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PagAPY1基因调控银腺杨耐旱性的作用机制研究

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南京林业大学学报(自然科学版) 2023年第6期47卷 105-112页

作者：王质璞李卓蓉罗志斌邓澍荣林木遗传育种全国重点实验室国家林业和草原局森林培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】Apyrase是水解细胞内/外核苷磷酸的关键酶,在调控植物生长发育和逆境响应中起重要作用。本研究鉴定银腺杨(Populus alba×***)中PagAPY1的分子功能,揭示其促进耐旱性的作用机制。【方法】利用生物信息学方法鉴定银腺杨PagAPY1基... 详细信息

【目的】Apyrase是水解细胞内/外核苷磷酸的关键酶,在调控植物生长发育和逆境响应中起重要作用。本研究鉴定银腺杨(Populus alba×***)中PagAPY1的分子功能,揭示其促进耐旱性的作用机制。【方法】利用生物信息学方法鉴定银腺杨PagAPY1基因,构建PagAPY1-YFP融合蛋白,观察PagAPY1的亚细胞定位,利用农杆菌介导的转基因技术获得过表达PagAPY1转基因银腺杨,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测野生型和转基因杨树中PagAPY1及其他抗逆基因表达,分析干旱胁迫下野生型和转基因杨树生长表型、根系发育和叶片保水性能等生理指标。【结果】PagAPY1具有Apyrase保守结构域,定位于高尔基体中,参与水解NTP/NDP。PagAPY1表达受干旱胁迫诱导。在干旱胁迫下,PagAPY1过表达杨树的存活率、根系生物量和不定根生长等相比野生型显著提高;同时,过表达杨树的气孔开度相比野生型降低。与野生型相比,过表达株系对ABA诱导的气孔关闭更为敏感。此外,过表达株系中活性氧信号和抗氧化酶相关基因在干旱胁迫下显著上调表达。【结论】干旱胁迫下,PagAPY1通过维持蛋白糖基化和胞外ATP(eATP)稳态平衡,促进生长素极性运输,提高根系生长,促进气孔闭合,减少叶片水分散失,同时激活活性氧信号,增加抗氧化酶系统活性,从而提高了杨树抗旱性。

关键词：银腺杨 Apyrase酶耐旱性基因功能 APY基因

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胡杨Ring finger E3连接酶PeRH2提高烟草耐旱机制研究

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基因组学与应用生物学 2015年第3期34卷 454-463页

作者：钱泽勇张会龙荆晓姝申泽丹邓澍荣赵瑞沈昕陈少良北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

近期研究表明泛素化在植物胁迫响应中扮演一个关键的角色。作为泛素-蛋白酶体系统(UPS)中的关键酶,泛素E3连接酶更是在细胞的新陈代谢中起着重要的作用。本文从胡杨中克隆了一个C端含有Ring finger结构域的蛋白(152个氨基酸)编码基因(Pe... 详细信息

近期研究表明泛素化在植物胁迫响应中扮演一个关键的角色。作为泛素-蛋白酶体系统(UPS)中的关键酶,泛素E3连接酶更是在细胞的新陈代谢中起着重要的作用。本文从胡杨中克隆了一个C端含有Ring finger结构域的蛋白(152个氨基酸)编码基因(Pe RH2),经过序列比对推断该基因编码产物为泛素E3连接酶,属于Ring finger家族中的Ring-H2构型。研究显示,甘露醇胡杨苗木在255 mmol/L甘露醇胁迫下,叶片Pe RH2表达量上调。拟南芥原生质体中瞬时表达融合质粒p Yellow0029-Pe RH2的研究表明,Pe RH2蛋白定位于细胞核。以农杆菌介导法将Pe RH2转入烟草,Sq RT-PCR结果显示,Pe RH2在转基因烟草中获得过表达。在255 mmol/L甘露醇处理下,转基因烟草幼苗耐受渗透胁迫的能力高于野生型和转空载体烟草。干旱处理后,转基因烟草的叶片保水力明显高于野生型和转空载体烟草,而叶片相对电导率、MDA的含量也要低于野生型和转空载体烟草。因此,过表达Pe RH2能够提高烟草的抗旱能力。

关键词：胡杨 Ring finger E3连接酶PeRH2 亚细胞定位抗旱性

过表达秋茄C2H2型锌指蛋白基因KcZFP提高烟草耐盐性

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基因组学与应用生物学 2013年第2期32卷 149-158页

作者：于瑞胡月黄旭新申泽丹韩彦莎邓澍荣赵瑞沈昕陈少良北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用。锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫... 详细信息

基因转录调节是植物对非生物胁迫适应机制的一个重要方面,转录调节因子在胁迫信号转导途径中调节下游基因的表达,在建立植物对胁迫适应性过程中起到重要作用。锌指蛋白是功能多样的转录调节因子蛋白家族,家族成员在植物响应非生物胁迫方面扮演着重要角色。本研究以秋茄C2H2型锌指蛋白编码基因KcZFP为目的基因,在烟草中过表达KcZFP,分析C2H2型锌指蛋白在植物耐盐性中的作用。研究结果显示:转基因株系中,KcZFP表达量显著提高。过表达KcZFP的烟草植株的耐盐性明显提高,在200mmol/LNaCl处理的条件下,KcZFP过表达烟草中脯氨酸水平远高于野生型植株。对光合作用参数比较分析显示,在KcZFP过表达植株中净光合速率受盐胁迫的影响小于野生型植株,光合系统在一定程度上得到了保护。研究结果说明KcZFP作为转录调节因子参与了植物的渗透调节,对植物的耐盐性具有贡献。

关键词：秋茄 C2H2型锌指蛋白转基因烟草耐盐性

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胞外ATP对胡杨细胞囊泡运输的影响

北京林业大学学报 2016年第7期38卷 33-39页

作者：孙苑玲邓澍荣邓佳音张会龙尧俊赵瑞陈少良北京林业大学生物科学与技术学院

在植物中,胞外ATP(eATP)作为一种重要的信号分子,调控植物的生长、发育及逆境响应等多种生命活动。这些植物细胞的生命活动与囊泡运输密切相关,然而,eATP是否对植物细胞的囊泡运输具有调控作用尚不清楚。本文利用能够标记囊泡运输的荧... 详细信息

在植物中,胞外ATP(eATP)作为一种重要的信号分子,调控植物的生长、发育及逆境响应等多种生命活动。这些植物细胞的生命活动与囊泡运输密切相关,然而,eATP是否对植物细胞的囊泡运输具有调控作用尚不清楚。本文利用能够标记囊泡运输的荧光染料FM1-43研究了eATP对胡杨细胞囊泡运输的影响。FM1-43染色结果显示,50μmol/L eATP对胡杨细胞胞吞作用不明显,而高浓度的eATP(200、400μmol/L)则会抑制其胞吞作用,其抑制作用与eATP浓度呈正相关。高浓度的eATP(200、400μmol/L)同样抑制胡杨细胞胞吐作用。而不同浓度的ADP(50、200、400μmol/L)处理则对胡杨细胞囊泡运输无明显影响。这说明高浓度eATP对胡杨细胞囊泡运输的抑制作用不是源于eATP的水解产物,而是来自于其本身的信号作用。药理学实验发现,ATP受体抑制剂PPADS(100μmol/L)能抑制高浓度eATP对胡杨细胞囊泡运输的限制作用,说明eATP是通过嘌呤受体介导的信号通路调控囊泡运输过程。但值得注意的是,嘌呤受体的另一种抑制剂suramin(100μmol/L)却对eATP的抑制作用不明显,因为suramin处理胡杨细胞后eATP(200μmol/L)仍能抑制囊泡运输。这说明在胡杨细胞中某一类与P2X同源的受体介导了高浓度eATP对囊泡运输的抑制作用。综上,eATP作为信号分子可调控胡杨细胞的囊泡运输,并且高浓度eATP对胡杨细胞的囊泡运输具有负调控作用。

关键词：胞外ATP FM1-43 胡杨细胞囊泡运输胞吞胞吐

秋茄KcTIP1基因克隆及其对植物耐盐性作用的研究

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2013年第7期41卷 162-171页

作者：鲁彦君韩彦莎李妮亚侯佩臣黄旭新邓澍荣赵瑞沈昕陈少良北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 海南师范大学生物学院海南海口571158 国家农业信息化工程技术研究中心北京100097

【目的】从秋茄中克隆液泡膜水通道蛋白KcTIP1基因,并研究其对植物耐盐性的作用机制。【方法】以秋茄幼嫩叶片为材料,通过PCR扩增克隆KcTIP1基因并构建其表达载体,采用根癌农杆菌介导法,用含重组质粒的农杆菌转化烟草植株,通过卡那霉素... 详细信息

【目的】从秋茄中克隆液泡膜水通道蛋白KcTIP1基因,并研究其对植物耐盐性的作用机制。【方法】以秋茄幼嫩叶片为材料,通过PCR扩增克隆KcTIP1基因并构建其表达载体,采用根癌农杆菌介导法,用含重组质粒的农杆菌转化烟草植株,通过卡那霉素筛选和转基因烟草基因组PCR、RT-PCR鉴定,获得转基因再生植株;并选取其中2个阳性株系和野生型株系进行盐处理,测定野生型烟草(对照)与盐处理烟草根、茎、叶鲜质量,光合参数,叶片组织Na+、K+浓度以及根尖Na+、K+的流速。【结果】成功克隆得到了KcTIP1基因,对其编码蛋白氨基酸序列进行分析表明,秋茄KcTIP1包含MIP家族的特征序列SGGHVNPAVT和2个保守的NPA(Asn-Pro-Ala)位点。RT-PCR检测结果显示,KcTIP1基因在转基因烟草株系中成功表达。盐胁迫后,转基因烟草植株根、茎、叶鲜质量,叶片净光合速率,蒸腾速率,叶片组织Na+、K+积累和根尖Na+、K+内流幅度均高于野生型烟草。【结论】KcTIP1具有与其他水通道蛋白类似的蛋白结构和酶学功能,KcTIP1基因过表达可以提高转基因烟草的抗盐能力。

关键词：秋茄烟草 KcTIP1基因耐盐性

胡杨PeSOS1对拟南芥盐诱导H_2O_2信号途径的调控

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2015年第2期43卷 79-91,98页

作者：王美娟王洋申泽丹马旭君撒刚邓澍荣刘丹丹张玉红沈昕陈少良北京林业大学生物科学与技术学院北京100083 房山区琉璃河镇大陶村委会北京102403

【目的】研究胡杨质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)通过H2O2信号途径对盐胁迫的感知和适应作用。【方法】克隆胡杨质膜SOS1基因(PeSOS1),并将其转化到拟南芥中,比较野生型和转PeSOS1基因拟南芥在100mmol/L NaCl胁迫下的萌发率,根长,干质量... 详细信息

【目的】研究胡杨质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)通过H2O2信号途径对盐胁迫的感知和适应作用。【方法】克隆胡杨质膜SOS1基因(PeSOS1),并将其转化到拟南芥中,比较野生型和转PeSOS1基因拟南芥在100mmol/L NaCl胁迫下的萌发率,根长,干质量,K+、Na+和Ca2+含量,活体植株根尖离子流(K+、Na+和H+)的流动情况,H2O2的产生和抗氧化酶活性的变化以及抑制剂对根尖离子流的影响,分析100mmol/L NaCl胁迫下异源表达PeSOS1基因拟南芥与野生型拟南芥耐盐性的差异。【结果】在NaCl胁迫下,转PeSOS1基因拟南芥株系的萌发率、根长和干质量明显高于野生型拟南芥;转PeSOS1基因拟南芥K+和Ca2+含量也高于野生型拟南芥,而Na+含量较野生型拟南芥低。100mmol/L NaCl处理后,转PeSOS1基因拟南芥中K+和Na+的平衡(K+/Na+值)与NaCl胁迫前相比下降幅度较小。转PeSOS1基因植株在NaCl胁迫下能更快地产生H2O2,并使抗氧化酶保持较高的活性。SOS1抑制剂阿米洛利(Amiloride)对NaCl胁迫下野生型和转基因拟南芥根尖离子流的变化有明显影响,用质膜NADPH氧化酶抑制剂DPI(抑制H2O2的产生)处理后,转PeSOS1基因拟南芥根尖K+内流减弱,Na+外流和H+内流增强,植株维持K+和Na+平衡的能力减弱。【结论】在拟南芥中异源表达PeSOS1基因可促进H2O2快速产生,维持了SOS1mRNA的稳定性,调控了K+和Na+平衡,并激活了抗氧化防御系统,因而显著提高了其耐盐性。

关键词：胡杨盐胁迫转基因拟南芥质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1) H2O2信号 K+/Na+平衡离子流

胡杨PeAPY1和PePY2在提高植物抗旱耐盐性上的功能解析

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基因组学与应用生物学 2014年第4期33卷 860-868页

作者：檀叶青邓澍荣孙苑玲赵瑞荆晓姝申泽丹钱泽勇张会龙陈少良沈昕北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

胡杨(Populus euphratica Oliv.)是典型的抗旱耐盐树种,广泛用于干旱盐碱地带的造林绿化。本实验室前期研究结果表明,盐胁迫下胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶(Apyrase)基因(PeAPY)的转录水平上调,表明该基因可能在胡杨的抗盐性功能上发挥... 详细信息

胡杨(Populus euphratica Oliv.)是典型的抗旱耐盐树种,广泛用于干旱盐碱地带的造林绿化。本实验室前期研究结果表明,盐胁迫下胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶(Apyrase)基因(PeAPY)的转录水平上调,表明该基因可能在胡杨的抗盐性功能上发挥作用。已有研究证明APY是水解eATP的关键酶,而eATP是植物细胞重要的信使分子,调控植物的生长发育及抗性反应。本研究以PeAPY过表达拟南芥株系、拟南芥apy1、apy2突变体和野生型拟南芥为实验材料,分析了胡杨PeAPY对植物抗旱和耐盐能力的影响。研究结果表明,PeAPY1和PeAPY2转基因株系的抗旱性明显提高,这可能与PeAPY1和PeAPY2过表达减少了叶片表皮的气孔密度,降低了叶片的失水速率,从而提高了植株的保水能力有关。此外,我们还发现PeAPY1和PeAPY2转基因株系耐盐能力有所提高:在盐胁迫条件下,过表达PeAPY1和PeAPY2转基因植物的种子萌发率和生长、成活率均明显高于突变体apy1、apy2和野生型拟南芥(NaCl处理的浓度分别为0,50 mmol/L,100 mmol/L,150 mmol/L,200 mmol/L)。这可能是由于盐处理条件下,PeAPY通过降低盐诱导的eATP浓度,阻止了eATP诱导的细胞凋亡。综上所述,胡杨PeAPY的过表达能够提高植物对盐胁迫、干旱胁迫的耐受性,PeAPY对eATP浓度调控及其对植物抗逆性的具体机制有待进一步研究。

关键词： PeAPY eATP 抗盐耐旱气孔失水率生长发育

盐胁迫下胡杨调控细胞内K+/Na+平衡的生理和信号机制

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盐胁迫下胡杨调控细胞内K+/Na+平衡的生理和信号机制

胡杨PeAPY2基因的克隆及其转化细胞的耐盐性分析

第六届中国植物逆境生理学与分子生物学学术研讨会

作者：孙健王美娟丁明全邓澍荣陈少良北京林业大学生物科学与技术学院

＜正＞土壤盐渍化是影响植物生产力的最主要的非生物胁迫之一。在高盐生境下维持细胞质内高K+低Na+的平衡状态是植物抵御盐害的重要手段之一。胡杨是我国西北干旱盐碱的荒漠和戈壁地带惟一能够形成森林的高大乔木树种,具有很强的抗盐性...

＜正＞土壤盐渍化是影响植物生产力的最主要的非生物胁迫之一。在高盐生境下维持细胞质内高K+低Na+的平衡状态是植物抵御盐害的重要手段之一。胡杨是我国西北干旱盐碱的荒漠和戈壁地带惟一能够形成森林的高大乔木树种,具有很强的抗盐性,是研究木本植物抗盐生理与分子机制的理想材料。之前的研究显示胡杨在NaCl胁迫下能够维持组织和细胞内高K+低Na+的

关键词：

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基因组学与应用生物学 2013年第3期32卷 276-284页

作者：刘丹丹邓澍荣张一南张旋孙健王美娟赵瑞荆艳萍沈昕陈少良北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

从胡杨（Populus euphratica Oliv.）抗盐碱能力强于其它种类杨树。本实验室前期对胡杨的研究表明：盐胁迫下,胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶基因（PeAPY）的转录水平上调,预示该基因可能在胡杨应对盐胁迫中发挥作用。本研究利用RT-PCR方... 详细信息

从胡杨（Populus euphratica Oliv.）抗盐碱能力强于其它种类杨树。本实验室前期对胡杨的研究表明：盐胁迫下,胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶基因（PeAPY）的转录水平上调,预示该基因可能在胡杨应对盐胁迫中发挥作用。本研究利用RT-PCR方法克隆了胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶PeAPY2基因,将该基因在烟草BY-2细胞中过表达,分析PeAPY2基因与植物耐盐性的关系。结果证明,PeAPY2编码腺苷三磷酸双磷酸水解酶,其ORF区长为1404bp,编码467个氨基酸。对转PeAPY2基因的烟草BY-2细胞及野生型烟草BY-2细胞进行长期盐处理,结果表明,烟草BY-2细胞过表达PeAPY2基因后提高了耐盐性,但并没有明显改善由甘露醇（200~600mmol/L）引起的渗透胁迫。盐处理（50~150mmol/L,NaCl）2周后,野生型BY-2细胞鲜重和干重都低于转PeAPY2基因的烟草细胞。转基因细胞跟野生型细胞相比,Na＋的上升幅度较小,而K＋的下降幅度也较小。随着盐胁迫时间的延长,转基因细胞膜透性低于野生型细胞,在盐胁迫下细胞活力高于野生型细胞。说明烟草BY-2细胞过表达PeAPY2基因后改善了其对盐的耐受性,这对深入研究PeAPY2基因在胡杨耐盐机制中的作用具有重要的意义。

关键词：胡杨腺苷三磷酸双磷酸水解酶 PeAPY2基因转基因烟草细胞抗盐