油茶丙二酰单酰CoA:ACP转酰基酶基因的克隆与原核表达

【目的】油茶种仁含油率较低且易遭逆性环境等的影响,这些都严重影响和制约了油茶产业的快速发展。丙二酰单酰Co A:ACP转酰酶是脂肪酸合成酶(FASⅡ)复合体的组成酶之一,在脂肪酸合成中起着装载作用,它的酶促反应产物丙二酰单酰ACP是脂肪酸合成关键组成部分。开展该基因的功能研究,能为油茶的分子遗传育种奠定基础。【方法】以油茶品种‘华硕’种子为材料,借助其种子转录组和表达谱数据库,通过RACE技术,克隆丙二酰单酰Co A:ACP转酰酶基因并对该基因进行生物信息学分析。利用常规的酶切连接技术构建基因的原核表达载体,并利用α酮戊二酸脱氢酶(KDH)偶联系统测定表达产物的酶活性。【结果】丙二酰单酰Co A:ACP转酰酶基因的全长c DNA 1 867 bp,含有1 131 bp的开放读码框,编码376个氨基酸,具有58个氨基酸长度的叶绿体转运肽,该基因被命名为Co MCAT(Gen Bank登录号KJ910337)。在malonyl-Co A结合位点和ACP结合位点上分别存在高度保守的基序"GQGXQ"和"GXSXG"。原核表达载体p ET30a-Co MCAT在BL21(DE3)细胞中被成功地诱导表达,目的重组蛋白分子量约为40 k Da。酶活性分析表明,重组蛋白Co MCAT的最佳催化温度为30℃,最佳p H为7.0,比酶活性约为2.384 U·μg-1。【结论】以本实验室构建的油茶转录组数据库为基础,首次克隆获得油茶MCAT基因的全长c DNA序列,构建其原核表达载体在宿主细胞BL21(DE3)中成功诱导表达目的蛋白,并对重组蛋白进行初步的酶活性分析。研究结果为今后进一步深入开展和揭示油茶MCAT基因在油脂合成的代谢过程中的作用奠定基础。     

油桐种仁cDNA文库的构建及其油体蛋白oleosin基因的生物信息学分析

以木本油料植物油桐为研究对象,通过预实验选择种子成熟过程中脂肪酸转变关键时期,构建油桐种仁cDNA文库,并进行部分测序.初级文库的滴度为1×106pfu·mL-1,重组率为99.7%,插入片段大小为0.5～2.5 kb,平均约1 kb.通过测序获得的功能基因类型主要包括抗性基因、油体蛋白基因、贮藏蛋白基因及种子发育相关基因等,还有大量的未知功能基因和其他基因存在,各类基因的表达丰度不一.着重对首次分离到的油桐油体蛋白oleosin基因序列进行了同源性和蛋白结构预测分析.     

Co-rrp基因小干扰RNA载体的构建及烟草中的遗传转化

为研究油茶种子成熟调控蛋白基因的功能,以pCAMBIA1304质粒为载体,根据油茶种子成熟调控蛋白基因的cDNA序列设计了小干扰RNA(Si RNA)序列,构建了油茶种子成熟调控蛋白基因小干扰RNA植物表达载体pCAMBIA1304-si RNA,并借助农杆菌介导叶盘法将pCAMBIA1304-si RNA转化到野生型烟草中,获得了稳定表达的转基因烟草苗。为下一步的油茶种子成熟调控蛋白基因的功能鉴定奠定了基础。     

油桐油体蛋白基因的克隆及序列分析

油桐油体蛋白与油桐脂肪酸储藏密切相关。通过构建油桐cDNA文库和EST文库,用分子生物学手段分离克隆出两个油桐油体蛋白基因的全长cDNA序列。通过分析表明,两个油体蛋白基因的全长cDNA分别为738 bp、838 bp,各包含1个完整的CDS,分别编码137个、154个氨基酸。分别命名为VF_oleⅠ,VF_oleⅡ。通过与其它物种的19条油体蛋白氨基酸序列比对,油桐油体蛋白基因分别与麻疯树oleosin 3和麻疯树oleosin 2的相似性最高,分别为84%、82%。通过软件预测表明,油桐油体蛋白等电点分别为10.315、10.335,都存在跨膜结构域,且存在信号肽剪切位点,中部都存在一个较长的疏水区,C末端都是以α-螺旋为主。     

美国白蛾核型多角体病毒ORF72原核表达载体的构建、表达及纯化

[目的]根据Ikdea对Hycu NPV全基因组序列的分析,筛选出功能还未被研究的、保守性高的ORF72基因。[方法]将ORF72基因构建到原核表达载体p GEX-4T-1上,对其进行诱导表达,优化表达的条件,并通过GST亲和层析色谱柱纯化融合蛋白。[结果]重组质粒p GEX-4T-1-ORF72的酶切检测以及测序结果均正确,证明重组质粒载体构建成功。通过SDS-PAGE凝胶电泳显示,ORF72蛋白能够与p GEX-4T-1载体上的GST标签蛋白进行融合表达,诱导表达后的融合蛋白大小约为38. 2 k Da。优化后的表达条件为:异丙基硫代β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导浓度为1. 0 mmol·L-1,最佳诱导温度为25℃,最佳诱导时间为4 h,并且该蛋白在大肠杆菌BL21和Rosetta表达菌株中均能很好的表达,但在Rosetta菌株中表达量更高。[结论]成功构建了p GEX-4T-1-ORF72原核表达载体,确定出ORF72融合蛋白最佳诱导表达条件,诱导表达并纯化出ORF72融合蛋白,为进一步研究其生物功能奠定基础。     

油茶种子表达的主要储藏蛋白基因及其分析

以油茶优良无性系湘林1号和湘林4号近成熟种子为材料构建cDNA文库,随机挑取2327个克隆进行3′端测序,并将所得序列与核酸数据库进行同源性比较.结果显示,有88条油脂储藏蛋白相关基因和3种61条储藏蛋白基因表达,并具有典型的“时、空”特点.这些结果为揭示近成熟时期油茶种子中储藏蛋白特异表达的丰度和生理情况提供了科学依据.     

小桐子种子油体蛋白的提取及其电泳分析

小桐子的种子富含油脂,是制备生物柴油的理想材料.从小桐子种子中分离油体,再从油体中提取蛋白,并采用聚丙烯酰胺凝胶电泳对油体蛋白进行分析.结果表明:小桐子种子油体蛋白经单向凝胶电泳后,得到至少8个蛋白条带,其中可能包含分子量分别为20 ku和24 ku的2种油质蛋白异构体,且后者的表达量为前者的2倍;双向凝胶电泳后,得到油体蛋白质组的二维表达谱,这些蛋白质主要分布在等电点5～10、分子量12～66 ku的范围内;对二维表达谱分析表明:小桐子种子油体蛋白质组至少有141个蛋白点,其中酸性蛋白74个,碱性蛋白67个,表达丰度较高的多为低分子量碱性蛋白.首次报道大量高效提取小桐子种子油体和分离油体蛋白的方法和技术,为进一步分析鉴定小桐子种子油体蛋白的组成和功能以及品种改良奠定基础.     

冷胁迫下普通油茶CCCH型锌指蛋白基因家族的鉴定和分析

【目的】为挖掘和利用耐寒普通油茶Camellia oleifera遗传资源提供参考。【方法】基于普通油茶的冷胁迫转录组数据,对其CCCH型锌指蛋白基因进行鉴定,并对CCCH型锌指蛋白进行理化性质分析、系统发育分析、保守结构域预测、二级结构预测等相关生物信息学分析,并以庐山高海拔油茶(LSG)和栽培油茶品种赣无1(GW1)为材料,对CCCH型锌指蛋白基因在冷胁迫下的表达情况进行分析。【结果】在普通油茶的冷胁迫转录组数据中共鉴定到24个CCCH型锌指蛋白基因,参考水稻分类方法,将24个CCCH型锌指蛋白聚类到2个亚家族中。保守基序分析结果表明,在24个基因中仅有3种CCCH型锌指蛋白基序类型,即C-X8-C-X5-CX3-H、C-X7-C-X5-C-X3-H和C-X5-C-X4-C-X3-H,数目分别为92、4和4。转录组表达谱分析结果表明：在野外冷胁迫试验中CoC3H17基因在D4、D5和D6时期的表达量高于D1、D2和D3时期,在室内冷胁迫试验中庐山高海拔油茶和赣无1的CoC3H17基因一直表现为更高的转录本丰度;CoC3H14和CoC3H24基因在野外试验的D4、D5和D6时期均表现...     

油茶种子水通道蛋白CoPIP1—1的鉴定与分析

以构建的油茶cDNA文库为基础,采用交错延伸PCR技术,分离克隆到一个水通道蛋白基因的编码序列(coding sequence,CDS),它编码一个287aa的跨膜蛋白(GenBank蛋白质id:ACF39901)。该蛋白可能由2条基因(GenBank登录号:EU850810、EU850811)编码,这2个基因具有相同的CDS和3′-UTR,但5′-UTR不同,其中之一多了2个小的插入片段。经对该蛋白的同源性比对和特征性基序分析,推测这个水通道蛋白属于质膜内在蛋白成员,定名为CoPIP1-1。通过同源建模,论证CoPIP1-1的水通道活性与通道口的(去)覆盖有关。N端与D环、B环的静电势作用导致了对通道口的(去)覆盖,并受磷酸化/质子化门控机制调控,质子化抑制通道活性,磷酸化则解除抑制。从同源建模的结果和细胞内的氧化状态推测该蛋白为组成型的低活性,这可能是油茶种子近成熟期脱水的成因之一。     

毛竹微管蛋白基因PeTua3的原核表达及其 功能初步研究

作为细胞骨架的重要组成部分,微管蛋白在细胞壁发育过程中起着重要的调控作用。采用RT-PCR技术从毛竹叶片中克隆到一个微管蛋白(Tua3)同源基因的cDNA序列,长1 356 bp,编码451个氨基酸,命名为PeTua3。构建原核表达载体pET-32b-PeTua3,并将其转入大肠杆菌中诱导表达。蛋白电泳检测结果表明:温度和诱导时间对PeTua3基因蛋白的表达影响差异显著,其中,在37℃用0.4 mmol.L-1IPTG诱导2 h的表达效果最好。用PeTua3基因体外表达的重组蛋白处理拟南芥种子,其幼苗上胚轴明显增粗,侧根增多;超薄切片显微观察显示,重组蛋白处理的拟南芥上胚轴和主根的薄壁细胞数量均增多,细胞体积变大,维管束增粗。     

油茶近成熟种子表达的发育相关基因及其分析

以油茶优良无性系湘林1号和湘林4号近成熟种子为材料构建cDNA文库,随机挑取2327个克隆进行3′端测序,并将所得序列与核酸数据库进行同源性比较.发现16种58条与油茶种子胚胎发育及种子成熟相关的基因序列,这些序列与核酸数据库中其他物种相关序列有很高或较高的同源性.其中,脱落酸应答蛋白、成熟控制蛋白、翻译控制肿瘤蛋白、胚胎特化蛋白、乙烯应答因子包含域蛋白等基因序列为高丰度表达;种子成熟蛋白、细胞分化蛋白、乙烯应答因子、脱水素等编码基因属中等丰度表达;而成熟相关蛋白、胚珠发育蛋白、伸展蛋白、生长控制因子、休眠相关蛋白、衰老相关蛋白和脱水应答蛋白等基因只检测到1条序列,属低丰度表达.这些结果为揭示油茶种子油脂转化过程中的基因表达和生理过程提供了科学依据.     

油茶转录因子基因CoSOC1-like的克隆和表达分析

[目的]克隆油茶的SOC1同源基因(CoSOC1-like),分析其序列特征和表达模式及其蛋白进化.[方法]以3年生油茶嫩叶为材料提取RNA,利用RT-PCR和RACE方法克隆油茶的CoSOC1-like基因,用生物信息学工具分析其序列特征,用荧光定量PCR分析其表达模式,用基因瞬时表达法分析其蛋白的亚细胞定位.[结果...     

油茶油脂的生物合成及调控基因的特性

茶油在种子内主要以油体形式存在,因而油体蛋白的数量与种类决定了油体的数量与特性,在长期进化中油体蛋白基因失去了内含子,可促进油体蛋白的快速表达.茶油生物合成过程中涉及了大量酶与蛋白质的参与,其中丙二酸单酰C oA决定了饱和脂肪酸的合成速度;硬脂酰ACP脱饱和酶直接控制不饱和脂肪酸的含量;油酸脱饱和酶控制多不饱和脂肪酸的含量与种类.还需克隆相关基因的全长cDNA,并通过分子生物学技术确定这些基因的功能与调控机理.     

油桐油质蛋白Oleosin编码基因5个VfOLE转录本的克隆与表达分析

植物种子中,油脂主要贮藏在一种分散的、相对稳定的亚细胞微滴"油体"中,油质蛋白Oleosin是油体结构组成和功能调节的最主要蛋白质,在种子成熟、休眠和萌发过程中发挥重要作用。通过油桐种仁EST文库构建与测序,获得了油桐Oleosin(OLE)蛋白编码基因的5个转录本VfOLE1、VfOLE2、VfOLE3、VfOLE4、VfOLE5,完整阅读框长度分别为474、465、414、414、429 bp。通过实时荧光定量PCR技术分析了5个VfOLE转录本在油桐不同组织以及种仁成熟过程中的表达变化。结果表明,5个VfOLE转录本在成熟的种子中特异高效表达,其它组织中微弱表达;5个VfOLE表达趋势与桐酸、桐油积累趋势一致,其中在桐酸快速合成、桐油快速积累时期,VfOLE1、VfOLE2表达迅速上升并且表达量显著高于VfOLE3、VfOLE4、VfOLE5。试验结果为进一步研究VfOLE基因在桐油合成中的生物学功能提供了参考。     

杜仲半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因EuCPI的克隆及功能分析

【目的】以杜仲种仁为试材,克隆EuCPI基因全长序列并分析其结构特征,探究该基因的抗逆功能及对黄粉虫生长发育的影响,为今后深入研究其抗逆机制提供理论基础。【方法】提取杜仲种仁的RNA并反转录成c DNA,采用RACE技术扩增EuCPI基因的全长c DNA序列;利用生物信息学网站对其所编码蛋白的理化性质及结构功能进行分析预测;利用pET28a质粒构建原核表达重组载体,对重组蛋白进行SDS-PAGE、Western Blot及蛋白纯化试验;利用重组的原核表达系统探究在盐胁迫和高温胁迫下含有EuCPI基因的大肠杆菌和对照组之间生长曲线的不同,初步鉴定该基因对大肠杆菌的影响;此外,利用诱导后的重组菌液饲喂黄粉虫,探究EuCPI基因对黄粉虫生长发育的影响。【结果】EuCPI基因具有547 bp的全长序列(GenBank登录号:MT702592),开放阅读框(ORF)为309 bp,编码蛋白由102个氨基酸组成,理论等电点(pI)为6.41,分子质量为11.17 kDa,不稳定指数为27.73,属于稳定蛋白,总平均亲水性为-0.416,属于亲水蛋白。氨基酸序列分析结果表明,EuCPI蛋白无跨膜结构,无信号肽,主要由50%的α-螺旋、36.27%的无规则卷曲、11.76%的延伸链和1.96%的β-折叠组成,属于半胱氨酸蛋白酶抑制剂家族。系统进化树分析结果表明,该蛋白与欧洲栓皮栎CPI编码蛋白同源性较高。通过构建的原核表达载体pET28a-EuCPI,诱导表达并纯化出15.29 kDa大小的重组蛋白。高温胁迫试验生长曲线结果表明,在37℃条件下前10 h含有EuCPI基因的BL21(DE3)大肠杆菌与对照组长势基本一致,而在42℃和50℃条件下前10 h含有EuCPI基因的菌生长速度明显大于对照组,且对照组出现明显的生长抑制情况。固体培养基盐胁迫试验结果表明,随着培养基中Na Cl浓度增加,试验组和对照组菌落均出现生长抑制现象,但含有EuCPI基因的菌落数量明显多于对照组,尤其在0.75 mol·L~(-1)时,前者有较多的单菌落存活而后者无单菌落存活;液体培养基盐胁迫试验生长曲线结果表明,在0.25 mol·L~(-1)NaCl浓度条件下,前8 h含有EuCPI基因的BL21(DE3)大肠杆菌生长速度明显大于对照组,且对照组出现明显的生长抑制现象。饲虫试验结果表明,取食含有EuCPI基因的饲料的黄粉虫体质量呈下降趋势,而对照组体质量呈上升趋势,经数据分析存在极显著差异(P0.01)。【结论】EuCPI基因能够提高大肠杆菌对高温胁迫和盐胁迫的耐受性,含有EuCPI基因的重组菌对鞘翅目昆虫黄粉虫的生长发育有一定抑制作用。     

板栗脂质转运蛋白基因的克隆及表达

利用RACE技术从板栗短雄花序突变体中扩增得到660bp的板栗脂质转运蛋白(lipid transfer protein,LTP)cDNA片段。该cDNA编码118个氨基酸,具有8个位置保守的半胱氨酸(C)残基及26个氨基酸的信号肽,它与棉花、草莓脂质转运蛋白氨基酸序列相似性为63%,基因序列已提交数据库(GenBank),其登录号分别为FJ490676(基因)和ACL01093(蛋白)。荧光定量分析表明板栗短雄花序突变体较正常雄花序的脂质转运蛋白表达量更高。将板栗脂质转运蛋白基因插入到硫氧还蛋白融合表达载体pET32a(+)中,构建了板栗的原核表达载体pET-LTP,在大肠杆菌菌株Rosetta-gamiTM2(DE3)中,IPTG诱导5h大量表达约为30ku的融合蛋白,通过Ni2+-chelating sepharose fast flow柱纯化的融合蛋白具有抑制板栗镰刀菌属病原真菌孢子萌发的功能。     

白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2的定位、配体结合特性及配体活性

【目的】研究白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2在触角中的表达定位,解析AplaOBP2重组蛋白的配体结合特性及配体活性,旨在通过气味结合蛋白筛选白蜡窄吉丁新的信息化合物。【方法】原核表达白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2,采用免疫组织化学技术研究AplaOBP2在白蜡窄吉丁触角中的表达定位,通过荧光竞争结合试验分析AplaOBP2重组蛋白与58种化合物的结合特性,并进一步通过触角电位仪和"Y"型嗅觉仪测定AplaOBP2的配体对白蜡窄吉丁成虫的活性。【结果】在原核表达系统中成功表达AplaOBP2重组蛋白。免疫定位结果显示AplaOBP2在触角嗅觉感器——锥形感器Ⅰ的淋巴液表达。荧光竞争结合试验结果表明,AplaOBP2蛋白能够与反-2-己烯醛、反-2-庚烯醛、苯甲醛、4′-乙基苯乙酮、3′,4′-二甲氧基苯乙酮和β-紫罗兰酮6种配体结合,其解离常数KD值分别为4.44,4.17,5.20,2.91,3.45和0.63μmol·L-1。白蜡窄吉丁雌雄成虫对10 mg·mL~(-1)的6种配体均有触角电位反应。行为学试验表明,在10 mg·mL~(-1)刺激剂量条件下,反-2-己烯醛对雌成虫有显著引诱作用,β-紫罗兰酮对雌虫表现出明显的趋避作用。【结论】白蜡窄吉丁气味结合蛋白AplaOBP2在嗅觉感器表达,能够选择性结合醛类和酮类物质,推测其在嗅觉识别中发挥功能。气味结合蛋白可作为靶蛋白,鉴定对白蜡窄吉丁具有吸引或趋避活性的信息化合物。     

油茶丙酮酸激酶基因全长cDNA克隆及序列分析

丙酮酸激酶是糖酵解途径的关键酶,在油料作物脂肪酸合成中有重要作用。在实验室构建的油茶EST文库基础上,采用5′RACE和交错延伸PCR技术获得了油茶PK基因的全长cDNA克隆。该基因序列长2 114 bp,开放读码框为1 737 bp,编码579个氨基酸,蛋白分子量为63 766.5 Da,分子式为C2774H4470N784O875S30,与其他植物的PK基因具有较高的相似性。PK基因系统进化树表明,油茶与蓖麻、杨树、葡萄的亲缘关系最近。     

基于RNA-Seq的油茶种子α-亚麻酸代谢途径及相关基因分析

以油茶果实膨大期和油脂合成高峰期的种子为材料,进行转录组测序和表达谱数据库构建,并对油茶种子α-亚麻酸代谢途径相关基因进行分析。转录组测序获得油茶种子α-亚麻酸代谢非冗余基因 Unigenes序列共112条,与α-亚麻酸代谢密切相关的不饱和脂肪酸合成途径非冗余基因 Unigenes 序列94条,包含12种调控α-亚麻酸代谢主要酶基因。表达谱数据分析显示,果实膨大期和油脂合成高峰期的α-亚麻酸合成代谢途径相关基因具有不同的表达模式,参与油茶种子α-亚麻酸的合成及形成多种不饱和脂肪酸的物质转化。采用实时荧光定量 PCR方法验证油茶种子 LOX,AOS,ACOX,AOC,OPR,AACT,PLA2,HPL,DOX,MFP,FAD2,FAD3等关键基因在油茶种子油脂合成不同时期的相对表达量,结果表明各基因表达规律与表达谱数据分析结果一致。克隆、调控这些相关基因将会为提高α-亚麻酸含量的油茶育种提供依据。     

油茶种子cDNA文库的构建

以湘林1号和湘林4号油茶优良无性系近成熟种子为材料,采用裂解法和改良的CTAB法提取总RAN;用磁珠法分离得到纯化的mRNA;在反转录酶和其他酶的作用下合成一链cDNA和二链cDNA;经与质料载体重组和转化大肠杆菌,成功地构建了世界上第一个油茶种子cDNA文库.经检测,文库存容量达106,重组率为88.21%.测序结果表明:克隆片段长度一般都大于600 bp,说明构建的文库质量较高,能够满足ESTs文库构建及从文库中分离筛选重要基因等研究工作的需要,为进一步研究奠定了很好的物质和技术基础.