甲壳素的应用范围及开发前景

1甲壳素分子组成和分布 1.1甲壳素分子组成 甲壳素又名甲壳质和壳多糖,是法国科学家布拉克诺1811年首次从蘑菇中提取的一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体,被命名为Fungine(茸素).1823年法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物体外壳中也提取了这种物质,并命名为几丁质和几丁聚糖,是几丁胺粉的合称.     

草酸对黄瓜叶片中几种与抗病有关酶的系统诱导作用

试验用盆栽黄瓜为材料,研究了草酸对黄瓜叶片中几种与抗病有关的酶的系统诱导作用．结果表明：００４ｍｏｌ／Ｌ的草酸诱导几丁质酶总活性的效果最好;草酸和圆刺盘孢菌在１～７ｄ内可诱导几丁质酶活性持续提高,第７ｄ挑战接种后活性继续上升;草酸和圆刺盘孢菌诱导内切几丁质酶活性提高的倍数显著大于外切几丁质酶;在１～１１ｄ内,草酸对苯丙氨酸解胺酶的诱导效果不明显,而圆刺盘孢菌诱导该酶活性从第４ｄ开始上升;草酸和圆刺盘孢菌对黄瓜叶内过氧化氢酶活性的诱导作用,在前６ｄ表现抑制作用,然后酶活性恢复到对照水平．     

烟草Ⅰ类几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶cDNA植物双价表达载体的构建及转化番茄的研究

将烟草中经修饰的Ⅰ类几了质酶和β－1,3-葡聚糖酶cDNA分别加上CaMV35S启动子和NOS终止子,依次插入到同一植物表达载体pBin19上,获得植物双价表达载体pCG－Ⅱ。然后载体pCG－Ⅱ以土壤农杆菌LBA4404介导转化番茄,再生植株的点杂交及PCR扩增证明两种cDNA已随T－DNA同时导入番茄植株中。     

斑节对虾Chitinase-2基因的克隆及其在蜕皮和幼体发育过程中的表达分析

研究以斑节对虾(Penaeus monodon)转录组获得的几丁质酶基因(Pm Chi)片段,运用RACE技术克隆了PmChi基因c DNA全长,命名为PmChi-2。PmChi-2基因c DNA全长2 050 bp,其中5'-非编码区(5'-UTR)144 bp、3'-UTR 319 bp和开放阅读框(ORF)1 587 bp,编码528个氨基酸。生物信息学分析显示,PmChi-2与其他甲壳动物Chi-2的相似性为78%~97%。实时荧光定量PCR结果显示,PmChi-2在蜕皮前期(D期)表皮中表达水平最高,在胃、鳃、腹神经节和眼柄中表达水平依次降低,在其他组织(肝胰腺、肠、肌肉、心脏)中几乎不表达。不同蜕皮阶段,PmChi-2在鳃、胃和表皮3种组织中的表达变化模式基本一致,均在蜕皮期(E期)表达量最低,而最高表达量在鳃中出现在蜕皮后期(A期),在胃和表皮中为D期。幼体不同发育阶段分析揭示PmChi-2 mRNA在幼体发育阶段的无节幼体到糠虾幼体第二期表达量维持在一个低水平,在糠虾幼体第三期PmChi-2 mRNA表达水平显著升高,在仔虾期又显著下降,推测PmChi-2 mRNA可能与斑节对虾幼体发育密切相关。研究结果表明PmChi-2基因可能在斑节对虾蜕皮以及幼体的变态发育中发挥重要作用,为深入研究斑节对虾几丁质酶发育调控提供了重要信息。     

三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3基因克隆鉴定及表达分析

为初步研究三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)几丁质酶PtCht3的生物学功能,利用特异性引物扩增和SMARTTM RACE技术克隆获得三疣梭子蟹PtCht3基因全长cDNA序列,并对该序列进行分析.结果显示,三疣梭子蟹PtCht3基因全长为1409 bp,对PtCht3基因序列推导出的氨基酸序列进行分析可知,该基因编码由394个氨基酸组成的蛋白质,预测分子量为43.67 kDa,理论等电点为4.80.PtCht3蛋白亲水性总平均数为-0.097,属于稳定蛋白.同源性和系统进化分析发现,PtCht3与日本仿长额虾(Pandalopsis japonica)和中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)几丁质酶3的同源性分别为54％和53％,与其他甲壳动物几丁质酶3聚为一支.RT-PCR显示,PtCht3基因具有较强的组织表达特异性,在肝胰腺中的相对表达量最高,在三疣梭子蟹蜕皮前期表达上调,低盐胁迫后在鳃和肝胰腺中表达量出现了波动,总体呈先上升后下降的表达趋势.推测PtCht3可能在三疣梭子蟹消化和蜕皮过程中发挥重要作用,参与三疣梭子蟹渗透压调节进程.本研究为三疣梭子蟹几丁质酶的功能研究提供了重要信息.     

少孢节丛孢菌胞外几丁质酶AO-379基因克隆及其表达分析

[目的]深入了解捕食线虫性真菌几丁质酶的生物学功能,为今后以少孢节丛孢菌重组几丁质酶AO-379研发线虫病生物防控制剂打下基础.[方法]克隆少孢节丛孢菌XJ-A1几丁质酶AO-379基因的全长序列,利用Signal P4.1 Server、InterPro、ExPASy等在线分析软件对其进行生物信息学分析;构建重组表达载体pET32a-AO-379,转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞后用IPTG进行诱导表达,并以SDS-PAGE和Western blotting检测分析表达获得的融合蛋白.[结果]少孢节丛孢菌几丁质酶AO-379基因全长1475bp,含有1个1203bp的开放阅读框(ORF),编码400个氨基酸.几丁质酶AO-379基因序列与少孢节丛孢菌标准株(ATCC 24927)几丁质酶基因序列的同源性为97.08%,其推导氨基酸的同源性为98.75%.几丁质酶A0-379属于糖苷水解酶18家族,具有SXGG和VDGFDLDFE两个催化区保守序列.其中,SLGGS位于第127~131位,为底物结合位点;VDGFDLDFE位于第173~181位,为水解酶催化活性位点.经大肠杆菌诱导表达获得的融合蛋白AO-379相对分子质量为60.0kD,且能与抗少孢节丛孢菌多克隆抗体发生反应.[结论]少孢节丛孢菌几丁质酶AO-379可在大肠杆菌中成功诱导表达,且获得的融合蛋白AO-379能与抗少孢节丛孢菌多克隆抗体发生反应,可用于研发线虫病生物防控制剂.     

飞蝗β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶基因的表达及酶学特性分析

【目的】β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-N-acetylglucosaminidase,NAG)是昆虫几丁质降解过程中的重要酶类。研究旨在利用Bac-to-Bac杆状病毒表达系统获得高纯度LmNAG1蛋白并对其酶学特性进行分析,探究该酶在飞蝗(Locusta migratoria)生长发育过程中的生物学功能,为飞蝗绿色防控分子靶标研发提供理论与实践依据。【方法】根据Lm NAG1的cDNA全长序列(Gen Bank:JX888720.1)设计包含酶切位点Bam H Ⅰ、Hind Ⅲ和6×His标签的引物。采用PCR技术扩增包含开放阅读框的目标片段,双酶切后连接至pFast Bac~(TM)-Dual载体上。将重组质粒转化至大肠杆菌DH10Bac感受态细胞中,通过Tn7转座子把目的基因转座到杆状病毒基因组上,用蓝白斑结合抗生素筛选。挑取白斑用pUC/M13引物来扩增目的条带,挑选带目的基因全长的重组杆状病毒质粒(baculovirus plasmid,Bacmid)。用转染试剂将重组Bacmid转染至草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)卵巢细胞系Sf9中,72 h内连续观察细胞形态,当出现感染迹象后收集细胞,离心,取上清得到P1代重组病毒粒子。用P1代病毒粒子去感染Sf9细胞,裂解并提取蛋白,Western blot检测目的蛋白是否成功表达。之后大量感染Sf9细胞,提取蛋白,利用Ni-NTA琼脂糖亲和层析柱和阴离子交换柱Q对重组蛋白进行纯化,取最纯的馏分用Bradford法测定蛋白浓度。采用4MU-GlcNAc为底物对重组目的蛋白LmNAG1的动力学参数、最适温度和最适pH进行测定。【结果】克隆得到包含1 845 bp LmNAG1全长的pFast Bac-LmNAG1重组质粒,酶切验证与目标条带一致。将重组质粒转化至DH10Bac感受态细胞中,PCR扩增挑选出纯白斑,成功将LmNAG1全长序列构建到杆状病毒基因组上。将重组Bacmid转染至Sf9细胞,72 h后在显微镜下观察可见细胞膨大,边缘不规则等感染迹象。离心收集重组病毒粒子感染新的Sf9细胞,72 h后收集细胞,Western blot检测发现在67 kD附近有明显条带,与LmNAG1的理论分子量一致,获得带6×His标签的融合蛋白。大量感染收集细胞提取蛋白,经Ni-NTA琼脂糖层析纯化,进一步透析除盐后用阴离子交换柱Q二次纯化,得到了高纯度的目的蛋白。用Bradford法测定最纯的E3组分的蛋白浓度为0.057μg·μL~(-1)。体外活性测定结果表明LmNAG1的最适pH为8.0,且在pH 6.0—8.0范围内具有较高的稳定性;LmNAG1的最适温度为40℃,在40℃以下具有很高的稳定性,当温度高于45℃时热稳定性迅速下降;采用4MU-GlcNAc为底物测得LmNAG1具有水解β-1,4糖苷键的活性,可以释放出4MU,它的动力学参数K_m值为(0.28±0.02)mmol·L~(-1),K_(cat)值为(902.88±38.15)s~(-1)。【结论】成功获得高纯度且具活性的LmNAG1蛋白,其可水解β-1,4糖苷键连接的几丁质寡糖,与已知昆虫NAG1具有相似的生物学功能,即参与几丁质的降解。     

不同肥力土壤中分解几丁质微生物代谢产物对玉米的促生效果研究

从吉林省不同玉米栽培区土壤中以胶状几丁质为碳源分离筛选分解几丁质微生物,最终筛选出功能菌株并命名为CC-1,采用16 Sr RNA序列扩增法鉴定为芽孢杆菌Bacillus sp,通过SDS-PAGE分析法进一步确定该菌株的几丁质酶生产能力和几丁质酶的蛋白分子量为30 k Da。通过盆栽试验进行微生物肥料对不同肥力中的玉米促生效果的研究,结果表明,以CC-1菌株生产的微生物肥料效果受土壤的基础肥力状况影响较大,土壤的肥力状况与微生物的增产效应成反比,相对贫瘠的土壤对微生物处理的响应较为敏感,对玉米的生物学性状及产量表现出了一定的促进作用,增产达到了13.08%。     

水稻几丁质酶的原核表达、复性及体外抑菌活性的研究

利用RT-PCR反应,从纹枯菌诱导的水稻叶片cDNA中克隆了1个水稻几丁质酶基因RC7的全长编码序列（ORF）。通过亚克隆方法,RC7与原核表达载体pGEX-4T-1上的GST融合,构建成GST-RC7重组蛋白的原核表达载体pGST-RC7,然后,将其转化到大肠杆菌细胞中。经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）诱导,获得了以包涵体形式高效表达的GST-RC7。经过洗涤、溶解（变性）、复性及纯化等处理,包涵体中GST-RC7得到溶解、复性和纯化。纯化的复性GST-RC7蛋白具有几丁质酶活性。对6种重要作物病原真菌进行体外抑菌活性分析的结果表明, RC7可显著抑制水稻纹枯病菌、小麦纹枯菌、小麦赤霉菌、棉花黄萎菌、烟草赤星菌的菌丝生长,说明RC7可作为上述植物病害抗性基因育种的重要基因。