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.     

麻疯树两种核糖体失活蛋白的表达模式分析

目前,麻疯树核糖体失活蛋白已发现2种:种子中的毒蛋白curcun和叶片中的逆境诱导蛋白curcin-L,其基因的表达模式均呈现出器官特异性.mRNA和蛋白质水平分析显示,curcin只在种子的胚乳中积累,且表达开始于心型胚时期,成熟时达到最高;而curcin-L在正常生理条件下并不表达,但受脱落酸、水杨酸、干旱,高低温等胁迫诱导时仅在叶片中表达.     

麻疯树核糖体失活蛋白Curcin2的原核可溶性表达及其抗真菌活性研究

Curcin2是麻疯树幼苗在真菌侵染、干旱及高低温胁迫下诱导产生的一种核糖体失活蛋白.采用分子克隆的方法,从麻疯树基因组中扩增到Curcin2成熟肽编码基因,分别连接到质粒载体pGEX-6p-1、pMAL-c5E上,转化大肠杆菌最终获得重组菌PGC(pGEX-6p-1-curcin2)和PMC(pMAL-c5E-curcin2).在不同温度、IPTG浓度、时间诱导下,Curcin2在重组菌PGC中均以包涵体形式表达,在重组菌PMC中主要以可溶性融合蛋白形式表达,且蛋白质的表达量与诱导条件相关.重组菌PMC表达可溶性curcin2的优化条件为:温度28℃,IPTG 0.3mmol/L,时间8h,此条件下目的蛋白占总蛋白表达量的30.6％,1L培养物中可获得19.74mg电泳纯的重组蛋白.重组蛋白可被MBP TrapTM HP柱亲和纯化并与curcin抗体发生抗原抗体反应.体外抗真菌活性实验表明,纯化后的curcin2融合蛋白有抑制真菌生长作用,且对小麦赤霉、油菜菌核的抑制作用强于curcin.此蛋白的获得为其相关功能的研究奠定了基础.     

麻疯树毒蛋白curcin2基因的两个原核表达载体的构建和表达

从麻疯树基因组中扩增到毒蛋白curcin2基因成熟肽编码区,成功构建了原核表达载体pET-C和pQE-C,并转化大肠杆菌获得转化子PCB和PCM。在不同温度、不同浓度IPTG和不同诱导时间下,PCB都没有curcin2重组蛋白产生,而PCM能表达出curcin2,主要以包涵体形式存在。诱导温度较低时,延长诱导时间有可溶性的curcin2产生。在文章的实验中,PCM表达curcin2的优化条件为:温度16℃,IPTG1mmol·L-1,时间16￣24h。     

金沙江干热河谷地区麻疯树单粒种子核糖体失活蛋白含量及其与种子性状的相关性

对金沙江干热河谷地区麻疯树(Jatropha curcas L.)种子中具有抗肿瘤活性的核糖体失活蛋白curcin含量及其生物学性状进行研究。结果表明,用酶联免疫吸附法测定麻疯树单颗种子的curcin含量为0.275～3.183 mg g-1,平均(1.369±0.055)mg g-1。Pearson相关性分析表明:单粒麻疯树种子的curcin含量与种子其他性状的相关性均未达显著水平,但与种子质量、种仁质量及含油量存在一定程度的负相关,而与出仁率和可溶性蛋白含量存在一定的正相关,且与可溶性蛋白含量的正相关系数(0.190)和与含油率的负相关系数(–0.177)较高。这表明可在金沙江干热河谷地区开展高curcin含量麻疯树种质资源收集和选育工作,以及培育高含油量、高curcin含量的双高品种,以提高麻疯树生物燃油产业的综合效益。     

麻疯树curcin 启动子的分离及其在转基因烟草中的功能分析

核糖体失活蛋白是一类可以使核糖体28S rRNA的保守a茎环结构域脱嘌呤的蛋白质。麻疯树毒蛋白(curcin)前体基因编码麻疯树胚乳I 型核糖体失活蛋白。从麻疯树基因组中克隆得到其5'侧翼区0.6 kb长的片段, 将该片段插入pBI121载体置换其中的CaMV 35S启动子并在相应的转基因烟草中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现, 该0.6 kb长的片段能够启动报告基因在种子中的表达, 并且其在种子不同发育阶段的表达活性存在差异。同时, GUS组织化学染色定位分析表明, 在双子叶植物中该启动子片段是胚乳特异性表达的, 它从心形胚时期开始持续地在烟草的胚乳中发挥启动活性。     

麻疯树curcin启动子的分离及其在转基因烟草中的功能分析

核糖体失活蛋白是一类可以使核糖体28S rRNA的保守α茎环结构域脱嘌呤的蛋白质。麻疯树毒蛋白（curcin）前体基因编码麻疯树胚乳I型核糖体失活蛋白。从麻疯树基因组中克隆得到其5＇侧翼区0.6 kb长的片段,将该片段插入pBI121载体置换其中的CaMV 35S启动子并在相应的转基因烟草中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现,该0.6 kb长的片段能够启动报告基因在种子中的表达,并且其在种子不同发育阶段的表达活性存在差异。同时,GUS组织化学染色定位分析表明,在双子叶植物中该启动子片段是胚乳特异性表达的,它从心形胚时期开始持续地在烟草的胚乳中发挥启动活性。     

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。     

玉米核糖体失活蛋白基因的克隆及序列分析

将提取的玉米RNA反转录成Cdna,以此为模板,合成特异性引物,应用多聚酶链式反应(PCR)技术扩增出目的片段。对PCR片段直接进行序列分析,测定并克隆玉米的核糖体失活蛋白(RIP)基因。序列分析表明,已测定的玉米RIP基因序列长为983bp,其中编码区长828bp,共编码有275个氨基酸和一个终止密码子,GC含量为58.3%。与已发表的序列相比较其核苷酸序列及推导的氨基酸序列的同源性分别为98.4%和97.4%。     

麻疯树G蛋白γ亚基JcAGG3基因的克隆及表达分析

从麻疯树c DNA中克隆到一个与拟南芥AGG3同源的基因,命名为Jc AGG3。该基因开放阅读框为834bp,编码277个氨基酸,软件预测等电点为8.61,分子质量为30.514k Da。亚细胞定位预测显示其定位于细胞质膜上。在该基因的顺势作用元件上发现了与胚乳发育、激素调节、光响应和逆境胁迫相关的启动元件。荧光定量PCR(q PCR)检测发现,Jc AGG3在根、茎、叶和种子中均有表达,在发育中的种子中表达量最高,幼叶中的表达量显著高于老叶,在茎中只检测到极微量的表达;对麻疯树的幼苗进行黑暗处理后Jc AGG3基因表达显著下调,脱落酸(ABA)和干旱胁迫处理下Jc AGG3表达量显著增加。     

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。     

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。     

从麻疯树上胚轴外植体再生植株

以麻疯树上胚轴为实验材料在MS添加IBA和BA的培养基上进行离体培养实验.结果表明,在IBA O.1 mg/L与BA 0.2～0.7 mg/L组合的条件下,不定芽从上胚轴外植体的表面直接被诱导分化,其中以在MS IBA 0.1 mg/L BA 0.5 mg/L上的诱导率最高.从愈伤组织来源的植株再生需要IBA 0.5 mg/L与BA 0.1 mg/L、IBA 0.5 mg/L与BA0.2mg/L以及IBA1.0mg/L与BA0.5mg/L的激素组合,其分化的最佳培养基是MS IBA1.0 mg/L BA0.5 mg/L.生长健壮的不定芽和再生植株能在无激素的MS基本培养基上生根.发育良好的再生苗可成功地转移到温室栽培而没有可见的变异.