橡胶树HbJAZ3突变体蛋白的原核表达及纯化

植物JAZ蛋白是茉莉酸信号调控途径的关键环节之一。HbJAZ3基因是橡胶树乳管细胞中编码JAZ蛋白的基因家族成员之一。本文采用原核表达和定点突变技术,构建了pET28a（+）-JAZ3、pET28a（+）-JAZ3-ZIM-mut（缺失ZIM结构域中TIFY基序）和pET28a（+）-JAZ3-Jas-mut（缺失Jas结构域的保守氨基酸FLEKRK）的His标签融合蛋白表达载体,并成功转化大肠杆菌Rosetta（DE3）。在37 ℃条件下,用1 mmol/L IPTG诱导2 h能够诱导目的蛋白以包涵体的形式大量表达。通过镍柱纯化了目的蛋白,获得了HbJAZ3及其ZIM结构域和Jas结构域的突变体蛋白,为进步一鉴定乳管细胞茉莉酸信号途径的关键环节打下了良好基础。     

茶树花青素还原酶基因在大肠杆菌中的表达及优化

茶树花青素还原酶是催化非酯型儿茶素EC和EGC合成的关键酶。采用RT-PCR技术,获得了茶树花青素还原酶基因的开放阅读框,它编码含337个氨基酸的蛋白质,推测分子量为37kD,等电点为6.54;成功地将该基因重组到表达载体pET32a(+)上,并在大肠杆菌rosetta中进行原核表达;优化了原核表达中诱导时间、诱导温度、IPTG浓度、氨苄青霉素浓度,纯化出目的蛋白。HPLC检测表明,目的蛋白具有ANR酶活性。     

甘蔗蔗糖磷酸合成酶磷酸化位点的突变及相应表达载体的构建

用Clontech公司的定点突变试剂盒TransformerTMSite-Directed Mutagenesis Kit对克隆载体pMD18T-SPS3L上的SPS基因SPS3L进行定点突变,使其459位的丝氨酸密码子分别突变为编码苏氨酸、丙氨酸和谷氨酸的密码子。然后将突变后的和未突变的SPS3L基因分别克隆至表达载体质粒pCAMBIA1301中,构建重组质粒pCAMBIA1301-SPS3L。经测序鉴定,对SPS3L基因的定点突变成功,构建表达载体pCAMBIA1301-SPS3L成功。     

桑树MaUBC-C基因的表达模式分析及原核表达

泛素结合酶E2（ubiquitin-conjugating enzyme, UBC）在植物中具有重要的作用，参与植物的生长发育、逆境胁迫、免疫响应等生理活动。本课题组前期通过分析桑脉带相关病毒（Mulberry vein banding-associated virus, MVBaV）侵染的桑树品种‘桂桑优62号’（Morus atropurpurea）转录组获得了上调表达的基因MaUBC-C。为探究泛素结合酶MaUBC-C基因的功能，本研究以‘桂桑优62号’桑树为材料，克隆MaUBC-C的CDS序列进行生物信息学和表达模式分析，并对其进行原核表达获得该蛋白。结果显示，MaUBC-C编码区全长为567 bp，编码蛋白含188个氨基酸，大小为21.03 kDa，属于亲水、酸性、不稳定的核定位蛋白，具有保守的UBC结构域。将其氨基酸序列与其他物种的UBC氨基酸序列进行比对和进化分析，发现MaUBC-C与川桑MnUBC-C的相似性最高为98.40%，且具有最近的进化亲缘关系。荧光定量PCR分析MaUBC-C基因表达模式，结果显示MaUBC-C在桑苗的根、茎、叶中均有表达，其中在根部表达量最高，分别是茎和叶的1.24倍和1.71倍；对外源激素（ABA、GA、MeJA、SA）和非生物胁迫（低温、高温、高盐、干旱）处理均产生响应，且在ABA和MeJA处理下表现出显著上调，在24 h时的表达量分别为正常水平的29.55、9.05倍，推测MaUBC-C在桑树的生长发育中具有广泛的调控作用，参与桑树的激素信号转导和对非生物胁迫的防御反应。利用无缝克隆技术构建MaUBC-C原核表达载体pET-30a-MaUBC-C并转化大肠杆菌BL21，0.5 mmol/L IPTG在37℃条件下进行诱导，获得约为25 kDa的融合蛋白，与预期大小相符，为今后进行MaUBC-C基因功能研究提供了基础材料。本研究为进一步探究桑树泛素蛋白酶体途径的作用机制奠定了基础。     

甘蓝型油菜BnADC基因的克隆及原核表达

利用同源克隆和RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术从甘蓝型油菜中克隆到精氨酸脱羧酶(Arginine decarboxylase,ADC)基因cDNA全长序列,命名为BnADC。BnADC全长为2 649bp,包含344bp的5′非翻译区(5′ Untranslated region,5′-UTR)、226bp的3′非翻译区(3′ Untranslated region,3′-UTR)和2 079bp的完整开放阅读框(open reading frame,ORF),编码75.1kD的蛋白质。5′-UTR中含有12bp的uORF (Upstream open reading frame),编码MIRE 4个氨基酸。氨基酸同源性比对表明,BnADC蛋白与其他植物ADC蛋白具有很高的相似性,与芥菜的同源性高达93%;系统进化树分析表明,BnADC与芥菜、拟南芥的ADC亲缘关系较近。在获得全长cDNA的基础上,构建融合表达载体pET30a(+)-BnADC,转化大肠杆菌（Escherichia coli）表达菌株BL21(DE3),SDS-PAGE检测到一个约81.1kD的融合蛋白被E. coil表达,且融合蛋白主要存在于菌体沉淀中。     

西农538 LMW-GS基因的克隆、原核表达及功能鉴定

为了探索普通小麦品种西农538的LMW-GS对面粉加工品质的影响,根据NCBI中已公布的LMW-GS基因序列,设计了一对特异性引物,从西农538基因组DNA中克隆出LMW-GS基因后,对其进行原核表达及掺粉试验。序列分析表明,克隆得到的LMW-GS基因序列(GenBank登录号为KX452081)有单一完整的开放阅读框,编码区长915bp,无内含子。同源性比对及进化树分析发现,该基因属于Glu-D3、Type V(Group 10)、m型、C组LMW-GS基因。SDS-PAGE和Western blot分析表明,该基因原核表达成功。微量掺粉试验表明,诱导表达的蛋白对小麦面粉加工品质有负效应。     

马蓝IGPS基因的克隆、表达分析及原核表达

吲哚-3-甘油磷酸合酶（indole-3-glycerol phosphate synthase,IGPS）是广泛参与生物体内色氨酸、生长素等吲哚化合物合成途径中重要的关键酶之一。为了研究BcIGPS在马蓝吲哚类生物碱合成中的作用,基于马蓝转录组数据,通过RT-PCR技术从马蓝中克隆得到IGPS基因序列,命名为BcIGPS;利用生物信息学分析BcIGPS序列特性;运用qPCR分析BcIGPS在马蓝不同器官及外源诱导处理下的时空表达情况;构建pET-32a-BcIGPS原核表达载体,并优化诱导表达条件。结果表明：BcIGPS（GenBank登录号：MT210517）全长为1176 bp,包含1个开放阅读框（ORF）,编码392个氨基酸,具丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）磷酸化位点31个,无跨膜结构,无信号肽,亚细胞定位于叶绿体中。BcIGPS含有product（indole）活性结构域和IGPS、TrpC特异性位点。qPCR分析结果显示,BcIGPS基因在不同器官的相对表达丰度依次为：叶>茎>花>根;其响应茉莉酸甲酯（MeJA）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）、乙烯利（ETH）外源诱导信号的诱导,经MeJA和ETH处理后,分别在24 h和36 h最高,为初始水平的5.53、6.87倍;在SA处理下,BcIGPS表达响应最为强烈,呈先骤升后骤降的变化趋势,在12 h最高达初始水平的33.13倍;ABA处理后,其表达量变化不显著。所构建的pET-32a-BcIGPS原核表达载体在大肠杆菌BL21中表达,其最适条件为37 ℃、0.4 mmol/L IPTG培养3 h,BcIGPS重组蛋白主要以包涵体形式存在,且蛋白分子量与预测相符。     

花生AhFUSCA3基因的原核表达及在非生物胁迫下的表达分析

根据本实验室已获得的花生AhFUSCA3基因(NCBI登录号JX420284)序列,设计特异引物,构建原核表达载体,进行了重组蛋白表达分析,获得了分子量为42KD左右的目的蛋白条带;利用荧光定量PCR(Quantitative Real-time RT-PCR)方法,检测了AhFUSCA3基因在低温、高盐和干旱胁迫条件下的表达情况。结果显示,AhFUSCA3基因在低温和高盐处理的花生叶片中表达量明显上调,但在干旱处理的叶片中表达量则有明显下降。以上结果表明AhFUSCA3基因可能参与了花生对低温、高盐和干旱的抗性调控。     

夜来香SAMT基因的分离与原核表达

为探究夜来香（Cestrum nocturnum）花香基因SAMT在花香代谢中的调控作用,以花瓣为材料,采用RT-PCR和RACE技术相结合,克隆夜来香SAMT基因的全长cDNA。结果表明：该cDNA的序列长度为1 493 bp,编码365个氨基酸,其中包含1 098 bp ORF、130 bp 5′UTR和265 bp 3′UTR,将其命名为CnSAMT;生物信息学分析结果表明：该基因所编码的氨基酸序列与烟草、番茄的同源性分别为98％和98％,属于甲基转移酶-7家族;原核表达结果表明：CnSAMT的蛋白表达产物约为42 ku,与软件预测的结果大致相同。采用染色体步移技术,克隆夜来香CnSAMT的5′端调控序列,结果表明：该序列长度为993 bp,且该序列除了含有TATA-box、CAAT-box等启动子核心元件外,还含有光、生长素、脱落酸、热胁迫、缺氧胁迫等外界环境条件响应的顺式作用元件。     

水稻叶绿体基因组定点表达载体的构建及增强型绿色荧光蛋白原核表达分析

分别克隆了水稻叶绿体基因组同源重组片段trnI和trnA、具有3种不同核糖体结合位点(RBS)序列的增强型绿色荧光蛋白基因(egfp)、来自烟草叶绿体的16S rRNA基因启动子Prrn和psbA基因终止子TpsbA,将上述元件通过酶切位点依次连接到质粒pUC19上,构建了3种能编码增强型绿色荧光蛋白(EGFP)的水稻叶绿体基因组定点整合表达载体pIA - EGFP1、pIA - EGFP2和pIA - EGFP3.进行分子检测验证后,对上述载体进行了大肠杆菌EGFP原核表达检测,结果携带来源于λ噬菌体T7基因10的5′端非翻译区的载体pIA - EGFP3荧光最强,适合用于水稻叶绿体转化.     

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.     

水稻白叶枯病菌hrcU基因缺失突变体构建及功能研究

 通过基因敲除方式,构建了水稻白叶枯病菌hrcU基因的缺失突变体。突变体丧失了在水稻上的致病性和在非寄主植物上的过敏反应。携带hrcU基因的黏粒完全互补了hrcU突变菌株的表型,互补菌在水稻组织中的生长能力也与野生型菌株相当。免疫杂交结果显示,hrcU基因突变后,水稻白叶枯病菌的Harpin蛋白Hpa1不能从细胞内分泌到胞外。这些结果表明,水稻白叶枯病菌hrcU基因的主要功能是形成Ⅲ型分泌系统,将效应分子分泌到病原细菌胞外,从而决定了在非寄主上的过敏反应和在水稻上的致病性。     

橡胶树炭疽菌CsHog1基因的克隆和原核表达分析

HOG MAPK途径在植物病原真菌生长发育、致病过程和对杀菌剂敏感性等方面发挥重要功能,但在不同的病原真菌中具有一定差异。为研究Hog1蛋白在橡胶树炭疽菌(Colletotrichum siamense)中的功能和调控机制,本研究利用同源克隆法克隆获得橡胶树炭疽菌(C. siamense)的CsHog1基因,构建GST-CsHog1融合表达载体,利用SDS-PAGE和WesternBlot检测蛋白表达情况。结果表明:橡胶树炭疽菌(C.siamense)的CsHog1基因大小1383 nt,编码459个氨基酸,包含5个内含子,具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域;聚类分析显示橡胶树炭疽菌的CsHog1基因编码的氨基酸序列与黄瓜炭疽菌的ClOsc1(Hog1同源基因)同源性最高。所构建的蛋白融合表达载体在供试条件下(IPTG0.3、0.5、0.8、1.0 mmol/L;温度16、25、28℃)均可较好诱导表达,GST-CsHog1融合蛋白大小约为70 ku。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。     

香蕉NPR1E基因的克隆及表达分析

NPR1基因可参与调节植物对病原菌的广谱抗性,在植物系统抗性中起着关键的调控作用。通过RACE(rapid-amplification of cDNA ends)方法从香蕉根系中获得NPR1E基因,命名为MaNPR1E(GenBank登录号分别为：KF582550)。MaNPR1E是香蕉NPR1基因编码框全长cDNA,包含一个1 755 bp的最大开放阅读框,编码一个含584个氨基酸的蛋白质。经蛋白质序列同源比对发现,其含有完整的BTB/POZ结构域、锚蛋白重复ANK序列和NPR1-like-C结构域,属于典型的NPR1蛋白。系统进化树比对分析表明,MaNPR1E与海枣PdNPR3(XP_008808341.1)和油棕EgNPR3(XP_010914123.1)的亲缘关系较近。组织特异性研究表明,该基因组成型表达于香蕉各组织。实时荧光定量PCR分析表明,接种枯萎病菌后MaNPR1E的表达在感病品种中被抑制,而在抗病品种中被激活;MaNPR1E的表达受乙烯利和水杨酸的诱导。上述结果表明,MaNPR1E可能在香蕉抗枯萎病过程中扮演重要的调控角色。     

抗菌肽B基因的点突变及在昆虫细胞中的表达

抗菌肽Ｂ基因经ＰＣＲ定点突变技术改造后,克隆到杆状病毒转移载体ｐＡｃＧＰ６７Ｂ中的信号肽位点上,随后与野生ＡｃＮＰＶ－ＤＮＡ共转染Ｓｆ９细胞,经空斑筛选、ＰＣＲ检测证实获得含该基因的重组病毒。重组病毒在Ｓｆ９细胞中扩增并表达抗菌肽Ｂ基因。取含表达产物的细胞培养液检测其生物活性表明：改造过的抗菌肽Ｂ基因在Ｓｆ９细胞中获得初步表达,且表达的分泌型产物对ＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉＫ１２Ｄ３１有抑菌活性。     

Prokaryotic Expression,Purification and Characterization of a Novel Rice Seed L.ipoxygenase Gene OsLOX1

Lipoxygenase （LOX, EC1.13.11.12） is a key enzyme during the degradation of lipids in animals and even plants, and also the first key enzyme responsible for the biosynthesis of jasmonate. To purify and characterize the OsLOX1 gene from rice seeds, the entire coding region of the OsLOX1 gene was inserted into an expression vector pET30a（＋） and transformed into Escherichia coil BL21 （DE3）. Expression of the fusion protein was successfully induced by isopropyl-β-D- thiogalactopyranoside （IPTG） and the purified recombinant protein was obtained by His.Bind Kits. Further assay showed that the purified recombinant protein exhibited the LOX activity. The optimum pH was 4.8 （acetate buffer） and the optimum temperature was 30℃ for the above enzyme. Thus, the recombinant might confer an available usage for the synthesis of jasmonate in vitro, and also provides a possibility for elucidating the inter-relationship between the primary structure of the plant seed lipoxygenase protein and its physiological functions.     

Prokaryotic Expression, Purification and Characterization of a Novel Rice Seed Lipoxygenase Gene OsLOX1

Lipoxygenase (LOX, EC1.13.11.12) is a key enzyme during the degradation of lipids in animals and even plants, and also the first key enzyme responsible for the biosynthesis of jasmonate. To purify and characterize the OsLOX1 gene from rice seeds, the entire coding region of the OsLOX1 gene was inserted into an expression vector pET30a(+) and transformed into Escherichia coli BL21 (DE3). Expression of the fusion protein was successfully induced by isopropyl-β-D- thiogalactopyranoside (IPTG) and the purified ...