植物种子贮藏蛋白质及其细胞内转运与加工

高等植物种子成熟过程中贮存大量的贮藏蛋白质作为种子发芽和初期生长的重要营养来源。根据溶解性不同,种子贮藏蛋白质可分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4类。在种子胚发育过程中,醇溶蛋白在粗面内质网合成后形成蛋白质聚集体,直接出芽形成蛋白体并贮存其中。白蛋白、球蛋白和谷蛋白在粗面内质网以分子量较大的前体形式合成后,根据各自的分选信号进入特定的运输囊泡,经由受体依赖型运输/聚集体形式运输转运至蛋白质贮藏型液泡中,然后经过液泡加工酶等的剪切转换为成熟型贮藏蛋白质并贮存其中。蛋白质的合成、分选、转运和加工等过程影响种子蛋白质的品质及含量。该文对种子贮藏蛋白质的分类和运输、加工以及这些过程对种子蛋白质品质和含量的影响进行了概述。     

植物种子贮藏蛋白质及其细胞内转运与加工

高等植物种子成熟过程中贮存大量的贮藏蛋白质作为种子发芽和初期生长的重要营养来源。根据溶解性不同, 种子贮藏蛋白质可分为白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4类。在种子胚发育过程中, 醇溶蛋白在粗面内质网合成后形成蛋白质聚集体, 直接出芽形成蛋白体并贮存其中。白蛋白、球蛋白和谷蛋白在粗面内质网以分子量较大的前体形式合成后, 根据各自的分选信号进入特定的运输囊泡, 经由受体依赖型运输/聚集体形式运输转运至蛋白质贮藏型液泡中, 然后经过液泡加工酶等的剪切转换为成熟型贮藏蛋白质并贮存其中。蛋白质的合成、分选、转运和加工等过程影响种子蛋白质的品质及含量。该文对种子贮藏蛋白质的分类和运输、加工以及这些过程对种子蛋白质品质和含量的影响进行了概述。     

水稻低谷蛋白创新种质的选育和鉴定

谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白,占种子总蛋白的70%以上,是稻米蛋白中可供人体吸收的主要成分。低谷蛋白稻米可以满足肾脏病人和并发肾脏机能损害的糖尿病患者在蛋白代谢方面的特殊需求,因此培育适合肾脏病人食用的低谷蛋白品种已成为水稻遗传改良的重要目标。本研究通过引进日本低谷蛋白品种LGC-1,于2009年配置其与江苏高产优质粳稻武育粳3号的杂交组合,经过6代自交和农艺性状筛选结合分子标记辅助选择,于2013年选育出3个低谷蛋白新品系。经分子标记检测、种子总蛋白SDS-PAGE分析和谷蛋白含量测定表明,这3个品系谷蛋白含量均降至LGC-1水平,显著低于普通推广品种,且农艺性状表现优异,为水稻低谷蛋白新品种选育提供了优良的新种质。     

3种生态型翅果油树种子贮藏蛋白分析

采用考马斯亮蓝G-250染色法和SDS-PAGE电泳技术对翅果油树3种生态类型种子贮藏蛋白含量进行测定和图谱分析.结果显示:大宫灯、长果型、小宫灯3种生态类型种子中总贮藏蛋白含量分别为33.753%、32.075%和26.633%;3种生态类型种子贮藏蛋白均以谷蛋白含量最高(65.971%～68.267%),其次为球蛋白和清蛋白,醇溶蛋白的含量最低;电泳图谱显示,3种生态类型之间清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的蛋白质条带信息均存在差异.研究表明,翅果油树3种生态类型间种子贮藏蛋白具有多态性.     

小麦籽粒蛋白质组分的生态变异及与植株氮转化的关系研究

小麦籽粒蛋白质和蛋白质组分含量决定了小麦面团流变学特性和加工品质、籽粒蛋白质组分的形成与植株氮素吸收利用密切相关,且蛋白质组分的合成有一定的顺序性。对不同生态区的小麦籽粒蛋白质组分合成进行了研究。结果表明,蛋白质及组分含量存在明显的基因型差异,徐州点蛋白质和谷蛋白含量显著大于南京点;花期氮素积累量和花后氮素转运量徐州点显著大于南京点,而花后氮同化量南京点显著大于徐州点;清蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与花后植株氮素转运量呈显著正相关。不同生态点小麦花后发育速率模式基本一致,但南京点发育进程迟于徐州点;在籽粒形成期和灌浆后期,南京点的发育速率较快,降低了清蛋白和谷蛋白的合成,导致南京点籽粒蛋白质含量降低。     

水稻锌铁转运蛋白ZIP基因家族研究进展

锌(zinc, Zn)和铁(iron, Fe)是水稻(Oryza sativa L.)生长必需的矿质元素,也是人体必需的微量元素。水稻体内Zn、Fe含量维持在适宜水平有利于提高其产量和品质,提高稻米中Zn、Fe含量能够在一定程度上解决人体Zn、Fe营养缺乏的问题。因此,研究水稻中Zn和Fe等微量元素转运蛋白的具体功能对于提高水稻产量和稻米品质具有重要意义。锌铁转运蛋白(zinc-regulated transporters and iron-regulated transporter-like protein, ZIP)负责Zn和Fe等离子的吸收、转运和分配,是维持水稻中Zn和Fe平衡的重要转运蛋白,其表达水平受Zn和Fe水平影响。ZIP基因家族在自然群体中具有丰富的等位变异,而且某些单倍型存在明显的籼粳分化,这可能造成了不同品种间籼、粳稻中Zn和Fe积累的差异。目前,已有大量关于ZIP基因家族的研究,但只有OsZIP3的作用机制研究的较为清楚。另外,对Zn、Fe在籽粒中的积累机制研究和自然群体中ZIP基因的等位变异研究还不够深入。因此,ZIP转运蛋白家族仍存在较大的研究空间。本文详细介绍了ZIP转运蛋白在水稻体内的亚细胞定位、表达模式、转运机制以及在自然群体中的等位变异等,以期为研究水稻稻米微量元素的积累提供理论基础,为提高稻米品质提供借鉴。     

节节麦-黑麦双二倍体种子贮藏蛋白的变异分析

利用SDS-PAGE和A-PAGE方法对获得的遗传稳定性逐年提高节节麦-黑麦双二倍体的麦谷蛋白和麦醇溶蛋白进行了分析.结果显示:在高分子量谷蛋白区域,双二倍体共检测到3条带,其中第1和第3条带与亲本节节麦的5t和10t亚基大小一致,中间的第2条带是两亲本都未出现的新麦谷蛋白条带,而黑麦的2r和6.5r亚基在双二倍体材料中未检测到;在低分子量谷蛋白区域,黑麦和节节麦分别有4条和2条带在双二倍体材料中未检测到.在醇溶蛋白的γ和β区,黑麦共有5条带在双二倍体材料中未检测到,在ω区,节节麦有1条带未检测到.研究表明,在双二倍体中两亲本控制贮藏蛋白的基因组之间发生了较大的改变,与亲本节节麦相比较,亲本黑麦控制的贮藏蛋白发生的改变更大;两亲本控制贮藏蛋白基因的遗传方式在双二倍体材料中表现为非加性效应.     

trxS基因对大麦发芽籽粒中蛋白质降解的影响

对转trxS基因大麦籽粒发芽过程中蛋白酶活性、不同蛋白组分含量和贮藏蛋白SDS-PAGE图谱的变化进行了研究。结果表明：与对照相比,转基因籽粒中的蛋白酶活性提高;清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量低于对照。SDS-PAGE图谱也表明,转基因籽粒中贮藏蛋白降解快于对照。     

水稻种子发育过程中种子蛋白四组分的差别合成（简报）

~3H-亮氯酸标记实验表明,水稻种子蛋白的合成主要发生在开花后16天以前。开花后7～10天之间清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白4个组分都有很高的合成活力。谷蛋白的合成高峰在开花后7天,而其余组分在开花后10天时合成最活跃。     

单克隆抗体技术在小麦贮藏蛋白研究及其遗传改良中的应用进展

近20年来,人们制备了许多小麦种子贮藏蛋白的单克隆抗体(Monoclonal Antibody,McAb),一方面作为有效工具研究胚乳贮藏蛋白(主要是麦谷蛋白聚集体、特定的谷蛋白亚基及醇溶蛋白)的结构与功能关系;另一方面用作诊断试剂(diagnostic tools),为筛选具有合适加工品质的小麦品种提供依据。本文综述了国内外单克隆抗体技术在小麦贮藏蛋白研究及其遗传改良中的应用进展,并展望其应用前景。     

稻米蛋白营养品质及其遗传改良

稻米富含淀粉,贮藏蛋白易被消化吸收,是人类和牲畜能量及蛋白的主要来源;但其蛋白质和赖氨酸等含量偏低,因而营养不够全面。文章简要介绍了稻米蛋白质与氨基酸营养品质及其遗传改良的研究进展。     

蓖麻毒素在细胞内逆向转运途径的研究进展

蓖麻毒素(Ricin)是一种毒蛋白,能抑制蛋白质合成.近年来被用来合成肿瘤导向药物一免疫毒素,在临床应用中仍具有一定的副作用.研究Ricin在细胞内的逆向转运途径有助于其在临床应用中更加完善.本文就Ricin在细胞内的逆向转运途径作一综述.     

蛋白质入核转运的机制和研究进展

细胞核膜是由外膜和内膜组成的磷脂双分子层结构,同时镶嵌一些核孔复合体（NPC）.核孔复合体是胞浆和胞核之间主动和被动转运的生理屏障.核内功能蛋白在胞浆内合成后通过核孔复合体进入胞核,这个过程除了需要NPC上核孔蛋白、胞浆内核转运受体和RanGTP等蛋白的参与外, 货物蛋白本身的结构特征在其入核转运过程中亦发挥重要作用.本文着重就蛋白入核转运的机制及近年来取得的相关进展进行综述.     

ABC转运蛋白及其在合成生物学中的应用

ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC transporter)作为一种超大膜转运蛋白家族,在大多数生物体中发挥着重要作用。文中从结构特征、转运机制以及生理功能等方面论述了ABC转运蛋白的研究进展,进而着重综述了近些年来ABC转运蛋白在合成生物学领域中的应用,并为今后进一步的研究提出了展望,希望为扩展其应用提供指导。     

不同品种水稻种子贮藏蛋白质组分的差异

水稻是我国的主要粮食作物,它的蛋白质含量为6—14%。在水稻种子蛋白质中,谷蛋白占80%,球蛋白占10%,醇溶蛋白占5%,清蛋白占5%。据研究,水稻种子清蛋自主要由分子量16800的亚基组成,球蛋白由10种不同分子量的亚基通过疏水交互作用相结合,谷蛋白由分子量38000、25000和16000三种亚基通过双硫键相结合。但是,不同品种水稻种子贮藏蛋白质组分有何差异?研究报道的很少。本文简要报道不同品种水稻种子(籼稻和粳稻)贮藏蛋白质组分的差异,为     

种子贮藏蛋白的运输、积累和基因表达调控

种子中贮藏蛋白的运输和积累途径主要有：(1)蛋白质合成后经内膜系统转移到蛋白质贮藏液泡(PSV)中积累;(2)合成的蛋白质直接在粗糙内质网的膜囊中积累形成蛋白质体;(3)贮藏蛋白不经高尔基体的加工由粗糙内质网上合成后直接运输到PSV中积累。贮藏蛋白基因的表达受该基因的顺式作用元件和反式作用因子的共同调控,此外染色体的结构也影响贮藏蛋白基因的表达。     

液泡膜苹果酸转运蛋白研究进展

液泡是植物细胞贮藏苹果酸重要的细胞器.苹果酸是三羧酸酸循环和乙醛酸循环的中介,是维持细胞渗透压与电荷平衡的关键代谢物,还参与调节植物气孔大小,故苹果酸在植物的生命活动中起着重要作用.液泡膜苹果酸转运蛋白直接或间接控制苹果酸进出液泡,介导液泡与细胞质问苹果酸的运输.液泡膜苹果酸转运蛋白属于钠连接的羧酸盐载体家族,本文重点介绍植物液泡膜苹果酸转运蛋白的性质和功能及其与植物细胞pH值动态平衡之间关系的研究进展.     

水稻富硫10kD醇溶谷蛋白基因的克隆和序列分析比较

用ＰＣＲ技术从我国水稻品种“广陆矮”（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ ｖａｒ． ｉｎｄｉｃａ）和“中花８ 号”（Ｏ． ｓａｔｉｖａｖａｒ． ｊａｐｏｎｉｃａ）中特异地扩增并克隆测序了富硫１０ ｋＤ醇溶谷蛋白基因,它共有５２５ 个核苷酸,编码１３４ 个氨基酸。经分析,克隆的基因与水稻属其它种或品种的同类基因同源率为９６．６％ 到１００％ ,与玉米１０ ｋＤ醇溶蛋白基因同源率为３４．２％ ;与某些双子叶植物的贮藏蛋白也有一定的同源性,例如和巴西豆富硫水溶蛋白同源率达３１．２％ 。水稻１０ ｋＤ醇溶谷蛋白Ｎ 端有一段信号肽含２４ 个氨基酸,经分析,发现这段信号肽与禾谷类玉米、高粱和燕麦的贮藏蛋白信号肽同源率很高,分别为６５．０％ 、６５．０％ 和６２．５％ ,而在双子叶植物的贮藏蛋白中未发现有相似序列。所测定的“广陆矮”和“中华８ 号”１０ ｋＤ醇溶谷蛋白基因序列已被ＥＭＢＬ数据库接受,收录号分别为Ｌ３６６０４ 和Ｌ３６６０５     

酵母甾醇转运蛋白研究进展

甾醇是一类广泛存在于生物体内的环戊烷骈多氢菲衍生物,其不仅是细胞膜的重要组成成分,还具有重要的生理和药理活性。随着合成生物学和代谢工程技术的发展,近些年来应用酵母细胞异源合成甾醇的研究不断深入。但由于甾醇是疏水性大分子,倾向于积累在酵母的膜结构中而引发细胞毒性,一定程度上限制了甾醇产量的进一步提升。因此,揭示酵母中甾醇转运机制,特别是与甾醇转运相关的转运蛋白的工作原理,有助于设计新的策略,解除酵母细胞工厂中的甾醇积累毒性、实现甾醇增产。酵母中甾醇转运主要通过蛋白质介导的非囊泡运输机制来完成,本文归纳了酵母中已报道的5类甾醇转运相关蛋白,即OSBP/ORPs家族蛋白、LAM家族蛋白、NPC样甾醇转运蛋白、ABC转运家族蛋白和CAP超家族蛋白,汇总了这些蛋白对细胞内甾醇梯度分布和稳态维持所起的重要作用。此外,本文还综述了甾醇转运蛋白在酵母细胞工厂中的应用现状。     

植物花青素苷转运机制的研究进展

花青素苷的合成过程是生物学上研究得较为清楚的代谢通路之一,但其最后阶段的分子机制即花青素苷从细胞质被转运至中央液泡的过程却仍不清晰。最近研究者们刚刚开始对类黄酮化合物的转运过程进行动态的描绘,迄今共提出了4种花青素苷转运模型,发现了4类与花青素苷转运过程相关的转运蛋白:谷胱甘肽转移酶、多药耐药抗性相关蛋白、多药和有毒化合物排出家族和同源于哺乳动物的胆红素易位酶同族体,并对这4种转运体及相关基因的功能进行了初步研究。尽管已经提出了不同的花青素苷转运模型,但仍然缺乏对不同物种不同类型花青素苷向液泡转运及在液泡中沉积的细胞学和亚细胞学研究。根据获得的信息,可以通过开展基因序列分析、基因表达分析、亚细胞定位和互补试验等,探求转运蛋白的功能及其作用位置,更好地解析植物体内花青素苷的转运机制。