小麦生理型与遗传型雄性不育相关基因锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)的表达分析

锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)是一种重要的抗氧化剂,果糖1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)是叶绿体光合碳化阶段起重要调节作用的关键酶.本研究以小麦(Triticum aestivum L.)生理型与遗传型等基因雄性不育系及其对应育性正常的保持系为材料,选取花粉小孢子发育各时期的花药及三核期子房,对供试材料花药全蛋白表达差异研究的基础上,对雄性不育相关基因(Mn-SOD)及FBA进行核酸水平的实时荧光定量PCR分析,结果发现,与可育保持系相比,(1)生理型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期、单核期和三核期表达量显著下调,而酶活力在幼穗期上调,在单核期下调;遗传型雄性不育系Mn-SOD基因在幼穗期和单核期表达量下调,酶活力在幼穗期上调,在二核期下调.(2)生理型雄性不育系和遗传型雄性不育系FBA基因表达量在幼穗期和单核期均下调,而对应同时期的FBA酶活力也下调,而遗传型不育系FBA基因在三核期表达量和FBA酶活力均上调.(3)Mn-SOD和FBA在遗传型雄性不育系三核期子房和花药中表达量均高于生理型雄性不育系和正常可育系,而在生理型雄性不育系花药中,Mn-SOD表达量明显低于对照可育系,在子房中其表达量略高于正常可育系.基因表达具有组织特异性,其蛋白表达较基因表达具有一定滞后性.Mn-SOD基因过量表达(单核至二核期),从而清除花药代谢紊乱产生的过多的活性氧,维持细胞正常功能;而花粉败育(生理型和遗传型雄性不育)导致花药失去活力,从而使花药叶绿体光合能力下降,FBA下调表达.研究结果提示,不同发育时期FBA及Mn-SOD酶活力变化与基因表达水平相一致,且这两个指标的变化直接或间接的影响了小麦花药的育性程度.     

小麦生理型雄性不育花药中能量相关基因的表达

为揭示小麦(Triticum aestivum L.)生理型雄性不育机理,以化学杂交剂SQ-1为诱导剂,构建了普通小麦西农1376不育和可育生理系,用RT-PCR技术分析了3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)和NFUDP4基因在不同发育时期的不育和可育花药中的表达差异.结果表明,与同期对照相比,GAPDH和NFUDP4基因在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著.因此,小麦生理型雄性不育花药败育过程中,一方面由于GAPDH基因表达受抑制,使糖酵解受阻导致能量供应不足;另一方面,NFUDP4基因下调表达,可能引起线粒体某一Fe-S族蛋白装配需要的分子骨架减少而使其数量不足,从而可能引起Fe-S族蛋白参与的生化反应减弱,如呼吸链电子传递受阻引起能量供应不足,与小麦生理型雄性不育具有一定关系.     

小麦生理型雄性不育花药中能量相关基因表达

为揭示小麦(Triticum aestivum L)生理型雄性不育机理, 以化学杂交剂SQ-1为诱导剂,构建了普通小麦西农1376不育和可育等生理系,用RT-PCR 技术分析了3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）和NFUDP4基因在不同发育时期的不育和可育花药中的表达差异。结果表明,与同期对照相比,GAPDH和NFUDP4基因在不育花药单核期到三核期均下调表达,其中在大量花粉粒败育的单核期,GAPDH下调表达尤为显著。因此,小麦生理型雄性不育花药败育过程中,一方面由于GAPDH基因表达受抑制,使糖酵解受阻导致能量供应不足;另一方面,NFUDP4基因下调表达,可能引起线粒体某一Fe-S 族蛋白装配需要的分子骨架减少而使其数量不足,从而可能引起Fe-S族蛋白参与的生化反应减弱,如呼吸链电子传递受阻引起能量供应不足,与小麦生理型雄性不育具有一定关系。     

小热激蛋白基因(hsp23.5)在小麦BNS雄性不育系和转换系中的差异表达

23.5kD小热激蛋白(sHSP)是BNS(Bainong sterility)型雄性不育系和转换系花药的一个重要差异表达蛋白。为了探讨该蛋白与BNS不育性的联系,本研究利用荧光实时定量PCR方法,在不育发生的3个关键时期,四分体期、单核期和二核初期,定量检测该蛋白的基因hsp23.5在不育系及其转换系花药中的mRNA表达水平。结果显示,hsp23.5基因在转换系花药中从四分体到二核期呈持续上升趋势,但在不育系中表达量则显著下调,3个时期的表达量分别比同时期转换系下调3.8、20.0和4.6倍。克隆的hsp23.5片段序列,经BLAST比对,与来源于普通小麦(Triticm aestivum)的hsp23.6和硬粒小麦(T.turgidum)的hsp23.5小热激蛋白序列一致性最大,为94%,进化树分析遗传距离也最近。同时发现该基因在单核向二核期发育期间由于较高气温出现,表达量表现回复上调。这些结果表明,hsp23.5基因在BNS花药中组成型表达,同时也有温度诱导表达特性,在不育系中表达量显著下调。提示hsp23.5基因与BNS雄性不育发生有重要联系。     

小麦生理型雄性不育系中反式烯脂酰-CoA还原酶基因(TaECR)的克隆及表达分析

超长链脂肪酸(VLCFAs)代谢在花药发育中发挥着重要的作用,而反式烯脂酰-CoA还原酶(trans-2,3-enoyl-CoA reductase,ECR)是催化超长链脂肪酸合成的脂肪酰-CoA延长酶之一.为进一步研究杀雄剂SQ-1诱导小麦雄性不育的机理,根据己报道二穗短柄草(Brachypodium distachyon)ECR基因,采用电子克隆获得序列并设计引物,从小麦(Triticum aestivum)中克隆ECR的开放阅读框cDNA序列,命名为TaECR,将该序列提交至GenBank,登录号为KC222053.序列分析表明,TaECR基因编码310个氨基酸,具有反式烯脂酰-CoA还原酶的经典结构域.表达分析表明,TaECR基因在小麦花药、颖片、叶和根中均有表达,其中在根中的表达量最底;与可育系相比,TaECR基因在生理型不育系三核期中表达急剧下调,在单核期和二核期表达趋势无显著变化,并与其蜡质积累量变化趋势基本一致,这表明TaECR基因调节的超长链脂肪合成途径可能参与了SQ-1诱导的败育过程.     

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。     

小麦花药蛋白质组双向电泳技术体系的优化

以小麦单核期花药为材料,比较了两种不同蛋白质提取方法TCA/丙酮法和酚提取法及不同的蛋白质裂解液组成对双向电泳的影响,并在蛋白质上样量和SDS-PAGE胶浓度等方面也进行了探索与优化。结果表明,采用TCA/丙酮提取法比用酚提取法提取的蛋白质所得的2-DE胶图谱上蛋白质点数增加,图谱背景也比较清晰;样品溶解于含有硫脲和TBP的蛋白质裂解液Ⅱ中,可显著提高蛋白质的溶解性,在2-DE图谱上可分辨出554个蛋白质点,比用蛋白质裂解液Ⅰ提取的蛋白多39个点。以TCA-丙酮法提取小麦花药组织中的蛋白,用蛋白质裂解液Ⅱ[7mol/L尿素、2mol/L硫脲、4%CHAPS、2%TBP、65mmol/L DTT、0.2%载体两性电解质(其中0.1%pH 3~10,0.1%pH4~6)]溶解蛋白,以pH4~7线性17cm的IPG胶条进行双向凝胶电泳,在上样量为800μg,13%SDS-PAGE胶浓度下,蛋白质得到了更好的分离,2-DE图谱上可分辨出631个蛋白点,图谱质量最佳。优化后的双向电泳技术体系,适合于小麦花药全蛋白质的双向电泳分析。     

水稻雄蕊导管发育研究

本文以水稻粤泰保持系为材料，采用ATPase定位方法研究了单核至三核花粉期雄蕊导管的发育。单核边位花粉期，分化的导管胞质变浓厚、细胞核染色质浓缩、核转变为新月形并出现凋亡小体；此外，导管内物质也可以大分子形式直接撤离。单核边位晚期，雄蕊导管发育成熟。在二核和三核花粉期，导管内重新出现具有ATPase活性的物质，同样的现象也存在于农垦58s可育花药成熟导管中。以上结果暗示水稻雄蕊导管分化存在程序性死亡及非程序性死亡多种途径，水稻成熟导管内具有ATPase活性物质可能是一种普遍现象。     

小麦幼穗蛋白质双向电泳条件的优化

本研究以温光敏小麦为试材,用TCA/丙酮和酚提取法提取小麦幼穗蛋白样品,进行了双向电泳优化分析,并对双向电泳过程中出现的问题进行了讨论。结果表明,用TCA/丙酮法提取小麦幼穗蛋白质其产率（浓度）高于酚提取法。SDS-PAGE电泳显示,用TCA/丙酮提取法提取的蛋白质能获得较清晰条带,分辨率较高,而酚提取法提取的蛋白质其条带模糊,分辨率低。对蛋白质纯化除盐可以提高分辨率,减少横竖纹,获得背景清晰的圆形蛋白点。通过ImageMasterTM 2D Platinum5.0软件分析凝胶图谱,结果显示纯化后可降低噪点,纯化后蛋白点数可从未纯化蛋白点数的216增加到583。显然,采用TCA/丙酮法可获得高浓度高质量的蛋白质,而进一步纯化、除盐离子可进一步获得背景清晰可高重复性的电泳图谱。在双向电泳实验过程中,观察到一些异常缺陷胶的出现,如双向电泳图谱中蛋白点扩散,蛋白聚集形成斑点串,没有点或点很少,出现纵纹横纹及图谱扭曲等影响图谱质量的严重问题,本研究对这些问题做了分析并提出了解决方案。     

苹果丙二烯氧化物合酶MdAOS的克隆和表达分析

丙二烯氧化物合酶（allene oxide synthase,AOS）是茉莉酸合成途径中第一个特异性的酶。本研究从＂嘎啦＂苹果中克隆了一个AOS的基因序列,将其命名为MdAOS,并对其进行了结构和表达分析。MdAOS基因编码区共有1 605 bp碱基,编码531个氨基酸,等电点为4.92,分子量为134.9 kD。MdAOS属于细胞色素P450基因家族的CYP74A亚类,并具有典型的P450成员特征,其编码的蛋白包含4个保守区域,分别为：Heme-Binding结构域、Ⅰ-Helix区、ETLR基序和PEEF基序。MdAOS蛋白的N末端有典型叶绿体信号肽。同源性分析表明MdAOS与碧桃（Amygdalus persica var.persica f.duplex.）AOS基因的同源性很高,且聚类结果也与双子叶植物聚为一类。实时荧光定量PCR分析结果显示,MdAOS在苹果各组织中均有表达且在茎中表达量最高。MdAOS能响应茉莉酸、水杨酸、脱落酸和乙烯的诱导,并在机械伤处理时表达上调。     

Comparison of different electrophoretic separations of hen egg white proteins

The hen egg white protein composition has not yet been fully defined. To improve the knowledge of this biological fluid, the most usual and recently developed electrophoretic methods have been used: SDS-PAGE, native-PAGE, isoelectric focusing (IEF), and 2-dimensional electrophoresis (2DE). Seven of the major known proteins were thus identified in at least one electrophoretic system. Isoforms of ovotransferrin, ovalbumin, and ovomucoid were visualized when pI was used for the separation. Two-dimensional electrophoresis allowed separation of a very large number of spots. In each of the four systems, some components were revealed but not identified, and unknown spots were particularly numerous with 2DE. With this technique, many spots corresponding to small acidic proteins were highlighted, among which was the Ch21 protein, whose presence in hen egg white was thus confirmed. This study thus constitutes, to our knowledge, the first proteomic investigation of hen egg white.     

Preliminary study on puffer fish proteome-species identification of puffer fish by two-dimensional electrophoresis

The aims of this work were to determine the differential characterization of the urea soluble protein components of puffer fish species and to establish a preliminary proteomic database using an immobilized pH gradient two-dimensional electrophoresis (2DE) technique. The puffer fish muscle proteins resolved into 171-260 spots in the 2DE gels, with a pI range of 3-10 and molecular mass range of 7.4-205.0 kDa, following Comassie blue staining. Puffer fish muscle proteins fell in the region with pI values of 3.5-7.0, and molecular masses of 7.4-45.0 kDa were well-resolved and were good for species comparison. The more acidic proteins of lower molecular masses showed species specific characteristics. Therefore, the species of puffer fish can be differentiated from the comparison of the characteristic 2DE protein patterns.     

Analysis of Lupinus albus storage proteins by two-dimensional electrophoresis and mass spectrometry

A laboratory-prepared total protein extract (TPE) and a lupin protein isolate (LPI-E) produced in a pilot plant were submitted to a detailed two-dimensional (2DE) proteomic investigation. Recent findings have indicated that in an established rodent model of hyperlipidemia, moderate daily intakes of LPI-Es lead to a reduction of total and low-density lipoprotein cholesterol levels, and the knowledge of the actual composition of the protein sample used in that study is at the basis of further structure/action investigations. The experimental results indicate that the semi-industrial procedure used for the production of LPI-E damages only marginally the proteins. It does, however, cleave some disulfide bridges and induce mild proteolysis, as confirmed by the higher number of resolved protein spots in the low Mr and acidic pI region of the 2DE map. Out of 72 spots submitted to mass spectrometry and compared with available protein databases, 42 correspond to fragments of beta-conglutin, the 7S globulin of lupin, spanning between positions 37 and 495 of the protein sequence. Using the bioinformatic tool BlastP, these peptides were compared to the alpha'-subunit of beta-conglycinin, the 7S globulin of soybean, this being the most active hypocholesterolemic component of soybean protein, as shown by in vitro and in vivo experiments. At least 18 peptides derived from beta-conglutin, having a percentage identity higher than 50% and a similarity percentage higher than 70% vs the alpha'-subunit of beta-conglycinin, are likely candidates to be the biologically active components of lupin protein.     

杨梅铜锌超氧化物歧化酶基因（MrCu／Zn-SOD1）的原核表达及活性鉴定

为获得高表达杨梅（Morellarubra）铜锌超氧化物歧化酶（MrCu／Zn-SOD1）的工程菌,本实验采用RT-PCR技术从杨梅果实中分离扩增了MrCu／Zn．SOD1的cDNA序列（456bp）,将该基因重组到原核表达载体pGEX-2T中,酶切、测序分析表明,重组质粒pGEX-MrCu/Zn-SOD1结构正确。重组质粒转化大肠杆菌BL21（DE3）进行诱导表达。IPTG诱导表达分子量约41kD融合蛋白GST．MrCu／Zn．SOD1。诱导表达后的菌体超声裂解液经谷胱甘肽亲和层析纯化,得到高纯度的GST—MrCu／Zn—SOD1。采用氯化硝基四氮唑蓝法和黄嘌呤氧化法分析其活性。结果表明,GST-MrCu／Zn-SOD1具有特异性SOD酶活性。     

香蕉束顶病毒海口分离物核穿梭蛋白（NSP）的纯化及抗血清制备

本研究以本实验室保存的含重组载体pDEST17-NSP的原核表达菌株E．coliBL21（DE3）为材料，于25℃、0．1mmol／LIPTG条件下诱导4h，集菌后超声波破碎，获得以包涵体形式表达的约20kD的融合蛋白。实验结果表明，将沉淀的融合蛋白溶于含6mol／L尿素的Binding Buffer中，再经Ni^2＋-NTA亲和层析纯化后，可获得高纯度的融合蛋白。将纯化融合蛋白经12％SDS-PAGE电泳，切胶回收目的带，液氮研磨并按1：1（W／V）混合佐剂，4次免疫家兔，获得BBTV病毒核穿梭蛋白的特异性抗血清。以融合蛋白作抗原，间接ELISA法测定其抗血清效价为1：5000。田间检测样品的最佳抗血清工作浓度为1：500。Western Blot鉴定结果表明抗血清能与目的蛋白特异性结合。本研究的结果将为下一步NSP基因转录调控和蛋白功能研究奠定一定基础。     

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。     

草鱼过氧化氢酶全长cDNA的克隆、序列同源分析与组织表达

过氧化氢酶（catalase,CAT）是生物体内抗氧化防御系统的关键酶之一,在清除过氧化氢而避免机体产生氧化应激的过程中起重要作用。本研究从草鱼（Ctenopharyngodon idellus）肝胰脏中克隆了CAT完整编码序列（complete coding sequence,CDS）。该CAT序列（GenBank登陆号：FJ560431）全长2263bp,包括完全开放阅读框（ORF）1575bp、5＇非编码区（UTR）118bp和3＇UTR570bp。其ORF编码525个氨基酸残基,理论分子量为59.59kD,等电点为7.02。在草鱼CAT cDNA的终止密码子附近,其3＇UTR具有长且完整的AC重复序列,与斑马鱼、鲢鱼及啮齿类动物CAT的3＇UTR AC重复序列相似。序列比较表明,草鱼CAT的核苷酸及推测氨基酸序列与其它多种物种的一致性均较高,其一致性分别为93.4%～43.0%和98.1%～63.3%。同时,草鱼CAT cDNA的推测氨基酸序列具有与其它动物高度保守的特征性基序,包括亚铁血红素结合信号序列＂RLFSYPDTH＂、酶活性中心序列＂FDRERIPERVVHAKGA＂及3个催化位点残基His74、Asn147和Tyr357。此外,草鱼CAT还具有保守的亚铁血红素结合口袋与NADPH结合位点。根据草鱼CAT基因的上述特征,推测其属于CAT基因家族中的单功能或典型CAT基因亚群。采用实时荧光定量PCR（Q-PCR）检测草鱼CAT的组织表达特征。结果显示,草鱼CATmRNA在所检测的11种组织器官中均有表达,其中在肝中表达水平量较高,在红肌、白肌和脂肪中表达量较低。本研究结果将有助于进一步探讨鱼类CAT基因的结构与功能,并为研究其抗氧化分子机理奠定基础。     

Competitive adsorption of water soluble plasma proteins from egg yolk at the oil/water interface

Water soluble plasma proteins were fractionated from hen's egg yolk, and the molecular weight and pI of the most abundant protein species were characterized with gel electrophoresis. The proteins were identified by mass spectrometry. The protein fraction was used to produce oil-in-water emulsions, both at various protein concentrations and at various pH values, and the surface load was determined through serum depletion. The competitive adsorption was studied through the determination of nonadsorbing species with gel electrophoresis. The results show that it was possible to form an oil-in-water emulsion for which droplet size and maximum surface load depended on the protein concentration and pH. Serum albumin and YGP40 adsorbed selectively at the oil/water interface throughout the pH range investigated, and for albumin the selectivity increased close to its pI. It is suggested that this selective adsorption is due to long hydrophobic stretches in the polypeptide chain, which are present in the selectively adsorbing species but absent in less adsorbing species.