BYDV-GAV外壳蛋白和复制酶基因酵母双杂诱饵载体的构建及表达

在植物病毒侵染过程中,病毒蛋白能够与寄主蛋白发生相互作用以利于病毒的复制、积累和扩散。酵母双杂交系统是体外研究蛋白相互作用的有利工具,其在致病机制研究中得到广泛的利用。本研究利用大麦黄矮病毒(BYDV)外壳蛋白(CP)和依赖RNA的复制酶(RdRp)基因的全长序列,构建了这2个基因的酵母双杂诱饵载体pG-BKT7-CP和pGBKT7-RdRp,并转化酵母进行表达分析。含有pGBKT7-CP和pGBKT7-RdRp诱饵载体的酵母,在SD/-Trp固体培养基和SD/-Trp/Kan液体培养基中都能正常生长,但在SD/-Ade/-Trp/X-Gal和SD/-His/-Trp/X-Gal培养基上不能生长。结果表明,这2个载体表达的融合蛋白对酵母没有毒害作用,且自身没有激活性,可作为酵母双杂系统的诱饵载体,用来分析与外壳蛋白和复制酶相互作用的蛋白。     

马铃薯StSOD1基因酵母双杂交诱饵载体的构建及鉴定

为了筛选与马铃薯超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)基因StSOD1作用的上游蛋白,构建其酵母双杂交诱饵重组载体。本研究利用PCR方法扩增得到马铃薯StSOD1的基因片段,通过与pMD-T18连接构建克隆载体,经验证构建成功后,与诱饵载体pGBKT7连接构建诱饵重组载体,经双酶切以及测序检测验证重组载体构建成功后,通过PEG/Li Ac法将诱饵载体pGBKT7-StSOD1与空载体pGBKT7分别转化到酵母AH109感受态细胞中,检测其是否有自激活作用和对酵母菌株的毒性作用。结果表明:经PCR扩增后得到了StSOD1基因,成功构建了诱饵重组载体pGBKT7-St SOD1,并且此诱饵载体无自激活活性和对酵母菌株的毒性作用。此研究结果可进一步为筛选与StSOD1互作的蛋白质及功能研究提供科学依据。     

玉米淀粉分支酶SBEIIb基因片段酵母双杂交诱饵载体

为探寻玉米淀粉分支酶(starch branching enzyme, SBEIIb)与其互作蛋白的作用位点,构建了酵母双杂交诱饵载体。根据CDD和NCBI对SBEIIb蛋白氨基酸序列的分析,确定玉米SBEIIb的功能域及非功能域,PCR扩增功能域及非功能域基因的目的片段,经回收纯化,用相同的限制性内切酶将其与载体pGBKT7进行双酶切后,分别将目的基因片段与载体pGBKT7进行连接。构建了酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-SBEIIb-X(X=1,2,3,4,5,6),转化酵母菌AH109的菌液,OD600值在0.8以上,证明诱饵载体pGBKT7-SBEIIb-X对酵母菌AH109没有毒性作用;转化诱饵载体后的酵母菌AH109,在SD/-Trp/X-α-Gal平板上长出白色菌落,在SD/-His/-Trp/X-α-Gal、SD/-Ade/-Trp/X-α-Gal平板上不能生长,排除了pGBKT7-SBEIIb-X具有自激活宿主菌AH109的作用。构建的酵母双杂交诱饵载体pGBKT7- SBEIIb-X(X=1,2,3,4,5,6),其表达对酵母细胞无毒性及对报告基因无自激活作用,可为下一步分析SBEIIb与其互作蛋白的作用位点奠定基础。     

成熟期番茄果实cDNA文库的构建及SlHSP17.7互作蛋白的筛选

植物小分子热激蛋白(small heat shock proteins, s HSPs)是一种多样、古老的蛋白家族,分子量大小普遍在12~42 k D之间,包含典型的C端、N端和α晶状体蛋白域。s HSPs作为一种重要的分子伴侣在植物生长发育和响应逆境胁迫中起着重要的作用。本研究通过构建成熟期番茄果实cDNA文库,筛选与SlHSP17.7互作的蛋白,进而探索SlHSP17.7在果实发育进程中的分子机制。以Micro-Tom番茄绿熟期、转色期和完熟期果实cDNA为模板,构建番茄果实c DNA文库。构建pGBKT7-SlHSP17.7诱饵载体筛选与其互作的蛋白,利用酵母双杂交实验验证互作关系。经检测番茄果实cDNA文库库容是2.2×10~6CFU,工作液细胞密度是3.6×10~7cell/mL,均一化程度>106,结果符合质控要求。将pGBKT7-SlHSP17.7诱饵载体转化Y2HGold酵母菌株检测发现,其无毒性和自激活现象,经筛选c DNA文库、测序及序列比对分析得到钙阳离子交换体SlCCX1-like蛋白,利用酵母双杂交实验验证发现二者存在互作关系。经PCR鉴定后,所建文库质量良好,文库的库容和文库滴度均符合建库要求,用pGBKT7-SlHSP17.7诱饵载体筛选得到互作蛋白SlCCX1-like,为进一步研究在果实发育进程SlHSP17.7的生物学功能提供了保障。     

小麦Ta-SKP2A克隆及其酵母双杂交诱饵载体的构建

SKP2A是调控细胞周期转录因子降解的F-box蛋白。为研究该蛋白在小麦-叶锈菌互作过程的作用,首先克隆获得中国春小麦Ta-SKP2A全长序列,然后将其与pGBKT7载体连接,转入酵母Y187感受态细胞中,构建酵母诱饵表达载体,并检测其表达产物对酵母细胞有无毒性和自激活效应。结果表明,Ta-SKP2A编码区序列长度为1 146 bp,其ORF区编码一条由382个氨基酸组成的多肽。在ORF区两侧连接酶切位点(EcoRⅠ和Bam HⅠ),并将其与载体pGBKT7连接,成功构建了包含目的基因的诱饵载体pGBKT7-Ta-SKP2A,且含重组诱饵质粒的酵母菌株在SD/-Trp营养缺陷平板上生长良好,其过夜培养物OD6000.8,表明重组诱饵质粒表达产物对酵母细胞无毒性。含重组诱饵质粒的酵母菌株在二缺、三缺及四缺营养缺陷平板上不能生长,表明诱饵质粒的表达产物不能自激活报告基因。成功构建了一个包含Ta-SKP2A的重组诱饵质粒,为深入筛选与其互作的靶蛋白,研究其在小麦-叶锈菌互作体系中的作用机制奠定了基础。     

棉花(Gossypium hirsutum)ROP1基因酵母双杂交体系的诱饵载体构建及鉴定

ROP是高等植物里一类分布广泛的信号小G蛋白,在植物生长、发育、抗逆、抗病和激素信号转导过程中起重要调控作用。本研究用PCR体外扩增技术获得棉花GhROP1基因片段,将目的基因与诱饵质粒载体pGBKT7通过双酶切定向重组,构建诱饵质粒pGBKT7-GhROP1,并成功的转入到Y187酵母菌通过缺陷性培养基培养进行毒性和自激活检测。结果表明,成功克隆棉花GhROP1基因,该基因开放阅读框共有591 bp。双杂交诱饵表达载体pGBKT7-GhROP1构建成功,并成功转化酵母菌Y187;结果显示含表达载体的酵母菌Y187在SD/-Trp平板上长势良好,说明表达蛋白对酵母菌无毒害作用。在SD/-Leu,SD/-Trp-Leu,SD/-Trp-Leu-His-Ade平板上则没有生长,说明转化pGBKT7-GhROP1质粒后的Y187酵母菌无自激活发生。本研究结果为下一步利用酵母杂交系统筛选GhROP1蛋白相互作用的蛋白提供理论参考。     

马铃薯StERF5转录因子酵母双杂交诱饵载体的构建及鉴定

为了筛选与马铃薯StERF5转录因子相互作用的宿主蛋白,构建其诱饵载体,本研究利用PCR方法扩增得到马铃薯StERF5基因的编码序列,克隆至载体p MD18-T,验证正确后插入到酵母双杂交系统诱饵表达载体pGBKT7,经双酶切、PCR反应及测序验证其正确后,利用PEG/LiAc法将构建好的重组诱饵载体pGBKT7-StERF5及空载体pGBKT7分别转化到酵母Y2HGlod感受态细胞中,检测其对酵母菌株是否有毒性作用和自激活活性。结果表明:扩增得到StERF5基因,成功构建了诱饵表达载体pGBKT7-StERF5,此诱饵载体对酵母宿主细胞无毒性且不具自主激活报告基因的功能。研究结果可为进一步利用酵母双杂交技术筛选与ERF5基因互作的宿主蛋白及功能研究提供科学依据。     

水稻酵母双杂交文库构建及PID2胞内结构域互作蛋白的筛选

为了进一步挖掘水稻PID2胞内互作蛋白质,阐明Pid2介导的稻瘟病抗性机制。本研究利用SMART技术,构建了受稻瘟病诱导后不同时间段的含抗性基因Pid2水稻材料的cDNA文库;通过PCR扩增获得PID2胞内结构域编码片段Pid2-JM,构建了诱饵表达载体pGBK-Pid2-JM,并进一步利用酵母双杂交技术筛选Pid2-JM的互作蛋白。结果表明,构建的cDNA酵母文库细胞密度为9.0×10⁷Cells/mL,文库插入片段在500～2 000 bp之间,重组率为100%,诱饵载体无自激活活性;利用诱饵载体经筛选文库后,新发现一个能与Pid2-JM互作的U-box类E3泛素连接酶PBP1,经回转试验验证了PBP1与Pid2-JM可在烟草细胞内互作。综上,本研究成功构建了稻瘟病诱导下的水稻酵母双杂交文库,并筛选到一个能与PID2胞内结构域互作的U-box类E3泛素连接酶,该结果为进一步揭示水稻抗稻瘟病信号转导机制提供参考。     

木薯MeSAUR1互作蛋白的筛选及鉴定

木薯MeAGPS1a基因编码的小亚基是淀粉合成关键酶AGPase的催化中心,前期研究发现MeSAUR1转录因子可结合MeAGPS1a基因启动子并调控该基因表达。采用酵母双杂交技术筛选MeSAUR1转录因子的互作蛋白,可进一步解析MeAGPS1a基因表达的分子调控网络。本研究构建了MeSAUR1的酵母双杂交诱饵载体pGBKT7-MeSAUR1,采用酵母双杂交技术从木薯cDNA文库中筛选MeSAUR1的候选互作蛋白,结果共筛选出31个阳性克隆。通过酵母双杂交点对点实验验证了候选互作蛋白MePP2C与MeSAUR1的互作关系,本研究结果有助于揭示Me SAUR1蛋白调控木薯淀粉合成的互作网络。     

拟南芥AtCYS6基因酵母双杂交诱饵载体的构建及鉴定

为了筛选与拟南芥半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因AtCYS6相互作用的蛋白,构建其酵母双杂交诱饵表达载体。本研究利用PCR方法扩增得到拟南芥AtCYS6的基因片段,与诱饵载体pGBKT7连接构建诱饵表达载体,经双酶切以及测序检测验证重组载体构建成功后,通过醋酸锂法将诱饵表达载体pGBKT7-AtCYS6与空载体pGBKT7分别转化到Y2HGold酵母菌株,检测其是否有自激活能力以及对宿主酵母菌株是否有毒性作用。结果表明:经PCR扩增后得到了AtCYS6基因,成功构建了无自激活和没有毒性的诱饵表达载体pGBKT7-AtCYS6。本研究结果可进一步为筛选与AtCYS6相互作用的蛋白质及功能研究提供科学依据。     

甘蔗条纹花叶病毒HC-Pro、P3N-PIPO、CP和VPg基因酵母双杂交诱饵表达载体的构建及自激活检测

为探索甘蔗条纹花叶病毒与甘蔗的互作机制,利用酵母双杂交技术筛选与SCSMV互作的甘蔗因子基因,利用PCR技术克隆了SCSMV的HC-Pro、P3N-PIPO、CP和VPg的编码区,构建到酵母双杂交诱饵载体p GBKT7上,获得了p GBKT7-HC-Pro、p GBKT7-P3N-PIPO、p GBKT7-CP和p GBKT7-VPg 4个诱饵载体。结果显示,将重组质粒转化酵母Y2HGold酵母菌株后,酵母菌株在SD/-Trp平板上生长良好,表明重组诱饵质粒表达产物对酵母细胞无毒性;在SD/-Trp/X-α-gal平板上长出白色菌落未变蓝,在SD/-Leu、SD/-Trp/-Ade、SD/-Trp/-His和SD/-Trp/X-α-gal/Ab A平板上不能生长,表明重组诱饵质粒表达产物对MEL1、ADE2、HIS3和AUR1-C报告基因无自激活作用。构建的诱饵表达载体可以作为诱饵用于文库筛选,为探索SCSMV侵染机制和发病机理奠定了基础。     

青稞酵母双杂文库的构建及HVUL0H33228.2互作蛋白的筛选

白粉病是青稞生产中危害最为严重的病害之一,会造成产量严重下降。本实验室前期筛选到一个白粉菌诱导后上调表达的NF-YB转录因子HVUL0H33228.2。为了进一步明确该基因的作用机制,本研究构建了青稞受白粉菌诱导的酵母双杂交cDNA文库,以HVUL0H33228.2为诱饵进行酵母双杂交筛选。结果表明：所获得的cDNA文库滴度为5.6×10⁸CFU/mL,插入片段长500～2 000 bp,重组率为94%,符合酵母双杂文库质量要求。利用酵母双杂交系统在该文库中筛选到6个与HVUL0H33228.2相互作用的蛋白,分别为铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶、核酮糖二磷酸羧化酶、叶绿素a/b结合蛋白2和6、光合系统Ⅱ反应中心蛋白CP43和醛缩酶型TIM桶家族蛋白。本研究为进一步揭示HVUL0H33228.2应答白粉菌侵染的分子机制提供了参考依据。     

枣ZjERF53转录因子的转录激活分析及互作蛋白筛选

乙烯应答因子广泛参与调控植物生长发育和非生物胁迫响应过程。本研究克隆了1个在枣(Ziziphus jujuba Mill.)果实成熟后期高表达的ZjERF53转录因子,对其进行了亚细胞定位、转录激活活性和互作蛋白筛选研究,以揭示其生物学功能。研究结果表明：ZjERF53基因编码区序列全长为1 155 bp,能在细胞核和细胞膜中表达;ZjERF53具有自激活活性,其转录激活功能区域位于蛋白序列C端;以无自激活活性pGBKT7-ZjERF53-N为诱饵,通过酵母双杂交技术筛选枣果实cDNA文库,共获得4个互作蛋白。本研究揭示了ZjERF53可能参与枣树抗病和抗旱等非生物胁迫响应,为解析ERF参与调控枣树生物学过程的分子机制提供了工作基础。     

巴西橡胶树地上部地下部均一化酵母双杂交cDNA文库构建及评价

缺磷是影响橡胶树产量的主要因素之一,蛋白泛素化在其中发挥了重要作用。为研究泛素化在橡胶树低磷胁迫中的调控作用,本研究分别以巴西橡胶树"热研7-33-97"组培苗地上部和地下部为材料,构建酵母双杂交文库,并对其进行了评价。首先用CTAB法大量提取橡胶树地上部和地下部总RNA,再用PROMEGA试剂盒处理获得纯化的m RNA,然后采用SMART誖技术和LD-PCR合成双链cDNA(ds-cDNA),继而通过双链特异性核酸酶(DSN)对ds-cDNA进行均一化处理,再经CHROMA SPIN+TE-400柱子纯化长片段的cDNA,最后将获得的长片段cDNA和线性化载体p GADT7-Rec共转化酵母Y187感受态细胞,构建均一化酵母双杂交文库。结果显示:地上部文库滴度8×107cfu/m L,插入片段≥0.5 kb的重组率为100%;地下部文库滴度7×107cfu/m L,插入片段≥0.5 kb的重组率为87%。该结果表明文库已成功构建,可以用于进一步实验。     

利用酵母双杂交系统筛选大豆结瘤因子受体NFR1α的互作蛋白

大豆是重要的植物蛋白作物和粮豆间作作物,挖掘大豆的生物固氮潜力,对推动生态农业的可持续发展具有深远意义。大豆结瘤因子受体蛋白GmNFR1?(Nod Factor Receptor)对结瘤至关重要,但其具体调控机制尚不明确。本研究以大豆mRNA为模板,利用RT-PCR方法扩增到GmNFR1α蛋白的激酶结构域(GmNFR1α-pk),构建了pGBKT7-GmNFR1α-pk诱饵表达载体,通过酵母双杂交技术,筛选大豆根瘤AD-cDNA文库,从文库中分离到与GmNFR1α-pk相互作用的71个阳性克隆,经测序和同源性分析筛选到12种与GmNFR1α-pk互作的蛋白,包括钙离子结合手性蛋白、豆血红蛋白、结瘤素Nod44等蛋白。以大豆豆血红蛋白GmLbc2为例,回转酵母以及烟草体内BiFC验证其与诱饵蛋白的相互作用,对其进行同源蛋白比对及系统进化树分析,并利用百脉根毛根转化技术鉴定GmLbc2在结瘤过程中的生物学功能。研究结果进一步补充和完善了GmNFR1α介导的结瘤信号传递途径,为大豆与根瘤菌共生互作机制提供了新的分子证据。     

日本结缕草ZjERF2转录激活验证及互作蛋白的初步筛选

为了研究ZjERF2转录因子在日本结缕草(Zoysia japonica)生长发育和环境胁迫中的调控通路,筛选与ZjERF2转录调控过程中互作的蛋白。本研究采用酵母双杂的方法,通过构建"诱饵"载体p GBKT7-ZjERF2,并转化酵母感受态细胞,表明"诱饵"载体在酵母细胞中无毒且不能自激活。将p GBKT7-ZjERF2和日本结缕草全长cDNA文库共转化酵母感受态细胞,经SD/-Leu-Trp-His-Ade/X-α-Gal培养基筛选获得29个菌落,通过PCR扩增获得23个条带,进一步筛选到18个与ZjERF2互作的候选蛋白。对候选蛋白进行生物信息学分析,初步筛选到5个参与植物的生长发育、抗病原菌及环境胁迫调节的互作蛋白。本研究为探索Zj ERF2在植物生长发育和环境胁迫应答的调控机制提供帮助。     

酵母双杂交系统筛选马铃薯StMAPKK1互作蛋白及其生物信息学分析

促丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)级联反应是参与植物生长发育、激素及胁迫的响应信号通路中重要而复杂的信号网络之一。促分裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase kinase, MAPKK)是其主要成员之一,是该级联反应中位于通路中间、对信号传递起着收集和发散的关键作用的激酶。已有研究表明马铃薯(Solanum tuberosum L.) StMAPKK1基因响应干旱胁迫。本研究采用同源重组的克隆方式构建了StMAPKK1的诱饵载体pGBKT7-StMAPKK1,通过酵母(Saccharomyces cerevisiae)双杂交系统筛选马铃薯c DNA文库,共得到5种StMAPKK1互作蛋白,并利用小规模杂交回转验证对互作真实性进行了验证。通过生物信息学分析鉴定这5种StMAPKK1互作蛋白分别为水解酶(水解O-糖基化合物)、RING-H2亚家族RHE蛋白、氰酸酯酶、ARF GTPase活化因子以及一个含有C2结构域的蛋白。本研究结果为进一步研究马铃薯St MAPKK1所参与信号通路及其生物功能提供理论依据。     

拟南芥LBD15互作蛋白的筛选和鉴定

为了进一步挖掘拟南芥LBD逆境胁迫响应基因在植物非生物逆境胁迫应答中的作用,探究拟南芥逆境胁迫响应机理,将前期筛选到的LBD15基因构建到pGBKT7酵母表达载体上,筛选与LBD15互作的蛋白。利用酵母双杂交技术筛选了拟南芥全长均一化的酵母文库,在本次筛库试验中,146个样有107个测出序列,通过NCBI Blast分析,其中有96个获得了基因号,占总数的87.9%。根据基因号进行分类,得到了48个蛋白,在筛选到的48个蛋白中有59%的蛋白都是有重复的。然后把基因号通过网站TAIR(www.arabidopsis.org/index.jsp)查找其蛋白序列,通过亚细胞定位预测网站(http://cello.life.nctu.edu.tw/)分析其亚细胞定位,定位分析结果表明,这些蛋白主要定位于叶绿体、细胞质和细胞核。利用Blast2GO进行Gene Ontology注释显示互作蛋白共参与了14个生物过程,包括细胞过程、代谢过程、刺激响应、生物过程的调控、单组织和多组织过程及发育进程调控等。对得到的可能互作蛋白随机挑选了5个进行了互作蛋白的分离和回复验证,结果发现,AP19蛋白及其他一些蛋白的菌落能够在营养缺陷型的平板上正常生长,进一步证实了其为互作蛋白。酵母双杂交文库的成功筛选为进一步研究拟南芥LBD15的分子作用机制奠定了基础。     

木薯干旱胁迫下离区发育相关基因MeAP2-2酵母单杂交文库构建及其上游调控基因的筛选

为了研究干旱胁迫下调节木薯叶片脱落相关的重要节点基因及其分子调控网络,以‘华南5号’木薯为实验材料,通过采用酵母单杂交筛选系统,将MeAP2-2启动子中激素与胁迫相关的元件串联后整合入酵母染色体,构建诱饵菌株;采用SMART技术进行离区cDNA文库的构建,将离区cDNA与pGADT7-Rec表达载体共同转化诱饵菌株,通过同源重组在酵母细胞内筛选MeAP2-2的上游转录调节因子;利用酵母菌落PCR法获得阳性克隆中的cDNA插入片段,测序后在JGI网站进行Blast分析。结果表明,构建的cDNA文库库容为1.5×106,插入片段大小为250~3000 bp。cDNA 插入片段经测序和Blast同源性分析和定量PCR分析,筛选出1个Metallothionein protein,1个Core histone protein,1个Heavy-metal-associated protein与MeAP2-2相关的调节因子。实验结果证明酵母单杂交文库构建成功,初步筛选获得了调节MeAP2-2的上游调节因子。为研究木薯干旱胁迫下离区发育的信号转导通路奠定了基础。