水稻OsHSP40基因可变剪接体鉴定及表达分析

综合运用生物信息学、RT-PCR和TA克隆技术对水稻热激蛋白基因OsHSP40的可变剪接体进行鉴定,并分析剪接体的表达。首先,利用生物信息学分析发现,该基因存在4种可变剪接体。根据不同可变剪接体的序列信息设计特异性引物进行RT-PCR扩增,结合TA克隆,成功鉴定到OsHSP40的4种可变剪接体。随后,提取野生型植株的根、茎、叶、幼穗和不同发育时期的籽粒,进行不同组织部位的表达分析,RT-PCR结果显示:可变剪接体4(OsHsp40.4)与OsHsp40.1234在不同组织部位的表达模式存在差异。最后,分析在高盐和高温条件下不同剪接本的表达,结果发现,高盐条件下OsHsp40.4和OsHsp40.1234表达上升,但OsHsp40.4上升幅度较低;高温处理后,OsHsp40.1234在处理后2 h表达变化不显著,处理后4 h其表达显著上升,而OsHsp40.4则在处理后2 h表达显著上升。综上,成功鉴定到OsHSP40基因的4种可变剪接体,发现可变剪接体OsHsp40.4和OsHsp40.1234在高盐和高温胁迫过程中的表达存在差异。上述结果为进一步研究该基因的生物学功能奠定基础。     

抗鹅细小病毒NS1蛋白单克隆抗体可变区的原核表达

为了在大肠杆菌中表达抗鹅细小病毒(GPV) NS1蛋白单克隆抗体轻链可变区(VL)和重链可变区(VH)基因,并测定其与NS1蛋白结合活性。对抗GPV NS1蛋白单克隆抗体VL、VH基因核苷酸序列依据大肠杆菌偏爱密码子进行优化,人工合成获得了含有可变区基因的重组质粒pUC57-VL和pUC57-VH。然后用Bam HⅠ/XhoⅠ双酶切pUC57-VL、pUC57-VH,回收340 bp的VL基因和370 bp的VH基因。目的基因通过Bam HⅠ/XhoⅠ多克隆位点分别插入至原核表达载体pET-32a,获得重组质粒pET-VL和pET-VH。重组质粒经Bam HⅠ单酶切和Bam HⅠ/XhoⅠ双酶切及测序鉴定。重组质粒分别转化大肠杆菌Rosetta(DE3),经IPTG诱导,获得了重组蛋白TRX-VL和TRX-VH的表达,分子量分别为30.3,31.4 ku。纯化后的重组蛋白能与His标签单克隆抗体发生特异性结合,鉴定结果表明,获得的纯化蛋白为目的蛋白。间接ELISA分析表明,0.4μg的TRX-VH可与25 ng的GST-NS1蛋白特异性结合而0.4μg的TRX-VL不能与各包被量的GST-NS1蛋白特异性结合,TRX-VH与GST-NS1蛋白的特异性结合可被1∶200稀释的GPV感染鹅血清完全阻断。     

仿刺参葡聚糖结合蛋白的重组表达与功能研究

β-1,3-葡聚糖结合蛋白(β-1,3-glucan-binding protein,GBP)是一种模式识别受体(Pattern recognition receptor,PRR),可识别病原微生物从而激活机体免疫应答。基于聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)从已测序的仿刺参(Apostichopus japonicus)转录组中克隆了仿刺参葡聚糖结合蛋白基因(AJ-GBP)。核苷酸序列分析表明,该基因全长660 bp,可编码219个氨基酸,不具有信号肽。AJGBP重组蛋白理论分子质量为24.64 kDa,等电点为5.94,属于糖基水解酶家族16,且在第17位和第193位存在糖基化位点。试验结果表明,该重组蛋白对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌具有凝集、结合和抑制作用;对葡聚糖具有明显结合活性,表明AJ-GBP重组蛋白可能参与了仿刺参的先天免疫反应中,研究为了解仿刺参抵抗病原微生物入侵的机制以及AJ-GBP重组蛋白实际生产利用奠定了理论基础。     

蛋白修饰调控植物育性与生殖发育的研究进展

植物育性与生殖发育不仅与植物繁衍后代息息相关,也是作物杂种优势利用技术的遗传基础。探究作物生殖发育的分子调控机制是植物发育研究的重要科学内容,也是农作物杂交育种的重要需求。蛋白质修饰是重要的翻译后调控方式,广泛参与植物生长发育的各个过程。近年来,植物育性调控和生殖发育的分子网络调控研究取得了重要进展,但尚未系统总结蛋白质修饰在该发育过程中的功能和作用。为此,本文总结了磷酸化、泛素化、SUMO化和糖基化等多种蛋白修饰类型在植物育性调控和生殖发育阶段的调控作用,以期为后续的研究提供参考和思路。     

小麦FT基因编码蛋白结构及功能的生物信息学分析

利用生物信息方法分析和预测小麦FT基因编码蛋白的理化性质、结构域、信号肽、跨膜区、亚细胞定位和三级结构,对不同植物FT基因编码蛋白的功能位点、密码子使用偏性和系统发育进行分析。结构表明,小麦FT基因编码177个氨基酸,编码产物为一种亲水性的脂溶性蛋白质,二级结构主要是由β折叠为主,其次分别是α螺旋和β转角,不存在信号肽和跨膜区,主要定位于线粒体中,同源建模的相似度为89.57%,除满天星外,其余植物均具有PEBP蛋白,小麦FT基因对密码子的使用具有较强的偏好性,且不同植物FT基因密码子偏性间的相似关系与系统发育分析得出的亲缘关系具有一致性。说明FT基因在不同植物长期进化过程中具有较强的保守性。     

不结球白菜高亲和性硝酸盐转运蛋白NRT2.2的克隆和表达分析

以不结球白菜品种"苏州青"为材料,克隆得到了1个高亲和性硝酸盐转运蛋白基因——BcNRT2.2,该基因的全长为1593 bp,编码530个氨基酸。序列分析结果表明:BcNRT2.2基因含有AGWGNMG共识别基序,其氨基酸序列与拟南芥NRT2.2的同源性为86%;其二级结构主要由α-螺旋和自由卷曲构成;预测BcNRT2.2蛋白含有12个跨膜域。实时定量PCR分析结果表明:BcNRT2.2主要在根部表达,并受高浓度硝酸盐的诱导;BcNRT2.2在原始叶片中表达量较低,但受低温、高温和干旱胁迫的诱导后而高量表达。     

小麦Hsp70基因家族鉴定及蛋白互作网络分析

为研究小麦Hsp70蛋白的相互作用,利用生物信息学方法,在全基因组范围内对小麦Hsp70基因家族进行鉴定,并进行蛋白互作及可视化分析。结果表明,在全基因组范围内共鉴定到21个结构域高度保守的Hsp70基因家族成员,亚细胞定位显示主要分布于细胞质,蛋白的二级结构中,α-螺旋与无规卷曲类型在每个蛋白中所占比重较大,二者之和大于70%,延伸链和β-转角所占比重较小,二者之和小于30%。互作分析结果表明,TaHsp70-14、TaHsp70-6、TaHsp70-12、TaHsp70-16、TaHsp70-3,TaHsp70-8、TaHsp70-21、TaHsp70-20,TaHsp70-17和TaHsp70-11之间有相互作用,GO分析显示所鉴定基因主要在分子功能、生物过程及细胞成分方面起作用。     

飞蝗表皮蛋白LmKnk3-5′的抗体制备及组织定位

【目的】LmKnickkopf3-5′(LmKnk3-5′)是飞蝗（Locusta migratoria）蜕皮发育中重要的表皮蛋白。本文旨在制备LmKnk3-5′特异抗体并对其进行组织定位,为LmKnk3-5′生物学功能研究提供蛋白水平的证据,同时为进一步深入探究LmKnk3-5′与其他表皮蛋白在飞蝗表皮形成过程中的协同作用打下基础。【方法】首先比对飞蝗Knickkopf(Knk)家族4个基因LmKnk、LmKnk2、LmKnk3-FL和LmKnk3-5′的氨基酸序列,选取LmKnk3-5′的3段特异抗原序列R1、R2和R3,设计包含BamH I、Hind III酶切位点的引物,以LmKnk3-5′全长cDNA为模板,PCR获得LmKnk3-5′的特异抗原片段;然后将特异抗原片段与pET-32a经双酶切、T4连接酶连接、测序验证、成功构建重组质粒后,转入BL21（DE3）表达菌株中,加入IPTG（终浓度0.5 mmol·L^-1）低温（16℃）诱导重组蛋白表达,SDS-PAGE检测重组蛋白表达情况;接着扩大培养可在菌体裂解液的上清中表达重组融合蛋白的大肠杆菌,提取蛋白并用Ni-NTA对其进行纯化,之后再用纯化后的重组特异抗原免疫小鼠4次,获得anti-LmKnk3-5′多克隆抗体,ELISA法对其进行效价检测,并用Western blot法检测其特异性。取飞蝗5龄若虫第8天表皮,制备石蜡切片,通过免疫组化法对LmKnk3-5′蛋白进行组织定位。【结果】通过氨基酸序列比对,选取LmKnk3-5′的特异抗原区域R1、R2和R3,分别包含208、147和131个氨基酸残基,蛋白理论分子量分别为24.0、17.0和14.8 kD。酶切连接后,成功获得 pET-32a-R1、pET-32a-R2 和pET-32a-R3重组质粒。诱导表达检测,发现只有含pET-32a-R2的表达菌在菌体裂解液的上清液中大量表达重组蛋白。将其扩大培养纯化后获得 R2重组融合蛋白,免疫小鼠取抗血清进行效价检测,抗体效价高达1﹕512 000,可满足抗体使用需求。Western blot结果表明,注射dsLmKnk3-5′后飞蝗体壁LmKnk3-5′的蛋白表达显著减少,表明anti-LmKnk3-5′抗体特异性良好。免疫组化试验结果表明,表皮蛋白LmKnk3-5′在飞蝗腹部体壁皮细胞及新表皮中均有分布,特别是新合成的外表皮顶端。【结论】成功获得飞蝗LmKnk3-5′多克隆抗体,证明其特异性良好。LmKnk3-5′在飞蝗腹部体壁新合成的外表皮顶端分布较多。研究结果为飞蝗表皮蛋白LmKnk3-5′功能研究提供了蛋白水平的证据。     

茶树CsHIPP26.1互作蛋白的筛选与验证

【背景】‘黄金芽’属于光照敏感型黄化茶树（Camellia sinensis）品种,叶片色泽呈现强光黄化、弱光复绿的特点,但叶色响应光照的黄化机制并不明确。前期通过对黄化叶片、遮阴复绿叶片以及常绿品种叶片的蛋白组研究发现,重金属相关异戊二烯化植物蛋白CsHIPP26.1（TEA000549）的表达响应光照强度,表明CsHIPP26.1可能参与调控‘黄金芽’叶色黄化的光响应过程。【目的】通过筛选与CsHIPP26.1互作的光信号响应相关的蛋白,为叶片色泽响应光照信号变化提供科学依据。【方法】以‘黄金芽’茶树1芽2叶为材料进行CsHIPP26.1和互作基因的克隆,经酵母双杂交筛库,然后将筛选得到的目的蛋白进行酵母双杂交点对点验证、体内双分子荧光互补（BiFC）和体外pull-down等技术进行蛋白互作的进一步验证。【结果】通过酵母双杂交对茶树cDNA文库进行筛选,共筛选到26个候选互作蛋白,主要集中在细胞组分、结合以及催化活性方面发挥作用,其中生物素合成代谢过程富集程度较高,与光信号通路及叶绿素合成相关的蛋白只有编号为TEA026466.1的bHLH30转录因子。克隆bHLH30转录因子后发现,该转录因子与茶树光信号传导途径蛋白PIF4处于同一进化树分支,且含有与茶树PIF4蛋白相同的HLH和ACT结构域,将该bHLH30转录因子命名为CsPIF4.2,GenBank登记号为MW116834。进一步通过体外Pull-down蛋白互作和体内双分子荧光互补（BiFC）验证发现,CsHIPP26.1和CsPIF4.2蛋白能够发生互作,并且发生互作的部位在细胞核内。【结论】初步筛选出26个与CsHIPP26.1互作的蛋白,并验证发现CsHIPP26.1能够在细胞核内与其中一个光敏色素互作因子CsPIF4.2发生蛋白相互作用。     

番茄DIR基因家族鉴定及其对非生物胁迫响应的分析

【目的】鉴定番茄DIR基因家族所有成员,并对其基因结构、编码蛋白的理化性质、系统进化、染色体定位、共线性、启动子元件、表达模式、互作转录因子及内源竞争RNA预测等进行了解析,为探究DIR在番茄生长发育和逆境胁迫中的作用提供参考。【方法】采用生物信息学方法,基于全基因组数据对番茄DIR基因家族成员进行鉴定,运用Phytozome、MEME、PlantCARE、opsRNATarget和plantcircnet等在线网站获取染色体位置、保守基序、顺式作用元件、存在互作的转录因子、miRNA和circRNA等信息。利用Mapteace、TBtools、Cytoscape、OmicShare等作图软件及工具绘制染色体定位图、进化树、DIR与转录因子关系图、ceRNA网络等。采用NCBI的基因数据库结合转录组测序及qRT-PCR试验研究DIR基因家族在逆境下的表达情况。【结果】共鉴定到番茄中27个DIR基因,将其命名为SlDIR1—SlDIR27,分别位于12条染色体上,且大部分基因位于染色体末端,其基因结构、基序和结构域相对保守,其中22个SlDIR具有一个外显子的经典结构。番茄DIR基因家族同拟南芥的共线性关系远高于水稻和大豆。基于系统进化关系将27个番茄DIR成员分为3个不同的亚家族。转录组数据表明大部分DIR基因在番茄根部具有较高的表达量。此外,DIR基因的启动子区域含有多个与干旱、低温等非生物胁迫,以及MeJA、ABA、SA等激素诱导相关的顺式作用元件,且预测到与激素、生长发育、非生物胁迫相关的ERF、E2F/DP、MYB等互作转录因子。结合转录组数据分析,分别有5、10、10和13个SlDIR在农药、干旱、盐和冷胁迫后显著上调表达,其中,SlDIR23受到以上4种胁迫的诱导表达,而SlDIR8、SlDIR13和SlDIR20特异性响应冷胁迫的诱导,SlDIR17特异性响应盐胁迫。番茄DIR的ceRNA调控表明,miR-156与靶基因SlDIR8可能共同作用调控番茄的逆境胁迫。【结论】共鉴定出番茄DIR家族基因27个,不均匀地分布在12条染色体上,在根部有较高的表达量。SlDIR1、SlDIR13和SlDIR14等具有MeJA、ABA、SA等激素响应元件,其中,SlDIR6仅具有MeJA元件,SlDIR27仅具有SA响应元件。另外,SlDIR2、SlDIR14、SlDIR23等参与干旱、盐、低温等多种逆境胁迫,其中SlDIR23在不同胁迫处理下均可被激活。此外,DIR基因和转录因子、非编码RNA相互作用,共同参与调控番茄植株的逆境胁迫。