抗病虫基因新资源:绞股蓝核糖体失活蛋白基因

核糖体失活蛋白(ribosome-inactivating protein,RIP) 具有广谱的抗植物病毒活性和抵抗多种植物病原真菌以及农业害虫的活性,在植物保护上具有广阔的应用前景.从传统中草药绞股蓝中分离的13个核糖体失活蛋白基因序列,基因序列登录代码为:AY075115,AY134616-7,AY279104-7,AY279218-20,AY160767-9,为培育抗病虫作物新品种提供了新资源.     

核糖体失活蛋白的研究进展

核糖体失活蛋白是一类作用于rRNA而抑制核糖体功能的毒蛋白,广泛存在于高等植物体内。核糖体失活蛋白分为3类：第1类是单肽链蛋白,分子量大约30kD,一般为碱性糖蛋白,具有RNAN-糖苷酶活性;第2种类型是异源二聚体蛋白,分子量大约为60kD,A链具有RNAN-糖苷酶活性,B链是一个对半乳糖专一的凝集素,B链可以分别或同时与真核细胞表面的糖蛋白或糖脂的半乳糖部分结合,介导A链逆向进入胞质溶胶;第3种类型是先合成无活性的核糖体失活蛋白前体,然后在涉及形成活性位点的氨基酸之间进行酶解加工。核糖体失活蛋白通过对核糖体大亚基RNA的3’端茎环结构中一个高度保守的核苷酸区域的作用,破坏核糖体大亚基RNA的结构,使核糖体失活。核糖体失活蛋白的功能主要通过2个方面产生,即RNA的N-糖苷酶活性和RNA水解酶的活性。核糖体失活蛋白不仅对病毒具有广谱抗性,而且对真菌和昆虫也有抗性。核糖体失活蛋白可以给植物提供对病毒和真菌的广谱抗性,这为我们利用有关的核糖体失活蛋白基因提高植物对病毒和真菌的抗性提供了一条新的途径。     

真核生物对核糖体失活蛋白的抗感机制

核糖体失活蛋白是一类能抑制核糖体功能的毒蛋白,除了能阻止蛋白质合成外,还具有抗肿瘤、 抗病毒等多种活性,因而近年来引起了人们的广泛关注。文章就核糖体失活蛋白的种类、作用和真核 生物对核糖体失活蛋白的敏感性、抗性及其机制进行了综述,为解释核糖体失活蛋白的作用机理提供 了思路。     

抗植物真菌病害基因及其介导的抗性机理

抗植物真菌病害基因种类繁多,其介导的抗性机理各不相同。在试验研究中应用比较成功的主要有9类,分别是:细胞毒素RNA酶基因、RNA酶抑制剂编码基因、几丁质酶基因、β-1,3-葡聚糖酶基因、核糖体失活蛋白基因、植保素合成酶基因、抗真菌蛋白基因、过氧化物酶基因和病程相关蛋白基因。     

南瓜核糖体失活蛋白的研究进展

从南瓜中提取出的核糖体失活蛋白,因具有抗癌症和抗肿瘤等功能,引起了人们的广泛关注。综述了近年来发现的南瓜核糖体失活蛋白的种类、基本特性、提取纯化和药理作用。     

水杉核糖体蛋白基因MG-RPS6的生物信息学分析

水杉(Metasequoia glyptostroboides)是中国著名的杉科孑遗植物。近些年来,对水杉的生态习性、病虫害防治和生物活性的研究已经取得了一定的成果,但是在分子水平的相关研究还很少。本研究以水杉原生种为植物材料,从三代测序的全长转录组文库中克隆了一个核糖体蛋白基因(MG-RPS6)。对MG-RPS6基因进行生物信息学分析,结果显示:该基因的全长c DNA为1 365 bp,分子量为423.20 kD,编码氨基酸数量为251个,编码蛋白为核糖体蛋白S6;该蛋白的分子量为28 609.46 kD,等电点为10.76,总平均吸水值为-0.847,不稳定指数为47.21;该蛋白含有20个常见功能位点,有28个磷酸化位点,含有典型的核糖体蛋白S6e结构域;二级结构包括8个折叠区、3个螺旋区和一些无规则卷曲区;三级结构分析结果进一步证实本研究克隆的基因为真核生物核糖体蛋白S6基因;通过构建系统进化树,证实水杉和日本柳杉具有较近的亲缘关系。本实验结果可以为水杉及其它物种的核糖体蛋白基因的结构和功能研究提供参考。     

应用玉米核糖体失活蛋白基因改善马铃薯对立枯丝核菌抗性

为探索在马铃薯中表达玉米源核糖体失活蛋白基因(RIP)是否可以改善受体对真菌病原立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的抗性,本研究以根癌农杆菌菌株LBA4404(p2301-RIP)转化马铃薯易感品种"Favorita"并进行了目的基因表达的分子生物学鉴定和对R.Solani的抗病性鉴定。结果表明:卡那霉素抗性再生株系的基因组中扩增到了目的基因,经Southern印记分析证实各独立转化株系基因组中均整合了2个拷贝RIP基因;RT-PCR分析表明RIP基因在转录水平正常表达;酶促活性测定表明部分转基因植株蛋白提取物具有RIP基因产物应有的脱嘌呤活性;温室盆栽试验证实有1个转基因株系显著提高了对由R.Solani引起的马铃薯黑痣病的抗性。     

高粱广谱抗蚜基因SSH文库的构建及其序列分析

为了从分子水平上解析高粱广谱抗蚜基因在高粱与蚜虫互作中的分子遗传基础和作用机理,为发掘并利用抗蚜基因提供可靠的信息支持。以高粱抗蚜品种‘河农16’与感蚜品种‘千三’为实验材料,构建抑制性消减杂交(SSH)文库,使差异抗蚜基因得到富集,对有效差异基因序列进行序列分析。随机挑选SSH文库中的200个阳性克隆进行测序和分析,得到18条ORF序列,同NCBI数据库进行Blastx在线比对和相似性分析,发现这些序列与叶绿体放氧增强相关蛋白、腺苷酸环化相关蛋白、核糖体蛋白、衰老联合蛋白高度相关。不具有ORF的序列,通过NCBI利用Blastn和Blastx进行序列同源性比对和相似性分析,发现66条与已知多种植物抗病序列有较高的同源性,如核糖体蛋白、转运膜蛋白、NBS-LRR抗病蛋白家族-1、锌指蛋白、ATP合酶、NADH脱氢酶、反转录转座子、腺苷酸环化相关蛋白、bZIP转录因子等,还有部分序列与高粱抗条锈病基因高度相似。这些同源基因涉及次生代谢、能量代谢、膜运输、细胞信号传递和转录调控等多种过程。成功构建高粱抗蚜基因SSH文库,表明SSH技术在高粱抗蚜机制研究中具有可行性,研究结果为进一步高粱抗蚜基因功能研究奠定基础。     

α-苦瓜素蛋白的原核表达及其抗体制备

α-苦瓜素是一种典型的Ⅰ型核糖体失活蛋白,具有多种生物活性,有着广泛的应用前景。本研究通过原核表达技术成功获得α-苦瓜素蛋白及制备了血清抗体。首先通过RT-PCR方法从苦瓜籽中克隆到α-苦瓜素全长基因,然后将该基因连接至原核表达载体p ET-28a(+)上,导入大肠杆菌Rosetta菌株中并少量诱导表达,筛选出重组蛋白的最适表达条件。在37℃、终浓度1 mmol/L IPTG的诱导条件下,可成功诱导出分子量约为29.7 k D左右的可溶性重组蛋白,与预期α-苦瓜素大小一致。按照最适条件进行大量诱导α-苦瓜素蛋白的表达,利用Ni-NTA柱对α-苦瓜素重组蛋白进行纯化,最后以纯化的α-苦瓜素蛋白免疫注射新西兰大白兔制备抗血清。Western blotting分析表明,制备的抗血清具有较好的特异性和灵敏度,可以特异性检测苦瓜籽中的α-苦瓜素蛋白。本研究结果为下一步探究α-苦瓜素调控植物防御生物胁迫的分子机理提供指导。     

过量表达OSRIP18提高水稻耐旱耐盐性

极端干旱和盐渍化会影响农作物产量，因此人们希望利用生物技术来解决作物抗性问题。发掘抗性资源对于改良作物十分关键。新加坡国立大学SheYuJiang等人在水稻基因组中过量表达水稻核糖体失活蛋白基因18（OSRIP18），并研究其生物功能。