拟南芥氰丙氨酸合酶CYS-C1基因扩增及多克隆抗体制备

已有研究结果表明,植物自身能产生剧毒的氰化物(如HCN),而氰丙氨酸合酶(Cyanoalanine synthase,CAS)是植物解氰作用的关键酶,在植物生长、发育及逆境胁迫响应过程中起重要作用。本研究通过克隆拟南芥CAS合酶关键基因CYS-C1全长后,构建原核表达载体p EASY-CYS-C1并导入大肠杆菌E.coli受体细胞中进行表达。结果表明,在大肠杆菌E.coli细胞中成功诱导出可溶性的CYS-C1蛋白,其中IPTG最佳诱导时间为4 h,最佳诱导浓度为0.2 mmol/L。原核表达的CYS-C1蛋白经Ni柱纯化并免疫新西兰白兔制备多克隆抗体,Western blot检测结果表明,CYS-C1蛋白多克隆抗体的特异性较好。本试验结果对于进一步开展CAS合酶的功能研究奠定了基础。     

拟南芥PRL1多克隆抗体的制备及应用

【目的】制备拟南芥PRL1蛋白的多克隆抗体,并检测PRL1在拟南芥真叶中的积累情况。【方法】扩增拟南芥PRL1基因的CDS序列,将其克隆至原核表达载体pET-28a中,转化到BL21(DE3)表达菌,经IPTG诱导后,对诱导产生的PRL1重组蛋白进行镍柱亲和纯化。将制备的PRL1重组蛋白通过皮下注射免疫家兔,从抗血清中分离、纯化PRL1抗体。扩增拟南芥PRL1基因的启动子序列及其基因组DNA序列,将其克隆至植物表达载体pBI111L中,再转化到农杆菌GV3101中,利用农杆菌侵染法构建prl1回复株系。利用纯化的抗体检测PRL1在野生型、prl1点突变体、PRL1T-DNA插入突变体和prl1转基因回复系中蛋白积累量的差异。【结果】克隆了PRL1基因的CDS序列,成功构建了pET-28a-PRL1原核表达载体,实现了PRL1重组蛋白在大肠杆菌中的表达(包涵体)。克隆了PRL1基因的启动子序列及其基因组DNA序列,成功构建了pBI111L-PPRL1-Strep-gPRL1植物表达载体及prl1回复株系。制备获得了PRL1重组蛋白的多克隆抗体,用该抗体能够有效地在拟南芥样品中检测出一条分子质量约为54ku的蛋白,该蛋白在prl1点突变体中表达量下降,在PRL1T-DNA插入突变体中缺失,而在prl1回复株系中表达量升高,并且在分裂旺盛的幼嫩组织中PRL1积累量较高。【结论】成功制备了PRL1蛋白的多克隆抗体,可用于拟南芥中PRL1蛋白含量的检测。     

拟南芥PRL1多克隆抗体的制备及应用

【目的】制备拟南芥PRL1蛋白的多克隆抗体,并检测PRL1在拟南芥真叶中的积累情况。【方法】扩增拟南芥PRL1基因的CDS序列,将其克隆至原核表达载体pET-28a中,转化到BL21（DE3）表达菌,经IPTG诱导后,对诱导产生的PRL1重组蛋白进行镍柱亲和纯化。将制备的PRL1重组蛋白通过皮下注射免疫家兔,从抗血清中分离、纯化PRL1抗体。扩增拟南芥PRL1基因的启动子序列及其基因组DNA序列,将其克隆至植物表达载体pBI111L中,再转化到农杆菌GV3101中,利用农杆菌侵染法构建prl1回复株系。利用纯化的抗体检测PRL1在野生型、prl1点突变体、PRL1 T-DNA插入突变体和prl1转基因回复系中蛋白积累量的差异。【结果】克隆了PRL1基因的CDS序列,成功构建了pET-28a-PRL1原核表达载体,实现了PRL1重组蛋白在大肠杆菌中的表达（包涵体）。克隆了PRL1基因的启动子序列及其基因组DNA序列,成功构建了pBI111LP-PRL1-Strep-gPRL1植物表达载体及prl1回复株系。制备获得了PRL1重组蛋白的多克隆抗体,用该抗体能够有效地在拟南芥样品中检测出一条分子质量约为54 ku的蛋白,该蛋白在prl1点突变体中表达量下降,在PRL1 T-DNA插入突变体中缺失,而在prl1回复株系中表达量升高,并且在分裂旺盛的幼嫩组织中PRL1积累量较高。【结论】成功制备了PRL1蛋白的多克隆抗体,可用于拟南芥中PRL1蛋白含量的检测。     

拟南芥乙烯应答基因HLS1的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】制备乙烯应答基因HLS1多克隆抗体,在过表达植物中检测HLS1的积累,为深入研究HLS1响应乙烯信号通路的分子机制奠定基础。【方法】构建pET28a-HLS1c原核表达载体,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中,用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导获得重组蛋白HLS1c-His;镍柱亲和纯化重组蛋白后免疫家兔获得抗HLS1血清,利用抗原亲和纯化抗血清获得高纯度的HLS1多克隆抗体;用HLS1抗体和GFP抗体,检测原生质体瞬时转化体系中GFP-HLS1c融合蛋白的表达;用农杆菌蘸花法获得过表达GFP-HLS1g的转基因植物,用HLS1抗体和GFP抗体检测GFP-HLS1g融合蛋白的表达。【结果】成功构建了原核表达载体pET28a-HLS1c,并在大肠杆菌系统中诱导获得重组蛋白HLS1c-His,且多以包涵体形式存在。纯化的HLS1c-His多克隆抗体,能清晰检测到约80 ng原核表达的HLS1抗原。纯化的HLS1抗体不仅能检测到原生质体中瞬时表达的GFP-HLS1c融合蛋白,也能检测到过表达转基因植物株系中的GFP-HLS1g融合蛋白,并且与标签蛋白GFP对应抗体所检测到的特异性条带大小一致。【结论】成功制备了拟南芥HLS1蛋白多克隆抗体,为HLS1蛋白在植物发育中的功能研究奠定了基础。     

拟南芥纤维素合酶的抗体制备与检测

将拟南芥CesA家族基因的高变区克隆到融合表达载体pGEX-4T-3中,构建重组质粒pGEX-AtCe-sAs,在大肠杆菌JM109中经IPTG诱导表达谷胱甘肽巯基转移酶融合蛋白(GST-AtCESAs)。采用GST亲和层析法纯化GST-AtCESAs并制备了多克隆抗体。Western-blotting检测表明,抗体Anti-CESA4和Anti-CE-SA7存在明显的交叉反应,Anti-CESA1、Anti-CESA3、Anti-CESA6、Anti-CESA2、Anti-CESA5、Anti-CESA8均能在拟南芥原生质膜上检测到特异免疫条带,这为进一步深入研究拟南芥纤维素合成机制提供了有利条件。     

水稻未知功能结构域基因OsDUF6的抗体制备

【目的】制备特异性OsDUF6多克隆抗体,为深入研究OsDUF6在水稻中的生理生化功能提供强有力的工具,为在分子水平上揭示其作用机理奠定基础。【方法】通过对OsDUF6基因进行生物信息学分析,从中选取3段不同区域的氨基酸序列作为抗原,用于抗体制备。用Tetras多通道多肽合成仪合成短肽并用高效液相色谱法(HPLC)进行蛋白质纯度检测;免疫新西兰雄性大白兔,制备相应的多克隆抗体。通过间接酶联免疫吸附法(ELISA)检测多克隆抗体效价,通过构建OsDUF6的原核表达载体检测多克隆抗体的特异性,最后利用转基因植株进一步检测抗体。【结果】利用高效液相色谱法(HPLC)检测3条合成的短肽(蛋白纯度85%)用于免疫新西兰雄性大白兔,得到效价为1∶512 000的3种多克隆抗体。构建原核表达载体p GEX6p-1-DUF6,在大肠杆菌中诱导表达重组蛋白GST-OsDUF6,并用GST单克隆抗体成功检测到重组蛋白。在此基础上,对制备的抗体进行特异性检测,结果发现Anti-DUF6-1多克隆抗体结合重组蛋白GST-DUF6的特异性最高。选取该抗体作进一步验证,以非转基因植株作为对照,通过提取DUF6过表达水稻植物总蛋白进行抗体检测,结果表明,Anti-DUF6-1能识别OsDUF6蛋白特异条带,并且在过表达植株中显示较高的蛋白丰度。【结论】制备的Anti-DUF6-1多克隆抗体能特异性识别水稻未知功能域蛋白OsDUF6,可用于该蛋白的进一步功能研究。     

拟南芥ERA-1蛋白的原核表达及多克隆抗体制备

将拟南芥ERA-1基因除信号肽外的剩余编码序列克隆到原核表达载体p ET28a上,转化到大肠杆菌BL21(DE3)中表达,发现表达的目的蛋白位于包涵体中,大量表达目的蛋白并用镍柱亲和层析法进行纯化,获得足量的重组蛋白后将其作为抗原免疫家兔,获得抗血清。用重组蛋白亲和纯化抗血清中的ERA-1多克隆抗体。利用野生型拟南芥、ERA-1敲除突变系和ERA-1过表达系的叶片总蛋白进行免疫印迹试验,检测ERA-1多克隆抗体的特异性,发现纯化后的ERA-1多克隆抗体(1∶1 000体积比稀释)能特异地检测到拟南芥中的ERA-1蛋白。本试验成功制备了ERA-1蛋白的多克隆抗体,可以用于今后对ERA-1基因功能的研究。     

拟南芥受水杨酸下调的新基因的克隆及功能探究

以水杨酸处理后的拟南芥(Col-0)为材料,采用高通量测序技术分析拟南芥在水杨酸处理后的转录组变化,发现了12个受水杨酸下调的新基因。以Col-0幼苗的cDNA为模板克隆其中一个基因NG314,并对其功能进行研究。NG314的cDNA序列总长为1 097bp,基因组DNA包含1个内含子。荧光定量PCR结果表明,NG314的表达量随着水杨酸处理时间延长而逐渐下降,病原菌侵染也能抑制NG314的表达。NG314可能是一个长链非编码RNA或新的miRNA基因,可能通过抑制其靶基因的表达调控植物的抗病反应。     

拟南芥叶绿体发育必需蛋白PAC的原核表达及多克隆抗体制备

【目的】将拟南芥叶绿体发育必需蛋白PAC进行大肠杆菌原核表达和纯化,并免疫家兔,获得针对PAC蛋白的多克隆特异性抗体,为进一步研究PAC蛋白在叶绿体发育中的功能提供保证。【方法】将编码拟南芥PAC蛋白的cDNA克隆至原核表达载体pET-28a中,转化BL21(DE3)表达菌,经IPTG诱导后,对诱导产生的PAC蛋白进行镍柱亲和纯化和SDS-PAGE割胶纯化,并将纯化的PAC蛋白通过皮下注射免疫家兔,利用分离得到的抗血清,针对拟南芥野生型、PAC敲除突变系pac-1和PAC过表达系PACOE的总蛋白进行免疫印迹检测。【结果】成功构建了拟南芥基因PAC的原核表达载体pET-28a-PAC,在37℃、1mmol/L IPTG诱导4h的大肠杆菌细胞中,可检测到分子质量为38.9ku的重组蛋白,其大部分以可溶形式存在。用纯化诱导后的重组蛋白免疫家兔获得PAC抗血清,该抗血清能够有效地检测出1ng原核表达的PAC重组蛋白,并在植物样品中检测出1条分子质量约为35ku的条带。【结论】成功制备了PAC蛋白的多克隆抗体,可用于植物中PAC蛋白含量的检测。     

转拟南芥P5CS1基因羽衣甘蓝的抗寒性

为提高羽衣甘蓝的抗寒性,本试验将拟南芥△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS1)基因经农杆菌介导转入羽衣甘蓝植株中,检测转基因株系在4℃低温胁迫下P5CS1 mRNA表达量、幼苗脯氨酸含量、可溶性糖含量、相对电导率、叶绿素荧光参数(Fv/Fm)和植株存活率。结果显示,在4℃低温胁迫下,转基因植株的P5CS1基因的mRNA过量表达,脯氨酸含量、可溶性糖含量、Fv/Fm和植株存活率均显著高于野生型对照(P0.05),但丙二醛含量和相对电导率均显著低于野生型对照(P0.05)。表明拟南芥P5CS1基因在羽衣甘蓝中的表达明显改善了转基因植株的抗寒性。     

SCMRP基因原核表达及多克隆抗体制备

SCMRP基因是根据大豆密码子偏向性,采用生物信息学方法对玉米胚乳蛋白基因(MRZP)进行改造并合成的新基因,是适合在大豆中高效表达的高含硫氨基酸基因,可用于豆科作物的品质改良。将新合成的SCMRP基因构建到含有6×His标签序列的原核表达载体pET-32b上,转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株中,SDS-PAGE和Western blot分析表明:经IPTG诱导,转化的大肠杆菌BL21(DE3)菌株中能正常表达出约20ku的目标蛋白质,IPTG最佳诱导表达时间是6h,融合蛋白质以可溶组分形式存在。菌体总蛋白经金属鳌合层析纯化后免疫新西兰大耳兔,制备兔抗血清,经Western blot和琼脂板双向扩散试验表明,已纯化出SCMRP-6×His融合蛋白质,成功制备出SCMRP兔多克隆抗体,抗血清效价达到1:256。上述结果表明,新合成的SCMRP基因是能够在生物体中正常表达的完整基因,制备的SCMRP兔多克隆抗体可用于转SCMRP基因植物蛋白质表达分析。研究结果将为通过转基因技术改良豆科植物含硫氨基酸品质奠定重要基础。     

拟南芥抗根结线虫和蚜虫的功能基因鉴定

为了鉴定出增强植物对根结线虫和蚜虫抗性的功能基因,从9个抗蚜虫的拟南芥激活标签突变体中筛选增强根结线虫抗性的突变体。利用反向PCR技术定位激活标签在基因组上的插入位点,并通过荧光定量PCR技术分析插入位点上、下游基因表达水平,结合根结线虫和蚜虫在过量表达转基因植株上的表现验证基因功能。结果显示接种根结线虫后7 d,侵入3个拟南芥突变体根系的根结线虫数量明显少于野生型。其中2个突变体中的激活标签插入位点只相差2个碱基,SKS13基因表达水平提高;另一个株系中激活标签导致PERK2基因的表达水平提高。与野生型植株相比,分别过量表达SKS13和PERK2的转基因植株能明显减少侵入根系的根结线虫数量,同时蚜虫的繁殖数量也较低。     

UBL5基因的结构与功能研究

几乎每个真核生物都有UBL5的同源基因。UBL5蛋白在单泛素化H2B、mRNA前体剪接、细胞周期调控、能量代谢以及抗压等方面起着重要的作用。UBL5是近几年发现的一种新类型的类泛素蛋白(UBL),它与泛素及类泛素的三维结构相似,只是C末端的双酪氨酸取代了保守的双甘氨酸。在参考了相关文献资料的基础上,结合本实验室在文冠果UBL5基因克隆及功能鉴定方面所做的初步研究工作,对UBL5基因的克隆、蛋白结构、功能等方面进行了综述。     

玉米漆酶ZmLac5基因拟南芥遗转转化

旨在模式生物拟南芥中获得玉米漆酶ZmLac5基因过表达转化体,以研究该基因功能。分离玉米自交系掖478根部总RNA,反转录PCR法获得玉米漆酶基因ZmLac5全长,测序与序列分析表明,ZmLac5 cDNA的开放阅读框为1 758 bp,编码一个由586个氨基酸组成的蛋白质。同源性比对和进化树分析显示该基因与高粱Sb03g039570.1和谷子Si000813m在进化上亲缘关系较近。采用In-Fusion试剂盒构建了过表达载体pCUB-Ubi::ZmLac5,通过电击法将过表达载体导入根癌农杆菌LBA4404中,并成功转化拟南芥(Columbia ecotype),获得PCR阳性T1代植株62株,转化率为1.28%,T2代阳性植株60株。本研究为基于模式生物体过表达分析该基因生物学功能奠定了分析基础。     

玉米ZmCBL5-2基因的克隆及其转化拟南芥

CBLs(calcineurin B-like proteins)是植物细胞中1个重要的Ca2+传感蛋白家族,它们广泛参与植物对高盐和干旱等非生物逆境的应答反应。在玉米基因组中存在至少9个CBL编码基因,其中ZmCBL5因为存在可变剪接而有编码框为657bp和444bp两种转录本,我们称之为ZmCBL5-1和ZmCBL5-2。本论文运用RT-PCR方法克隆了ZmCBL5-2的编码框cDNA,然后构建了其植物表达载体并转化了拟南芥,经PCR检测证明获得T1代转基因植株,为进一步研究其在抗逆性中的作用奠定了基础。     

拟南芥细胞周期调控因子KRP2的原核表达及蛋白纯化

表皮毛是由高等植物地上部组织表皮细胞发育而来的一种特殊结构,细胞周期调控因子在植物表皮毛细胞形态的建成过程中发挥着重要作用。利用原核表达系统,构建pET-28a-KRP2-FLAG融合表达载体,在大肠杆菌中对拟南芥细胞周期依赖激酶抑制因子KRP2进行了体外表达,并利用蛋白标签FLAG和His对目的蛋白进行纯化。结果表明,在大肠杆菌系统中成功对KRP2-FLAG进行了体外表达并得到了纯化的蛋白,蛋白量为0.87 mg。这为进一步研究KRP2在表皮毛细胞发育过程中的作用奠定了基础。     

拟南芥Flowering Locus T基因生物功能及其mRNA移动能力研究

【目的】研究拟南芥FT(Flowering Locus T)基因在拟南芥植物开花过程中的重要作用及其mRNA的长距离运移能力。【方法】将FT基因功能序列及其突变序列mFT(起始密码子突变为终止密码子)连接入马铃薯X病毒(Potato Virus X,PVX)载体和去除外壳蛋白(Coat Protein,CP)序列的芜菁缩叶病毒(Turnip crinkle virustruncated coat protein,TCV△CP)载体中,经体外反转录得到病毒目的片段RNA,然后分别用PVX-FT侵染烟草,TCV△CP-FT侵染拟南芥。【结果】人工接种PVX-FT可以诱导烟草开花;TCV△CP-FT和TCV△CP-mFT人工侵染拟南芥叶片后,经RT-PCR检测发现,在侵染的叶片中与其上部新生叶片中有TCV△CP-FT和TCV△CP-mFT序列,表明FTmRNA序列可以帮助失去细胞间移动能力的TCV△CP恢复移动能力,并且在顶芽中检测出明显条带,经测序证实为FT基因序列。【结论】FT可以诱导短日照品种烟草在长日照条件下开花,而且FTmRNA功能序列可以协助因失去CP序列而没有细胞间移动能力的TCV△CP恢复移动能力。     

PmACRE基因的克隆及遗传转化拟南芥

Avr9/Cf-9 rapidly elicited(ACRE)gene是富含亮氨酸重复单元,参与蛋白与蛋白互作,特异性识别病原物激发子的关键基因,在植物抗病过程中有重要意义。利用RT-PCR从马尾松中克隆出Avr9/Cf-9 rapidly elicited gene,命名为PmACRE(Gen Bank登录号:MF630966)。测序结果显示,PmACRE c DNA序列全长862 bp,其中完整编码区长度624 bp,编码207个氨基酸;以PFGFP Bar 137质粒为基本载体,构建了由组成型CaMV35S启动子驱动PmACRE基因的植物表达载体PFGFP Bar 137-PmACRE;采用冻融法转入农杆菌AGL1菌株,通过花序浸染法对拟南芥进行了遗传转化,并获得了4株阳性苗,经目的基因ACRE和GFP基因双重PCR检测,证实目的基因已整合到拟南芥基因组中。研究结果为进一步分析马尾松ACRE基因的功能和深入揭示R基因调控马尾松响应松材线虫侵染的作用机制奠定基础。     

Nectin-4基因的原核表达及多克隆抗体制备

根据Nectin-4基因序列设计特异性引物,进行PCR扩增,将其克隆至原核表达载体pGEX-4T-1中,经PCR、酶切和测序鉴定,成功构建了重组表达质粒pGEX-4T-Nectin-4。将重组质粒转化大肠埃希氏菌Rosetta感受态细胞,经IPTG诱导表达目的蛋白。表达产物经SDS-PAGE和Western blot鉴定正确后,纯化后免疫BALB/c小鼠,制备多克隆抗体血清,并利用琼脂扩散试验检测其效价。SDS-PAGE结果表明该重组蛋白获得高效表达,表达的蛋白以包涵体形式存在。Western blot结果表明表达的蛋白能与GST单抗发生反应,具有较好的反应原性。琼脂扩散试验结果表明制备的抗Nectin-4蛋白多克隆抗体效价达1∶8。由于Nectin-4是小反刍兽疫病毒新近发现的受体,这一研究为后续Nectin-4与小反刍兽疫病毒的相互作用研究奠定了一定基础。     

碱蓬SgP5CS基因过表达提高拟南芥耐旱性

脯氨酸是植物中的渗透调节物质,Δ¹-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)是其合成过程中重要的调控因子。为探究P5CS基因功能,克隆了碱蓬SgP5CS基因并导入拟南芥,使其在拟南芥中过表达,然后进行相关指标测定和耐旱性鉴定。结果显示,干旱胁迫诱导2周后,SgP5CS过表达的拟南芥植株具有较长的根系,同时游离脯氨酸的含量显著增加,丙二醛含量显著降低,表明SgP5CS基因在拟南芥中过表达能够增强拟南芥耐旱性。研究结果为深入了解碱蓬中SgP5CS基因的功能及其在植物中的抗旱机制奠定了基础。