具体参与的胁迫应答信号传导途径仍需进一步研究。

甲醛对果蝇发育和繁殖的影响

甲醛已被广泛用于人们的日常生活中,成为室内环境的主要污染源。为探讨甲醛对动物不同发育阶段的毒性,本文以模式生物果蝇Drosophila melanogaster为对象,研究了饲料中添加不同浓度甲醛对果蝇生长发育的影响。结果显示,当对照组发育至3龄幼虫(孵化后3d)时,与未添加甲醛的对照组相比,饲料中添加0.25%或0.50%的甲醛极显著降低了幼虫的体重(P<0.01),添加了0.50%甲醛的饲料组中发育出来的雌、雄成蝇体重也显著低于对照组,其中雌虫体重的差异达到极显著水平。此外,饲料中添加甲醛,还显著延长了幼虫发育的时间,即从胚胎到化蛹的发育时间、胚胎到羽化的发育时间都极显著长于对照组(P<0.01),而其蛹期变态发育时间在对照组和各实验组之间没有显著差异。饲料中添加甲醛,还极显著降低了果蝇的产卵量(P<0.01)。综上结果表明,饲料中含有甲醛可显著降低果蝇的发育速度,影响果蝇的生长和繁殖力,但对果蝇蛹期变态发育过程没有显著影响。

AcMNPV e18基因酵母双杂交诱饵载体构建和转录自激活检测

用PCR方法扩增苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhe-drovirus,AcMNPV)被膜蛋白ODV-E18基因,克隆至酵母双杂交诱饵载体pGBKT7构建诱饵质粒pG-BKT7-e18。将诱饵质粒分别转化酵母菌株Y187和AH109感受态细胞,被转化细胞在涂有X-gal的SD/-Trp营养缺陷型固体培养基上形成白色菌落;在SD/-Trp/-His和SD/-Trp/-Ade固体培养基上均不形成菌落,表明诱饵基因表达产物BD-E18在这两种细胞中都不能激活报告基因转录。pGBKT7-e18转化的Y187细胞在SD/-Trp营养缺陷型液体培养基中的生长速度与空载体转化细胞相同,显示BD-E18对酵母细胞无细胞毒性。结果表明,AcMNPV ODV-E18可能不直接参与对宿主细胞或病毒基因表达的调节,其编码基因可以作为诱饵基因通过筛查病毒宿主cDNA文库识别与其相互作用的蛋白质。

急性高浓度PM2.5暴露对小鼠认知能力的影响

流行病学证据表明,老年人长期接触PM2.5可能导致记忆障碍.为了探究短期、严重雾霾天气对人们健康的影响,以C57BL/6 J小鼠为研究对象,用不同浓度的PM2.5(0、193、1930、19300μg·kg^-1·day^-1),通过鼻腔滴注的实验,染毒1 w,探究急性高浓度PM 2.5污染所造成的神经毒性.首先通过Morris水迷宫实验对小鼠认知能力进行检测,暴露结束后对小鼠脑组织进行组织病理学检测(H&E)、氧化应激水平测定(ROS、MDA、SOD).实验结果表明,急性高浓度PM 2.5暴露虽然不影响小鼠大脑的生长发育,但会导致小鼠认知能力下降,高剂量19300μg·kg^-1·day^-1 PM2.5染毒组小鼠与空白对照组小鼠5 d逃避潜伏期的平均值有显著性差异(*为P<0.05);小鼠脑组织海马区出现病理学损伤;小鼠脑组织中的ROS水平、MDA含量上升,SOD活性下降.实验揭示了急性高浓度PM 2.5暴露对小鼠脑组织能造成氧化损伤,破坏海马神经中枢细胞结构,影响小鼠的学习记忆能力.

脯氨酸羟化酶GhP4H2在棉花纤维发育中的功能研究

阿拉伯半乳聚糖蛋白(arabinogalactan proteins,AGP)在棉花纤维发育过程中发挥重要作用。AGP由富含羟脯氨酸的主链蛋白和大量Ⅱ型阿拉伯半乳聚糖(arabinogalactan,AG)侧链组成,其合成过程要经历2次翻译后修饰,首先是氨基酸主链上的脯氨酸被脯氨酸羟化酶(prolyl-4-hydroxylases,P4H)羟基化,随后在糖基转移酶(glycosyltransferases,GT)催化作用下将阿拉伯半乳聚糖或寡糖添加到羟脯氨酸残基上。我们前期利用P4Hs的抑制剂处理棉花离体胚发现,棉纤维伸长受到抑制,暗示P4H参与棉纤维生长发育过程。为深入研究P4H在棉纤维发育中的功能,我们从棉花中分离鉴定了1个在棉纤维发育过程中高量表达的脯氨酸羟化酶基因GhP4H2。本研究分别构建了GhP4H2过表达和RNA interference(RNAi)载体,通过农杆菌介导法转化棉花,获得转基因植株,发现过表达转基因棉花株系T_(1)~T_(3)代成熟棉纤维变短,AGP含量增加,AG多糖侧链也发生变化。对过表达转基因植株和野生型植株棉纤维的转录组分析表明,GhP4H2正调控包括AGP在内的细胞壁糖蛋白基因的表达。基于以上研究,我们推测GhP4H2可能主要通过影响AGP糖链组分调控棉纤维生长发育。