橡胶树中碱性转化酶基因HbNIN7的克隆与表达分析

蔗糖主要由植物光合作用产生,其水解依赖于转化酶和蔗糖合成酶。其中,转化酶催化蔗糖不可逆分解为葡萄糖与果糖。本研究基于橡胶树的基因组和转录组数据库,采用RT-PCR技术克隆得到一个中碱性转化酶基因HbNIN7基因,预测编码683个氨基酸。同源与亚细胞定位分析表明HbNIN7属于α类中碱性转化酶,定位于线粒体。通过原核表达获得其重组蛋白,酶活性分析表明,HbNIN7重组蛋白最适酶活pH值7.2;最适酶活温度45℃;最大反应速率32.69 mmol hexose·mg^-1protein·h^-1;Km值25.04 mmol/L。利用荧光定量方法分析基因的表达特征,结果显示:HbNIN7基因在雄花中表达水平最高,且在雄花发育的不同阶段差异显著,说明Hb NIN7很可能参与橡胶树花组织中糖利用及糖信号调控。     

橡胶树线粒体解偶联蛋白HbUCP5基因的克隆与表达分析

线粒体解耦联蛋白(mitochondrial uncoupling protein, UCP)是位于线粒体内膜上的特殊蛋白,广泛参与生物产热调节和抗氧化防御。为了研究线粒体解耦联蛋白基因在橡胶树中的功能,本研究克隆了巴西橡胶树线粒体解偶联蛋白基因Hb UCP5,对该基因及其编码蛋白进行生物信息学分析,并探究其在橡胶树中的表达模式。研究结果表明巴西橡胶树中HbUCP5基因cDNA序列开放阅读框(ORF)长978 bp,编码325个氨基酸。HbUCP5相对分子量和理论等电点分别为34.72 kD和9.89,是一个疏水的稳定蛋白。HbUCP5有多个磷酸化位点和O-糖基化位点,无信号肽,定位于线粒体。HbUCP5二级结构主要由α-螺旋、β-转角、延伸链和不规则卷曲构成,其中α-螺旋和无规则卷曲占比最高,分别为44%和36%。系统进化分析表明,HbUCP5与其他植物UCP5亚族共同聚为Group IV分支。表达模式分析结果表明,HbUCP5在花、乳管、茎尖等代谢旺盛组织和叶片生长旺盛时期高表达,乙烯利诱导HbUCP5表达,而死皮树中HbUCP5表达下调,排胶顺畅橡胶树品系中显著高表达。HbUCP...     

巴西橡胶树REF/SRPP家族基因的克隆及表达分析

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)胶乳是天然橡胶的主要来源,橡胶延伸因子(REF)和小橡胶粒子膜蛋白(SRPP)作为胶乳中的两大主要蛋白,被认为参与了橡胶的合成和调控。目前,NCBI蛋白数据库已经登录了巴西橡胶树REF/SRPP家族的6个成员,我们通过研究又获得8个新的REF/SRPP基因家族成员,Hb REF154、Hb REF221、Hb REF296、Hb REF542、Hb SRPP178、Hb SRPP203、Hb SRPP216、Hb SRPP234。这14个成员编码蛋白都具有保守的REF结构域,有两个成员还具有ATP合酶亚基结构域,一个成员具有甲基结合结构域。进化分析显示橡胶树REF/SRPP家族成员与产胶植物REF/SRPP家族成员在进化上较为接近。q PCR分析发现该家族成员都响应割胶刺激表达升高,除Hb REF138外其它成员都响应乙烯处理表达降低。通过shotgun数据分析发现,除Hb REF221外的13个成员都存在于橡胶粒子或C-乳清组分中,Hb REF138、Hb REF154、Hb REF175和Hb REF258主要存在于橡胶粒子中,Hb REF542、Hb SRPP216是橡胶粒子中所特有的,Hb REF296和Hb SRPP200是C乳清中所特有的。该研究结果揭示了REF/SRPP家族成员及其基本的表达特性,为深入研究该家族成员在巴西橡胶树产胶中的具体作用提供了一定的基础。     

茶树中性/碱性转化酶基因CsINV10的克隆与表达分析

基于课题组前期对茶树冷驯化系统的转录组测序分析结果,从中挑选出6条与中性/碱性转化酶基因高度相似的EST序列,电子拼接和RT-PCR验证后获得一条全长为2101 bp的核酸序列。该基因包含1923 bp的ORF,编码640个氨基酸,蛋白分子量为71. 8 kD,理论等电点（pI）为5.69。根据BlastX同源性比对显示该基因与荔枝LcNI相似性最高（80%）,为G100家族成员,属于中性/碱性转化酶基因,将其命名为CsINV10（GenBank登录号为KT359348）。对CsINV10氨基酸序列的系统进化树分析显示,其与木薯MeNINV8亲缘关系最近。进一步分析显示,CsINV10的氨基酸序列无N端信号肽,无跨膜结构域,属于亲水性蛋白,并定位在叶绿体上。荧光定量PCR分析表明,CsINV10具有组织表达特异性,在茶树叶和花中的表达量最高,根系中最低。分析发现,低温（4℃）、干旱和盐胁迫分别处理茶树1 d后,成熟叶片中CsINV10的表达呈逐渐上升趋势;而在ABA条件处理下,该基因呈先升高后降低趋势,在处理5 d后基本不表达,表明该基因可能参与茶树对多种逆境胁迫的响应,这为后续进一步研究转化酶基因在茶树抗寒等逆境胁迫中的作用奠定基础。     

巴西橡胶树HbNAC55的克隆及表达分析

在前期巴西橡胶树胶乳转录组测序的基础上,利用q RT-PCR技术,从巴西橡胶树中克隆得到1个NAC转录因子基因,命名为Hb NAC55。Hb NAC55全长1 755 bp,该基因编码584个氨基酸,蛋白质分子量为65.06 ku,等电点为4.79。蛋白结构分析发现,该蛋白含有一个NAM结构域,具有典型的NAC类蛋白的结构特征,与木薯、胡杨、可可、土瓶草、梅、胡桃、甜橙等物种的NAC家族成员具有较高的同源性,分别为81%、61%、56%、57%、55%和53%。通过q RT-PCR发现Hb NAC55在橡胶树胶乳中表达量最高。茉莉酸和乙烯均能诱导胶乳中Hb NAC55表达上调,其中茉莉酸甲酯处理12 h后Hb NAC55表达量提高了近6倍,乙烯处理48 h后HNAC55表达量提高了近1.7倍。本研究将为进一步研究Hb NAC55在巴西橡胶树中的功能提供了帮助。     

外源亚精胺对低温冷害下菜豆种子萌发及抗性的影响

为了探讨外源亚精胺对低温条件下菜豆种子萌发与种子耐低温性的影响。本研究以菜豆品种‘热那亚’为试验材料,设置常温对照(CK)、4℃低温(LT)以及4℃低温条件下添加1 mmol/L Spd (LT+Spd)三个处理组,对其发芽率、发芽指数、种子活力及生理指标进行测定。结果显示：4℃低温条件下,添加1 mmol/L的Spd后菜豆种子发芽率、发芽指数和种子活力分别提高了95.69%、136.10%和217.12%;电解质外渗率降低;抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性升高;H2O2、O2-、MDA、脯氨酸和可溶性蛋白的含量降低。由此可见,施用外源亚精胺能够缓解低温胁迫对菜豆种子造成的伤害,提高菜豆种子的耐低温性,从而提高菜豆种子的发芽率、发芽指数和种子活力。     

酸性转化酶基因家族在番茄果实发育及逆境胁迫下的表达分析

以普通栽培番茄(Lycopersicon esculentum)品种桃太郎为试材,通过半定量RT-PCR方法研究了5个转化酶基因在果实不同发育阶段不同部位的表达,并进一步研究了苗期番茄在亚高温、亚低温、NaCl盐胁迫和渗透胁迫下转化酶基因的表达变化.结果表明:果实膨大期主要受Lin5、Lin6和Lin8表达的调控;绿熟期仅有Lin8在发挥作用,而在果实完熟期Lin6、Lin8和AI2的表达明显.这说明在番茄果实发育的不同时期及果实的不同发育部位都受到酸性转化酶基因家族的不同成员的共同调控.亚适温对AI2的影响最明显,无论是亚低温还是亚高温,均能明显抑制AI2的基因表达;而对细胞壁束缚性的转化酶(Lin5、Lin6、Lin7)的表达影响不明显,对Lin8有明显的抑制作用.Lin5和Lin7在渗透胁迫和盐胁迫下均不表达,Lin6和Lin8的表达受盐胁迫和渗透胁迫的抑制,处理3d时表达变弱,处理5d后则完全抑制;AI2对渗透胁迫较敏感,处理3d其表达完全受抑制,而盐胁迫随处理时间的延长,表达逐渐变弱,直至完全消失.     

巴西橡胶树WRKY转录因子基因HbWRKY41的克隆与表达分析

为阐明巴西橡胶树WRKY转录因子基因Hb WRKY41的分子特征及表达特性,利用RT-PCR方法从巴西橡胶树中克隆了该基因。Hb WRKY41开放阅读框1 020 bp,编码339个氨基酸,预测蛋白分子量为38.48 k Da,理论等电点为5.52。Hb WRKY41含有1个WRKY保守结构域和1个C_2HC型锌指结构,与蓖麻、棉花、大豆及拟南芥WRKY41蛋白聚为一类,属于Ⅲ类WRKY转录因子家族成员。实时荧光定量PCR检测结果表明,Hb WRKY41在巴西橡胶树根、树皮、胶乳、叶和花等组织中均有表达,以在衰老叶片中的表达最高,而在胶乳和树皮中的表达相对较低。干旱、低温及高盐胁迫均可上调Hb WRKY41的表达,其中以低温或盐胁迫下Hb WRKY41的表达持续升高。Hb WRKY41可能在巴西橡胶树叶片衰老和非生物胁迫应答中起着重要调控作用。     

酵母表达芥子酶基因TGG4、TGG5的酶学特性差异研究

十字花科植物广泛存在芥子酶,并利用芥子酶以抵御病虫害的侵袭。TGG4和TGG5是在拟南芥中发现的新型芥子酶基因,二者基因序列极为相近。本试验通过对转TGG4和TGG5基因酵母的诱导表达及相应重组蛋白的纯化,探讨两个蛋白的酶学差异性。结果表明:TGG4、TGG5的最大Vc激发浓度都为1mmol/L;但是在最适反应温度和最适反应pH上,两个重组蛋白略有不同,TGG4和TGG5的最适温度分别为67℃和57℃,而最适pH分别为6.5和5.5,TGG4比TGG5要耐高温耐碱性;这两个重组蛋白酶活性都受NaCl的抑制。     

玉米抗氧化肽制备及其对血管紧张素转化酶的抑制作用

以玉米蛋白粉为原料,采用微波预处理协同碱性蛋白酶水解制备抗氧化肽,并研究其对血管紧张素转化酶(ACE)的抑制效果。通过单因素试验,确定出最佳的微波预处理条件为:微波功率400 W、微波时间2.0 min,通过中心组合设计及响应面分析确定了最佳水解条件为:碱性蛋白酶添加量9 000 U/g、酶解时间2.5 h、酶解温度45℃、酶解p H 8.9,在此条件下,玉米蛋白粉平均水解度为14.13%,同时得到的玉米抗氧化肽对ACE有一定的抑制作用,其半抑制浓度(IC50)为4.99 mg/m L。     

SH-110菌海藻糖合成酶基因克隆、表达及酶学性质研究

为找到理想的工业化生产海藻糖合成酶基因工程菌,以长白山温泉SH-110基因组DNA为模板,PCR扩增编码Tres基因片段,克隆至pET-30a(+)原核表达载体,转化E.coli BL21(DE3),实验中采用IPTG和乳糖同时进行对比诱导,对表达产物进行SDS-PAGE和酶学性质研究。成功克隆了2912 bp的Tres基因,实验中发现加入IPTG和乳糖后,融合蛋白在胞内都得到了表达,而且添加乳糖诱导的蛋白表达量偏高。表达重组酶Tres相对分子量约为110 kDa,最适作用温度60℃,最适pH7.0。金属离子Ca2+、K+、Zn2+对重组酶有明显激活作用,Ba2+、Cu2+、Mn2+有明显抑制酶活作用。重组酶的动力学常数Km为8.823 mmol/L和Vmax为235.29 mmol/L。已成功在大肠杆菌表达重组Tres,为进一步研究利用基因工程菌生产大量海藻糖合成酶,进行大规模生产海藻糖提供理论依据。     

橡胶树炭疽菌CsPbs2基因的原核表达分析

HOG MAPK途径参与植物病原真菌生长发育、致病和对杀菌剂敏感性等过程,CsPbs2基因是HOG MAPK信号通路的关键成员。为研究CsPbs2蛋白的互作蛋白及其调控机制,本研究克隆了橡胶树炭疽菌(Colletotrichum siamense) CsPbs2基因,构建融合蛋白表达载体,利用SDS-PAGE和Western Blot检测蛋白表达。结果显示橡胶树炭疽菌(C. siamense)的CsPbs2基因全长2 051 bp,编码667个氨基酸,包含个1个内含子,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域。CsPbs2基因在进化关系上与球孢白僵菌(Beauveria bassiana)、禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的Pbs2基因有最近的亲缘关系。构建的GST-CsPbs2蛋白融合表达载体在供试条件下(IPTG:0.6 mmol/L, 0.8 mmol/L,1.0 mmol/L温度16℃和25℃)均可较好诱导表达,GST-CsPbs2融合蛋白大小约为96 kD。用GST亲和层析柱纯化获得蛋白,经Western Blot检测显示该蛋白可与GST单克隆抗体特异性结合。本研究成功构建了GSTCsPbs2蛋白融合表达载体,纯化得到GST-CsPbs2融合蛋白,为后续利用Pull-down技术钓取Cs Pbs2的互作蛋白提供基础。     

高等植物转化酶的研究进展

蔗糖是植物光合产物的主要输出形式。在植物生长过程中，蔗糖合酶和转化酶都可以分解蔗糖，后者催化蔗糖不可逆地水解为葡萄糖和果糖，为植物提供碳骨架和能量并影响其生长发育及形态的发生。除了影响植物的初级代谢，转化酶基因还在胁迫条件下特异性表达，同时，转化酶在纤维素的生物合成中发挥重要作用。本研究概述了植物转化酶的分类、生化特性、生理功能和表达调控等相关内容，重点简介了转化酶在植物逆境应答过程中发挥的相应功能，对深入研究转化酶在纤维素合成过程中的生理作用具有一定的参考价值。     

种子发育过程中糖的吸收和代谢过程

本文分析了种子发育过程中糖的吸收和代谢过程，包括糖卸载过程中糖转运蛋白的功能和调控作用，以及糖代谢过程中转化酶、蔗糖合酶及蔗糖磷酸合酶对种子发育过程中碳水化合物变化的影响，同时还总结了最近在种子的糖吸收与代谢过程中所取得的研究成果。     

三种单链特异性核酸酶检测桉树ESTP的酶切条件优化

单链特异性(SSS)核酸酶是基因组学研究的有效工具.本研究对绿豆芽核酸酶、S1和芹菜汁提取物三种SSS核酸酶检测桉树ESTP检测的酶切条件进行了优化,优化因子依次包括Mg2 浓度、酶切温度、酶用量和/或pH值等因子.三种酶的最适酶切温度均为60℃.绿豆芽核酸酶优化后的酶切反应体系为:10×Buffer(pn 5.56)1.0 μL(NaAc 300 mmol/L,Nacl 1.0 mol/L,ZnAc2 10 mmol/L,甘油50%,MgCl2 100 mmol/L),PCR产物5 μL,酶4.5 U,超纯水补至10 μL;S1的优化酶切体系为:10×Buffer(pH 5.46～3.67)1.0 μL(MgCl2100 mmol/L,ZnAc2 2 mmol/L,Bis-Tris 200 mmol/L,Triton X100 0.02%,BSA 0.002 mg/mL),PCR产物5 μL,S1酶5 U,超纯水补至10 μL;CJE的优化酶切体系为:10×Buffer(pH 7.5)1.0 μL(MgCl2 100 mmol/L,Hepes100 mmol/L,KCI 100 mmol/L,Triton X100 0.02%,BSA 0.002 mg/mL),PCR产物5.0 μL,CJE酶1.0 μL,超纯水3.0 μL.综合考虑酶切效果和成本,推荐S1为检测桉树ESTP的经济、有效的SSS核酸酶.     

双孢蘑菇酶解液的制备及GC-MS分析

采用碱性蛋白酶、纤维素酶和碱性蛋白酶复合纤维素酶对新鲜双孢蘑菇子实体进行水解,设计L9(34)正交试验考查温度、pH值、酶添加量和时间对蛋白水解度的影响,制备蛋白水解度最高的酶解液,利用GC-MS对其中的挥发性物质进行分析。结果表明,纤维素酶最佳酶解参数为温度50℃,pH值5.0,酶添加量0.8%,时间120 min;碱性蛋白酶最佳酶解参数为温度40℃,pH值10.5,酶添加量0.9%,时间150 min。用碱性蛋白酶复合纤维素酶水解双孢菇后,水解度达20.80%,共有33种挥发性成分。     

巴西橡胶树HbMADS5的克隆及表达分析

在前期巴西橡胶树胶乳转录组测序的基础上,通过PCR克隆了1个编码巴西橡胶树MADS-box转录因子的基因,命名为Hb MADS5。Hb MADS5全长1 077 bp,编码358个氨基酸,推测Hb MADS5蛋白分子量为40.75 k D,等电点为6.38。氨基酸序列比对分析表明,Hb MADS5具有MADS-box家族典型的MADS-box保守结构域,与蓖麻、葡萄、麻风树、甜橙、木本棉、蒺藜状苜蓿等物种的MADS-box家族成员具有较高的同源性,分别为79%、74%、72%、70%、65%和59%。Hb MADS5与麻风树中的1个MADS-box成员亲缘关系最近。Hb MADS5在巴西橡胶树根、茎、叶、花和胶乳等中都有表达,其中在胶乳中表达量最高,在根中表达量最低;茉莉酸甲酯和乙烯能诱导Hb MADS5的表达,茉莉酸甲酯处理12 h后Hb MADS5表达量提高了10倍,乙烯处理48 h后Hb MADS5表达量提高了2倍。本研究将为进一步研究Hb MADS5在巴西橡胶树中的功能提供了帮助。     

新月弯孢霉产漆酶培养条件的优化

采用新月弯孢霉（Curvularia lunata）摇瓶发酵生产漆酶,优化后的最适工艺条件为：碳源20g／L蔗糖与5g／L葡萄糖、氮源3g／L蛋白胨、1．2g／L硝酸铵、碳氮比12：1,添加0．1mmol／L K^＋和cu“、并加0．1mmol／L愈创木酚作为诱导剂,培养基初始pH值6,培养温度35℃,优化后最大酶活力可达2．8U／mL,是优化前的5倍左右,漆酶的最适反应温度为30℃,最适反应pH值为2．6～3．8,酶活高峰出现在发酵培养的第72h。与其他真菌相比,新月弯孢霉产酶周期较短,具有良好的应用前景。     

中性盐和碱性盐胁迫对黄瓜种子萌发的影响

对黄瓜种子在Na＋浓度依次为0、25、50、75、100、150mmol/L的中性盐（NaCl）和碱性盐（NaCl＋Na2CO3）溶液中的萌发情况进行了研究,分别观测盐溶液对常用发芽指标及几项生理指标的影响.结果表明,2种盐溶液处理下,Na＋浓度高于50mmol/L时,黄瓜种子发芽率、发芽指数随Na＋浓度的增加而显著下降（p＜0.01）;Na＋浓度高于25 mmol/L时,活力指数随Na＋浓度的增加而显著下降（p＜0.01）;黄瓜种子在中性盐和碱性盐胁迫下萌发的适宜值、临界值和极限值（Na＋浓度）分别为73.57、126.59、179.61 mmol/L和51.94、86.07、120.20mmol/L;经测定,随盐溶液中Na＋浓度的增高,呼吸速率和可溶性蛋白含量呈下降趋势,游离氨基酸总量、脯氨酸含量和质膜透性则呈上升趋势,相比之下,碱性盐处理下的上升和下降幅度均大于中性盐处理.经分析,中性盐和碱性盐胁迫对黄瓜种子萌发过程中储藏蛋白质的分解影响较小,而对新蛋白质的合成有明显的抑制作用.碱性盐胁迫效应大于中性盐.中性盐对黄瓜种子胁迫由Na＋造成,碱性盐对黄瓜种子胁迫除主要由Na＋作用外又增加了高pH的作用,即盐碱胁迫有协同作用.