巴西橡胶树HbEBP1生物学特性、原核表达及氨肽酶活性分析

从巴西橡胶树中筛选到了Hb EBP1基因,该基因序列长度为1 462 bp,其中5′端非编码区长度为141 bp,3′端非编码区长度为133 bp,其c DNA序列具有完整的阅读框,编码395个氨基酸,推导的Hb EBP1分子量为43.596 ku,等电点位为6.45。生物信息学分析结果表明巴西橡胶树Hb EBP1具有3个保守结构域:增值相关蛋白2G4(PA2G4-like)、氨肽酶M24(APP_Met AP)、甲硫氨酸氨肽酶(MAP)结构域。对原核表达的Hb EBP1蛋白进行氨肽酶活性测定,发现体外表达的Hb EBP1蛋白没有Map活性。这些结果表明,橡胶树Hb EBP1基因并不存在氨肽酶活性。     

巴西橡胶树HbMADS4的克隆及原核表达分析

为了探讨巴西橡胶树自根幼态无性系高产的分子机制,通过抑制缩减杂交获得了在巴西橡胶树自根幼态无性系和老态无性系胶乳中差异表达的基因片段。为进一步鉴定差异表达基因的功能,对相关基因进行克隆。通过RACE方法克隆一个新的橡胶树MADS-box转录因子基因（命名为HbMADS4）, HbMADS4全长984 bp,含有633 bp的阅读框,编码230个氨基酸。推测HbMADS4蛋白分子量为23.71 ku,等电点为7.61,在N端含有典型的MADS-box结构域。构建HbMADS4原核表达载体pHbMADS4,将其转化E. coli, 经优化条件后,在20 ℃,0.1 mmol/L IPTG诱导4 h的条件下,获得HbMADS4融合蛋白。HbMADS4的克隆和HbMADS4融合蛋白的获得为深入研究HbMADS4的功能奠定基础。     

橡胶树胚胎晚期丰富蛋白基因HbLEA1的克隆和表达分析

胚胎晚期丰富蛋白（LEA）是与植物抗逆反应相关的一类重要蛋白。本研究克隆了橡胶树LEA家族一个新基因的全长cDNA序列,命名为HbLEA1。该cDNA全长1 183 bp,其中5'UTR区60 bp,3'UTR区154 bp,CDS区969 bp,共编码322个氨基酸,分子量大小为36 ku,等电点4.84,含有LEA-2和WHy（Water Stress and Hypersensitive response）结构域,属于LEA_2类LEA蛋白。组织表达分析结果表明,HbLEA1在种子中表达量最高,其次是胶乳和稳定叶,在芽中的表达量最低。在未开割树的胶乳中,机械伤害和割胶处理均明显下调HbLEA1表达。在橡胶树幼苗中,低温胁迫处理后该基因在叶片、树皮和根中的表达呈上升趋势,而在高温和干旱胁迫中其表达变化并不明显。结果显示,HbLEA1基因可能参与橡胶树的胁迫应答和胶乳代谢调控。     

巴西橡胶树HbAGL62基因的克隆及表达分析

从巴西橡胶树早花材料与普通种质cDNA差减文库中筛选到一个具有MADS保守序列的EST基因片段,根据该片段序列信息设计特异引物,利用RACE进行特异片段的5′扩增,获得长度为935 bp的HbAGL62基因克隆。生物信息学分析表明,该基因包含795 bp的开放阅读框,编码265个氨基酸,含有MADS保守结构域,与拟南芥、葡萄和苜蓿AGL62基因进化距离最近。实时荧光定量PCR表明,HbAGL62在橡胶树根和皮中不表达,在花和胚中表达,存在组织特异性表达;在叶芽分化阶段不表达,花芽分化时高效表达,表明HbAGL62与橡胶树开花调控有重要关系。     

巴西橡胶树HbMlo9基因克隆及其序列特征分析

Mlo基因是一类重要的抗病基因,该基因的隐性突变可赋予植物广谱持久的抗病性。本研究以葡萄Mlo9(VvMlo9)基因为探针对巴西橡胶树的EST和转录组数据库进行同源搜索,并将获得的同源EST序列进行拼接,得到巴西橡胶树Mlo9基因的cDNA序列。采用RT-PCR方法成功克隆了橡胶树的Mlo9基因,并命名为HbMlo9。序列分析结果表明,该基因的开放阅读框(ORF)为1 725 bp,编码574个氨基酸,分子量为65.35 ku,等电点为8.93。对HbMlo9蛋白结构域的分析结果发现,该蛋白具有Mlo保守结构域,包含9次跨膜结构和1个典型的N端信号肽。系统进化关系分析结果发现,Mlo是1个比较保守的蛋白家族,HbMlo9与蓖麻Mlo同源性最高,达到88%,其次是桃Mlo(79%)和葡萄VvMlo9 (78%)。本研究为验证该基因在巴西橡胶树抗病中的功能奠定基础。     

巴西橡胶树HbUBC14基因克隆、生物信息学及表达分析

从巴西橡胶树中鉴定出一个泛素结合酶(UBC)基因,该基因长653 bp,最长开放阅读框504 bp,预测编码蛋白包含167个氨基酸;序列比对分析发现,该基因编码的蛋白具有一段保守的UBC结构域,与拟南芥E2成员UBC14(At3g55380)具有较高的相似性,故将该基因命名为HbUBC14。半定量RT-PCR分析结果表明,HbUBC14在巴西橡胶树胶乳中表达最高,在花药中表达最低。与健康橡胶树相比,死皮树胶乳中HbUBC14表达量明显下降。HbUBC14表达还受乙烯和茉莉酸调控。以上结果表明,HbUBC1     

巴西橡胶树HbSAP1基因克隆及表达分析

胁迫相关蛋白(Stress associated proteins,SAPs)在植物免疫应答和胁迫反应中发挥着重要作用。采用电子克隆和RT-PCR相结合的方法,从巴西橡胶树中分离胁迫相关蛋白基因Hb SAP1。结果表明:Hb SAP1基因的开放阅读框为537 bp,编码178个氨基酸。Hb SAP1蛋白预测分子量为18.87 ku,等电点为7.98,具有典型的A20和AN1锌指结构域。实时荧光定量PCR分析结果表明,Hb SAP1基因在巴西橡胶树各组织中均有表达,以茎尖中的表达量最高。同健康橡胶树相比,Hb SAP1基因在死皮橡胶树胶乳和树皮中的表达量显著升高。伤害、H2O2、乙烯利及茉莉酸甲酯处理均能使胶乳中Hb SAP1基因的表达上调。低温及PEG诱导的干旱胁迫下,Hb SAP1基因在叶片中的表达显著增强。上述结果表明,Hb SAP1基因可能在橡胶树死皮发生、非生物胁迫应答、乙烯及茉莉酸信号转导中发挥重要调控作用。     

巴西橡胶树HbHMAD1的克隆及表达

根据已获得的在橡胶树自根幼态无性系与老态无性系胶乳中一个差异表达的片段序列设计引物,通过RACE法获得了橡胶树编码含有重金属相关结构域蛋白的cDNA,命名为HbHMADl.序列分析结果表明,HbHMA D1长为814bp,含有453 bp的阅读框,78bp的5’-UTR和283 bp的Y-UTR,编码150个氨基酸,分子量为16.9 ku,等电点为10.4.HbHMAD1含有重金属相关结构域,与蓖麻(Ricinus communis)、拟南芥(Arabodopsis thesis)(3个)和玉米(Zea mays)中的含有重金属相关结构域蛋白的同源性分别为85％、64％、63％、60％和55％.半定量RT-PCR分析表明HbHMA D1基因在胶乳和树皮中表达,在叶中微量表达,在花中基本不表达.     

巴西橡胶树半胱氨酸蛋白酶基因（HbCP1）的原核表达分析

为研究巴西橡胶树半胱氨酸蛋白酶生物学功能,利用笔者从橡胶树中克隆的半胱氨酸蛋白酶基因(HbCPI)(GenBank登录号:DQ642886)序列,构建了HbCP1基因的原核表达载体,并在大肠杆菌中诱导表达.结果表明,HbCP1基因在大肠杆菌中的表达产物具有生理毒性,抑制大肠杆菌的生长,初步确认RTX结构域是导致HbCPI表达产物具有生理毒性的原因.     

橡胶树PGAM基因的克隆及表达特性分析

从橡胶树中克隆并获得磷酸甘油酸变位酶基因（HbPGAM），该基因的cDNA序列全长1 559 bp，包含长度为1 260 bp的完整开放阅读框，编码一个由419个氨基酸残基组成的蛋白，氨基酸同源性分析发现，该蛋白含有保守的磷酸变构酶组氨酸磷酸酶结构域，属于磷酸甘油酸变位酶。生物信息学分析显示，HbPGAM蛋白无导肽酶切位点，不具有跨膜结构域且为亲水蛋白，该蛋白可能在细胞质中发挥作用。实时荧光定量PCR分析表明，HbPGAM基因在分析的7种组织中均表达，但在胶乳（产胶细胞乳管的细胞质）中的表达水平最高，且该基因在胶乳中的表达受割胶影响，推测其参与橡胶树胶乳再生过程。此外，HbPGAM基因表达受部分植物激素如乙烯利ET、植物生长素2,4-D及水杨酸SA调控，但调控不明显。结果说明，胶乳再生过程中HbPGAM对胶乳糖酵解起到一定的调控作用，为全面了解橡胶树PGAM家族奠定理论基础。