基因工程

891394;苜蓿豆血红蛋白cDNA的分子克隆豆血红蛋白是一种与动物肌红蛋白相似的蛋白,是共生固氮根瘤的蛋白。豆血红蛋白结合氧类菌体进行氧分压的调节,对苜蓿根瘤豆血红蛋白的组分,性质及其mRNA和合成的转译水平调节等进行了研究     

大豆豆血红蛋白基因的时空特异性表达

豆血红蛋白(Lb)是根瘤菌与豆科植物有效共生的根瘤中的一种组织特异性蛋白。与动物血红蛋白性质相似,Lb调节根瘤中游离O_2的浓度以保护类菌体产生的、易受O_2破坏的固氮酶。豆血红蛋白由植物基因编码。已发现大豆根瘤中有八个Lb组分,四个次要组分是四个主要组分的修饰产物。     

从吸收光谱的变化看H2O2对豆血红蛋白的定位损伤

豆血红蛋白（Ｌｂ）是一种含铁的蛋白质,在大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ）的根瘤中含量很。从新鲜根瘤中提取制备的氧合豆血红蛋白（ＬｂＯ２,含二价铁的蛋白质）是Ｌｂ的活性形式。ＬｂＯ２在可见光区５７７ｎｍ和５４０ｎｍ有吸收峰,这两个峰与ＬｂＯ２中血红素（铁卟啉）的结构密切相关;另外,ＬｂＯ２在紫外区２８０ｎｍ处还有一个吸收峰,此峰与珠蛋白（ＬｂＯ２的蛋白质部分）的构象有关．ＬｂＯ２在一定浓度的Ｈ２Ｏ２作用下,可见光的特异吸收变化迅速,而紫外吸收相对稳定,因而推测Ｈ２Ｏ２对ＬｂＯ２的损伤是有着固定的位点,这个位点是在含二价铁的卟啉环上,而不在珠蛋白中．     

南山麻黄属的血红蛋白:有关植物血红蛋白的起源

在非豆科植物南山麻黄属(Parasponia)根瘤菌形成的固氮根瘤中提纯血红蛋白(Appleby等,1983),使人们怀疑这样一个假说,即,可能通过同一级别基因传递的单一作用所产生的根瘤豆血红蛋白和豆血红蛋白是一种渗入的杂物而不是植物共生固氮作用的必需物。南山麻黄属血红蛋白和氧可逆结合(Appleby等,1983)意味着:在体内,它象豆科植物共生现象中的豆血红蛋白一样,起着携带氧气的作用。因此,在共生固氮遗传工程方面,存在着血红蛋白的可能必要条件而引出几个问题: (1)南山麻黄属血红蛋白是植物或细菌的产物?什么因子控制它的表达? (2)它和豆科植物根瘤豆血红蛋白的遗传起源是否相同?     

用ESR方法研究大豆根瘤细胞和类菌体对环境的敏感性

用ＥＳＲ波谱方法研究了完整大豆根瘤里的根瘤细胞及根瘤细胞中的类菌体对环境的敏感性,分别比较了三种不同类型（快生,慢生,超慢生）的根瘤菌侵染所结的根瘤,测量了不同的发育时期和不同氧化时间ＥＳＲ波谱的变化,观察到根瘤细胞及根瘤内类菌体的豆血红蛋白和钼铁蛋白的ＥＳＲ波谱由氧化而产生的改变,表明了大豆根瘤细胞和根瘤内类苗体所处的状态以及对环境敏感性的不同。     

大豆—根瘤菌共生固氮氢代谢的研究

检测了四株大豆根瘤菌在不同的大豆品种上形成根瘤的放氢、吸氢、固氮活性及豆血红蛋白的含量;同时测定了植株干物质的积累。结果表明,所有固氮根瘤都放氢,自生条件下Hup~-根瘤菌形成的根瘤仍不具吸氢活性,相对固氮率在0.75左右。而Hup~(?)菌株根瘤的相对固氮率在0.91～1之间。寄主植物对Hup~(?)菌株的吸氢活性有影响。相关分析表明,根瘤的豆血红蛋白与吸氢活性呈负相关。干物质积累与固氮酶活性关系最密切,氢酶活性的影响是次要的。     

OsPT6基因过表达对低磷条件下菜用大豆结瘤及固氮的影响

采用砂培方法,以转OsPT6基因的菜用大豆(T3株系)与其非转基因(NT)受体品种为实验材料,研究了两者在低磷条件下的生长发育指标,植株有效磷、全磷、全氮、豆血红蛋白和籽粒蛋白质含量以及谷氨酰胺合成酶活性的差异,并对植株结瘤及固氮相关基因表达进行检测,为阐明转OsPT6基因菜用大豆在低磷条件下结瘤及固氮相关机理提供理论依据。结果显示:(1)转基因植株的株高、茎粗、花数和荚数、根瘤数均显著高于NT植株。(2)转基因植株根、茎、叶及根瘤中有效磷,全株总磷、总氮含量,根瘤中的豆血红蛋白含量、功能叶片中谷氨酰胺合成酶的活性和籽粒蛋白质含量均显著高于NT植株。(3)相关性分析表明,豆血红蛋白含量、谷氨酰胺合成酶活性、总磷、总氮含量4个指标间均呈显著正相关关系。(4)GmENOD40a、GmENOD40b、GmGS1β1、GmGS1β2基因在转基因植株中的表达量显著高于NT植株。研究表明,OsPT6基因过表达增强了菜用大豆在低磷条件下的结瘤及固氮能力,该研究结果为进一步研究其调控机理奠定了基础。     

肌红蛋白与H2S反应的结构功能学研究

近年来,内源性H_2S作为第3种被发现的新型气体信号分子,其生理学作用逐渐受到研究者的重视.在哺乳动物体内,H_2S与血红素蛋白的结合有两种方式,一种是H_2S直接键合血红素中心Fe形成Fe-H_2S复合物;另一种则是H_2S修饰血红素卟啉环,形成硫代血红素结构.我们选用肌红蛋白(myoglobin,Mb)作为研究对象,通过点突变技术改变了血红素活性中心结构,结合紫外-可见光谱学以及X-射线晶体学,研究了H_2S与不同突变型Mb反应后的光谱和结构变化.结果显示:血红素中心近、远端腔微环境的变化,如腔体极性、氢键数目、氢键位置等因素直接影响蛋白质与H_2S的结合,以及硫代血红素(sulfheme)的形成.这些结果为研究血红素蛋白参与内源性H_2S代谢机理提供了重要的实验数据.     

细菌的血红蛋白研究

在人和动物体的血液中存在着大量的血红蛋白。这些蛋白质行使着向组织运输和贮存氧的功能。同样,在植物体内也有这种蛋白质,如豆血红蛋白(Leg Hb)。它的光吸收特性与动物血红蛋白的几乎完全相同,功能是为植物贮存和传递分子氧。在生物进化过程中,细     

几种非豆科植物根瘤内生菌侵染特征的研究

自不同科、属、种的非豆科植物根瘤分离内生菌,对其寄主植物进行了交叉侵染,结果表明,这些Frankia菌对不同寄主的侵染没有明显的专一性,供试菌可以进行跨越科、属、种的侵染,但有的菌株对于某些植物的侵染,可能存在一些特殊情况,相同菌株对不同植物的侵染能力,以及不同菌株对同一寄主的侵染能力是有差异的。从同一种植物根瘤中分离的不同菌株,侵染能力也有高低之分,供试菌随寄主植物的改变,侵染能力及所建立的共生系统固氮活性有所降低,侵染原寄主植物所形成的根瘤固氮活性较高的菌株,在改变寄主后所形成的根瘤固氮活性也比较高,在一定条件下,寄主植物的结瘤量与根瘤固氮活性呈正相关,而侵染不同寄主后,根瘤中菌体孢子的表面结构也发生了一定变化。     

新发现的珠蛋白——细胞珠蛋白或组织珠蛋白

在动物中 ,血液蛋白质血红蛋白及其对应物肌红蛋白运输并贮存供养生命的氧 .长期以来 ,研究者认为血红蛋白与肌红蛋白这两种复杂的蛋白质有其独特的折叠方式 ,是脊椎动物中仅有的两种珠蛋白 .而其他的珠蛋白则见于非脊椎动物、植物、细菌与真菌中 .两年前 ,在人脑中发现了第三种脊椎动物珠蛋白 ,称为神经珠蛋白 .现在 ,科学家又偶然发现了第四种珠蛋白 ,其存在于所有体内组织中 .由于在血液和肌肉中 ,血红蛋白与肌红蛋白这两种珠蛋白浓度颇高 ,故对他们的研究也颇为深入 .包装有血红蛋白的血细胞的作用就象一个分子运输队 ,它们在肺中摄取氧…     

几种非豆科植物根瘤内生菌侵染特征的研究

自不同科、属、种的非豆科植物根瘤分离内生菌,对其寄主植物进行了交叉侵染,结果表明,这些Frankia菌对不同寄主的侵染没有明显的专一性,供试菌可以进行跨越科、属、种的侵染,但有的菌株对于某些植物的侵染,可能存在一些特殊情况,相同菌株对不同植物的侵染能力,以及不同菌株对同一寄主的侵染能力是有差异的。从同一种植物根瘤中分离的不同菌株,侵染能力也有高低之分,供试菌随寄主植物的改变,侵染能力及所建立的共生系统固氮活性有所降低,侵染原寄主植物所形成的根瘤固氮活性较高的菌株,在改变寄主后所形成的根瘤固氮活性也比较高,在一定条件下,寄主植物的结瘤量与根瘤固氮活性呈正相关,而侵染不同寄主后,根瘤中菌体孢子的表面结构也发生了一定变化。     

缺磷条件下低分子量有机酸对大豆氮积累和结瘤固氮的影响

采用砂培方法在温室条件下研究了低分子量有机酸柠檬酸、草酸、苹果酸及3种酸的混合物对大豆植株氮素积累、结瘤和固氮的影响.结果表明：低分子量有机酸对大豆植株氮素积累有显著的抑制作用,使大豆地上部各时期氮素积累量的降低幅度分别为：苗期17.6%～44.9%,花期29.8%～88.4%,鼓粒期9.18%～69.6%,成熟期2.21%～41.7%;低分子量有机酸对大豆根瘤生长和固氮能力也有显著影响,表现为使根瘤数量、根瘤固氮酶活性和豆血红蛋白含量显著降低,降低幅度分别为11.4%～59.6%,80.5%～91.7%和11.9%～59.9%,从而使大豆的固氮效率降低,最终导致大豆的固氮量较对照显著降低(降低幅度9.71%～64.5%).低分子量有机酸对大豆氮积累、根瘤生长和固氮能力的抑制作用随浓度的增加而增加.3种有机酸中,草酸的抑制作用相对大于柠檬酸和苹果酸,3种有机酸混合后,抑制作用加强.     

内蒙古锡林郭勒草原不同固氮植物的固氮酶活性季节变化

 本文对内蒙古锡林郭勒典型草原栗钙土地带8种植物根瘤固氮酶活性的季节变化进行了测定。结果表明：1．不同种植物固氮酶活性表现了明显的季节性变化,夏季最高,平均值达到529.6n·mol C2H4／min·g,秋季较低,而春季只有夏季的10%左右。2．不同种植物,其根瘤固氮酶活性变化有不同的特点,杂花苜蓿是8种植物中固氮酶活性一直最高的,而小叶锦鸡儿与沙棘在8种植物中根瘤固氮酶活性一直较低,扁蓿豆,沙打旺前期较低,后期相对较高。3．同种植物在不同季节固氮酶活性表现了明显差别。     

科技消息

西德的Antoine等新发现摇蚊(Chironomus thummithummi)的血红蛋白基因没有内含子。脊椎动物的肌红蛋白基因及血红蛋白基因,在同一位置上都有二个内含子,这是自脊椎动物诞生以来,在几亿年进化期间,被稳定地保留下来的。豆科植物也存在与血红蛋白类似的豆血红蛋白,它的基因有3个内含子,其中二个与脊椎动物的非常相似。这可解释为,在远古时期珠蛋白基因是有3个内含子的,其中一个在进化中消失了。摇蚊有12种血红蛋白,其氨基酸顺序与脊椎动物血红蛋白的β链约有16％的氨基酸一致。这与人肌红蛋白和八目鳗珠蛋白的一致度(19％)几乎相同。toine等分析了摇蚊珠蛋白基因中的4个(A、B、C     

水蕨血红蛋白基因的分子克隆和序列分析

植物血红蛋白(Hemoglobin)是一类由珠蛋白(Globin)和血红素(Ferroheme)组成的结合蛋白,在植物中广泛分布,迄今已在苔藓植物、裸子植物和被子植物中克隆到血红蛋白基因序列,但在蕨类植物中相关研究还未见报道。该研究采用热不对称交错PCR(TAIL-PCR)方法克隆了水蕨血红蛋白基因的全长序列。该基因的序列总长为949 bp,包含4个外显子和3个内含子,编码189个氨基酸。预测的蛋白质(命名为CtHb)的分子量为21.14 kDa,等电点(pI)为7.81。三维结构模拟表明CtHb具有植物血红蛋白典型的三级结构:即含有A、B、C、E、F、G和H螺旋,形成了3-on-3的"三明治"结构。和水稻血红蛋白的三级结构相比,CtHb的大部分结构(包括具有远端和近端组氨酸定位的E螺旋和F螺旋的位置等)同水稻的结构极为相似。两者的不同之处主要表现在:(1)CtHb含有较长的N-端区域;(2)两者CD-loop的折叠方式不同;(3)两者螺旋B和螺旋C的连接方式不同,CtHb是通过卷曲连接的,而水稻中借助的是螺旋。结构进化分析揭示了植物血红蛋白从非共生到共生进化过程中的一些关键改变,这些改变可能有助于非共生血红蛋白向共生血红蛋白结构的转变,特别是有助于豆血红蛋白共生功能的实现。     

二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPCase)及其亚基的免疫化学特异性

用菠菜和苜蓿二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPcase)的抗体对八种植物的(RuBPCase)作双向免疫扩散反应,其免疫沉淀线均是部分交叉的(以菠菜和苜蓿KuBPCase为参照抗原)。不同品种的菠菜RuBPCase对同一品种菠菜RuBPCase抗体和不同品种苜蓿RuBPCase对同一品种苜蓿RuBPCase抗体的双向免疫扩散沉淀线均完全融合。各种植物的RuBPCase对菠菜RuBPCase大亚单位抗体的双向免疫扩散沉淀线都是完全融合的。因此植物种间RuBPCase免疫化学决定簇差异决定于小亚基上,而同一种内不同品种间酶的小亚基无免疫化学决定簇的差异。     

新疆干旱区豆科植物结瘤的固氮特性

调查了新疆干旱区72种豆科植物的结瘤固氮活性,其中33种尚未见报道。这些植物所结根瘤在外形上多数不规则,以皮层厚和白色、棕色者居多,与非干旱区的根瘤形态显著不同。根瘤固氮活力相差较大,但比一般豆科植物根瘤活性高,最高者可达当地大豆根瘤的42倍。根瘤活性与宿主的抗逆境能力有关。此外,从11种豆科植物根瘤观察到10种具有吸氢活性。对干旱区豆科共生固氮生理生态的特性进行了讨论。     

营养之花──大豆

大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ）,又称黄豆、白豆等,为豆科栽培作物,在我国各地都有种植,也广泛栽培于世界各地。由于栽培历史悠久,大豆的品种很多,根据其种子外皮颜色,可分为黄豆、青豆、黑豆等,其中以黄豆栽培最普遍。大豆不同的品种和产地,由于其遗传性和生态环境条件的不同,其营养成分也有差异。大豆因含有丰富的营养,故有“豆中之王”、“营养之花”的美称。大豆含有丰富的蛋白质,而且这些蛋白质在质量和数量上均可与肉、蛋、奶等动物性食品媲美,所以又有“植物肉”、“绿色乳牛”之誉。黄豆的营养很丰富,据黑龙江省哈尔滨…     

不同花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系

花生根系着生根瘤,能够直接利用大气中的氮气作为氮源,在花生氮素供应中占有举足轻重的地位.而有关根瘤高效固氮的机理研究甚少.本研究在盆栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,研究了19个花生品种根瘤固氮特点及其与产量的关系.结果表明: 不同品种根瘤数量、鲜质量、内含物质和固氮量等指标品种间存在显著差异.根瘤数量和鲜质量变异幅度分别为每盆170.59～696.15个和0.83～3.74 g,变异系数分别为36.1%和41.1%;豆血红蛋白含量和固氮酶活性变异幅度分别为每盆15.51～23.23 mg和2.75～20.46 μmol C₂H₄·h^-1,变异系数分别为13.1%和57.2%,后者明显高于前者,表明固氮酶活性除受豆血红蛋白含量影响外,同时受到其他因素的影响.根瘤固氮和全氮积累量变异幅度分别为每盆0.71～1.82和2.16～3.72 g,变异系数分别为21.6%和12.9%,前者明显高于后者,表明花生根瘤固氮不足时,其他氮源在一定程度上能自动补偿根瘤留下的匮缺.花生以根瘤固氮为主,供氮比例平均占总氮量的2/5以上,最高可达50%,培育高供氮比例的品种,可作为花生减氮栽培的途径之一.上述指标中,除根瘤数量外,其余指标间以及这些指标与产量均呈极显著正相关,表明根瘤固氮生理指标与根瘤供氮能力及最终产量密切相关,提高这些指标有助于同时实现高产和化肥减施.