植物激素乙烯生物合成与乙烯感受的分子机理

乙烯是分子结构最简单的植物激素,其生物合成途径的最后两个酶是ACC合成酶和ACC氧化酶。这两个酶基因已从许多植物中克隆,两个酶均由多基因家族编码。通过对乙烯不敏感突变体和结构性三重反应突变体的遗传分析表明,乙烯感受以及信号传递途径是由ETR1、CTR1和EIN3等成分组成,最终导致乙烯调节基因的表达。     

乙烯生物合成途径及其相关基因工程的研究进展(综述)

在对植物激素乙烯生理功能作简要回顾的基础上着重对乙烯的生物合成途径中的关键酶,包括腺苷蛋氨酸合成酶、ACC合成酶及ACC氧化酶的性质和基因的研究进展作了综述,同时展现出了与调控内源乙烯生物合成有关的基因工程的整体轮廓。     

贮藏温度和气体组成对苹果乙烯生物合成的影响

苹果果实贮藏在高变温条件下(10℃开始,以后降至0℃)的空气中,随着乙烯形成酶(EFE)和ACC合成酶活性的增高,果实内乙烯浓度迅速上升,ACC和MACC积累。低温(0℃)抑制乙烯生成,ACC和MACC也有积累,但保持较高的EFE,促进ACC合成酶不断上升。低温气调(CA)(3％CO_2,3％O_2)显著抑制乙烯生成和相应的酶活性。高变温情况下,先提高CO_2浓度至12％,然后,随温度变化CO_2降至6％,形成双变气调。双变气调对乙烯生物合成的抑制作用与CA相同。     

N13D、S40E点突变提高木聚糖酶XYNB的热稳定性

对来源于Streptomyces olivaceoviridis的高比活木聚糖酶XYNB进行同源建模和序列比较,设计了N13D、S40E的定点突变,以期改善中温酶XYNB的热稳定性。突变酶N13D、S40E分别在毕赤酵母中表达,经纯化后与野生型酶XYNB(同样经毕赤酵母表达后纯化)进行酶学性质比较,结果表明,突变酶N13D和S40E在70℃处理5min,热稳定性比XYNB分别提高了24.76%和14.46%;突变酶N13D的比活性比XYNB提高了22%。在其他性质方面突变酶N13D、S40E与野生型酶XYNB基本相似。通过对木聚糖酶XYNB的定点突变,提高了该酶的热稳定性,并为结构与功能的进一步研究提供了材料。     

乙烯生物合成基因工程在果蔬保鲜中的应用

水果和蔬菜的成熟、衰老与乙烯密切相关。乙烯生物合成过程受到多种因素的综合调控。通过基因工程调节乙烯生物合成相关酶的含量或活性以阻断或减少果蔬中乙烯的产生,从而延缓果蔬成熟或衰老,是果蔬保鲜最重要的策略之一。多种果蔬ACC合成酶、ACC氧化酶与微生物ACC脱氨酶、SAM水解酶的基因已被克隆;采用基因工程调控这些酶基因在果蔬中的表达,可能延长果蔬的贮藏保鲜时间。乙烯生物合成基因工程在果蔬保鲜中具有良好的应用前景,少数耐贮藏转基因果蔬已经实现商品化生产。     

北极海洋链霉菌604F的卤化酶基因克隆及特征

【目的】本研究旨在克隆来自北极海洋、具有合成卤化物潜力的链霉菌(Streptomyces sp.)604F中的一个卤化酶基因,为后续克隆卤化物合成基因簇、分离鉴定卤化物提供指导。【方法】利用琼脂块法初步测试抗菌活性,借助液相色谱-飞行时间串联质谱技术(LC-Tof MS)初步寻找Streptomyces sp.604F发酵粗提液中的卤化物,并以简并PCR扩增合成次级代谢产物的指示基因(I型、II型聚酮合酶及非核糖体多肽合成酶编码基因);根据依赖黄素腺嘌呤二核苷酸的卤化酶基因保守区设计的简并引物,扩增基因片段并测序分析;采用高效热不对称交错PCR(hiTAIL-PCR)技术扩增卤化酶基因全长。【结果】Streptomyces sp.604F具有较强的抗白色念珠菌活性,其基因组同时含有编码I型聚酮合酶、II型聚酮合酶和非核糖体多肽合成酶基因,以及卤化酶基因;通过染色体步移克隆该卤化酶基因全长,共1443 bp,编码一个新的非色氨酸卤化酶,在合成已知卤化物的卤化酶数据库中,与其同源关系最近的为一类参与合成糖肽类次级代谢产物的卤化酶。【结论】Streptomyces sp.604F具有新的非色氨酸卤化酶,且推测参与糖肽类化合物的卤化修饰,为后续寻找目的卤化物提供了指导,也为研究该合成基因簇奠定基础。     

采后梨果实皮层和髓中EFE活性、ACC和多胺含量变化及其与乙烯生成的关系

菊水梨皮层和髓的乙烯合成酶（ＥＦＥ）活性和氨基环丙烷羧酸（ＡＣＣ）含量及其果实乙烯释放量均分别高于二十世纪梨。在同一品种果实的皮层和髓中,ＡＣＣ含量无明显差异,但髓的ＥＦＥ活性明显高于皮层。梨果实内含有丁二胺、亚精胶和精胺３种内源多胺,而以丁二胺和亚精胺含量为最高,精胺含量虽低但较稳定。果实在乙烯释放高峰出现前,其皮层和髓中的丁二胺和亚精胺含量变化有明显差异。采后梨果实的乙烯生成与果实内ＥＦＥ活性,ＡＣＣ含量、多胺含量的变化有密切关系,而乙烯生成的差异不仅表现在品种间,而且在果实的皮层和髓之间也存在差异,梨果实的髓似乎对整个果实的乙烯生成有更重要的影响。     

链霉菌zxy19木聚糖酶酶学性质及酶基因克隆

采用平板筛选法,从红树林放线菌中筛选到一株有较强木聚糖酶活的菌株zxy19,其16SrDNA序列与Streptomyces sampsonii的同源性仅为96%.该菌株木聚糖酶活为852.41 IU/mL,酶反应最适pH值为7,最适反应温度为60℃.用针对木聚糖酶基因保守结构域的一对简并引物扩增到该酶基因部分序列,进而通过反向PCR扩增到了完整的酶基因,对该基因序列分析结果表明此木聚糖酶基因属于糖基水解酶家族11的成员,酶蛋白氨基酸序列与已报道序列同源性最高为79%(Streptomyces lividans xylanase B).构建了该酶重组表达质粒pET-28a-xyl 696,经过IPTG诱导实现了该酶蛋白在大肠杆菌BL21(DE3)中的异源表达,且通过镍柱纯化后的表达产物具有生物学活性.     

植物乙烯生物合成过程中活性氧的作用

大量的研究结果表明,活性氧参与植物乙烯生物合成过程具有明显的普遍性,超氧阴离子自由基是参与乙烯生物合成过程的主要活性氧。近年来研究的焦点主要从乙烯生物合成的关键调控酶ACC合酶及ACC氧化酶的酶活性、酶动力学特性、酶蛋白空间结构、酶基因表达水平等方面来阐明活性氧调控植物乙烯生物合成的机制。最新的研究表明：植物在各种正常或应激的生长条件下首先诱导了活性氧产生水平的变化,活性氧在基因或蛋白质水平上影响ACC合酶和ACC氧化酶的活性水平,从而调节乙烯的生物合成。本文首次综述了活性氧影响植物乙烯生物合成过程的最新研究进展,并对活性氧在植物乙烯生物合成中具有诱导与抑制并存的“双重性”作用进行了探讨。     

复合诱变法选育香兰素高转化率菌株

通过紫外线照射和He-Ne激光修复对香兰素生产菌链霉菌Streptomyces sp.L1936进行复合诱变,得到香兰素高产菌株Streptomyces sp.L1936-8。结果表明:出发菌株经过诱变处理后,脱乙酰酶酶活提高了75%,香兰素氧化酶酶活降低了37.5%,香兰素产量提高了33%。     

振动对三角梅苞片脱落和乙烯合成的影响

为探究振动对盆栽三角梅苞片脱落和乙烯生成的影响,对盆栽‘马尼拉小姐’三角梅(Bougainvillea×buttiana ‘Miss Manila’)在振动、密闭环境和振动+密闭环境下苞片的脱落率及处理后4~24 h的乙烯合成相关指标进行测定。结果表明,振动+密闭环境和振动处理后7 d三角梅苞片脱落率显著高于对照(无处理),苞径长0.5~1.4 cm的苞片(S1)和苞径长1.5~2.4 cm的苞片(S2)的乙烯释放量、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)含量、ACC合成酶(ACS)和ACC氧化酶(ACO)活性均显著高于对照, 随着处理后时间的延长,总体呈先上升后下降的变化趋势。苞片S1和S2的BsSAMS、BsACS和BsACO基因相对表达量显著上升,与ACS活性和ACO活性的变化一致,总体呈先上升后下降的变化趋势。因此,盆栽三角梅在受到振动后苞片的脱落率、乙烯生成、乙烯生物合成关键酶活性、乙烯合成酶基因BsSAMS、BsACS、BsACO的相对表达量均显著上升,且密闭环境对振动的效应具有促进作用。     

成熟香蕉果实活性氧与乙烯形成酶活性的关系

香蕉果实成熟过程,随着活性氧产生速率从低水平→迅速跃升→高峰→下降的变化,其乙烯形成酶活性及乙烯产生也经历了基本同步的过程,显示了三者之间具有某种内在联系。外源超氧阴离子自由基（O2）能使乙烯形成酶（EFE）活性及乙烯产生出现跃升和高峰的时间明显提前;超氧歧化酶（SOD）则使EFE活性及乙烯产率明显下降。进一步说明了在香蕉果实成熟过程中,O2可能是引起EFE活性及乙烯产生迅速上升的原因之一,而过氧化氢（H2O2）则被证明与EFE活性及乙烯产生没有直接的关系。     

授粉诱导兰花花部乙烯生物合成基因在转录水平上的表达

朵丽蝶兰（Ｄｏｒｉｔａｅｎｏｐｓｉｓｈｙｂｒｉｄａ Ｈｏｒｔ．）的花授粉后,测定乙烯的产生,并分析授粉后花部各器官乙烯生物合成的ＡＣＣ合成酶和ＡＣＣ氧化酶两个基因转录水平上的表达。授粉后在花部均可探测到ＡＣＣ合成酶和ＡＣＣ氧化酶的ｍ ＲＮＡ。在花部不同器官之间,此两种酶的ｍ ＲＮＡ的积累水平均表现出一些差异。ＡＣＣ合成酶的ｍ ＲＮＡ 积累与ＡＣＣ氧化酶相比,具有更明显的特异性。而ＡＣＣ氧化酶ｍ ＲＮＡ 的积累水平远比ＡＣＣ合成酶高     

番茄果实成熟过程中钙调素含量变化及其与乙烯生成的关系

应用酶联免疫吸附法(ELISA)测定番茄(Lycopersicon esculentum Mill大红品种)果实成熟过程中钙调素(CaM)含量的变化。果实开始成熟(发白期),CaM含量随着呼吸跃变上升,成熟时(粉红期)达到最大,过熟衰老时则下降。果实内部乙烯浓度、ACC含量及其合成酶活性也随跃变而增加,随过熟衰老而降低。GaM含量在果实不同部位中的分布有明显差异,跃变上升期以子房腔组织含量最高,并由中心向外逐渐降低,外周果皮含量最低。此时用外源乙烯催熟处理促进各部位CaM增加。成熟衰老时子房腔组织首先衰老,CaM含量大为降低,但在中柱和果皮中却高于跃变上升期。外源乙烯促进衰老使CaM下降。Ca~(2+)促进番茄圆片CaM含量增高和乙烯产生,CaM抑制剂CPZ,TFP在降低CaM含量的同时也抑制乙烯的产生。     

活性氧在外源乙烯诱导内源乙烯产生过程中的作用

外源乙烯在一定的条件下明显抑制了超氧化物岐化酶（ＳＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）的活性提高了超氧化物阴离子自由基Ｏ２和过氧化氢（Ｈ２Ｏ２）的产率,从而有效地诱导了内源乙烯产生的增加;外源Ｏ２和Ｈ２Ｏ２对乙烯产生的促进作用外源活性氧清除剂对乙烯产生的抑制作用也为此提供了证明,乙烯对植物生理过程的调节机制之一就是通过影响活性氧清除酶活性,从而调节各种活性氧在休丙的平衡。     

控制番茄果实成熟的基因工程

乙烯是植物的一种催熟激素,其合成前体是蛋氨酸(Met),它通过三步反应形成乙烯: 乙烯通过分子克隆与异源系统表达,已鉴定了腺苷甲硫氨酸(AdoMet)合成酶[反应(1)],1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)合成酶[反应(2)]与ACC氧化酶[反应(3)]的编码基因。该途径的限制步骤是ACC合成酶催化的反应(2)。应用基因工程的方法已将ACC合成酶、Acc     

乙烯利对菜豆叶枕外植体脱落和离区纤维素酶合成的影响

以乙烯利处理菜豆叶枕外植体,能显著提高叶枕的脱落及其离区纤维酶的活力。蛋白质和核酸合成的抑制剂环已酰亚胺和放线菌素Ｄ,对乙烯促进的脱落与离区纤维素酶活力不仅有明显的抑制作用,而且具有严格的时间顺序,提示乙烯利促进脱落的生理效应与其诱导离区纤维素酶合成时基因表达的转录和翻译过程有密切关系。     

活性氧对外源IAA诱导的ACC合酶活性的影响(英)

本文试图从活性氧的角度阐明外源IAA诱导ACC合酶活性的机制。绿豆 (PhaseolusradiatusL .)幼苗的乙烯产生及ACC合酶活性从萌发的第 5天开始上升 ,到第 10天达到高峰 ,接着下降。 10 μmol/L的外源IAA能明显促进绿豆幼苗乙烯的产生及ACC合酶的活性 ,同时也促进了超氧阴离子自由基 (O-·2 )、过氧化氢 (H2 O2 )的产生。显示外源IAA诱导的ACC合酶的活性与其诱导的活性氧的产生具有某种相关性。外源O-·2 处理能明显提高绿豆幼苗的乙烯产生速率及ACC合酶的活性 ,而外源H2 O2 无论对乙烯产生或ACC合酶的活性均没有明显的作用。外加O-·2 的清除剂SOD对绿豆幼苗乙烯的产生及ACC合酶活性的提高有一定的抑制作用 ,而外源过氧化氢酶却没有明显的作用。为此我们可以得出结论 :外源IAA诱导的绿豆幼苗ACC合酶活性的提高可能是由于其诱导的O-·2 产生的升高引起的 ,这可能也是高等植物中调控乙烯生物合成的机制之一 ;而IAA诱导的H2 O2 产率的升高并不是其诱导ACC合酶活性升高的原因。     

果实成熟乙烯相关基因工程研究进展(综述)

果实成熟是一个复杂的生理生化过程,而乙烯是引发果实成熟的主要因素.本文简述乙烯合成过程中S-腺苷甲硫氨酸水解酶、ACC合成酶与ACC氧化酶、ACC脱氨酶基因和乙烯受体突变体的特性及克隆;同时,评述利用基因工程技术控制果实成熟的应用前景.     

金属离子对重组深渊滕黄单胞菌低温α-淀粉酶LamA的活性和稳定性影响

【背景】深渊藤黄单胞菌XH031 (Luteimonas abyssi XH031)是从深海分离到的一株具有很强淀粉降解能力的细菌,前期实验显示其α-淀粉酶LamA在低温环境下仍能保持较高酶活力。若能够提升其热稳定性,会有更好的应用前景。【目的】分析钙离子的存在对LamA热稳定性的影响,并通过钙离子结合位点的关键氨基酸的定点突变,初步明确其作用机制。【方法】在不同的离子条件下检测LamA的热稳定性,利用生物信息学方法预测可能影响钙离子结合及耐热性的氨基酸位点,对目的氨基酸进行定点突变,表达和纯化突变蛋白,并进行功能鉴定。【结果】钙离子明显提高了LamA的热稳定性:在未添加钙离子时,于65°C处理30 min已完全失活;而在5 mmol/L钙离子条件下,于65°C处理30 min后仍具有36%的酶活力。对预测位点进行定点突变后,突变蛋白D200R和H233D/M234C完全失活;N120D、Q185E和T224D活性降低。在未添加钙离子时,突变蛋白稳定性受高温影响程度与野生型差别不大;而在钙离子条件下,N120D在65°C时的酶活力仅为野生型的27.8%,推测位点Asn120与钙离子的结合能够稳定低温酶LamA在较高温度下的结构。【结论】初步明确了钙离子可提升低温α-淀粉酶LamA的热稳定性,为今后相关酶类的工程改造提供理论基础。