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一、构树转录因子DREB基因的克隆及其功能研究
构树(Broussonetia papyrifera L.)属桑科(Moraceae)构树属(Broussonetia),是一种喜光的多年生的落叶乔木,为优良的造纸和饲料原料。构树耐干旱、耐贫瘠、适应性强。为了探索其多抗机制和挖掘抗逆关键基因,本论文开展了构树抗逆转录因子基因的分离以及功能分析等工作,取得如下结果:
采用RACE-PCR克隆方法,从构树中分离到一个干旱应答元件结合蛋白DREB类转录因子基因,将其命名为BpDREB1。该基因cDNA序列全长为782 bp,编码210个氨基酸,推测其分子量为23.2 kDa,等电点值为4.83。序列比对表明,BpDREB1与已知DREB的AP2/EREBP结构域处具有很高的同源性,可归类于DREB亚家族的A5小家族。
酵母单杂交实验显示,BpDREB1能够特异地识别DRE元件,并能激活下游报告基因的表达。洋葱表皮细胞瞬时表达GFP融合蛋白实验表明,BpDREB1蛋白仅存在于细胞核中。证明该蛋白质定位于细胞核,具有DNA结合域和转录激活域,为DREB类转录因子。
RT-PCR实验表明,正常情况下,BpDREB1主要在构树幼苗的茎中表达。当叶片遭受非生物环境胁迫时,BpDREB1受低温、高盐和机械伤害胁迫的诱导,在渗透胁迫和脱落酸中表达不明显,呈现出DREB转录因子的典型表达模式
二、水稻幼苗响应羊唾液的蛋白质组学分析
众所周知,放牧过程中动物对牧草的影响主要是机械伤害。但草畜界面生物信号的交流和分子响应途径却一无所知。本研究选择模式植物水稻为材料,研究羊唾液处理水稻后的蛋白质组应答情况,为解析草畜分子互作机制提供研究思路和技术平台。
本研究采用高分辨率的蛋白质双向电泳分离技术和高通量的蛋白质质谱分析技术以及生物信息学等手段,分析水稻幼苗在羊唾液后2h、6h、12h、24h的蛋白质组变化情况。得出如下结果:
涂抹羊唾液的叶鞘以涂抹灭菌水作实时对照,其形态和创伤生长没有显著差异。蛋白质双向电泳表达谱差异显示分析表明,共有57个蛋白点的表达发生显著变化,其中2小时有18个、6小时有7个、12小时有15个、24h有17个蛋白点发生差异表达。对这些差异蛋白点进行MALDI-TOF质谱测定,有40个蛋白质点得到鉴定,其中37个为功能已知蛋白,3个为未知功能蛋白。这些蛋白根据它们的功能分为9种,主要包括防御反应、信号转导、物质代谢、能量代谢、光合作用、等相关蛋白。
与防御和信号转导相关的蛋白质例如过氧化氢酶(Catalase,CAT)、过氧化物酶(Peroxiredoxin,Prx)、Jacalin类血凝素蛋白、热激蛋白90(Heat shock protein90,HSP90)和SGT1,这些蛋白的上调表达说明羊唾液处理水稻幼苗后,水稻幼苗产生了有毒氧化物质。
与物质代谢相关的蛋白质例如3-磷酸甘油醛脱氢酶、UDP-硫代异鼠李糖合成酶、UDP葡糖醛酸脱羧酶等,这些蛋白的下调表明水稻细胞结构被破坏或者是细胞合成能力减弱。
与能量和光合作用相关蛋白质例如FIFO-ATP合成酶、尿卟啉原脱羧酶、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)及Rubisco活化酶、PSⅠ和PSⅡ相关蛋白等,这些蛋白的下调表达表明叶绿体可能是受羊唾液影响的一个重要场所。
在本实验中,一个和淀粉生物合成有关的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶为上调表达。AGPP是植物淀粉生物合成过程中的一个起关键性调节作用的酶。