丁香假单胞菌大豆致病变种ICMP2189中乙烯合成酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达

本论文通过PCR的方法从丁香假单胞菌大豆致病变种(Pseudomonas syringae pv. glycinea)ICMP2189中克隆到了乙烯合成酶基因efe，并且在大肠杆菌BL21（DE3）中利用T7强启动子进行了高效表达，表达蛋白占总蛋白的45%。气相色谱分析表明含有efe基因的大肠杆菌可以高效的产生乙烯。研究结果为生物乙烯的研究和应用奠定了基础。     

两种不同耐贮性桃果实采后乙烯合成和果实软化相关基因表达的差异

以商业成熟期的桃(Prunus persica)栽培品种秦王(极耐贮)和沙红(不耐贮)为试材,采用气相色谱测定乙烯释放量;利用实时荧光定量PCR(quantitative Real-time PCR,q RT-PCR)技术分析乙烯合成关键酶和果实软化相关基因在两个品种中的表达差异。研究结果表明,秦王果实在贮藏期间ACC合成酶基因(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase gene,Pp ACS1)相对表达量极低,乙烯释放速率也极低,一直保持较高的硬度;而沙红果实在贮藏过程中Pp ACS1的相对表达量随软化进程迅速增加,释放大量乙烯,果实硬度下降快。秦王果实中ACC氧化酶基因(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase gene,Pp ACO1)虽有一定的表达量,但没有随贮藏时间而增加;而Pp ACO1在沙红桃中随果实的软化表达量呈显著上升的趋势。秦王果实中细胞壁降解酶果胶甲酯酶基因(pectin methylesterase gene,Pp PME)和多聚半乳糖醛酸酶基因(polygalacturonase gene,Pp PG)的表达量都极低;而在沙红果实中其表达量均呈持续增加趋势。此外,秦王果实中扩张蛋白基因(expansin gene,Pp EXP)的表达量也较低;而在沙红中表达量较高。N-聚糖加工酶α-甘露糖苷酶基因(α-mannosidase gene,Ppα-Man)和β-氨基己糖苷酶基因(β-hexosaminidase gene,Pp Hex1,Pp Hex2)在沙红和秦王贮藏期间均有较高表达量,且秦王中的表达量显著高于沙红(P<0.05)。这表明秦王果实采后不软化是由于Pp ACS1的转录受阻,不能产生乙烯,从而致使细胞壁水解酶Pp PME和Pp PG几乎不表达,果胶代谢受阻,因而果实一直保持较高硬度;而沙红果实在采后贮藏中释放大量乙烯,促进了Pp EXP、Pp PME和Pp PG的表达,引起细胞壁果胶的大量降解,导致果实迅速软化。而Ppα-Man、Pp Hex1和Pp Hex2可能不是秦王软化过程的关键基因。本研究为阐明桃果实成熟软化机理及其高效培育耐贮品种提供基础资料。     

乙烯受体基因LeFTR1和LeFTR4的克隆及在番茄果实中的表达

为研究野生型番茄(Lycopersicon esculentum Mill．cv．Lichun)和转反义ACS番茄果实中乙烯受体基因上eETR1和LeETR4的表达与乙烯的关系，实验用RT-PCR方法扩增了乙烯受体基因LeETR1和LeETR4片段，用两片段作探针进行Northern杂交。结果表明：两受体基因的表达在番茄果实成熟进程中变化不明显，LeETR4在同一时期的果实外果皮中表达水平低于其在辐射壁和中柱的表达。转反义ACS番茄果实中LeETR1和LeETR4的表达水平显著低于野生型番茄果实，外源乙烯处理转反义ACS番茄果实，促进两个受体基因的表达。可见果实中LeETR1和LeETR4的表达受乙烯调控的影响。     

bar因在大肠杆菌中的高效表达及其表达产物的分离和纯化

bar基因来源于P3301质粒载体,通过构建PB813测序载体对bar基因进行了测序,与GenBank中bar基因全编码区比较发现：在DNA上有两个碱基不同,但在蛋白质水平上完全相同。用PCR方法从P3301载体上克隆了552碱基的bar基因全长序列插入到大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET30a( )中,构建了pET30a-bar融合表达载体并转人大肠杆菌宿主菌BL21(DE3)。在异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导下,pET30a-bar融合表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中以可溶性蛋白的形式高效表达了膦丝菌素乙酰转移酶(PAT),并通过金属鏊和层析一步纯化了目的蛋白。用肠激酶切除了融合蛋白的融合部分之后再一次通过金属鏊和层析,经过透析后获得了PAT纯品。     

葡萄ACO家族基因过量表达对番茄乙烯释放速率的影响

乙烯是启动和促进果蔬成熟和衰老的内源激素,ACC氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase,ACO)是乙烯生物合成中的一个关键限速酶.葡萄ACO基因拥有一个基因家族,其中VvACO1和VvACO2基因在果实转色时期出现转录高峰,是葡萄果实发育过程中造成乙烯含量发生变化的关键基因.为验证葡萄(Vitis vinifera)ACO家族基因过量表达对番茄(Solanum locopersicum)乙烯释放速率的影响,本研究通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将葡萄ACO基因导入番茄基因组中,进行了PCR和RT-PCR分子检测,并对分子检测阳性的转基因番茄植株叶片的ACO酶活性和乙烯释放速率进行了分析.RT-PCR检测表明,在3个VvA CO1、4个VvACO2和6个VvACO3转基因番茄植株中目的基因均有一定的表达.所有转基因番茄植株的ACO酶活性和乙烯释放速率均比对照有所提高,其中以VvACO1基因的过量表达对叶片ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,VvACO3基因的过量表达对果实的ACO酶活和乙烯释放速率增加的幅度最大,而转化VvACO2基因的番茄植株ACO酶活性和乙烯释放速率最低,比对照略有升高,且植株呈现矮化现象.本研究通过观察转基因番茄的生长状况以及测定转基因番茄的生理指标,探讨葡萄ACO家族基因的过量表达对番茄的影响,来预测葡萄ACO基因的初步功能.     

潮霉素磷酸转移酶（hpt）基因的原核表达、蛋白纯化及其抗体制备

从转基因玉米(Zea mays)基因组上成功地克隆出潮霉素磷酸转移酶基因(hpt),通过BamH Ⅰ和Hind Ⅲ双酶切将hpt基因与pET30a进行粘性末端连接,成功构建了pET30a-hpt质粒,并转化到大肠杆菌(Eschenchia coli)BL21中进行蛋白表达.在异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导下,pET30a-hpt融合表达载体在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中以可溶性蛋白的形式高效表达了HPT蛋白,并通过金属鏊和层析纯化了目的蛋白.用肠激酶切除了融合蛋白的融合部分之后再一次通过金属鏊和层析,经过透析后获得了HPT纯品,并且使用纯化的HPT蛋白免疫兔制备了特异性强、灵敏度高的多克隆抗体.     

人乙醛脱氢酶2的原核表达及其条件优化

为实现人乙醛脱氢酶2（ALDH2）基因在原核生物中高效表达,将含有6×His标签和SUMO融合蛋白标签的人乙醛脱氢酶2基因的表达载体转化至宿主菌BL21（DE3）中。在异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG）诱导下,目的基因在大肠杆菌内高效表达。通过对表达条件的优化,37℃使用终浓度0.3mmol/L的IPTG诱导3h,重组大肠杆菌的表达量可占全菌蛋白的16%。SUMO融合蛋白标签的加入以及较低的诱导温度（16℃）有利于提高人乙醛脱氢酶2基因在大肠杆菌内的可溶性表达。     

重组马槟榔甜蛋白MabinlinⅡ在大肠杆菌中的表达

MabinlinⅡ是我国所特有且唯一的植物甜蛋白，在体外至今没有得到具有甜味的基因表达产物。本文根据己知马槟榔甜蛋白的序列设计引物克隆MabinlinⅡ基因，对基因进行剪切重组。将重组基因克隆至大肠杆菌表达载体pET-30a（＋）中，构建了3个重组表达载体，转化大肠杆菌BL21（DE3），得到三株表达重组马槟榔甜蛋白的大肠杆菌工程菌。经IPTG诱导，3个重组MabinlinⅡ基因可在大肠杆菌BL21（DE3）中高效表达。     

手掌参中赤霉酸诱导的富含半胱氨酸蛋白基因的表达、纯化及鉴定

目的: 构建含赤霉酸诱导的富含半胱氨酸蛋白基因(gcgasa)的原核表达载体,并在E.coli BL21(DE3)中表达。材料：手掌参。方法：设计带有EcoR I和Hind III酶切位点的引物,分别对gcgasa基因编码区全长及信号肽缺失的片段进行PCR扩增,将目标片段克隆入原核表达载体pET-32(a),构建重组质粒。经测序鉴定后,转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达融合蛋白,并采用SDS-PAGE、Western-blotting、电镜超薄切片技术检测外源蛋白的表达及定位情况。对于水溶性蛋白,采用Ni2+-NTA亲和层析及凝胶过滤手段纯化。结果: 含有信号肽的外源基因在大肠杆菌周质空间中以包含体形式存在,而信号肽缺失的片段主要以可溶形式表达,经Ni2+-NTA纯化可获得目的蛋白。结论：首次在原核表达系统中高效表达了水溶性的gcgasa蛋白,为其结构和功能的研究奠定了基础。     

粉菠萝FVE同源基因的克隆及表达分析

FWE是植物自主开花途径中的关键基因,主要通过抑制FLC的表达来调控花发育过程。本研究利用粉菠萝似echmeafasciata）茎尖组织转录组序列数据,通过RACE技术克隆获得了粉菠萝中n,E同源基因A毋yE的cDNA全长序列。该序列全长为1672bp,开放阅读框为1404bp,编码由468个氨基酸残基组成的蛋白,该蛋白序列中含有6个保守的WD重复区域。氨基酸序列比对结果表明,4椰E基因编码的氨基酸序列与其它物种中WE的同源序列具有较高的相似性。qRT—PCR（实时荧光定量PCR）分析结果显示,粉菠萝中A椰E基因对外源乙烯的刺激产生了应答。在采用乙烯利灌心处理不同时间的过程中,发现A删E基因的转录水平均在处理后1d时达到最大,推测A椰E可能参与乙烯信号反应,该基因在粉菠萝自主开花途径中的调节作用可能受乙烯影响。     

猪链球菌2型次黄嘌呤核苷酸脱氢酶(IMPDH)重组蛋白的酶活性和免疫原性检测

通过PCR方法从猪链球菌2型(Streptococcus suis)05ZYH33分离株基因组中扩增出次黄嘌呤核苷酸脱氢酶基因(inosine 5-monophosphate dehydrogenase,impdh),长度1 064 bp.PCR产物和pET28a载体分别经过EcoR Ⅰ和Xho Ⅰ双酶切,连接,成功地构建了重组表达质粒pET28a-impah,并转入大肠杆菌(Escherichia coli) BL21(DE3)中,经过1 mmol/L IPTG诱导获得表达,蛋白大小35kD.表达蛋白具有良好的抗原性和酶活性.蛋白经过亲和层析纯化后,在37℃,pH7.0～9.0表现出较强酶活性,NADH A_(340)介于0.662～0.816之间.     

猪链球菌2型次黄嘌呤核苷酸脱氢酶重组蛋白的酶活性和免疫原性检测

克隆表达猪链球菌2型次黄嘌呤核苷酸脱氢酶（IMPDH）编码全基因,分析表达产物的免疫原性,并测定其酶活性。采用PCR法,从四川资阳中毒性休克综合征病人分离株05ZYH33基因组扩增IMPDH的编码基因impdh,构建重组表达质粒pET28a-impdh,转化E.coli BL21(DE3),筛选阳性转化子进行IPTG诱导表达,产物通过SDS-PAGE鉴定,并用western blot检测其抗原活性;最后对表达产物进行亲和层析纯化,测定其在不同pH、温度下的酶活性。impdh基因在原核细胞中得到高效表达,在最适温度和pH下具有最强酶活性。我国猪链球菌2型毒力株05ZYH33含有impdh基因,在原核系统高效表达的重组蛋白具有良好的免疫原性和酶活性。     

Overlap-PCR克隆秦川牛HCRTR1基因及其在大肠杆菌中的表达分析

通过Overlap-PCR方法克隆了秦川牛的HCRTR1基因编码区全长,获得1278 bp编码区全长序列,将其克隆至pMD-18T载体上,经测序表明获得的cDNA序列与GenBank公布的序列同源性均为98%。提取阳性克隆的质粒经BamHI和HindⅢ双酶切后,回收到1278 bp的目的片段,定向克隆到pET32a（+）表达载体上,连接产物转化Bl21(DE3)感受态大肠杆菌,对长出的菌落进行菌落PCR和质粒酶切鉴定正确后,用IPTG诱导目的蛋白的表达。SDS-PAGE表明秦川牛HCRTR1基因在大肠杆菌中不表达,生物信息学分析表明,HCRTR1基因的表达产物为具有7个跨膜螺旋的G蛋白偶联受体,可能是此类蛋白在原核系统的表达将会影响细菌本身存活,因此原核表达系统也成为研究此类蛋白的瓶颈。     

Biotransformation of the neonicotinoid insecticide thiacloprid by the bacterium Variovorax boronicumulans strain J1 and mediation of the major metabolic pathway by nitrile hydratase

A neonicotinoid insecticide thiacloprid-degrading bacterium strain J1 was isolated from soil and identified as Variovorax boronicumulans by 16S rRNA gene sequence analysis. Liquid chromatography-mass spectrometry and nuclear magnetic resonance analysis indicated the major pathway of thiacloprid (THI) metabolism by V. boronicumulans J1 involved hydrolysis of the N-cyanoimino group to form an N-carbamoylinino group containing metabolite, THI amide. Resting cells of V. boronicumulans J1 degraded 62.5% of the thiacloprid at a concentration of 200 mg/L in 60 h, and 98% of the reduced thiacloprid was converted to the final metabolite thiacloprid amide. A 2.6 kb gene cluster from V. boronicumulans J1 that includes the full length of the nitrile hydratase gene was cloned and investigated by degenerate primer polymerase chain reaction (PCR) and inverse PCR. The nitrile hydratase gene has a length of 1304 bp and codes a cobalt-type nitrile hydratase with an α-subunit of 213 amino acids and a β-subunit of 221 amino acids. The nitrile hydratase gene was recombined into plasmid pET28a and overexpressed in Escherichia coli BL21 (DE3). The resting cells of recombinant E. coli BL21 (DE3)-pET28a-NHase with overexpression of nitrile hydratase transformed thiacloprid to its amide metabolite, whereas resting cells of the control E. coli BL21 (DE3)-pET28a did not. Therefore, the major hydration pathway of thiacloprid is mediated by nitrile hydratase.     

固氮斯氏假单胞菌dctB基因在大肠杆菌中异源表达的研究

固氮斯氏假单胞菌dctB基因编码一个二元调控系统的感应蛋白DctB,该蛋白可以感应环境中四碳二羧酸的存在,通过磷酸化激活转录因子DctD,启动四碳二羧酸转运结构基因的转录,为生物固氮过程提供能量。本研究通过克隆dctB基因并实现了其在大肠杆菌BL21(DE3)中的过量表达,经IPTG诱导8h后DctB的表达量达到最高。该研究为进一步纯化DctB蛋白,深入研究该蛋白的功能与性质奠定了基础。     

产肠毒素大肠杆菌987P菌毛fasG亚单位的优化表达

本试验选用两种翻译起始区不同的表达载体pET28a(+)、pGEX-KG和两种对稀有密码子效应不同的表达宿主菌BL21(DE3)、Rossetta(DE3),构建出四种重组表达菌（pET-fasG BL21(DE3), pET-fasG Rossetta(DE3), pKG-fasG BL21(DE3)和pKG-fasG Rossetta(DE3)）来考查翻译起始区的二级结构和稀有密码子对fasG基因表达的影响。对重组表达菌进行诱导表达的结果表明,翻译起始区的二级结构和稀有密码子的存在都能影响到目的基因的表达,通过优化翻译起始区的二级结构或优化稀有密码子都能提高目的蛋白的表达量。由于pKG-fasG优化了mRNA翻译起始区的二级结构,同时Rossetta(DE3)缓解了稀有密码子对目的蛋白表达的影响,pKG-fasG Rossetta(DE3)目的蛋白的表达量达到16%,较pET-fasG BL21(DE3)的表达量（8%）提高了100%。试验结果表明,对外源基因的表达,选择合适的表达载体和宿主菌,对获得较高的表达量是非常重要的。     

GAPB基因原核表达载体的构建

以拟南芥cDNA为模板,用PCR扩增出GAPB的基因全长,然后将GAPB基因片段连接到PET28a(+)载体上,构建重组质粒并转化大肠杆菌DH5α,经菌落PCR和酶切鉴定筛选出阳性克隆,测序正确后,再将阳性克隆的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)。结果表明:成功构建了原核表达载体PET28a(+)-GAPB,为后续的GAPB融合蛋白的表达以及纯化奠定了基础。     

番茄Metacaspase基因(LeM)的克隆及其在大肠杆菌Rosetta中的高效表达

为获得可溶性的番茄Metacaspase蛋白,后续研究Metacaspase蛋白的酶学特性以及功能,利用RT-PCR方法克隆了番茄(Lycopersicon esculentum)中Metacaspase(LeM)全长cDNA,并成功地构建了LeM基因的原核表达载体重组质粒pET28a-LeM,转入大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)PlysS和Rosetta中进行诱导表达,并对诱导表达条件进行了优化.SDS-PAGE结果显示,在37℃条件下,1 mmol/L IPTG诱导表达量最高,在BL21(DE3)PlysS菌株中重组蛋白主要以包涵体形式存在,而相同条件下在Rosetta菌株中多为可溶性表达.同时酶活测定显示,Rosetta上清中LeM的活性为33 RFU/min,显著高于BL21(DE3)PlysS 7RFU/min.本实验表明,不同菌株对Metacaspase的可溶性表达有很大影响.     

西伯利亚蓼Tau类谷胱甘肽转移酶基因的克隆与表达分析

用RACE技术从西伯利亚蓼（Polygonum sibiricum Laxm.）中克隆了谷胱甘肽转移酶（PsGSTU1）基因完整编码区 cDNA序列,长度669 bp,编码222个氨基酸。经与谷胱甘肽转移酶家族其它成员的氨基酸序列比对和系统进化分析,初步确定PsGSTU1属于谷胱甘肽转移酶Tau家族。利用荧光定量RT-PCR分析表明,PsGSTU1在西伯利亚蓼的叶、茎和地下茎中均有表达,茎中表达量最高,叶和地下茎次之; 3% NaHCO3胁迫后,此基因在叶和茎中的最大表达量出现在胁迫后48 h,而茎在72 h;去胁迫后,此基因在不同部位的表达量表现为：地下茎＞叶＞茎。将PsGSTU1完整的cDNA片段连接至pET28a质粒以构建原核表达载体,并导入大肠杆菌（Escherichia coli）,经IPTG诱导后表达了分子量为26 kD的目的蛋白,表达PsGSTU1的大肠杆菌显著提高了耐受NaHCO3胁迫的能力。