禾谷镰刀菌14α-脱甲基酶的原核表达与纯化

近年来,三唑类杀菌剂成为生产上防治小麦赤霉病(Fusarium Head Blight,FHB)的主要药剂,主要作用于甾醇生物合成中的14α-脱甲基酶(CYP51),使真菌麦角甾醇的合成受阻,从而破坏细胞膜功能,起到杀菌的功能.本研究的目的是采用结构生物学的方法探究禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)中14α-脱甲基酶(FgCYP51B)的三维结构、生化功能以及其与三唑类杀菌剂的互作机制,进一步阐释禾谷镰刀菌对三唑类杀菌剂潜在的抗性风险.以禾谷镰刀菌(F.graminearum)的cDNA为模板,根据14α-脱甲基酶基因(FgCYP51B)序列设计特异性引物进行PCR扩增,克隆了FgCYP51B基因并构建了3个全长表达载体pHAT2-CYP51B、pETM-20-CYP51B和pETM-30-CYP51B以及3个蛋白截短体表达载体pHAT2-CYP51B50-527,pETM-20-CYP51B50-527和pETM-30-CYP51B50-527,将重组表达载体转化到大肠杆菌BL21(DE3)和Rosetta(DE3),并利用异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)进行诱导表达.结果表明:全长FgCYP51B蛋白在BL21(DE3)和Rosetta(DE3)中均不表达;重组蛋白pHAT2-CYP51B50-527在大肠杆菌中不表达,而重组蛋白pETM-20-CYP51B50-527和pETM-30-CYP51B50-527成功表达,并通过亲和层析、离子交换与分子筛对重组蛋白进行纯化.该蛋白的表达与纯化为其结构功能的研究奠定了基础.     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(PyriculariaoryzaeSacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收。它是由子囊菌Magnaporthegrisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一。水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础。介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展。     

稻瘟菌附着胞分化相关基因研究进展

由稻瘟菌[Magnaporthegrisea(Herbert)Barr,无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Saccardo=PyriculariaoryzaeCavara]引起的稻瘟病是水稻最严重的真菌病害之一,每年给水稻生产带来重大的经济损失。稻瘟菌与水稻的互作符合基因对基因关系,现已被作为模式系统用于研究病原微生物-植物寄主的互作机理。稻瘟菌致病分子机制的研究不仅为病害的防治奠定理论基础,也为其它植物病原真菌的研究提供借鉴。本文对稻瘟菌侵染结构附着胞分化的相关基因研究进展进行综述。     

基因表达分析稻瘟菌7个Rho GTP酶的关系

【目的】Rho GTP酶是Ras超家族小G蛋白最主要成员。不同生物均含多种Rho GTP酶，相互之间存在密切关系，并共同参与调控多个信号转导途径。稻瘟菌基因组中存在7个Rho GTP酶，分析它们相互关系意义甚大。【方法】通过RT-PCR分析了MgCdc42不同状态下以及MgRho3插入失活状态下其它Rho GTP酶基因的表达变化。【结果】结果表明MgCdc42可能处于MgRho1、MgRho2和MgRhoX上游，对这些蛋白起正调控作用，对MgRac1和MgRho4起着负调控作用；MgRho3对MgRho1和MgCdc42的表达起正调控，对MgRac1和MgRho4的表达则起负调控作用；MgRho3与MgCdc42间关系复杂。【结论】稻瘟菌Rho GTP酶信号途径复杂，不同Rho GTP酶间存在相互调控关系，这将有助于进一步了解稻瘟菌等丝状真菌Rho GTP酶之间的相互关系。     

RHO1基因的HIGS表达载体构建及转基因水稻的抗病性分析

【目的】使用Gateway技术构建稻瘟菌RHO1基因寄主诱导的基因沉默(HIGS)表达载体,将其转化入水稻后,观察稻瘟菌对转基因水稻的致病力。【方法】利用PCR技术从稻瘟菌cDNA扩增RHO1基因,通过Gateway技术构建pBDL03-RHO1载体,电转化进入农杆菌AGL1;以水稻日本晴为材料,通过农杆菌介导的转化方法获得转基因水稻植株,并对其接种稻瘟菌,分析转基因水稻对稻瘟菌抗性。【结果】通过PCR扩增获得了RHO1基因片段,利用BP反应构建了入门载体pDONR 221-RHO1,采用LR反应构建了HIGS表达载体pBDL03-RHO1。通过农杆菌介导的转基因方法将HIGS载体转入了水稻中,并利用mCherry红色荧光观察和PCR扩增验证了转基因植株构建成功。接种试验结果表明,HIGS转基因植株对稻瘟菌的抗性提高。【结论】利用Gateway技术可以简单快速构建HIGS表达载体,表达RHO1的转基因水稻抗病性提高,表明RHO1介导的HIGS在水稻-稻瘟菌互作过程中可以发挥作用。     

稻瘟菌侵染过程相关信号通路研究进展

稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)是典型的植物致病菌,其侵染过程依赖多种信号通路参与调控,包括环化腺苷酸(cAMP)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路和Ca2+信号通路。最新研究发现,除了cAMP信号通路和MAPK信号通路,Ca2+信号通路在稻瘟菌的生长发育、孢子萌发、侵染结构形成和致病性方面也具有重要作用。结合这些信号通路及其相关基因和蛋白研究,综述了调控稻瘟菌致病性相关发育的信号传递分子机理,旨在为稻瘟菌致病机理的研究提供新的线索。     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(Pyricularia oryzae Sacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收.它是由子囊菌Magnaporthe grisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyricularia grisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一.水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础.介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展.     

稻瘟菌致病相关基因的研究策略

结合稻瘟菌致病相关基因和无毒基因的研究进展．以及图位克隆法在稻痘菌研究中的运用．对稻瘟菌致病相关基因的研究策略作了简要评述。     

前沿动态

<正>水稻识别稻瘟菌侵染机制水稻是我国重要的粮食作物,但稻瘟菌的危害是影响水稻高产、稳产的一个重要因素。稻瘟菌侵染水稻时可以分泌众多的蛋白到水稻质外体中。而植物对病菌的识别主要存在于两个层面,对病菌表面保守的分子特征物质(PAMP)的识别(PTI,PAMPs triggered immunity)和对致病因子(effector)的识别(ETI,Effector triggered immunity)。识别PAMPs的受体基本上都分布于植物的细胞膜上。通过对稻瘟菌分泌蛋白的分离和转基因分析,研究人员发现了一     

全基因组预测稻瘟菌的分泌蛋白

【目的】分泌蛋白多为病原微生物与植物受体蛋白起作用的激发子和其它致病因子，深入研究分泌蛋白将有助于明确植物与病原微生物互作的分子机制。利用稻瘟菌基因组学研究成果，结合计算机技术和生物信息学的方法，分析其分泌蛋白组学，将有助于全面掌握其致病因子的结构与功能。【方法】利用SignalP对稻瘟菌基因库中所有ORF的N-端信号肽存在与否进行预测，再依次通过Protcomp、TMHMM、big-PI Predictor和TargetP预测程序进行验证，寻找出所有可编码信号肽的基因。【结果】对11 108个稻瘟菌的ORF进行分析，最终预测出共有1 235个ORF可编码分泌蛋白。【结论】经验证此预测方法之可靠性较高，这为深入研究分泌蛋白组学奠定了基础。     

米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因在大肠杆菌中的表达

【目的】克隆米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因并检测其在大肠杆菌中的表达。【方法】以自行分离筛选出的天然米曲霉giF-10的基因组DNA为模板,PCR高保真扩增,扩增产物连接到pMD19-T克隆载体上,并构建原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3)。【结果】序列分析表明,其长度为1 251bp,编码417个氨基酸,序列比对发现与内切葡聚糖酶基因CelB序列相似性高达100%,将此基因注册GenBank(HQ739052)。刚果红水解圈筛选结果表明已成功表达。【结论】克隆了米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因,并在大肠杆菌成功表达,为纤维素酶工业化生产奠定基础。     

米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因在大肠杆菌中的表达

【目的】克隆米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因并检测其在大肠杆菌中的表达。【方法】以自行分离筛选出的天然米曲霉giF-10的基因组DNA为模板,PCR高保真扩增,扩增产物连接到pMD19-T克隆载体上,并构建原核表达载体,转化大肠杆菌BL21(DE3)。【结果】序列分析表明,其长度为1 251bp,编码417个氨基酸,序列比对发现与内切葡聚糖酶基因CelB序列相似性高达100%,将此基因注册GenBank(HQ739052)。刚果红水解圈筛选结果表明已成功表达。【结论】克隆了米曲霉giF-10内切葡聚糖酶基因,并在大肠杆菌成功表达,为纤维素酶工业化生产奠定基础。     

受病原细菌诱导表达增强的水稻转录因子基因OsBTF3的分子鉴定

 【目的】分子克隆和定性分析受水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)诱导的水稻转录因子基因OsBTF3。【方法】用生物信息学和RT-PCR方法鉴定和分离OsBTF3基因全长cDNA序列;用原核表达和亚细胞定位方法分析产物表达及其定位;用RT-Q-PCR方法分析基因的组织表达特性和对Xoo侵染的的应答表达。【结果】从水稻品种日本晴cDNA中克隆了OsBTF3全长序列,它编码具有175个氨基酸的蛋白质,具有核定位信号和NAC保守结构域;OsBTF3与其它植物BTF3序列同源性可达79%～88%;在大肠杆菌中表达产生一个与预测分子量大小一致的27 kD蛋白质;OsBTF3::GFP融合蛋白主要在细胞核和细胞膜出现;OsBTF3基因在水稻不同发育期和组织中均有表达,但显著地受Xoo侵染的诱导而增强。【结论】成功分离了一个受Xoo诱导表达增强的水稻转录因子基因OsBTF3;OsBTF3主要定位于细胞核和细胞膜,可能在水稻感病性表达中起调控作用。     

菊花CmAP1基因克隆及其植物表达载体构建

[目的]克隆菊花CmAPETALA1基因(CmAP1)并构建植物表达载体,为该基因功能的遗传改良打下研究基础.[方法]采用同源克隆及RT-PCR从菊花叶片中克隆CmAP1基因,运用在线生物信息学分析工具对其核苷酸及氨基酸序列进行分析,利用实时荧光定量PCR对该基因的组织表达差异进行分析,并用双酶切法将目的基因与pCAMBIA1300载体连接,构建植物表达载体.[结果]克隆获得的CmAP1基因(GenBank登录号KU872999)编码区开放阅读框(ORF)长741 bp,编码246个氨基酸;CmAP1蛋白属亲水性蛋白,分子质量约28.3 kD、理论等电点(pI)为8.76,预测该蛋白内含10个磷酸化位点和2个潜在的N-糖基化位点;蛋白氨基酸序列比对和系统发育进化分析结果表明,CmAP1蛋白与CDM111蛋白的同源性达98%,属MADS-box基因家族A类基因的euAP1分支;实时荧光定量PCR分析结果表明,CmAP1基因在花蕾中表达量极高,在舌状花和筒状花中表达量较低,而在营养器官中仅痕量表达.将CmAP1基因连接到pCAMBIA1300载体上,可成功构建植物表达载体pCAMBIA1300-CmAP1.[结论]CmAP1基因在花的发育及形成过程中发挥重要作用,成功构建获得的植物表达载体pCAMBIA1300-CmAP1可为后期利用基因工程手段改变菊花花形态结构、调控花期及遗传改良打下基础.     

模块化质粒系统用于水稻条斑病菌基因表达的分析

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)侵染水稻,引起细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)。近几年,在我国南方水稻产区,条斑病大面积发生,对水稻的安全生产构成严重威胁。为了准确地在Xoc中进行基因功能的分析,本研究设计出模块化的质粒系统,用于基因转录表达和蛋白表达的分析。为了验证该系统的可行性,选取hrpG、hrpX和hrpB1基因构建了相应的启动子载体和蛋白表达载体,将这些载体导入相应的hrp调控子基因trh、hrpG和hrpX的突变体中。GUS活性测定的结果显示,在XOM3培养基、寄主水稻组织和非寄主烟草组织中,启动子模块元件能够准确反映这3个hrp基因的调控表达模式。蛋白免疫杂交结果显示,HrpX蛋白表达水平反映的调控模式与hrpX启动子活性呈现的调控表达模式一致。水稻上致病性测定结果显示,有效表达的HrpG蛋白能够恢复hrpG突变体在寄主水稻上的致病性。这表明,这套模块化的载体系统能够有效应用于基因转录表达、蛋白表达和功能互补的分析。这将为Xoc-水稻互作研究提供有效的技术支持,加快Xoc毒性相关基因功能的研究。     

细菌性条斑病菌JH01诱导水稻抗病均一化差减文库的构建

[目的]构建细菌性条斑病菌诱导下的水稻抗病均一化差减c DNA文库,对获得的差异表达ESTs进行生物信息学及抗病相关基因的表达分析。[方法]以水稻IR26(Tester)和两优培九(Driver)幼苗5~6叶期叶片为材料,采用双链特异性核酸酶(DSN)介导的均一化消减杂交技术,构建细菌性条斑病菌JH01诱导的水稻抗病相关基因差减c DNA文库,以p LB-F和p LB-R为引物,通过菌液PCR扩增对差减文库的质量进行检测。[结果]c DNA文库的插入片段分布在0.5~2.0 kb,平均大小约为1.0 kb,重组率达95%。序列测定分析发现,随机挑取的504个克隆中有98条差异表达基因;经BLAST比对和GO注释发现,59条序列具有同源基因,分别参与信号转导、能量代谢、过敏性坏死反应、防卫反应等;另外39条序列无相似基因,有待进一步研究。通过实时荧光定量PCR发现,从该文库中分离得到的Os NDPK4参与细菌性条斑病菌JH01诱导的水稻防卫反应。[结论]水稻受细菌性条斑病菌侵染的c DNA文库质量较好,为研究条斑病菌致病性因子与水稻互作机制奠定基础。     

一个假定的稻瘟病菌RhoGEF蛋白参与营养生长和产孢过程的调控

对稻瘟病菌致病机制的认识将有助于更好地防治水稻稻瘟病.在明确多个Rho族小G蛋白在该菌营养生长、分化孢子形成以及侵染致病过程中起到重要作用的基础上,进一步研究Rho族小G蛋白调控因子-鸟苷酸交换因子(GEF)的功能.以生物信息学和分子遗传学方法,研究了稻瘟病菌基因位点Mgg_11178.6所编码蛋白的功能.结果表明Mgg_11178.6编码一个假定的Rho族小G蛋白鸟苷酸交换因子(MoRGF1),与多种丝状子囊菌RhoGEF亲缘关系密切;基因敲除突变体表现为生长速度减慢,产孢量明显减少,但是致病力没有变化.说明该假定的Rho族小G蛋白鸟苷酸交换因子(MoRGF1)可能参与稻瘟病菌营养生长与产孢过程的调控.     

水稻SLR1基因的克隆及其植物表达载体的构建

[目的]为研究水稻中的SLR1蛋白的功能及寻找与其相互作用的GA信号转导蛋白奠定基础。[方法]以水稻品种日本晴基因组DNA为模板,根据水稻SLR1基因cDNA序列设计1对特异引物进行PCR扩增,回收PCR产物连接到pGEMT载体中,经筛选得到水稻SLR1基因的克隆pGEMTSLR。最后采用酚仿抽提和乙醇沉淀的方法构建水稻SLR1基因的正义和反义表达载体。[结果]通过PCR扩增获得了约为1.9kb的特异片段。回收PCR产物,将克隆片段和pGEMT载体连接后转化到大肠杆菌DH5α感受态细胞,重组克隆经酶切鉴定后提取重组质粒pGEMTSLR1。该研究成功构建了SLR1基因的正义表达载体pCAMSLR(约0.7kb)和反义表达载体pCAMASLR(约1.2kb)。[结论]采用冻溶法可将表达载体pCAMSLR和pCAMASLR导入农杆菌并进行水稻的遗传转化。利用SLR1基因的正义和反义表达载体,可观察转基因植株中该基因的表达上调和下调对植物的影响。