橡胶粒子膜蛋白双向电泳体系的建立和质谱初步分析

橡胶粒子是橡胶树乳管细胞中进行橡胶生物合成的一种特殊细胞器。参与橡胶生物合成的橡胶转移酶、橡胶延长因子等重要酶类和相关的蛋白质调控因子均定位于橡胶粒子的表面或镶嵌于橡胶粒子膜中。本研究在SDS-PAGE分离橡胶粒子膜蛋白的基础上,使用pH3￣10非线性IPG胶条进行2-DE双向电泳,成功地分离了橡胶粒子膜蛋白,在2-DE银染胶上共得到约520个蛋白质点,并通过基质辅助激光解吸附飞行质谱(MALDI-TOF)对部分蛋白质点进行了初步分析鉴定。检索蛋白质数据库证明其中的蛋白质点包括橡胶延长因子(REF)和橡胶过敏蛋白Hev3等典型的橡胶粒子膜蛋白,另外还有一些功能未知的蛋白质。从银染2-DE胶上可以看出,REF在橡胶粒子膜蛋白中占有很大的比例,这表明REF在橡胶生物合成中可能具有非常重要的作用。通过比较蛋白质组学研究发现,橡胶粒子膜上存在乙烯和茉莉酸信号响应蛋白。乙烯和茉莉酸对橡胶生物合成的调控作用可能与橡胶粒子膜上存在它们的响应蛋白有关。橡胶粒子膜蛋白2-DE双向电泳体系的建立为全面研究橡胶粒子膜蛋白的组成及其变化奠定了基础。     

一种体外检测橡胶粒子凝集技术的建立

乳管伤口堵塞是限制天然橡胶产量的直接因子,橡胶粒子的凝集在乳管伤口堵塞中起重要作用,分离鉴定橡胶粒子凝集相关蛋白对于揭示乳管伤口堵塞物形成和调节机制具有重要意义.最近,Wititsuwannakul等发明了一种染料结合法检测橡胶粒子体外凝集的技术,笔者对该技术涉及的各个环节进行优化,建立了一种简便、灵敏和重复性好的检测橡胶粒子体外凝集技术.几个关键参数为:(1)使用纯化的小橡胶粒子,适宜浓度为在600nm处的OD值为210～2.5;(2)用50mmol/L Tris-HCl(pH7.4)配制0.5%碱性品红;(3)25℃条件下孵育30min;(4)5 000r/min离心5 min;(5)B乳清可作为阳性对照的蛋白质样品.该技术为进一步分离鉴定胶乳中橡胶粒子凝集相关蛋白质打下了良好基础.     

玉米大斑病菌StPEX11基因家族的鉴定及生物信息学分析

PEX11基因家族成员是参与过氧化物酶体增殖调控的关键因子。在玉米大斑病菌基因组中鉴定出2个PEX11基因,根据其相对分子质量分别命名为StPEX11-1和StPEX11-2。利用生物信息学方法,对基因结构、蛋白质的保守结构域及理化性质进行分析,预测其二级结构域。系统发育树分析发现,玉米大斑病菌的2个StPEX11基因分别属于I型和III型的PEX11亚家族。     

橡胶树PR107和CATAS8-79中胶乳蛋白的差异分析及磷酸化蛋白的鉴定

橡胶树是合成天然橡胶的重要植物。PR107和CATAS8-79是具有不同产排胶性状的2个无性系。在以往的研究中,胶乳中蛋白表达差异被认为是影响天然橡胶合成的关键因子之一。然而,这2个无性系之间与胶乳产量相关的蛋白质图谱尚未明确。本研究采用蛋白质组学方法对这些蛋白质进行鉴定,有助于探讨巴西橡胶树胶乳合成机理。经双向凝胶电泳和质谱鉴定分析,共获得65个差异表达蛋白信息。通过磷酸化蛋白质组分析,在PR107胶乳中鉴定出31个磷酸化蛋白质,含有74个磷酸化氨基酸残基,在CATAS8-79胶乳中鉴定出80个磷酸化蛋白质,含有166个磷酸化氨基酸残基。橡胶延伸因子/小橡胶粒子蛋白（REF/SRPP）家族成员被鉴定为差异表达蛋白和磷酸化修饰蛋白,这些蛋白在调节天然橡胶合成中起着重要作用。pro-hevein和hevamine也表现出不同的磷酸化修饰水平,它们主要在天然橡胶排胶过程中起作用。一种丝氨酸-苏氨酸蛋白磷酸酶激酶的磷酸化和去磷酸化修饰可能在天然橡胶合成中起调节作用。这些结果为天然橡胶生物合成调控机制的研究提供了新的理论依据。     

木薯MeHDS2基因的克隆与分析

采用RT-PCR技术,从木薯SC124 cDNA中克隆得到一个具有完整阅读框的基因,命名为MeHDS2,该基因全长2 529 bp,编码842个氨基酸。蛋白质保守结构域分析结果表明,MeHDS2蛋白含有保守的1个HD结构域、1个b-zip结构域、1个START结构域和1个MEKHLA结构域;蛋白质空间结构预测显示其具有3个典型的α螺旋结构;亚细胞定位结果表明,MeHDS2蛋白在植物细胞核中特异表达,因此,推测其为HD-ZIP转录因子家族中的一员。基因表达分析结果表明,MeHDS2基因在木薯根、茎、叶中都有表达,但表达丰度不同。木薯干旱处理14 d后,自形态学顶端往下数第三、四片叶片的MeHDS2表达量显著高于根、茎及其他位置叶片组织。本研究为木薯抗旱分子育种提供了理论基础。     

苦瓜McAGD8和小G蛋白McRABD2c基因全长cDNA的分离及序列分析

构建并筛选苦瓜成熟果实c DNA文库,分离获得2个全长c DNA序列(命名为McRABD2c和McAGD8)。序列分析结果表明:McAGD8长度为1 695 bp,含有1个1 209 bp开放阅读框,编码403个氨基酸,该蛋白含有1个保守的Arf GAP结构域,与黄瓜Cs AGD8-like具有90%的同源性,同甜瓜Cm AGD8具有89%的同源性。McRABD2c长度为1 166 bp,含有1个609 bp开放阅读框,推测编码202个氨基酸,该蛋白含有Rab家族保守的Rab SF(Rab SF1-Rab SF4)模体及特有的Rab F模体(Rab F1-Rab F5);5个G结构域和2个构象变构域(SwitchⅠ、SwitchⅡ)及C末端的CCX序列,同Cs RABD2C-like同源性高达99%。氨基酸同源比对及进化分析结果表明Mc RABD2属于小G蛋白,而McAGD8属于Arf小G蛋白下游的效应基因。     

巴西橡胶树胶乳黄色体中多酚氧化酶的活性及其橡胶粒子凝集作用的研究

橡胶粒子凝集在乳管伤口堵塞中起重要作用,研究胶乳中橡胶粒子凝集相关蛋白对于阐明乳管伤口堵塞机制具有重要的意义。对巴西橡胶树初生乳管和次生乳管胶乳黄色体中的多酚氧化酶活性进行了检测,并分析了多酚氧化酶对橡胶粒子凝集的影响。结果表明,初生乳管和次生乳管胶乳的B-乳清蛋白种类有明显差异,但B-乳清都有较高的多酚氧化酶（PPO）活性和具有明显的凝集橡胶粒子的作用。标准PPO也具有凝集橡胶粒子的效应。DTT对标准PPO的活性具有明显的抑制效果,并抑制其对橡胶粒子的凝聚作用。本研究首次证明巴西橡胶树的初生乳管和次生乳管的胶乳黄色体中都含有PPO蛋白,PPO是有效凝聚橡胶粒子的蛋白质成分之一,为深入研究乳管伤口堵塞机制奠定了基础。     

橡胶树不同粒径橡胶粒子结合凝集相关蛋白的分析

橡胶树是重要的产胶植物,其树皮组织中的次生乳管是合成和贮存天然橡胶的主要组织。天然橡胶是从乳管中的胶乳中提炼而成,由特殊的细胞器-橡胶粒子合成。橡胶粒子为半个单位膜的球状结构,内部贮存合成的天然橡胶,外周膜上结合有多种蛋白质,这些蛋白与其执行的功能密切相关。目前对天然橡胶合成相关蛋白的研究较多,对与橡胶粒子凝集相关的蛋白研究甚少。以‘RY7-33-97’胶乳为材料,利用不同的离心速度,分级分离获取不同粒径的橡胶粒子,并进行不同程度的清洗,以Tricine-SDS-PAGE以及Western-blotting技术对橡胶粒子上结合的蛋白进行比较分析。研究结果表明,不同粒径的橡胶粒子上结合的蛋白含量存在差异。小橡胶粒子膜蛋白（SRPP）随着粒径的减小含量明显增加;而橡胶延伸因子蛋白（REF）的含量基本维持稳定,与粒径大小关系不大。存在于C-乳清中的Hev b7胶乳过敏原蛋白和3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）与橡胶粒子有明显的结合;存在于黄色体B-乳清中的β-1,3-葡聚糖酶（Glu）、橡胶素（Hev）和几丁质酶（Chit）均能与橡胶粒子结合,但几丁质酶与之的结合能力最弱。橡胶粒子经清洗后,作为橡胶粒子的主要膜蛋白,SRPP含量随着清洗次数增加明显降低,而REF蛋白含量变化不明显,可见SRPP与橡胶粒子膜的结合紧密程度不如REF;来自C-乳清和B-乳清的凝集相关蛋白随清洗次数增加也明显降低含量。体外孵育小橡胶粒子与不同的蛋白样品,结果表明,橡胶粒子可体外结合多种不同的蛋白,其中多种蛋白都与橡胶粒子的凝集有关。本研究对不同粒径橡胶粒子上结合的凝集相关蛋白进行了初步解析,旨在为阐明橡胶树排胶机制奠定基础。     

橡胶种子萌发前后蛋白质组的比较研究

摘 要：采用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳（2D-PAGE）及质谱技术对橡胶种子萌发后蛋白质表达谱的变化进行了检测分析。结果显示，种子萌发前后的2个蛋白质组在蛋白质总数上并无显著差异，但各自均检测到特异性蛋白质的存在。成熟干种子蛋白质组含有2个分子量约为36.5 kDa和23 kDa的蛋白质簇（pH4-7）以及一组碱性蛋白质（大约pH10），而已萌发种子蛋白质组中23 kDa蛋白质的表达量出现明显下降。已萌发种子蛋白质组中大约有60 %的蛋白质与成熟干种子一致，其余40 %则不相同或为其所独有。此外，本研究通过质谱分析从已检测到的蛋白点中鉴定出了3种在萌发种子蛋白质组中丰度有所下降的蛋白质，同时还发现了2种仅存在于成熟干种子蛋白质组中的蛋白质。前3种蛋白质包括1种推定的β-葡萄糖苷酶，淀粉分枝酶，以及1种 MutT/nudix家族蛋白质，后2种蛋白质则分别为1种酸性植物凝集素和赤霉素20-氧化酶。本研究目的旨在探索2D-PAGE及质谱分析技术在巴西橡胶树蛋白质鉴定中的应用潜力，并根据蛋白质的变化动态藉以了解橡胶种子萌发的内在机制。 关键词：巴西橡胶树，蛋白质组，种子，发芽     

巴西橡胶树橡胶粒子研究进展

橡胶粒子是橡胶树乳管细胞质中进行橡胶生物合成的一种特殊细胞器,其内部的主要成分橡胶烃分子,是天然橡胶的直接来源.橡胶生物合成是在橡胶粒子膜上进行的,橡胶转移酶和橡胶延长因子等是参与橡胶生物合成的重要橡胶粒子膜蛋白.它们决定着橡胶粒子的橡胶生物合成速率,并影响橡胶树胶乳产量和橡胶质量.橡胶粒子膜上存在与橡胶生物合成相关的茉莉酸和乙烯信号响应蛋白,茉莉酸、乙烯可能是通过橡胶粒子膜上的茉莉酸、乙烯信号响应蛋白对橡胶生物合成产生调控作用.从橡胶粒子的基本结构、起源和发育、橡胶粒子膜蛋白的组成和功能3个方面对橡胶粒子细胞组织学和分子生物学的研究进展进行综述.可为橡胶树产胶生理学的深入研究提供参考.     

橡胶树HbREF3基因的克隆及功能初步分析

橡胶延伸因子（REFs）是橡胶粒子上的一种主要膜蛋白,在橡胶生物合成途径中具有延伸橡胶烃和稳定橡胶粒子等重要作用。对橡胶树不同组织的转录组测序发现,HbREF3在胶乳中具有特异性的高表达,且其在HbREFs基因家族中表达水平也相对较高,仅次于表达丰度最高的HbREF1。HbREF3的开放阅读框为528 bp,编码175个氨基酸,对应的蛋白相对分子质量为19.62 kDa,理论等电点（pI）为5.28。系统进化树分析表明,HbREF3与橡胶树其他HbREFs虽均属于分组Ⅰ,但与HbREF1明显属于不同分支。HbREFs均含有REF保守结构域,但在保守motif的分布上,不同HbREFs蛋白含有保守motif数量不等,HbREF3比HbREF1多了一个motif。生信预测分析表明,该蛋白属于亲水性蛋白,无跨膜结构域,具有14个磷酸化位点。亚细胞定位分析发现HbREF3蛋白定位在内质网上,推测其可能参与橡胶粒子的形成和胶乳的再生。本研究结果为进一步阐明HbREF3基因在橡胶树胶乳再生中的作用机制奠定了基础。     

巴西橡胶树HbMYC1基因的克隆及序列分析

从GenBank中搜索到1条来自橡胶树的MYC(Myelocytomatosis)家族基因EST序列,以该序列为保守区,通过RACE技术获得了该基因全长cDNA序列,共1817bp。通过BLAST工具搜索GenBank数据库,结果表明,该cDNA序列同其他植物的MYC家族基因高度同源,认为该cDNA序列为橡胶树MYC家族成员。利用GenScan和Clastal X对该序列进行分析,推测其编码区长度为1428bp,编码476个氨基酸。生物信息学分析结果表明,巴西橡胶树的MYC基因编码的氨基酸序列与其他物种的相似性很高,同时推导的蛋白质序列中还存在着1个螺旋-环-螺旋的DNA结合区域和1个核定位信号,表明克隆到的基因是1个MYC家族成员的转录因子。     

巴西橡胶树病程相关蛋白基因（HbPR1）的克隆及分析

利用同源克隆技术,在前期课题组对橡胶树转录组进行测序的基础上,根据模式植物中PR1蛋白的氨基酸序列进行同源搜索并设计引物,通过RT-PCR方法扩增巴西橡胶树PR1同源基因的cDNA片段,命名为HbPR1。该片段包含一个450 bp的开放阅读框,编码150个氨基酸的多肽。生物信息学分析结果表明,该氨基酸序列与杨树(Populus tomentosa)、葡萄(Vitis vinifera)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)的PR1蛋白高度同源,同源性分别为76%,74%和72%,并含有SCP_PR1_like结构域。半定量分析结果表明,该基因表达受水杨酸的诱导。以上结果暗示该基因为橡胶树的PR1同源基因,可作为橡胶树系统获得性抗性产生的标签基因。     

椰子ZF-HD基因家族的鉴定及生物信息学分析

ZF-HD蛋白是一类只存在于植物体内且含有锌指结构域的转录因子家族,其不仅能够调节植物的生长发育,且在植物响应逆境过程中也起着重要的作用。本研究通过比对已开发的椰子基因组数据,共鉴定出20个椰子ZF-HD蛋白。采用生物信息学的方法,对其基因结构、蛋白理化性质、蛋白质保守结构域、超二级结构、系统进化树及表达谱进行分析。结果显示：椰子ZF-HD蛋白多为碱性蛋白,且主要定位于细胞核、叶绿体及线粒体中。椰子ZF-HD基因家族可分为6个亚族,每个亚家族都具有相似的结构域和超二级结构。motif搜索分析显示,CoMIF亚族只含有锌指结构域保守序列,其他亚族均含有锌指结构域序列与同源异形盒结构域序列。表达谱分析显示,CoZHD18、CoZHD20在测序的各组织中表达较少,其他家族成员在各组织中的表达量具有差异性。     

TaJAZ7D蛋白在冬小麦JA抗寒途径中的作用

转录抑制因子JAZ（Jasmonate ZIM-domain）蛋白是茉莉酸（Jasmonate,JA）信号转导途径的核心元件,前人研究发现,拟南芥中AtJAZ1、AtJAZ4与AtICE1蛋白互作可抑制 AtICE1基因的转录,负调控拟南芥的抗寒性,然而小麦中TaJAZ与TaICE蛋白的互作调控机制尚不清楚。本研究以强抗寒冬小麦品种东农冬麦1号（Dn1）为试验材料,以与拟南芥AtJAZ1、AtJAZ4蛋白高度同源的TaJAZ7、TaJAZ12蛋白为对象,检测外源茉莉酸甲酯（MeJA）对低温胁迫下 TaJAZ7、 TaJAZ12基因表达量的影响。结果发现, TaJAZ7基因的表达量与温度变化呈明显负相关,故对TaJAZ7(以TaJAZ7D为研究对象进行后续研究)蛋白进行生物信息学分析和亚细胞定位,并利用酵母双杂交技术验证TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白的互作。生物信息学分析表明, TaJAZ7D基因编码区序列全长为633 bp,为不稳定的亲水性混合型蛋白;TaJAZ7D蛋白有典型的TIFY和Jas结构域,属于TIFY家族。亚细胞定位发现,TaJAZ7D蛋白位于细胞核中。酵母双杂交验证试验发现,TaJAZ7D蛋白与TaMYC2和TaICE41蛋白分别存在互作关系。     

龙眼胚性愈伤组织fw2.2家族2个基因的克隆与分析

fruit weight 2.2(fw2.2)是植物中控制果实重量的重要数量性状的主效基因。以龙眼转录组数据库为基础,采用同源克隆法及RACE技术,从龙眼的胚性愈伤组织中获得fw2.2家族的2个cDNA全长序列,命名为Dlfw2.2-1与Dlfw2.2-1,并对其核甘酸序列及推导的氨基酸序列进行生物信息学分析。结果表明:Dlfw2.2-1基因的cDNA全长为970 bp,编码184个氨基酸;Dlfw2.2-2基因的cDNA全长为941 bp,编码175个氨基酸。Dlfw2.2-1与Dlfw2.2-2的核甘酸序列及其推导的氨基酸序列与其它植物的fw2.2具有较高的同源性,亚细胞定位于细胞质膜,不含信号肽,具有跨膜结构与典型的与PLAC8同源的富半胱氨酸蛋白(Cysteine-rich Protein)的保守结构域。植物中fw2.2系统进化树分析结果表明,Dlfw2.2-1和Dlfw2.2-2为同一分枝,与番茄和油梨的fw2.2的距离最近。因此,推测Dlfw2.2-1与Dlfw2.2-2属于fw2.2基因家族的2个成员。     

橡胶树胶乳WRKY家族转录因子HbWRKY27基因的克隆与表达分析

从巴西橡胶树无性系热研7-33-97的胶乳中克隆了1个WRKY转录因子家族成员基因,命名为HbWRKY27,该基因含有1个1 266 bp的开放阅读框(ORF),编码422个氨基酸。生物信息学分析结果表明,HbWRKY27含有1个WRKY保守结构域和1个C2H2锌指结构基序,属于II类WRKY家族成员,与大豆、油棕、麻风树、葡萄和拟南芥的WRKY27蛋白的同源性分别为81%、74%、63%、62%和58%。酵母转化试验表明,HbWRKY27具有转录激活活性。实时荧光定量RT-PCR分析显示,HbWRKY27基因在健康橡胶树树皮组织中表达量最高,但在死皮橡胶树树皮组织中的表达量随着死皮程度的增加而下降,而在死皮橡胶树胶乳中HbWRKY27基因表达量则随着死皮程度的增加而升高;割胶、乙烯利和茉莉酸甲酯刺激都可显著促进胶乳HbWRKY27基因上调表达。转录因子HbWRKY27可能在割胶和乙烯等调控橡胶树胶乳代谢中发挥重要作用,并且还可能与橡胶树死皮病的发生相关。