黄瓜Cu/Zn-SOD基因克隆及可溶性表达和纯化

[目的]克隆黄瓜Cu/Zn-SOD基因,并利用大肠杆菌进行可溶性表达、纯化及活性测定。[方法]采用Trizol法提取黄瓜表皮的总RNA,然后设计特异性引物,通过RT-PCR技术克隆获得黄瓜Cu/Zn-SOD基因。该基因与p GEX2T载体相连后,转化大肠杆菌BL21(DE3),摸索可溶性表达方法。利用GST亲和层析方法纯化目标蛋白,SOD酶活性测定采用邻苯三酚法。[结果]成功地克隆了全长为459 bp的黄瓜Cu/Zn-SOD基因,编码152个氨基酸。Protein Blast分析表明其结构域中分别包含Cu2+、Zn2+结合位点,为典型的Cu/Zn-SOD酶。目标蛋白可溶性表达条件是16℃、0. 1 mmol/L IPTG诱导20 h。SDS-PAGE分析表明GST亲和层析成功地获得重组黄瓜Cu/Zn-SOD。活性测定表明两次纯化的蛋白样品SOD酶活力分别为2 328. 9 U/m L、2 144. 7 U/m L。[结论]从黄瓜表皮中克隆获得Cu/Zn-SOD基因,该基因在大肠杆菌系统中获得可溶性表达,纯化后的重组蛋白具有较高的SOD酶活力。     

低氧-复氧胁迫对鲢抗氧化酶活性及Cu/Zn-SOD和Mn-SOD基因表达的影响

为探究低氧-复氧胁迫对鲢(Hypophthalmichthys molitrix)抗氧化酶活性及Cu/Zn-SOD和Mn-SOD基因表达的影响, 对鲢进行急性低氧、持续低氧及复氧实验, 进而分析血清、心脏和肝脏中不同抗氧化酶和SODs基因表达的变化特征。结果表明: 在急性低氧胁迫后, 血清中总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性随着氧浓度的降低均呈上升趋势, 但超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先升后降的趋势。在持续低氧胁迫后, 血清中T-AOC和GSH-PX活性随着低氧胁迫时间的增加显著升高(P<0.05); 心脏中SOD活性显著高于常氧水平(P<0.05), 但Cu/Zn-SOD和Mn-SOD基因表达在低氧胁迫24h时显著低于常氧水平(P<0.05); 肝脏中SOD活性在低氧胁迫24h时显著高于常氧水平(P<0.05), 且Cu/Zn-SOD和Mn-SOD基因表达在低氧胁迫24h时也显著高于常氧水平(P<0.05)。复氧后, 血清、心脏和肝脏中T-AOC、SOD、CAT和GSH-PX活性均能恢复至常氧水平, 且心脏和肝脏中Cu/Zn-SOD和Mn-SOD基因表达的也能恢复至常氧水平, 但肝脏中Mn-SOD基因表达恢复至常氧水平较在心脏中所需时间更少。因而, 鲢可以通过调节抗氧化酶的活性来保护自身免受氧化应激造成的损伤。研究为解析低氧胁迫下鲢抗氧化应激机制提供了基础。     

Cu/Zn-SOD基因植物表达载体的构建及其在烟草中的表达

为研究Cu/Zn-SOD基因在提高转基因植物抗逆性方面的作用,从一株地热芽孢杆菌(Geobacillus)中克隆得到Cu/Zn-SOD基因,以pZP211质粒为表达载体,构建了植物表达载体pZP211-Cu/ZnSOD,并通过农杆菌介导对烟草进行遗传转化.经PCR检测证明已获得转Cu/Zn-SOD基因的烟草.进而测定转基因烟草的SOD活力,结果表明Cu/Zn-SOD基因在烟草中高效表达.对转基因烟草进行耐盐性检测,证明Cu/Zn-SOD基因确实能够提高烟草对盐胁迫的耐受性.     

刺芹侧耳两种保护酶基因的克隆、分析及温度对其表达量的影响

为了探究温度胁迫下刺芹侧耳中过氧化氢酶和铜锌超氧化物歧化酶基因的作用,本研究通过RT-PCR方法对刺芹侧耳转录组数据库检索得到的过氧化氢酶（CAT）和铜锌超氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）基因进行克隆,并利用荧光定量PCR分析在高低温胁迫下CAT和Cu/Zn-SOD基因的表达量,以探讨刺芹侧耳中这两种保护酶基因在高、低温胁迫下的响应特征。结果表明,克隆得到的CAT和Cu/Zn-SOD基因开放阅读框长度分别为1 581bp和582bp,分别编码526个和193个氨基酸,分子量分别为59.6kDa、19.62kDa,等电点分别为6.35、6.31。在高温（35℃）和低温（4℃）两组处理中,CAT和Cu/Zn-SOD基因的表达量及酶活均在处理48h时达到最高且与对照组呈现显著差异,说明两种基因在刺芹侧耳抵御高低温胁迫的过程中具有重要作用。本研究结果初步研究了温度胁迫下刺芹侧耳中CAT与Cu/Zn-SOD基因的生物学功能,为进一步解析刺芹侧耳抵抗温度胁迫的机理奠定基础。     

碱茅(puccinellia tenuifolra)Put-Cu/Zn-SOD基因的克隆及在酵母中的表达

从碱茅根cDNA文库分离得到Put-Cu/Zn-SOD全长cDNA,其序列全长为2 700 bp,该基因的开放读码框为长615 bp,所编码的蛋白由204个氨基酸组成,其预测分子量约为20.6 kD、理论等电点约为5.63.Put-Cu/Zn-SOD氨基酸序列与水稻Cu/Zn-SOD序列有较高的同源性为87%.将Put-Cu/Zn-SOD基因构建到酵母表达载体pYES2,并转化至酵母(INVSc1).对pYES2-Put-Cu/Zn-SOD转化酵母进行盐碱、氧化胁迫实验.结果表明:重组酵母的抗盐碱、氧化能力明显高于对照(pYES2转化酵母),结果显示了碱茅的Cu/Zn-SOD基因在酵母表达中,具有提高酵母抗盐碱和耐氧化能力.     

乳酸克鲁维酵母Cu/Zn-SOD基因的克隆及在酿酒酵母中的表达研究

根据Genbank中乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)的Cu/Zn-SOD基因序列设计引物,通过PCR扩增得到Cu/Zn-SOD基因。在PGK1启动子驱动下,将该基因与荧光报告基因GFP融合,分别构建重组质粒YEplac195-PSGA和YCplac33-PSGA,并转化酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W303α菌株。通过菌落PCR和荧光显微观察证实乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)的Cu/Zn-SOD基因在W303α中成功表达。将获得的阳性转化子在添加20mmol/L百草枯的发酵培养基中进行发酵,SOD的比活力和总活力分别是不添加百草枯培养基中发酵菌体的6.7倍和4.7倍。通过热激胁迫处理进一步探讨Cu/Zn-SOD对宿主sod1Δ酿酒酵母菌株EG118耐受力的影响,结果显示抗热击能力的顺序为EG118(YEplac195-PSGA)EG118(YCplac33-PSGA)EG118。以上结果为发酵工业中防止菌体老化和增强菌体的发酵能力提供一定的理论指导,也为后续的Cu/Zn-SOD体外分子定向进化改造奠定必要的基础。     

低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片SOD和CAT基因表达与活性变化的影响水

研究了低温胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片Mn-SOD、Cu/Zn-SOD和CAT mRNA基因表达和酶活性变化及其与抗冷性的关系.结果表明:低温胁迫下,嫁接与自根黄瓜叶片Cu/Zn-SOD、Mn-SOD mRNA基因相对表达量变化分别与其Cu/Zn-SOD、Mn-SOD活性变化相吻合,而CATmRNA相对表达量变化与其CAT活性变化并不一致;嫁接黄瓜叶片Cu/Zn-SOD和Mn-SOD mRNA相对表达量及SOD、Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性均高于自根黄瓜,MDA含量和电解质渗漏率均低于自根黄瓜,嫁接黄瓜较高的SOD基因表达量调控的较高SOD活性是其抗冷性强于自根黄瓜的主要因素;嫁接黄瓜的功能叶CAT mRNA相对表达量略高于自根黄瓜,而幼叶CAT mRNA相对表达量低于后者,但两者CAT活性差异不大,说明低温胁迫对嫁接黄瓜叶片CAT mRNA相对表达量及CAT活性的影响不大.     

低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片SOD和CAT基因表达与活性变化的影响

研究了低温胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片Mn-SOD、Cu/Zn-SOD和CAT mRNA基因表达和酶活性变化及其与抗冷性的关系.结果表明:低温胁迫下,嫁接与自根黄瓜叶片Cu/Zn-SOD、Mn-SOD mRNA基因相对表达量变化分别与其Cu/Zn-SOD、Mn-SOD活性变化相吻合,而CATmRNA相对表达量变化与其CAT活性变化并不一致;嫁接黄瓜叶片Cu/Zn-SOD和Mn-SOD mRNA相对表达量及SOD、Cu/Zn-SOD和Mn-SOD活性均高于自根黄瓜,MDA含量和电解质渗漏率均低于自根黄瓜,嫁接黄瓜较高的SOD基因表达量调控的较高SOD活性是其抗冷性强于自根黄瓜的主要因素;嫁接黄瓜的功能叶CAT mRNA相对表达量略高于自根黄瓜,而幼叶CAT mRNA相对表达量低于后者,但两者CAT活性差异不大,说明低温胁迫对嫁接黄瓜叶片CAT mRNA相对表达量及CAT活性的影响不大.     

嗜盐古菌Haloferax sp. D1227中超氧化物歧化酶功能鉴定及其增强细菌耐盐性的研究

【背景】细菌、酵母或植物来源的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)编码基因在异源宿主中表达并提高宿主耐盐性的研究已有一些报道,其异源宿主也多为植物,而古菌来源的超氧化物歧化酶编码基因在细菌中成功表达并提高其耐盐性的研究尚无报道。【目的】寻找嗜盐古菌Haloferax sp.D1227中的超氧化物歧化酶编码基因并鉴定其功能,将其在4-硝基苯酚降解细菌Burkholderia sp.SJ98中表达,研究该古菌的超氧化物歧化酶对菌株SJ98耐盐性和降解4-硝基苯酚功能的影响。【方法】通过生物信息学方法寻找嗜盐古菌D1227中潜在的超氧化物歧化酶编码基因,利用表达载体p ET-28a和广泛宿主载体p BBR1MCS-2将其分别在E.coli BL21(DE3)和4-硝基苯酚的降解菌株SJ98中异源表达,检测细胞抽提液和纯化蛋白的超氧化物歧化酶比活力。分别以葡萄糖和4-硝基苯酚为碳源,在M9培养基和添加500 mmol/L Na Cl(Na Cl含量约3%)的M9培养基中分别培养细菌SJ98的重组菌株和空载体重组菌株,利用全自动生长曲线分析仪和高效液相色谱等方法检测重组菌株的生长能力和对4-硝基苯酚的降解能力。【结果】通过生物信息学分析,在嗜盐古菌D1227基因组中发现了潜在的超氧化物歧化酶编码基因sod A,其在E.coli BL21(DE3)和菌株SJ98中分别异源表达均具有超氧化物歧化酶活力[细胞抽提液的比活力分别为21.07±0.02 U/mg和84.56±0.16 U/mg,从BL21(DE3)菌株纯化的蛋白Sod AD1227比活力为179.46±3.43 U/mg]。在添加500 mmol/L Na Cl的M9培养基中培养时,以葡萄糖为碳源,重组菌株SJ98[p BBR-sod A]仍可正常生长,而空载体对照菌株SJ98[p BBR1MCS-2]几乎丧失了生长能力;以4-硝基苯酚为碳源,菌株SJ98[p BBR-sod A]保持了利用底物生长和降解底物的能力,而菌株SJ98[p BBR1MCS-2]的生长和降解能力几乎丧失。用软件Phyre2模拟分析Sod AD1227的单体结构,该蛋白拥有Fe/Mn-SOD家族的典型结构特征,推测其属于Fe/Mn-SOD家族。【结论】本研究为利用古菌SOD对细菌进行改造以适应高盐环境中降解有机污染物的应用提供了潜在的可行性。     

菜心SOD基因的克隆及其在低温条件下的表达分析

采用同源克隆法从菜心中获得3个SOD基因,并进行生物信息学分析,采用qRT-PCR分析3个基因在不同组织器官和低温胁迫下的表达模式。结果表明:(1)获得Cu/Zn-SOD、Fe-SOD、Mn-SOD基因的ORF,分别命名为BclCZSD、BclFSD、BclMSD,序列长分别为459、639、696bp,分别编码152、212、231个氨基酸。(2)生物信息学分析显示,3种蛋白均为稳定的亲水性蛋白,均不存在跨膜结构和信号肽,BclCZSD的二级结构以无规则卷曲为主,含有2个Cu/Zn-SOD结构域,BclFSD和BclMSD的二级结构以α-螺旋为主,含有一个相同的Mn/Fe-SOD结构域;进化分析显示BclCZSD和BclMSD与油菜最先聚在一个分支,BclFSD与甘蓝、萝卜、油菜、芜菁聚在一个分支。(3)qRT-PCR结果显示,BclCZSD、BclFSD和BclMSD基因在菜心根、茎、叶和叶柄中均有表达,且在根、茎、叶和叶柄中的表达模式不完全相同;低温条件下,3个基因的表达量随着胁迫时间的延长均呈先升高后降低的变化趋势。研究结果为进一步探讨菜心SOD基因在低温胁迫下的响应机制奠定了基础。     

虾夷扇贝铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆与转录表达特性分析

利用RACE和克隆等方法得到了虾夷扇贝铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)基因全长cDNA序列,该序列全长1 064 bp,5′和3′非编码区(UTR)分别为61 bp和541 bp,开放阅读框(ORF)462 bp,编码153个氨基酸和一个终止密码子.分析发现,此氨基酸序列含有形成二硫键的两个半胱氨酸残基以及4个铜结合位点、4个锌结合位点,与已知的Cu/Zn-SOD结构相似,与其它物种同源性较高.进行虾夷扇贝组织分布及发育过程中不同时期的实时荧光定量监测,发现鳃中Cu/Zn-SOD基因mRNA相对表达量最高,肾次之,血淋巴中最低;不同发育阶段Cu/Zn-SOD表达量变化明显,其中受精卵和早期D形幼体两个时期表达量相对较高.     

硫化物胁迫对凡纳滨对虾血细胞抗氧化酶基因表达的影响

硫化物是水产养殖过程中常见的水体污染物之一,为探讨抗氧化酶在凡纳滨对虾Litopenaeus vannamei血细胞抗硫化物胁迫中的作用,以不同浓度(0 mg·L~(-1)和2.0 mg·L~(-1))的硫化物对凡纳滨对虾进行胁迫,于胁迫后的0 h、6 h、12 h、24 h和48 h取血淋巴,测定血细胞中铜锌超氧化物歧化酶(Cu,Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和硫氧还蛋白(TRx)基因表达量的变化。结果显示,Cu,Zn-SOD和TRx的表达量在胁迫的6~24 h显著上升,在48 h时恢复至对照组水平;Mn-SOD和GPx的表达量在胁迫的6~48 h均显著上调;CAT表达水平在胁迫的12 h开始有显著提高。这些结果表明凡纳滨对虾血细胞抗氧化相关基因的表达均被诱导上调,以进行防御;Cu,Zn-SOD、Mn-SOD、GPx和TRx均对硫化物胁迫敏感,在胁迫前期发挥作用,CAT主要在胁迫后期发挥作用。     

小麦光温敏雄性不育系BS366铜锌超氧化物歧化酶基因的克隆及表达分析

超氧化物歧化酶(SOD,superoxide dismutase)是植物中一种主要的抗氧化酶,在植物应对逆境胁迫及抗衰老中起重要作用。本研究从基因芯片数据中筛选获得小麦Cu/Zn-SOD基因的EST序列,通过序列比对后拼接得到小麦Cu/Zn-SOD的候选基因,利用PCR技术在小麦光温敏雄性不育材料BS366中克隆并获得该基因。通过对Cu/Zn-SOD基因序列进行生物信息学分析,结果表明,该基因拥有连续且完整的开放阅读框,长495bp,编码164个氨基酸。氨基酸序列分析发现,该蛋白具有保守的Cu/Zn-SOD功能结构域与典型的Cu/Zn-SOD三维结构,且定位于细胞质中。通过同源进化分析表明,该蛋白与二穗短柄草(Brachypodium distachyon(L.)Beauv.)和大麦(Hordeum vulgare L.)的Cu/Zn-SOD蛋白亲缘关系较近,相似度分别为89%和94%。利用实时荧光定量PCR技术对其在小麦不同组织的表达特异性及不同逆境胁迫下的表达模式进行分析,结果表明,该基因在根、茎、叶、雌蕊、雄蕊、颖壳中均有表达,属于组成型表达,且在小麦的地上部含叶绿体的组织中含量较高;同时受多种胁迫诱导,可能参与了多种胁迫诱导调控途径。通过对该基因在不同育性环境中BS366育性转换期花药中的表达模式分析,发现可育环境下,在小孢子母细胞时期和减数分裂期的表达量分别约为对照的8倍与16倍;而不育环境下,该基因表达水平无明显变化。因而推测,小麦Cu/Zn-SOD基因可能参与了光温敏雄性不育系BS366的育性调控。本研究为深入研究Cu/Zn-SOD基因在小麦中的作用机理奠定了重要基础。     

两种书虱微卫星富集文库的构建及比较

利用链霉亲和素与生物素之间的强亲和性原理,将链霉亲和素偶联的磁珠与微卫星探针(AC)12、(TC)12、(ATC)8、(ATG)8、(AAC)8、(ATAC)6及(GATA)6退火结合后,再亲和捕捉含接头和微卫星序列的单链书虱基因组DNA限制性酶切目的片段,经PCR扩增形成双链后进行克隆、建库。结果表明本研究成功构建了嗜卷书虱和嗜虫书虱共13个微卫星富集文库,包括6个嗜卷书虱文库,7个嗜虫书虱文库,其平均阳性克隆率为71.17%。经检测发现共得到两种书虱260个微卫星位点。这两种书虱微卫星富集文库的建立和高多态性微卫星位点的筛选将为嗜卷书虱和嗜虫书虱的种群遗传与进化、基因连锁图谱构建、分子系统发育研究等提供大量分子遗传标记,对其在实仓中的持续控制提供遗传学信息。     

肌萎缩性侧索硬化症相关的Cu,Zn-SOD

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）被称为生物体内自由基的清洁剂,其主要形式Cu,Zn-SOD称SOD1. SOD1突变体可引起致死性运动神经元疾病肌萎缩性侧索硬化症(ALS).但是,SOD1的毒性机理尚未完全清楚.本文概述了SOD1、Cu分子伴侣（copper chaperone for SOD1,CCS）的分子结构和CCS活化SOD1的机理,重点分析了突变体SOD1构象变化的原因及其在ALS中的可能致病机制的最新研究进展.     

杀虫剂胁迫下嗜卷书虱和嗜虫书虱能源物质的代谢比较

采用比色法测定嗜卷书虱（Liposcelis bostrychophila）和嗜虫书虱（L．entomophila）体内甘油三酯、多糖和可溶性蛋白的贮存量。结果表明,嗜虫书虱体内3种物质的贮存量均显著高于嗜卷书虱。在毒死蜱和丁硫克百威的胁迫下,嗜虫书虱体内3种物质的变化幅度均大于嗜卷书虱,其中甘油三酯的含量先增高后降低,整体呈现下口抛物线趋势;多糖和可溶性蛋白的消耗率增加。这些说明在毒死蜱和丁硫克百威的作用下,书虱更多地启动了多糖和可溶性蛋白的代谢,降低了对甘油三酯的利用,以应对杀虫剂的胁迫。     

无色书虱AChE基因克隆及其系统进化分析

利用RT-PCR结合RACE技术克隆获得了无色书虱Ld acel的3'端序列和Ld ace2的全长序列(GenBank登录号分别为:FJ647186和FJ647187).其中Ld ace2基因全长2111 bp,ORF 1917 bp,编码638个氨基酸组成的前体蛋白,成熟蛋白的分子量为71.9 kDa,理论等电点为4.70,序列比对表明该基因包括AChE家族的所有保守性功能位点;Ld acel基因仅获得了3'端1616 bp的序列,编码500个氨基酸残基,序列比对发现,除缺少形成一对二硫键的半胱氨酸外,Ld acel包含了AChE家族的所有保守性功能位点.结合其它物种AChE构建的分子进化树可以看出,AChE分为4个类群:昆虫I型AChE类群、脊椎动物AChE类群、昆虫Ⅱ型AChE类群和线虫AChE类群,其中无色书虱Ld acel和Ld ace2分别属于昆虫Ⅰ型AChE类群和昆虫Ⅱ型AChE类群,且与嗜卷书虱和嗜虫书虱的AChE具有最近的进化关系.     

水稻细胞质铜锌超氧化物歧化酶基因的序列和表达分析

以水稻(Oryza sativa)品种Cpslo17幼穗为材料,通过RT-PCR克隆了长度为698bp的编码水稻细胞质铜锌超氧化物歧化酶基因(OsCu/Zn-SOD)。序列分析表明其覆盖基因完整编码框,编码由152个氨基酸组成的蛋白,它与玉米(Zea maize)Cu/Zn-SOD基因序列的相似率为88%。TargetP和ChloroP预测编码蛋白N端无信号肽序列,且此编码区段有8个外显子和7个内含子。利用Swiss-Model站点预测OsCu/Zn-SOD三维结构,并分析其铜锌离子结合位点的结构。RT-PCR结果表明OsCu/Zn-SOD在水稻不同品种均有表达,但表达量存在差异,OsCu/Zn-SOD在Cpslo17的分裂旺盛的幼嫩组织如幼穗、开花期花序和未成熟种子中表达量较高,而在叶片中表达量相对较低,在愈伤组织中表达微弱。     

玉米ZmSOD基因克隆及其在干旱胁迫下的表达

为探讨超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)基因在玉米抗逆反应中的作用,研究选用2个抗旱性有明显差别的玉米品种为试验材料,采用RT-PCR、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及二维凝胶电泳(2-DE)耦联的基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱(MALDI-TOF)法,对ZmSOD基因的序列结构及其在干旱胁迫下的表达特性进行分析。结果表明：(1)从干旱敏感品种‘登海605’(DH605)和抗旱品种‘蠡玉35’(LY35)玉米叶片中分别成功克隆出ZmSOD1和ZmSOD2基因。DH605中ZmSOD1开放阅读框(ORF)全长456 bp,编码151个氨基酸,编码的蛋白等电点为5.76,分子量为15.05 kD。LY35中ZmSOD2ORF全长459 bp,编码152个氨基酸,编码的蛋白等电点为5.65,分子量为15.11 kD;ZmSOD1和ZmSOD2是亲水性稳定蛋白,都含有Cu/Zn-SOD结构域,蛋白序列N端无信号肽及无跨膜结构域。同源性和系统进化分析表明,玉米ZmSOD和谷子Cu/Zn-SOD2的亲缘关系最近,相似性高达96.05%。(2)在干旱条件下,ZmSOD1在DH605中转录水平明显降低,LY35中ZmSOD2转录水平显著升高;2-DE耦联的质谱分析显示：ZmSOD1在DH605中表达量明显降低,LY35中ZmSOD2表达量无显著性变化,却检测到Mn-SOD蛋白表达量显著增加。(3)相关分析显示,干旱条件下,DH605叶片中ZmSOD1转录水平和其蛋白丰度及SOD酶活性呈极显著性正相关,LY35叶片中ZmSOD2转录水平与SOD酶活性呈显著性正相关。研究结果为进一步探索SOD基因在调节玉米抗性以及逆境胁迫应答过程中的作用机制提供了基础。     

烟粉虱MEAM1隐种磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因克隆与表达分析

【目的】本研究旨在从烟粉虱Bemisia tabaci中东-小亚细亚1隐种(Middle East-Asia Minor 1, MEAM1)中克隆磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase, PHGPX)基因,鉴定其在烟粉虱不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达情况,明确其在烟粉虱应对外界环境压力中的功能。【方法】利用3′RACE克隆和测定烟粉虱MEAM1隐种内PHGPX基因的cDNA全长序列,并对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析;利用定量RT-PCR技术对该基因在烟粉虱MEAM1隐种不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达量进行分析。【结果】获得了烟粉虱MEAM1隐种两个磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因的全长cDNA序列,分别命名为BtB-PHGPX1(GenBank登录号:KY312116)和BtB-PHGPX2(GenBank登录号:KY312117)。序列分析表明,BtB-PHGPX1基因开放阅读框全长732 bp,编码243个氨基酸;BtB-PHGPX2基因开放阅读框全长567 bp,编码188个氨基酸。序列比对结果表明两基因的编码蛋白内均具有谷胱甘肽过氧化物酶保守的半胱氨酸、谷氨酰胺和色氨酸残基位点。BtB-PHGPX1在烟粉虱MEAM1隐种卵内表达量显著高于其在若虫、伪蛹、雌成虫和雄成虫内的表达量,BtB-PHGPX2在烟粉虱MEAM1隐种卵内的表达量显著低于其在若虫、伪蛹和雌成虫内的表达量(P<0.05)。BtB-PHGPX1和BtB-PHGPX2在雌成虫内的表达量均显著高于雄成虫内。吡虫啉处理雌成虫2 h时两基因的表达量均较对照显著提高(P<0.05),处理后5, 10和24 h时其表达量均较对照显著下降(P<0.01)。【结论】本研究克隆了烟粉虱MEAM1隐种两个PHGPX基因的序列全长,明确了其在不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的差异表达,推测PHGPX在烟粉虱抵御环境压力及杀虫剂胁迫时可能发挥着重要的防御作用。