麻疯树脂酶全长基因克隆、表达及其蛋白质结构预测

脂酶(Lipase,EC3.1.1.3)是普遍应用于皮革、饲料及生物柴油工业的工业酶制剂,具有广泛的应用价值。目前对植物来源的脂酶研究较少。本研究用在生物柴油中具有应用前景的油料植物——麻疯树(Jatrophacurcas)作为研究对象,克隆了该物种的脂酶基因(JcLIP)。通过多序列比对并结合物种的亲缘关系设计了具有较高特异性的简并引物,通过使用RT-PCR和RACE技术,最终获得了麻疯树脂酶基因的全长序列并成功地在大肠杆菌中表达,酶活测定结果表明,麻疯树脂酶在大肠杆菌中表达在包涵体中,但是能产生具有活力的蛋白质,酶活约为0.8U.mL-1。结构预测和比较表明,JcLIP蛋白质具有脂酶的结构核心和催化活性中心,而在非核心区具有较毛霉脂酶更多的插入和随机卷曲,这可能是决定二者之间酶活差异的重要原因。     

麻疯树几丁质酶性质的研究

为了评价麻疯树几丁质酶的性质,本研究采用不同pH的提取缓冲液提取麻疯树种子的几丁质酶,并比较分析了不同温度、不同反应时间对几丁质酶活性的影响。结果表明,在提取液pH为7．0时获得的几丁质酶活性最高;且在55℃时与底物胶体几丁质温育60min后可达最高酶活性。同时,本研究还提取麻疯树幼苗不同器官几丁质酶,并比较其比活力,结果表明,在叶中几丁质酶比活力最高,而根中比活力最低。实验结果为进一步研究麻疯树提供了理论依据。     

麻疯树的二萜成分

从麻疯树（Jatropha curcas L.)的根中分离得到3个二萜,鉴定为麻疯树酚酮A（iatropholone A)。麻疯树酚酮B（jatropholone B)和一个新的二萜,其结构推定为16－羟基麻疯树酚酮（16-hydroxyjatropholonc),定名麻疯树醇（jatrophol),同时还得到麻疯素（jatrophin),β-谷甾醇－β-D－葡萄糖甙（β－D－glucoside-β-sitosterol),tomentin,蒲公英脑（taraxerol)以及β-谷甾醇。     

麻疯树根的化学成分研究

从麻疯树（Ｊａｔｒｏｐｈａ ｃｕｒｃａｓ Ｌ．）的根中分离到１３ 个化合物,经理化常数和波谱鉴定（ＩＲ、１Ｈ－ＮＭＲ、１３Ｃ－ＮＭＲ、ＥＩＭＳ和ＦＡＢＭＳ）分别为∶５α－豆甾烷－３,６－二酮（１）、川皮甙（２）、β－谷甾醇（３）、蒲公英脑（４）、２Ｓ－正二十四饱和脂肪酸甘油酯－１（５）、５－羟基－６,７－二甲氧基香豆素（６）、麻疯树酚酮Ａ（７）、麻疯树酚酮Ｂ（８）、６－甲氧基－７－羟基香豆素（９）、ｃａｎｉｏｊａｎｅ （１０）、３－羟基－４－甲氧基－苯甲醛（１１）、３－甲氧基－４－羟基苯甲酸（１２）和胡萝卜甙（１３）． 其中,化合物５ 为未见报道的新化合物,化合物１、２、９、１０、１１、１２ 为首次从该植物中分得,１０ 为含有过氧基团的二萜化合物． ７ 和８ 为一对四环二萜的立体异构体,并在碱中相互转化     

麻疯树苯丙氨酸解氨酶启动子的克隆和表达载体的构建

苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase, PAL）是苯丙烷类代谢途径的关键酶,催化苯丙氨酸转化为肉桂酸,促进黄酮、香豆素等次生代谢物的生成。本文根据已克隆的麻疯树苯丙氨酸解氨酶基因JcPAL的序列设计引物,通过DNA步移技术,克隆出长度为1 334 bp的JcPAL基因起始密码子上游序列。序列分析显示其不仅具备CAAT、TATA盒这些保守元件,而且包含多种胁迫诱导元件,特别是在序列中发现一些苯丙氨酸解氨酶特有的元件。为了鉴定JcPAL基因的启动子元件,分别将长度不同的5′端侧翼区缺失体定向插入载体pBI121中, 取代原有的CaMV35S启动子,构建了4个驱动报告基因GUS的植物表达载体。     

麻疯树皮的化学成分研究

从麻疯树(Jatrophac curcus L.)的树皮中分离得到12个化合物,经理化常数和波谱鉴定(IR,1H NMR,13C NMR,EI-MS)分别为二十六酸甲酯(1),β-谷甾醇(2),蒲公英萜醇(3),蒲公英甾醇(4),伪蒲公英甾醇(5),curcusones A(6),curcusones B(7),jatropholone A(8),jatropholone B(9),3,3′,4-三甲氧基鞣花酸(10),胡萝卜甙(11),蔗糖(12)。其中化合物1,4,5,10,12为首次从该植物中分离得到。     

麻疯树毒素的分离及其某些性质

用磷酸盐缓冲液萃取,硫酸铵盐析及葡聚糖凝胶G-100柱层析后,从麻疯树种子分离出三个蛋白组分。其表观分子量分别约为34000、27000和9500道尔顿;等电点分别为8.1、8.8和8.8.它们在紫外区呈现典型的蛋白吸收光谱。组分Ⅰ毒性最大,小鼠腹腔注射半致死量(LD₅₀)为6.39mg。     

麻疯树逆境蛋白(curcin 2)基因在烟草中的表达

麻疯树（Jatropha curcas）幼苗在干旱、高低温胁迫和真菌浸染下,其叶片中诱导产生了一种新的毒蛋白curcin 2。这意味着curcin 2在其它植物中的异源表达可能会增强植物对外界胁迫的抵抗。curcin 2 cDNA的两个片断：cur2p片断（编码前成熟蛋白）和cur2m片断（编码成熟蛋白）,通过农杆菌的介导分别转化烟草并获得转基因植株。但是,只有在插入了cur2p片断的烟草中检测到了curcin 2蛋白的表达。同时,curcin 2在烟草中的表达增强了植株对烟草花叶病毒（TMV）的抗性。     

西南地区麻疯树天然种群遗传多样性的等位酶变异

为了揭示麻疯树(Jatropha curcas)天然种群的遗传多样性和遗传结构, 采用聚苯烯酰胺凝胶垂直平板电泳技术, 对采自四川、云南、贵州3个省的10个麻疯树天然种群的叶片样本进行了同工酶分析。7个酶系统10个位点的检测结果表明: 麻疯树种群水平上的遗传多样性较高, 每位点平均等位基因数为2.428 6, 多态位点百分率为97.14%, 平均期望杂合度为0.396 4。种群间遗传分化系数为0.041 3, 种群间总的基因流较高, 为5.808 9, 种群间遗传一致度较高(Shannon信息指数为0.921 7- 0.995 3)。非加权类平均法(UPGMA)聚类结果显示, 10个种群的遗传距离与地理距离相关性不显著。麻疯树天然种群具有较低程度的遗传分化、较高的基因流, 种内及种群内多样性丰富, 这为麻疯树优良品种的选育提供了良好的遗传基础。     

麻疯树核糖体失活蛋白基因的克隆和表达

麻疯树(Jatropha curcas L.)核糖体失活蛋白(curcin)是存在于麻疯树种子中的一种毒性较强的蛋白,它与蓖麻毒蛋白和相思子毒蛋白的性质相似,属Ⅰ型核糖体失活蛋白.从麻疯树种子中分离得到一种分子量为28.2 kD的蛋白质,其对无细胞系统中蛋白质合成的抑制活性较强,IC50为(0.19±0.01)nmol/L,具有RNA N-糖苷酶活性.依据curcin的N端部分氨基酸设计简并引物,通过RT-PCR和5'-RACE技术从未成熟种子总RNA中克隆到curcin全长cDNA序列.该cDNA全长由1 173个碱基组成,包含一个编码293个氨基酸的前体蛋白,前42个氨基酸为信号肽.推测的多肽序列与测定的蛋白质N端序列相同,与多种己发表的Ⅰ型核糖体失活蛋白和Ⅱ型核糖体失活蛋白的A链有一定的同源性.将curcin的编码区与表达载体pQE-30相连后,转入大肠杆菌(Escherichia coil)M15菌株中得到了有效的表达.将表达的融合蛋白纯化后发现,它具有抑制无细胞系统蛋白质合成的能力.     

一个麻疯树RING型锌指蛋白基因JcRFP1的克隆及表达

首次从麻疯树胚乳cDNA丈库中克隆得到一个RJNG型锌指蛋白基（GenBank登录号为JF920726）,命名为JcRFP1。该cDNA长度为728bp,包含编码JcRFP1蛋白的完整开放阅读框（516bp）。脚,基因在麻疯树各器官中均检测到表达且表达量依次为：叶〉茎〉花〉果实〉种子〉根。将克隆到的JcRFP1基因的cDNA序列连接到表达载体pET32a（＋）上,导入BL21（DE3）pLysS菌株,成功诱导表达相对分子质量为33．2kDa的可溶性融合蛋白。该融合蛋白免疫新西兰大白兔,得到效价为1：6500的抗血清。研究表明,JcRFP1蛋白具有体外泛素连接酶E3活性,在麻疯树体内可能参与油菜素甾醇信号转导途径。     

麻疯树中ADP核糖基化因子基因的克隆和表达

从麻疯树cDNA文库中筛选到包含完整编码序列的ADP核糖基化因子的cDNA序列,命名为Jc-arf．其长度为887bp,开放阅读框546bp,推测的编码蛋白含181个氨基酸残基,具有典型的GTP结合蛋白家族的特点：P框（GLDAAGKT）、G’框（DVGGQ）和G框（NKQDL）。序列分析显示,Jc-arf矿接近于人类ClassI型arf基因,其蛋白序列与多种植物ARF有很高的同源性。半定量RT-PCR结果显示,Jc-arf的表达具有一定的组织特异性,在花中最丰富。PEG、低温、NaCl胁迫下,Jc-arf的表达受PEG和低温的诱导,而对NaCl胁迫不敏感。     

麻疯树核糖体失活蛋白基因的克隆和表达

麻疯树(Jatropha curcas L.)核糖体失活蛋白(curcin)是存在于麻疯树种子中的一种毒性较强的蛋白,它与蓖麻毒蛋白和相思子毒蛋白的性质相似,属Ⅰ型核糖体失活蛋白。从麻疯树种子中分离得到一种分子量为28.2kD的蛋白质,其对无细胞系统中蛋白质合成的抑制活性较强,IC_(50)为(0.19±0.01)nmol/L,具有RNA N-糖苷酶活性。依据curcin的N端部分氨基酸设计简并引物,通过RT-PCR和5′-RACE技术从未成熟种子总RNA中克隆到curcin全长cDNA序列。该cDNA全长由1 173个碱基组成,包含一个编码293个氨基酸的前体蛋白,前42个氨基酸为信号肽。推测的多肽序列与测定的蛋白质N端序列相同,与多种已发表的Ⅰ型核糖体失活蛋白和Ⅱ型核糖体失活蛋白的A链有一定的同源性。将curcin的编码区与表达载体pQE-30相连后,转入大肠杆菌(Escherichia coil)M15菌株中得到了有效的表达。将表达的融合蛋白纯化后发现,它具有抑制无细胞系统蛋白质合成的能力。     

小桐子非特异性脂质转移蛋白A的基因克隆及其表达和功能分析

基于我们最近获得的小桐子低温驯化转录组和数字基因表达谱数据,本工作研究了低温驯化条件下差异表达变化较大的非特异性脂质转移蛋白A基因JcnsLTPA。克隆到该基因的cDNA序列全长833 bp,开放阅读框长度513 bp,编码170个氨基酸,存在ATT_LTSS典型保守功能基序。其启动子区域中鉴定到了TATA框、CAAT框、CATA框、W框等顺式作用元件以及CRT/DRE低温响应元件。半定量RT-PCR分析表明,该基因在茎、根、叶中都有表达,以茎中表达量最高、且受低温诱导最显著。同时,酵母表达JcnsLTPA也提高了重组酵母菌的抗低温能力。这些结果充分说明了小桐子JcnsLTPA是与抗冷性密切相关的基因,可以用于小桐子的抗冷性遗传改良。     

小桐子早期光诱导蛋白ELIP基因的克隆及其与靶向miRNA的互作与低温下共表达分析

【目的】作为一种喜温冷敏植物,低温严重影响小桐子的生长发育、地域分布与产量。前期工作发现12 ℃低温锻炼可显著提高小桐子的抗冷性,小桐子早期光诱导蛋白(ELIP)基因是低温高响应基因。为探究JcELIP在小桐子低温响应中的作用,全面了解JcELIP的结构、调控机制、进化关系及JcELIP与miRNAs的互作关系,也为后续小桐子抗冷分子育种提供一个重要的候选基因资源。【方法】通过RT-PCR克隆了小桐子JcELIP基因并对其进行了系统的生物信息学分析,采用RT-qPCR分析了JcELIP基因在根、茎、叶中及12 ℃低温锻炼过程中的表达变化,鉴定了与JcELIP互作的miRNAs,进行了12 ℃低温锻炼过程中的共表达分析。【结果】结果显示,该基因完整的开放阅读框(ORF)为585 bp,编码194个氨基酸,蛋白大小为2.04 kD,理论等电点为9.59,属于稳定的疏水碱性蛋白,具有3个疏水跨膜螺旋;三级结构主要由ɑ-螺旋和无规则卷曲组成,具有叶绿素a/b结合位点。顺式作用元件预测显示JcELIP具有脱落酸等激素响应元件。进化分析显示,小桐子JcELIP与木薯MeELIP同源性最高。RT-qPCR分析显示,正常生长条件下小桐子JcELIP在根、茎、叶中的表达量无显著差异;12℃冷锻炼条件下JcELIP在叶中表达快速上调,48 h时其表达量达到对照组的64.8倍,表明JcELIP参与了小桐子对冷胁迫的响应与适应。基于小桐子降解组数据,鉴定到miR390-x、miR6476-x和novel-m0090-3p等8个miRNAs对JcELIP的表达具有调控作用;共表达分析结果表明在12 ℃低温锻炼过程中JcELIP的表达受miR390-x和novel-m0090-3p显著的负调控。     

小桐子生殖组织基因表达谱

虽然表达序列标签(ESTs,mRNA片段序列)已广泛用于高效基因发现和补充基因组注释的工作,最近,与实时荧光定量反转录PCR(qRT-PCR)结合,它也开始应用于种系遗传学、转录谱及其蛋白组学方面.通过对油料木本植物小桐子(J.curcas)的生殖组织基因表达水平的分析,预期可能找到一些与油脂合成相关的基因.这些研究成...     

Characterization of a New Stearoyl-acyl Carrier Protein Desaturase Gene from Jatropha curcas

A new full-length cDNA of stearoyl-acyl carrier protein desaturase was obtained by RT-PCR and RACE techniques from developing seeds of Jatropha curcas. Sequence alignment showed that its deduced amino acid sequence had high similarity with other stearoyl-acyl carrier protein desaturases. The gene was functionally expressed in E. coli and the desaturating activity of recombinant protein was easily detected when assayed in vitro with added spinach ferredoxin. Southern blot analysis indicated that the gene was a member of a small gene family. Northern blot analysis revealed it was highly expressed in developing fruits of J. curcas. Revisions requested 16 December 2005; Revisions received 6 February 2006