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。     

矮化大豆GmEXPA5基因的克隆与表达分析

以矮化大豆HK808的顶芽cDNA为模板，根据植物α-膨胀素基因保守区设计简并引物，并克隆保守区片段，结合RACE 技术克隆得到一个新的膨胀素全长基因，将其命名为GmEXPA5（登录号为JN207916.1），该基因全长1 233bp，其中开放阅读框636bp，编码211个氨基酸；推导的氨基酸序列经分析发现，该序列含有两个膨胀素保守域domain1（expansin EG45）和domain2（expansin CBD），无明显的信号肽序列，属于α膨胀素亚家族。构建pEASY-Blunt E1-GmEXPA5重组质粒，获得稳定的原核表达体系，IPTG 诱导后SDS-PAGE 结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。实时荧光定量PCR（real-time PCR）表达分析表明GmEXPA5基因在矮化大豆HK808与野生型大豆东农42两种材料的不同器官中均有表达，而在野生型茎尖及茎部的表达量显著高于矮化大豆，推测该基因与大豆矮化性状的形成可能有一定的关系。     

普通小麦几丁质酶基因的克隆与表达分析

几丁质酶是植物重要的防卫因子之一,与植物抗病性密切相关。为深入了解几丁质酶基因表达及功能,先利用引物ChiF/ChiR从10份具有不同抗病性的小麦中克隆出几丁质酶基因后对其进行序列分析及原核表达分析,再利用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析小麦根、茎和叶不同组织中几丁质酶基因的表达情况,并选取在小麦根、茎和叶中表达量最高的几丁质酶基因进行真菌性病害的抗性反应试验。结果表明,从10份具有不同抗病性的小麦中克隆得到5条长度约960bp的几丁质酶基因序列,其中1条序列与已公布的Chi-3基因序列(序列登录号为KJ507387)一致,其余序列命名为Cht1~Cht4(GenBank登录号为KR049247~KR049250)。序列分析表明,克隆所得序列无内含子,编码的几丁质酶属于ClassⅠb类型,也属于糖苷水解酶第19家族,是胞外分泌蛋白且兼具溶菌酶活性。SDS-PAGE分析表明,重组质粒pE-Chi能在BL21(DE3)中表达一个33kDa左右的特异蛋白。qRT-PCR分析表明,这5种几丁质酶基因在小麦根、茎和叶中均有表达,但在不同器官中表达量差异较大,其中,叶中表达量最高,根中次之,茎中最低;同时,这5种几丁质酶基因在同一器官中表达量大小具体表现为Cht4Cht2Cht3Cht1Chi-3。选取相对表达量最高的Cht4基因验证其对真菌性病害的抗性反应,结果表明,在条锈菌胁迫下,Cht4基因在抗病材料92R137中的表达量显著高于感病材料铭贤169,并且均高于同等条件下接ddH2O的表达量。本研究扩增到的几丁质酶基因在小麦中组成型表达,说明其参与了小麦的正常生长发育过程;Cht4基因的表达受条锈菌诱导,推测其可能参与了小麦叶部抗条锈菌的防御反应。     

花生果种皮特异表达基因AhPSG13的克隆和表达研究

为了克隆在花生果种皮中特异表达的基因,本实验从花生果皮种仁抑制消减文库中筛选出一个277bp的EST序列并进行研究,通过构建花生果皮全长cDNA文库,获得此目的基因G13的全长为1369bp,开放阅读框从第28个碱基始至1122个碱基止,预测分子量为39865.59,等电点5.73。生物信息学分析表明该基因编码的蛋白具有4个跨膜结构域和多个活性位点,可能与细胞内DNA转录有关;该蛋白与多种豆科作物的半胱氨酸蛋白酶具有较高同源性,推测为花生半胱氨酸蛋白酶相关基因;RT-PCR研究该基因表达,结果显示该基因在果种皮中特异表达,于30d果皮中表达量最大。本研究克隆的AhPSG13基因序列已经登陆到GenBank,登录号为FJ475061。     

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。     

乙肝疫苗植物表达载体的构建

将乙肝病毒表面抗原(HBsAg)基因构建到植物表达载体pBI121的单子叶植物特异启动子UΩ下游,通过酶切和PCR检测分析鉴定证实重组质粒插入正确。      

巴西橡胶树多聚遍在蛋白基因的表达分析

研究中发现橡胶树胶乳中的橡胶粒子膜上存在遍在蛋白（Ubiquitin)，天然橡胶就是在橡胶粒子上合成的，一些与橡胶合成相关的酶或蛋白就位于橡胶粒子膜上，为了探讨多聚遍在蛋白（Polyubiquitin)基因在天然橡胶合成中可能的调节作用，对橡胶树Polyubiquitin基因的表达进行了研究，Northern blot分析表明，Polyubiquitin基因在橡胶树叶片，树皮和胶乳中都表达，在胶乳中的表达量比叶片和树皮中的高。用外源乙烯和茉莉酸处理的末开割橡胶树和开割橡胶树进行处理后，均可引起Polyubiquitin基因表达增强，未开割橡胶树对外源乙烯和茉莉酸处理比开割橡胶树的反应敏感。     

茶树PPO融合蛋白真核表达载体的构建与表达

以迎霜品种茶树基因组为模板,利用高保真聚合酶pfu,通过PCR方法扩增得到茶树PPO基因的编码区序列。通过设计酶切引物将其成功融合至真核表达载体pPICZa中,构建出茶多酚氧化酶的融合蛋白真核表达载体pPICZa-PPO,并将其转化进入巴斯德毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115中,成功筛选出多个阳性转化子。对阳性转化子进行甲醇诱导,采用Western-Blotting方法在培养液中成功检测到诱导表达的目的蛋白。酶活检测结果也显示诱导产物具有较高的相对酶活性,能够正确发挥酶蛋白的生物功能。     

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.     

酚氧化酶研究进展

酚氧化酶（phenoloxidase,PO）是一类普遍存在于微生物、植物和动物质体中,由核基因编码,能与铜结合的金属蛋白酶。它能分别催化单酚羟基和二酚羟基氧化为二酚和醌。本文综述了酚氧化酶分子结构、基因及其生产应用等方面的研究进展。     

甘蔗cDNA-SCoT差异显示分析PCR反应体系建立、优化及应用

cDNA-SCoT差异显示分析是应用于植物基因差异表达研究的一项新技术.本研究以甘蔗品种桂糖11号根尖为材料,提取总RNA并反转录第1链cDNA,对影响甘蔗cDNA-SCoT差异显示PCR反应的cDNA模板、SCoT引物、dNTPs、Taq DNA聚合酶和Mg2+等因子进行优化,建立甘蔗cDNA-SCoT反应体系,同时应用优化后反应体系分离25％PEG6000胁迫诱导甘蔗根尖差异表达基因片段.结果表明:各项因子均对PCR扩增效果存在影响,20μL反应体系中各因子的最佳含量如下:cDNA 80 ng、引物浓度1.0 μmol/L、Taq DNA聚合酶2.0 U、dNTPs浓度200 μmo1/L、Mg2+浓度1.8 mmol/L.研究结果还显示,SCoT引物扩增多态性丰富,平均每条引物扩增条带30条,多态性条带比率为46.9％,6条引物分离得到PEG诱导甘蔗根尖特异表达片段45条,表明本研究所建立的甘蔗cDNA-SCoT反应体系具有操作简便、结果稳定、重复性好、成本低、多态性丰富等优点,可为甘蔗基因差异表达研究提供新的技术支持.     

番木瓜干旱胁迫相关CpDHN基因的克隆与原核表达

本研究基于转录组获得的CpDHN转录本序列,以番木瓜‘台农二号’组培苗叶片为材料,采用RT-PCR技术克隆了该基因包含完整ORF在内的425 bp cDNA序列。序列分析表明,CpDHN预测编码93个氨基酸,其理论分子量为10.50 kDa、等电点为6.62、总平均疏水指数为-1.984、核定位。除保守的K片段外,蛋白还含有1个S片段,可归为KS型脱水素。在拟南芥中的10个脱水素中,CpDHN与AtLEA8的亲缘关系最近,相似性为53.3%。值得注意的是,虽然CpDHN的编码区不存在内含子,但其3°UTR含有1个与AtLEA8类似的内含子。表达谱分析显示,该基因在根和叶片中均受干旱胁迫诱导。此外,还构建了CpDHN的原核表达载体,SDS-PAGE分析显示,该蛋白在大肠杆菌中可高效表达。这些结果为下一步的功能鉴定奠定了坚实的基础。     

灰树花gpd-GF启动子的克隆与表达载体的构建

根据已经报道有强启动子活性的香菇gpd启动子设计引物,从灰树花基因组PCR扩增获得大小分别为1018,615bp的2个片段gpd-GF1和gpd-GF2,通过DNA序列测定得知二者的大小分别为1018,615bp,经NCB1中的BLASTN比较,gpd-GF1,gpd-GF2与已报道的香菇中克隆的gLeGPD基因上游序列的同源性分别为96%,98%,通过启动子预测软件分析,结果表明,gpd-GF1和gpd-GF2含有多个顺式作用元件如TATA box,GAtA box,CAAT box等,初步证实 gpd-GF1,gpd-GF2可能有较强的启动子活性。将gpd-GF1,gpd-GF2分别与切除CaMV35S启动子的pCAMB1A1301大片段进行亚克隆,构建成表达载体pCBgpdGF1和pCBgodGF2。     

大肠杆菌glgC基因的定点突变及高效表达

通过PCR方法,从E.coliJM109基因组DNA中扩增到全长为1296bp的glgC基因,对其进行定点突变,获得第296位和336位氨基酸同时突变的glgC336基因。将2者亚克隆进pET-30a,成功构建了重组表达载体pET-C和pET-C336,转化大肠杆菌BL21(DE3),在1mmol/LIPTG诱导下进行表达。SDS-PAGE电泳分析显示,在约53kD处有1条明显的蛋白表达带,证明目的基因已得到高效表达,且重组蛋白表达量占菌体蛋白总量的77.3%。     

磷转运蛋白OsPT6在水稻武育粳7号苗期磷素吸收利用中的作用

磷转运蛋白OsPT6为水稻Pht1家族成员之一,具有吸收和转运磷酸盐双重功能。以水稻高产品种武育粳7号的OsPT6超表达转基因材料为试材,研究磷转运蛋白OsPT6在武育粳7号磷素吸收利用中的作用。结果表明:1)OsPT6在武育粳7号的地下部表达丰度较高,同时在地下部和地上部该基因均受缺磷诱导表达量显著增加。2)OsPT6超表达后,转基因植株生长良好。正常供磷和低磷处理35d后,OsPT6超表达植株地上部和地下部干物质量都显著增加。3)OsPT6超表达转基因材料在不同浓度磷素处理后,各组织全磷含量有所增加,其中营养器官尤为显著。     

Relationships between Cry1Ac and Cry2Ab protein expression in field-grown Bollgard II® cotton and efficacy against Helicoverpa armigera and Helicoverpa punctigera (Lepidoptera: Noctuidae)

Seven-day laboratory bioassays with first-instar Helicoverpa armigera and Helicoverpa punctigera larvae were conducted using leaves from field-grown Bollgard II^® cotton during the 2009/10 season and larval mortality and development recorded. Leaves were from three farms in the St George region and two fields on one farm at Emerald in eastern Australia. The Cry1Ac and Cry2Ab content of leaves from the same samples was determined (see Knight et al., 2013) and the relationships between Cry protein content and larval mortality and development were examined. The Cry1Ac protein content was between 3.98 and 12.08 μg/g during the growing season, while Cry2Ab content ranged between 300.6 and 953.3 μg/g. Cry1Ac and Cry2Ab content of leaves were highly correlated (r = 0.8276, P < 0.001). Seven-day mortality of H. punctigera larvae was close to 100% throughout the season. H. armigera mortality was close to 100% early in the season, but fell to ∼65% by mid-to late February in the laboratory bioassays. Fitting three-dimensional non-linear models associating Cry1Ac and Cry2Ab content with H. armigera and H. punctigera mortality elucidated the relative importance of the two proteins in determining larval mortality; for this analysis, data were pooled with data from an isoline study to provide better sampling of the three-dimensional surface being modelled. For both Helicoverpa species, the fitted mortality response to the Cry1Ac protein was close to its maximum at protein concentrations above ∼3 μg/g Cry1Ac. For H. punctigera, response to the Cry2Ab protein was close to maximal once Cry2Ab was greater than ∼200 μg/g. In contrast, the fitted H. armigera mortality response to Cry2Ab increased steadily with concentration up to ∼1200 μg/g Cry2Ab. These responses led to markedly different response surfaces for the two species; H. punctigera mortality was close to 100% at most places on the response surface, while for H. armigera the response surface showed stronger increases in mortality with concentration for Cry2Ab than for Cry1Ac. These results can be interpreted as meaning that at the plant-expressed range of concentrations in Bollgard II cotton the two proteins are approximately equally important for H. punctigera but that changes in Cry2Ab content more strongly influences changes in larval mortality in H. armigera than does Cry1Ac, with Cry1Ac contributing a consistent 40–45% mortality for concentrations above 3 μg/g. For H. armigera, there was no evidence of either synergism or antagonism between Cry1Ac and Cry2Ab proteins (P > 0.05) but this aspect was not testable for H. punctigera because mortality was mostly close to 100%.     

辣椒CaMAPK7启动子顺式作用元件及其表达分析

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)在植物生长、发育和适应环境中起着十分重要的作用,但对该家族多数成员的表达调控机制认识仍十分有限。前期实验已分离获得辣椒一个MAPK家族成员Ca MAPK7,并发现该基因的表达受病原菌、高温等逆境的诱导,但其表达调控机制仍不清楚。本研究进一步分离了Ca MAPK7的启动子序列(p Ca MAPK7),发现其TATA框位于-165 bp与-170 bp之间,此外还发现W-box,HSE,TCA,LTR,ERE等多种与生物及非生物逆境胁迫应答相关的顺式作用元件。通过构建该启动子与报告基因GUS融合表达载体p Ca MAPK7::GUS,利用农杆菌介导的本氏烟草叶片瞬间表达系统分析发现p Ca MAPK7可应答青枯菌接种及水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(Me JA)、油菜素内酯(BR)、脱落酸(ABA)和乙烯(ET)等外源激素处理,表明Ca MAPK7应答青枯菌、外源激素处理主要是通过该启动子介导的转录调节实现的。     

Expression,Purification and Bioactivities Analysis of Recombinant Active Peptide from Shark Liver

The Active Peptide from Shark Liver (APSL) was expressed in E. coli BL21 cells. The cDNA encoding APSL protein was obtained from shark regenerated hepatic tissue by RT-PCR, then it was cloned in the pET-28a expression vector. The expressed fusion protein was purified by Ni-IDA affinity chromatography. SDS-PAGE and HPLC analysis showed the purity of the purified fusion protein was more than 98%. The recombinant APSL (rAPSL) was tested for its biological activity both in vitro, by its ability to improve the proliferation of SMMC7721 cells, and in vivo, by its significant protective effects against acute hepatic injury induced by CCl₄ and AAP (acetaminophen) in mice. In addition, the rAPSL could decrease the blood glucose concentration of mice with diabetes mellitus induced by alloxan. Paraffin sections of mouse pancreas tissues showed that rAPSL (3 mg/kg) could effectively protect mouse islets from lesions induced by alloxan, which indicated its potential application in theoretical research and industry.