全 文 :广 西 植 物 Guihaia Jan.2013,33(1):76-81 http://journal.gxzw.gxib.cn
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2013.01.014
潘家强,侯学文.OsRUS2.1酵母双杂交猎物载体的构建及其细胞毒性和自激活作用检测[J].广西植物,2013,33(1):76-81
Pan JQ,Hou XW.Construction of OsRUS2.1yeast two-hybrid prey vectors and detection of their toxicity and self-activated activity[J].Guihaia,2013,
33(1):76-81
OsRUS2.1酵母双杂交猎物载体的构建及其
细胞毒性和自激活作用检测
潘家强1,侯学文1,2*
(1.华南农业大学 生命科学学院 分子植物生理研究室,广州510642;2.华南农业大学
生命科学学院 植物功能基因组与生物技术重点实验室,广州510642)
摘 要:采用PCR技术扩增水稻根UV-B敏感基因2.1(ROOT UV-B SENSITIVE2.1,RUS2.1)四个不同
片段[OsRUS2.1(1-1317),OsRUS2.1(1-138),OsRUS2.1(139-879),OsRUS2.1(880-1317)],连接到T载体
pMD18-T-Simple上,测序无误后分别亚克隆到猎物表达载体pGADT7上。结果表明:四个OsRUS2.1基因
片段的表达载体构建成功,读码框正确;分别转化这四个猎物表达载体于酵母感受态细胞Y187中,用LacZ、
MEL1活性检测法和营养缺陷型培养基SD-Leu-DO培养法进行自激活检测和毒性检测,结果表明构建的四
个OsRUS2.1不同片段的猎物表达载体对酵母菌株Y187均没有转录激活活性和毒害作用,可用于后续研究。
关键词:水稻根对UVB敏感基因2.1;猎物载体;酵母双杂交;自激活;毒性检测
中图分类号:Q782 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2013)01-0076-06
* Construction of OsRUS2.1yeast two-hybrid prey
vectors and detection of their toxicity
and self-activated activity
PAN Jia-Qiang1,HOU Xue-Wen1,2*
(1.Lab of Molecular Plant Physiology,College of Life Sciences,South China Agricultural University,
Guangzhou 510642,China;2.Key Laboratory of Plant Functional Genomics and Biotechnology,
College of Life Sciences,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)
Abstract:Four fragments of rice(Oryza sativa)ROOT UV-B SENSITIVE2.1(OsRUS2.1),OsRUS2.1(1-1317),
OsRUS2.1(1-138),OsRUS2.1(139-879),OsRUS2.1(880-1317),were amplified by PCR from cloned OsRUS2.1
plasmid,and were ligated with pMD18-T-simple vector,then transformed to E.coli TOP10competent cel.The posi-
tive clones were selected and sequenced.The confirmed fragments were subcloned to prey vector pGADT7.The four
constructed pGADT7prey vectors were further confirmed by enzyme digestion and sequencing.The confirmed 4
types of pGADT7prey vectors were transformed to Y187yeast competent cels.The self-activation and toxicity of
the plasmids to host yeast Y187were detected by LacZ and MEL1activity assays and culturing in auxotroph medium
SD-Leu-DO.Results showed that the four constructed plasmids had no self-transcriptional activity and not toxicity to
yeast strain Y187,and they could be used in the folowing yeast two-hybrid experiments.
* 收稿日期:2012-08-23 修回日期:2012-10-30
基金项目:国家自然科学基金(30971709)
作者简介:潘家强(1985-),男,湖北十堰市人,硕士研究生,研究方向为植物功能基因组与分子生物学,(E-mail)pjq19851203@163.com。
*通讯作者:侯学文,博士,研究员,研究方向为植物抗逆生理与分子生物学,(E-mail)hxw1969@scau.edu.cn。
Key words:rice ROOT UV-B SENSITIVE 2.1(OsRUS2.1);prey vector;yeast two hybrid;self-activated transcrip-
tional activity;toxicity detection
UV-B是太阳辐射的组成部分,它能够穿过大
气层到达地表,但到达地表的 UV-B辐照强度与季
节、云层厚度以及大气层臭氧含量有关。近几十年
来,随着大气中臭氧含量逐渐下降导致到达地表的
UV-B强度有增强的趋势(任健等,2005)。UV-B
对植物的生理效应根据UV-B辐射强度的不同具有
明显的双重效应,即在强度较高时(>1μmol·m-
2
·s-1)就作为逆境因子对植物造成伤害;在较低强
度下(<1μmol·m-
2·s-1)却是一个信号调控因子
参与 植 物 的 多 种 光 形 态 建 成 (Frohnmeyer &
Staiger,2003)。Brown &Jenkins(2008)的研究表
明,在拟南芥中存在UVR8依赖和UVR8非依赖的
UV-B信号传导途径,近年来对 UVR8依赖的 UV-
B信号传导途径研究取得了很大进展,相继发现这
一途径中的几个成员(Brown et al.,2005;Gruber
et al.,2010),特别是确认 UVR8就是 UV-B受体
(Rizzini et al.,2011)及其感受 UV-B的机理(Wu
et al.,2012)。UVR8非依赖的 UV-B信号传导途
径的研究进展较慢,对于这一途径涉及哪些基因,目
前尚不清楚。
ROOT UV-B SENSITIVEs(RUSs)是近年来
在拟南芥中发现的与极低强度UV-B信号传导有关
的基因(Tong et al.,2008),但它与目前已知的
UV-B信号传导途径的关系目前在进一步研究中。
RUS的共同特点是具有一个功能未知的结构域
DUF647,采用酵母双杂交技术表明AtRUS1与At-
RUS2能通过该结构域互作(Leasure et al.,2009)。
在拟南芥研究的基础上,经生物信息学分析发现水
稻基因组中也具有6个OsRUS 基因。我们已用
OsRUS1构建了酵母双杂交诱饵载体(潘家强等,
2012),并从水稻cDNA文库中筛选到了一些互作
基因,研究结果在进一步分析中。OsRUS2.1开放
阅读框(ORF)全长1 317bp,结构域DUF647位于
138~879bp,为研究OsRUS2.1是否能与OsRUS1
互作以及它们之间通过哪一个结构域互作,我们在
已构建好的四个OsRUS1不同片段酵母双杂交诱
饵载体的基础上,本文根据 OsRUS2.1结构域
DUF647的分布情况,构建了四个OsRUS2.1不同
片段酵母双杂交猎物载体,并进行毒性及自激活检
测,以便用于后续的酵母双杂交技术实验。
1 材料与方法
1.1实验材料
酵母(Saccharomyces cererisiae)Y187菌株,
pGADT7 质 粒,阳 性 对 照 质 粒 pGBKT7-53 和
pGADT7-T,阴性对照质粒 pGBKT7-Lam(美国
Clontech公司),大肠杆菌TOP10菌株及已克隆的
OsRUS2.1 基 因 pMD18-T-S-BamHI-OsRUS2.
1cDNA-1317-HindIII由本实验室保存;YNB和蛋
白胨(Difco公司),SD-Leu-DO(美国 Clontech公
司),酵母提取物(OXOID公司),DNA限制性内切
酶和 T4DNA 连接酶(TaKaRa公司),KOD-Plus-
Neo DNA 聚合酶和 dNTPs(TOYOBO 公司),
DS2000Marker(东盛生物公司),DNA胶回收试剂
盒(普博欣生物公司),2Xpower Taq PCR Mix(Mi-
croanalysis公 司),X-β-gal(BBL 公 司),X-α-gal
(GOLDBIO公司)。
本实验所用的引物名称及引物序列:
OsRUS2.1cDNA-EcoRI-1-F:5′-CGAATTCAT-
GAACATACTCGAGAGGATAC -3′;
OsRUS2.1cDNA-BamHI-138-R:5′-AGGATC-
CTTACAGAGACTCTGCCGGCGT-3′;
OsRUS2.1 cDNA-EcoRI-139-F:5′-GGAAT-
TCAAAGTTATCCAAGATTCGAGAC -3′;
OsRUS2.1cDNA-BamHI-879-R:5′-TGGATC-
CGGAAACCTTTCCACTCTTGAT-3′;
OsRUS2.1 cDNA-EcoRI-880-F:5′-GGAAT-
TCAGCCCAGCTGAGCTAAGATATCG -3′;
OsRUS2.1cDNA-BamHI-1317-R:5′-CGGATC-
CTCATAAAGCACTACCGCTGA -3′;
Matchmaker 5′ AD LD-insert screening am-
plimer: 5′-CTATTCGATGATGAAGATACCCCAC-
CAAACCC -3′;
Matchmaker 3′ AD LD-insert screening am-
plimer:5′-GTGAACTTGCGGGGTTTTTCAGTATC-
TACGATT -3′。
1.2 OsRUS2.1全长及片段克隆
以本实验室已克隆并测序的 pMD18-T-S-
BamHI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-HindIII为模板,
771期 潘家强等:OsRUS2.1酵母双杂交猎物载体的构建及其细胞毒性和自激活作用检测
分 别 以 OsRUS2.1cDNA-EcoRI-1-F/OsRUS2.1
cDNA-BamHI-1317-R,OsRUS2.1cDNA-EcoRI-1-
F/OsRUS2.1cDNA-BamHI-138-R,OsRUS2.1cD-
NA-EcoRI-139-F/OsRUS2.1cDNA-BamHI-879-R,
OsRUS2.1cDNA-EcoRI-880-F/OsRUS2.1cDNA-
BamHI-1317-R为引物,采用高保真酶 KOD-Plus-
Neo DNA 聚 合 酶 反 应 体 系,扩 增 获 得 Os-
RUS2.1cDNA的四个不同片段。将这四个片段加
A后与pMD18-T-Simple连接,转化E.coli TOP10
感受态,筛选获得阳性克隆,并经测序确认无突变。
1.3重组表达载体的构建与鉴定
将上述克隆并验证的pMD18-T-S-EcoRI-1-Os-
RUS2.1cDNA-1317-BamHI、pMD18-T-S-EcoRI-1-
OsRUS2.1cDNA-138-BamHI、pMD18-T-S-EcoRI-
139-OsRUS2.1cDNA-879-BamHI和 pMD18-T-S-
EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI及空载
体pGADT7用EcoRI/BamHI双酶切,经琼脂糖凝
胶电泳检测酶切正确后,按照常规分子生物学连接、
转 化、 筛 选, 获 得 pGADT7-EcoRI-1-
OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI、pGADT7-EcoRI-1-
OsRUS2.1cDNA-138-BamHI、 pGADT7-EcoRI-
139-OsRUS2.1cDNA -879-BamHI 和 pGADT7-
EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI四个重
组表达载体,分别采用双酶切鉴定及测序确认读码
框正确。
1.4重组载体转化酵母感受态及快速筛选
按Clontech公司酵母双杂交手册(2007)进行
酵母菌株Y187感受态制备,以及阳性对照质粒、阴
性对照质粒、四个OsRUS2.1猎物载体(pGADT7-
EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI、pGADT7-
EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-138-BamHI、pGADT7-
EcoRI-139-OsRUS2.1cDNA-879-BamHI和 pGAD
T7-EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI)的转
化,并在相应营养缺陷板上筛选。分别对在SD-
Leu-DO营养缺陷板上生长的含OsRUS2.1猎物载
体的Y187菌落进行快速PCR筛选,方法如下:挑
取1个直径2~3mm转化酵母菌落于PCR管中,
加入30μL 0.2%SDS,漩涡振荡器上振荡15s,然
后在PCR仪上90℃处理4min后,12 000r·min-1
离心1min,以上清液作为PCR反应模板。按10
μL PCR反应体系加入0.2μL提取液作为模板,引
物选用通用筛选引物 Matchmaker 5′AD LD-insert
screening amplimer/Matchmaker 3′AD LD-insert
screening amplimer,以2XPCR premix进行扩增,
琼脂糖凝胶电泳检测。
1.5重组蛋白毒性检测
按照Clontech公司的酵母双杂交手册(2007)
进行,具体为将上述验证保存的四个分别含Os-
RUS2.1猎物载体载体的Y187划线于SD-Leu-DO
营养缺陷板,倒置放30℃恒温箱培养3~4d至菌
落长出后,挑一个较大的菌落(直径2~3mm)接种
于50mL SD-Leu-DO液体培养基中(氨苄青霉素为
25μg/mL),30℃,250r·min-
1过夜摇菌培养,第
二天检测培养物的OD600。
1.6重组载体转录自激活活性的检测
按Clontech公司酵母双杂交手册(2007)进行。
取过夜摇菌培养的阳性菌株(含阳性互作质粒)、阴
性菌株,空载体pGADT7转化菌以及上述四种转化
酵母菌液2mL于离心管中,12 000r·min-1离心15
s后弃上清,将离心管在液氮中速冻10min,取出使
其自然融解约10min,再重复操作一次,加入50μL
现配的Z/X-gal液,30℃静置存放8h染色,以检测
报告基因LacZ的表达情况。
分别将含上述 4 种 OsRUS2.1 猎物载体、
pGADT7空载体以及含阳性对照质粒和阴性对照
质粒的Y187菌株,划线于涂有100μL X-α-gal液
(4mg/mL)的直径10cm的SD-Leu-DO板,30℃
静置存放3d,以检测报告基因MEL1的表达情况。
2 结果与分析
2.1四个OsRUS2.1表达载体的构建与验证
采用高保真酶KOD Plus Neo反应体系分别扩
增获得了OsRUS2.1的四个基因片段(图1)。将这
些片段与pMD18-T-Simple连接、转化,筛选获得阳
性克隆,测序确认序列完全正确。通过EcoR1和
BamH1依次将四个OsRUS2.1装载到表达载体
pGADT7上,再分别采用EcoR1/BamH1双酶切和
HindIII酶切鉴定,用EcoR1/BamH1双酶切可以
获得 pGADT7载体骨架及相应的插入片段;在
pGADT7多克隆位点两端均有一个 HindIII酶切
位点,因此用HindIII酶切就可以获得pGADT7载
体骨架及800bp加上相应的插入片段的两个片段,
结果完全符合预期(图2)。用 Matchmaker 5′AD
LD-insert screening amplimer为引物测序表明,四
个载体读码框正确,能表达出预期的蛋白,可以用于
87 广 西 植 物 33卷
下一步实验。
2.2酵母的转化及酵母菌落的PCR鉴定结果
pGADT7 空 载 体 和 pGADT7-EcoRI-1-
OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI、PGADT7-EcoRI-1-
OsRUS2.1cDNA-138-BamHI、 pGADT7-EcoRI-
139-OsRUS2.1 cDNA-879-BamHI 和 pGADT7-
EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI四个重
组载体转化的 Y187酵母在SD-Leu-DO营养缺陷
板 上,以 及 pGADT7-T 与 pGBKT7-53 和
pGADT7-T与pGBKT7-Lam 分别共转化的 Y187
酵母在SD-Trp-Leu-DO营养缺陷板上培养3d后
即有数量不等的菌落长出,而未转化的Y187却不
图1 四个OsRUS2.1片段的PCR扩增图谱
Fig.1 Amplified map of four OsRUS2.1PCR fragments
泳道3为DS2000Marker;泳道1为OsRUS2.1(1~138)片段;
泳道2为OsRUS2.1(139~879)片段;泳道4为OsRUS2.1(880
~1317)片段;泳道5为OsRUS2.1(1~1317)片段。
能在SD-Trp-DO,SD-Leu-DO,SD-Leu-Trp-DO 营
养缺陷板上生长。挑取含OsRUS2.1不同片段的
重组载体的四种转化酵母菌落进行快速PCR筛选
鉴定,由于采用载体上的 Matchmaker 5′AD LD-
insert screening amplimer/Matchmaker 3′AD LD-
insert screening amplimer通用引物,扩增获得的片
段比插入片段大约大200bp(图3)。综合营养缺陷
板筛选及克隆PCR结果说明构建的四种猎物载体
成功地转入酵母Y187中。
2.3重组OsRUS2.1表达载体对酵母菌株Y187的
毒性检测
培养检测结果表明,含pGADT7-EcoRI-139-Os-
RUS2.1 cDNA-879-BamHI、pGADT7-EcoRI-1-Os-
RUS2.1cDNA-1317-BamHI的 Y187在培养16h,
OD600分别达到0.807、0.878,含pGADT7、pGADT7-
EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-138-BamHI的 Y187在培
图2 四种OsRUS2.1猎物重组载体的酶切鉴定图谱
Fig.2 Verification map of 4 OsRUS2.1prey
vectors digested by restriction enzymes
泳道5为DS2000Marker;泳道1,3,6和8为pGADT7-EcoRI-
1-OsRUS2.1cDNA-138-BamHI、pGADT7-EcoRI-139-OsRUS2.
1cDNA-879-BamHI、pGADT7-EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-
1317-BamHI 和 pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-
BamHI被 EcoR1/BamH1 酶切图谱;泳道 2、4、7 和 9 为
pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2. 1cDNA-138-BamHI、 pGADT7-
EcoRI-139-OsRUS2.1cDNA-879-BamHI、pGADT7-EcoRI-880-
OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI和pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1
cDNA-1317-BamHI被HindⅢ酶切图谱。
图3 转化OsRUS2.1猎物重组载体的
酵母Y187菌株的克隆PCR筛选图谱
Fig.3 PCR screening map of Y187strains
transformed by OsRUS2.1prey vectors
泳道3为 DS2000Marker;泳道1,2,4和5分别为pGADT7-
EcoRI-1-OsRUS2.1 cDNA-138-BamHI、pGADT7-EcoRI-139-
OsRUS2.1cDNA-879-BamHI、pGADT7-EcoRI-880-OsRUS2.1
cDNA-1317-BamHI 和 pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1 cDNA-
1317-BamHI Y187克隆PCR筛选。
养18h,OD600分别达到1.131、0.827,含pGADT7-
EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI的Y187在
培养19h,OD600达到0.866,均超过0.8的判断标准,
说明重组蛋白对酵母Y187生长无毒性,可用于下一
步的蛋白相互作用研究。
971期 潘家强等:OsRUS2.1酵母双杂交猎物载体的构建及其细胞毒性和自激活作用检测
图4 四种OsRUS2.1重组猎物载体对Y187
的自激活活性检测 (LacZ法)
Fig.4 Self-activated activity of 4 OsRUS2.1
prey vectors on Y187(LacZ method)
1为阳性对照;2为阴性对照;3为转化有pGADT7空载体的
Y187;4为含pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-138-BamHI
的 Y187;5 为含 pGADT7-EcoRI-139-OsRUS2.1cDNA-879-
BamHI的 Y187;6为含 pGADT7-EcoRI-880-OsRUS2.1cD-
NA-1317-BamHI的Y187;7为含pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1
cDNA-1317-BamHI的Y187;1为蓝色,其余均为白色。
2.4重组OsRUS2.1表达载体对酵母菌株Y187的
自激活活性检测
β-半乳糖苷酶显色法的结果表明,含pGADT7-
EcoRI-1-OsRUS2.1 cDNA-138-BamHI、pGADT7-
EcoRI-139-OsRUS2.1cDNA-879-BamHI、pGADT7-
EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI和 pGAD
T7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI的 Y187
经8h染色均未变蓝,而阳性对照在5h就变蓝(图
4),说明这四个基因片段均不会对酵母Y187产生自
激活作用,可用于以后的蛋白互作研究。
X-α-gal平板显色法检测结果表明,含pGADT7-
空 载 体、pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-
BamHI、pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1 cDNA-138-
BamHI、pGADT7-EcoRI-139-OsRUS2.1 cDNA-879-
BamHI、pGADT7-EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-
BamHI和阴性对照的Y187划线菌落培养3d后都
图5 四种OsRUS2.1猎物载体对Y187的自激活活性检测(MEL1法)
Fig.5 Self-activated activity of 4 OsRUS2.1prey vectors on Y187(MEL1method)
1为阳性对照;2为阴性对照;3为含空载体pGADT7的 Y187;4为含pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-138-BamHI的 Y187;5为含
pGADT7-EcoRI-139-OsRUS2.1cDNA-879-BamHI的 Y187;6为含pGADT7-EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI的 Y187;7为含
pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI的Y187;1为蓝色,其余均为白色。
未变蓝,为正常白色菌落,而阳性对照菌落则变蓝
(图5),进一步说明这四个基因片段均不会对酵母
Y187产生自激活作用,可用于以后的酵母双杂交蛋
白互作验证。
3 结论与讨论
酵母双杂交技术既是筛选与目标蛋白具有相互
作用能力未知蛋白的高通量技术,也可用于检验两
个已知蛋白间是否具有相互作用,自Fields &Song
(1989)提出此方法以来,这一技术在研究蛋白互作
领域发挥了重要作用。RUS是近年来发现的与植
物极低强度UV-B下光形态建成有关的基因,但目
前对其信号传导途径尚缺乏认识(Tong et al.,
2008;Leasure et al.,2009)。笔者采用酵母双杂交
技术研究OsRUS1和OsRUS2的互作情况,以进一
步了解这一信号传导途径的分子机制。笔者在前期
工作中,已根据OsRUS1的DUF647的分布情况构
建了OsRUS1四个不同片段的诱饵载体,并进行表
达蛋白毒性及自激活活性检测(潘家强等,2012)。
本研究根据OsRUS2.1的DUF647分布情况,构
建 pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-138-BamHI、
08 广 西 植 物 33卷
pGADT7-EcoRI-139-OsRUS2.1 cDNA-879-BamH1,
pGADT7-EcoRI-880-OsRUS2.1cDNA-1317-Bam 和
pGADT7-EcoRI-1-OsRUS2.1cDNA-1317-BamHI四
种猎物蛋白表达载体,这些工作将为下一步研究Os-
RUS1和OsRUS2是否具有相互作用以及通过什么区
域互作奠定基础。由于某些蛋白的表达可能对酵母
细胞产生毒害作用,使其不能在选择培养基上生长;
以及一些蛋白含有酸性氨基酸区域或者能够与酵母
宿主转录激活因子结合,从而直接激活报告基因的表
达。因此在筛选前需验证诱饵载体的毒性与自身激
活作用,用以排除假阳性和假阴性的相互作用。本研
究采用含上述重组猎物表达载体的Y187摇菌培养,
OD600全部能在19h以内达到0.8,说明表达的Os-
RUS2.1及其片段对酵母的生长无毒性;对LacZ和
MEL1报告基因活性染色表明,OsRUS2.1及其片段
也不能激活酵母的转录系统。综上所述,构建的四个
OsRUS2.1猎物蛋白表达载体表达的融合蛋白对宿
主菌Y187无毒性,且无自激活作用,可应用于后续的
酵母双杂交实验。
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本种与荔波报春苣苔Primulina liboensis(W.T.
Wang &D.Y.Chen)Mich.Mler & A.Weber和桂
林报春苣苔P.gueilinensis(W.T.Wang)Y.Z.Wang
在亲缘关系上相接近,但叶两面均具直立柔毛,叶上
面呈显著泡状,具较多花序,(1)2~9条,花序梗较长,
(4.0)8.5~15cm,苞片线形或线状披针形,大小为7
mm×1mm,花大,长4.2~5.3cm,粉紫色,退化雄蕊
较长,13~15mm,花期11月,可以区别(表1)。
致谢 承蒙林文宏先生为本文绘图,在此表示衷
心的谢意!
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