拟南芥醇腈酶基因(AtHNL)启动子的克隆及其应答非生物胁迫和激素反应的初步分析

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:voyage36
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
醇腈酶(hydroxynitrile lyase,HNL;Oxynitrilase,E.C.4.1.2.x),作为一种生物催化剂,能可逆地催化氰化氢(HCN)和醛或酮类化合物反应生成手性氰醇化合物或手性药物。根据其催化产物的结构类型,HNL分为R型和S型。目前,两种类型HNL在工业上均得到了广泛的应用。在自然界中,IHNL主要作为有机体的一种裂解酶用于分解醇腈而产生HCN,该过程称为生氰作用。植物体内由于HNL对氰醇的生物催化反应释放出HCN,主要用于抵御食草动物、真菌的侵袭和机械破坏。此外,氰醇作为生氰的糖苷主要用来储存氢氰酸,同时参与氮源的转运和新陈代谢。尽管目前已报道的产氰植物超过有4000种。作为HNL催化反应的副产物,HCN被认为最多的是与抑制线粒体修复途径中的末端细胞色素氧化酶活性有关。不过越来越多的数据表明,HCN可能在植物的许多生理过程中起到调节作用(包括种子萌发、硝酸盐吸收及响应外界环境刺激等)。最近,通过序列比对及分析,拟南芥中报道了一个具有α/β水解酶活性的R型HNL(AtHNL),且具有较高的催化活性和对映体选择性而具有较高的工业应用前景。上述结果暗示传统的非生氰植物中可能存在酶促产生HCN的途径。此外,基因芯片结果表明,AtHNL基因显著的受冷害、NaCl及干旱胁迫的诱导表达,不过AtHNL是否存在诱导调节机制,其上游启动子序列中是否存在受逆境胁迫调控的元件需要进一步的阐述。此外,AtNNL基因是否在非生物胁迫中起到调控作用也需要深入研究。因此,本研究通过克隆和分析AtNNL启动子序列,通过转基因拟南芥,及结合非生物胁迫和激素处理下启动子的表达调控模式研究,为加深和理解AtHNL基因的调节机制,并对AtHNL在植物响应外界环境刺激中可能起到的作用提供一定的理论研究意义。此外,本研究还对AtHNL启动子中可能存在新的顺式作用元件进行发掘。在本研究中,为了研究AtHNL启动子的表达特征,我们首先克隆了长约2.1 kb的AtNNL启动子序列(pHNL,-2023至+67),以及pHNL的一系列相关5’缺失的片段(5D1,-933 到+67;5D2,-733 到+67;5D3,-533 到+67;5D4,-333到+67;5D5,-133到+67);通过构建表达载体,将所有克隆到的启动子片段融合到GUS(β-glucuronidase)基因的上游后,用浸花法转化拟南芥获得的转基因植株,用于分析外界刺激(尤其是干旱、高盐和冷胁迫)及激素处理对AtNNL启动子调控表达的影响。结果表明:pHNL能够响应盐胁迫,冻害及茉莉酸甲酯(MeJA)的诱导。这可能与启动子序列中含有的环境胁迫诱导及茉莉酸响应元件有关;此外,AtHNL启动子还明显受干旱、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、赤霉素(GA)不同程度的负调控表达,这可能与启动子中的CGTCA-motif,TATC-box,GARE-motif,TCA-element等关键作用元件的分布有关。此外,序列截短实验表明:5D1、5D2、5D4和5D5转基因拟南芥GUS活性较pHNL高;而5D3片段转基因拟南芥GUS活性基本检测不到,暗示-2023至-933及-533至-333的pHNL序列中包含有负责顺式调控作用的元件。进一步,结合非生物胁迫及激素处理,对不同长度AtNNL启动子序列的表达调控模式进行了分析,结果表明:部分胁迫处理下,不同的启动子缺失表达模式相似,部分长度启动子表达模式在同一处理下差异明显,暗示AtNNL启动子受调控的作用方式复杂。上述结果为深入探明和发掘AtHNL启动子受诱导模式及关键作用元件提供了一定的理论基础。
其他文献
图谱理论是图论中的一个很重要的分支领域,在物理,化学,计算机科学等领域都有重要的应用。图谱理论与图的结构之间有着自然的联系,能反映图的图论性质,因此图谱的研究正越来
双曲型方程是偏微分方程的一个重要内容,在现今数学研究领域占有重要地位,可用来描述自然界及工程技术中大量存在的振动或波动现象.1746年,达朗贝尔在他的论文《张紧的弦振动
本论文主要研究Navier-Stokes-Voight(简称NSV)方程,该方程在1973年由Oskolkov教授作为粘弹性不可压流体模型被提出.我们首先关注一维确定NSV方程的精确解.其次研究在随机扰
本文对南海北部冷泉区一个长550 cm的岩心进行微生物计数和微生物多样性分析。使用吖啶橙直接计数法统计微生物的数量并比较微生物丰度与甲烷浓度的变化关系,综合地球化学数
本文研究了有限环Z2a + uZ2a上线性码的若干问题及有限环GR(q,qm)+uGR(q,qm 上斜循环码.具体内容如下:(1)第一部分主要考虑环Z2a + uZ2a上线性码的MacWilliams恒等式及其自对偶码
本文研究下截断Webull分布和Pareto分布的最大和最小次序统计量随机比较.第二章中,我们讨论由独立不同分布的下截断Weibul;元件构成的串联和并联系统,当系统中不同分布的形状
人类社会实践中,各种看似不确定的现象在某种意义下隐含着必然的规律性.人们试图用数学的方法研究随机事件发生的可能性大小,概率论学科因此诞生.以测度论为基础,二十世纪初,
微分方程解的动力学性态一直是微分方程理论研究的一个重要内容,传染病动力学研究更是对其的有力推广,通过建造传染病动力学特征的数学模型,可以依此进行动力学性态分析,从而
令Z表示全体整数所组成的集合.对集合A(?)Z及n∈Z,令r(A,n)=#{(a,a’)∈A×A:a+a’= n}.函数r(A,n)被称为集合A的加法表示函数.设整数k1,k2满足(k1,k2)=1.对集合A(?)Z及n∈Z,
近年来,混沌系统和切换系统作为非线性科学的重要分支,得到了长足的发展,尤其是二者的结合:混沌切换系统,更是开创了混杂系统研究的新篇章。混沌切换系统较单纯的混沌系统和