水稻OsRacD蛋白G15V、T20N点突变对其细胞定位的影响及其与靶蛋白的相互作用

OsRacD是水稻小GTP结合蛋白Rho家族成员,功能之一是作为“分子开关",通过控制花粉管的延伸生长,参与光敏核不育水稻光周期育性转换过程. 为研究该蛋白的作用机制,采用重叠延伸PCR方法,分别在其GTPase结构域中引入G15V、T20N点突变,模拟GTP和GDP结合形式的OsRacD. 进一步构建了受控于CaMV35S的与绿色荧光蛋白融合表达的双元植物表达载体;采用农杆菌介导法转化洋葱表皮细胞,在荧光显微镜下观察蛋白在活细胞内定位的特点. 结果显示,野生型蛋白在细胞质和细胞膜都有分布,组成型激活的蛋白主要分布在细胞膜上,而失活型蛋白则大都集中到细胞核周围. 蛋白相互作用的酵母双杂交体系分析显示,OsRacD及其2个突变体具有不同的靶蛋白结合特性. 研究证实,水稻OsRacD蛋白G15V和T20N点突变不仅影响其在活细胞内的定位,而且也影响了与靶蛋白的相互作用.说明处于不同鸟苷酸结合状态的OsRacD具有不同的胞内定位方式,可能通过结合不同的靶蛋白,引发不同的细胞应答事件.     

G15V点突变对水稻OsRacD基因蛋白产物效应的影响

在水稻OsRacD基因编码GTPase结构域处,采用PCR方法引入G15V点突变模拟GTP结合形式的OsRacD.原核表达并纯化了突变前后的OsRacD蛋白,用于蛋白生化活性的分析.结果显示,突变后的OsRacD蛋白在GTP水解活性上有显著的提高,提示OsRacD在激活前后具有不同的蛋白生化特性,而且可能通过不同的胞内互作蛋白,引发不同的信号传递,证实了OsRacD在Rho信号转导通路中“分子开关”的重要作用.     

水稻OsMY1和OsRacD基因互作的分子鉴定

OsRacD是光敏核不育水稻农垦58S光周期育性转换信号通路中的重要分子开关,通过酵母双杂交筛选,从水稻幼穗中分离到一种与OsRacD 互作的新的肌球蛋白重链编码基因的cDNA片段,命名为OsMY1。本文在酵母双杂交体系鉴定的基础上,构建了OsMY1和OsRacD的原核表达载体,表达和纯化了融合蛋白GST-OsMY1 和His6-OsRacD, 通过pull down实验进一步确认了上述互作关系。本研究提示OsMY1和OsRacD可能在功能上相关,为深入研究二者在水稻生理功能上的联系提供了重要线索和依据。     

水稻rab5B基因在大肠杆菌中的表达、纯化和GTP结合分析

Rab5B类蛋白因为其编码产物的N端具有特殊结构而被认为是一类特殊的蛋白质.水稻rab5B基因Osrab5B是这类蛋白质基因在单子叶植物中的首例发现.将Osrab5B基因的编码序列按正确读码框重组到具有谷胱甘肽硫转移酶(glutathione S-transferase, GST)融合标签的pGEX-4T1表达载体中,转化大肠杆菌,获得了稳定表达目标融合蛋白的菌株,经GSTrapTM柱纯化,获得了纯化的目标融合蛋白.GTP结合试验表明,在原核细胞中表达出的GST-OsRab5B融合蛋白具有体外结合GTP的能力.     

水稻osRACB基因的原核表达及其蛋白质产物的生化特性鉴定

Rac蛋白作为高等植物中已知的惟一一类分布广泛的信号GTP结合蛋白 ,在植物体众多生命活动调节中起着分子开关的作用。实验将水稻Rac家族新成员osRACB基因克隆于原核表达载体pET 2 8a中 ,转化大肠杆菌BL2 1(DE3)宿主菌 ,经IPTG诱导实现了目标融合蛋白质的高效表达。通过Ni2 NTA柱纯化 ,获得纯化的目标融合蛋白质 ,经凝血酶作用后得到osRACB非融合蛋白质。该蛋白质经谷胱甘肽氧化还原体系复性和超滤浓缩后 ,用于体外功能鉴定。结果显示 ,osRACB蛋白具有与GTP特异性结合的活性以及水解GTP的功能。与另一Rac蛋白osRACD相比较 ,osRACB具有更强的GTP结合活性和较弱的GTP水解活性。     

埃兹蛋白(Ezrin)及其突变体的原核表达与纯化

Thr567位点磷酸化是ezrin活化的必需条件。利用定点突变引物将T567突变为A或D,通过PCR扩增出相应的基因片段,将其通过T4连接酶连接至含His标签的原核表达载体pET-20b(+),构建了原核重组质粒pET-20b(+)-Ez WT,pET-20b(+)-EzT567A和pET-20b(+)-EzT567D。转化表达宿主大肠杆菌Rosseta后,用异丙基-β-硫代半乳糖诱导重组蛋白的表达。重组蛋白经亲和镍柱纯化以后,应用western blot鉴定纯化的融合蛋白。Ezrin野生型及其组成型激活和显性负突变质粒的成功构建及其目的蛋白His-Ez WT,His-EzT576A和His-EzT576D的成功表达纯化,为更深入地研究ezrin生物学功能奠定基础。     

水稻rab5B基因在大肠杆菌中的表达、纯化和GTP结合分析

Rab5B类蛋白因为其编码产物的N端具有特殊结构而被认为是一类特殊的蛋白质.水稻rab5B基因Osrab5B是这类蛋白质基因在单子叶植物中的首例发现.将Osrab5B基因的编码序列按正确读码框重组到具有谷胱甘肽硫转移酶（glutathione S-transferase, GST）融合标签的pGEX-4T1表达载体中,转化大肠杆菌,获得了稳定表达目标融合蛋白的菌株,经GSTrap^TM柱纯化,获得了纯化的目标融合蛋白.GTP结合试验表明,在原核细胞中表达出的GST-OsRab5B融合蛋白具有体外结合GTP的能力.     

水稻白叶枯病菌c-di-GMP受体Clpxoo关键结合功能位点的确定

旨在确定水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)c-di-GMP信号受体Clpxoo的关键功能位点。通过对Clpxoo蛋白氨基酸位点基因突变,表达载体构建、蛋白诱导表达及其Ni-NTA Resin亲和层析,进行了Clpxoo及其点突变蛋白的原核表达和产物纯化;通过等温滴定量热法(ITC),检测了Clpxoo及其点突变蛋白与c-di-GMP的结合作用。利用基因定点突变和桥接PCR方法,在优化的诱导表达和纯化条件下,成功地获得了Clpxoo点突变蛋白和与c-di-GMP不发生结合的Clpxoo点突变体。结果表明,Clpxoo蛋白第70位天冬氨酸和第99位谷氨酸是与c-di-GMP结合的关键功能位点。     

小鼠RHOX5蛋白两种截短型突变体的原核表达及其与MDFIC互作的鉴定

目的：表达和纯化两种小鼠RHOX5蛋白的截短型突变体,确定完整的RHOX5蛋白及其两种截短型突变体与MDFIC蛋白结合的能力。方法：生物信息学分析小鼠同源异型框蛋白RHOX5的cDNA序列,分别对RHOX5的两种截短型片段RHOX5 N和RHOX5 C进行PCR、分别扩增RHOX5的两种截短型片段RHOX5 N和RHOX5 C并将其克隆至pGEX4T3原核表达载体,构建重组表达质粒。用重组表达质粒分别转化大肠杆菌RosettaTM2(DE3)菌株,经IPTG诱导后,使用Glutathione-Sepherase 4B颗粒对融合蛋白进行小批量亲和纯化,通过SDS-PAGE电泳分离目标蛋白,确定融合蛋白的表达。进行GST-pull down实验,检测完整的RHOX5蛋白及其两种截短型突变体与MDFIC蛋白结合的能力。 结果：在大肠杆菌RosettaTM2(DE3)中有效地实现了GST-RHOX5、GST-RHOX5 N和GST-RHOX5-C-3种融合蛋白的可溶性表达;经Glutathione Sepherase 4B颗粒亲和纯化后,获得了纯化后GST融合蛋白;GST-pull down实验证实,含有homeodomain的RHOX5蛋白和RHOX5C截短型突变体可以与MDFIC蛋白相结合,而RHOX5N截短型突变体则丧失了与MDFIC蛋白结合的能力。 结论：实现了RHOX5及其两种截短型突变体的原核表达和纯化,证实RHOX5蛋白的homeodomain结构域是其与MDFIC结合的关键部位。     

新型冠状病毒S蛋白RBD肽段的原核表达与纯化

目的:利用原核系统对新型冠状病毒S蛋白的受体结合域(RBD)肽段进行克隆、表达和纯化,制备高纯度的RBD肽。方法:在RBD肽段N端加入肠激酶位点序列(DDDDK),对应的核酸序列参照原核系统表达偏好进行全基因合成,构建pET-DsbC-RBD融合表达载体,通过原核表达和亲和纯化获得DsbC-RBD融合蛋白,用肠激酶对融合蛋白进行酶切和二次亲和纯化,获得高纯度新冠病毒S蛋白RBD肽。结果:构建了pET-DsbC-RBD表达载体,融合蛋白DsbC-RBD在大肠杆菌中实现了高效表达,经亲和层析纯化,重组融合蛋白DsbC-RBD相对分子质量为58×103,纯度约90%。用肠激酶对融合蛋白进行酶切,酶切效率近100%,通过二次亲和纯化获得了RBD肽,相对分子质量为25×103,纯度92%以上。结论:利用原核表达系统获得可溶性DsbC-RBD融合蛋白,采用亲和纯化和肠激酶酶切联用的方法制备获得高纯度的新冠病毒S蛋白RBD肽,为后续抗体制备和抗病毒药物筛选奠定了基础。     

CRISPR/Cas9技术编辑OsRhoGDI2基因导致水稻半矮化

OsRhoGDI2是通过酵母双杂交从水稻幼穗中分离的一个与Rho蛋白家族成员OsRacD相互作用蛋白的编码基因,但功能尚不明确。本研究利用CRISPR/Cas9技术创制水稻OsRhoGDI2基因敲除突变体。检测结果表明,转基因水稻T0代获得2种纯合突变体,T1代获得8种纯合突变体。序列分析显示,在敲除水稻中,该基因的编辑靶点附近发生了碱基的替换或缺失,预期生成丧失RhoGDI保守结构域的截短蛋白。表型比对分析发现,敲除水稻与对照相比,株高显著降低,统计学分析结果显示,敲除水稻株高降低源于第Ⅱ和第Ⅲ茎节的缩短,提示OsRhoGDI2基因可能与水稻株高控制相关。     

光周期对光敏核不育水稻光敏色素A含量及其mRNA丰度的影响

光敏核不育水稻(农垦58S)是我国特有的水稻(Oryza sativa L.)种质材料,光敏色素是光周期诱导其育性转变的受体。报道了育性转换敏感期间的光周期处理对农垦58S及对照“农垦58”叶片中光敏色素A(Phy A)含量及其mRNA丰度的影响。在10个光周期处理的最后一个暗期结束前,收获每株水稻的上部两片叶,用酶联免疫吸附测定法测定Phy A。和长日照(LD)相比,短日照(SD)处理导致农垦58SPhy A相对含量增加38.5％;而“农垦58”只增加18.5％。显然,在较长的暗期中,农垦58S中Phy A的积累比对照快。在水稻幼苗中也得出相似的结果。以光敏色素A基因(phy A)的特异性片段RPA3作探针,用RNA斑点杂交的方法对叶片中Phy A mRNA丰度进行分析的结果表明,光周期处理5d和10d时,两品种水稻的Phy A mRNA丰度都是SD处理的比LD的高,而且SD下农垦58S Phy A mRNA的丰度均比“农垦58”的高。这些结果表明,甲基化水平较低的农垦58S phy A可能比“农垦58”的phy A更活跃地表达。另外,在育性转换敏感期每日主光期结束时(EOD)进行10次短暂的远红光(FR)照射。结果表明,农垦58S植株抽穗和开花期比SD处理推迟2d,而花粉败育率、种子结实率却无变化。暗示农垦58S开花和育性转变过程的光周期反应可能不同。     

光敏核不育水稻开花和育性转变不同的光反应

从光敏核不育水稻"农垦585"幼穗分化至二次枝梗期开始,在每天的短日照光期（10h日光）结束、暗期开始时（EOD）进行15d的远红光（FR）照射实验,以比较开花、育性转变过程对短暂的远红光（FR）或红光（R）的反应。EODFR明显抑制水稻植株开花（穗分化）,导致"农垦585"和原种"农垦58"的抽穗期均比短日照下推退7d,表现为长日照效应,而"农垦58S"的结实率与原种相比却无显著变化。这暗示诱导农垦58S开花、育性转变过程的光反应可能有差异,前者不仅与光周期有关,且受EODFR的剧烈影响,而育性主要受光周期（临界暗期）控制,基本上不受EODFR的调控。     

两种水稻GDP解离抑制蛋白基因的分离及特征分析

以Rho家族成员OsRacD为诱饵 ,采用酵母双杂交体系 ,分离到两种与OsRacD互作的水稻RhoGDP解离抑制蛋白的基因 ,分别命名为OsRhoGDI1和OsRhoGDI2 .酵母体内结合和GSTpulldown分析结果显示 ,OsRhoGDI1和OsRhoGDI2与野生型和组成型激活的OsRacD都能结合 ,且不依赖GDI的N端部分序列 ;GDI和Rho的结合具有一定的特异性 .两种GDI在水稻根、地上组织和幼穗等多种组织和器官都有表达 ,但在表达特征上存在明显差异 .研究证实 ,在水稻中存在着调控RhoGTPases的GDP解离抑制蛋白基因家族 ,为Rho蛋白功能及相关信号通路的研究奠定了基础     

Fertility response to photoperiod and temperature in indica photoperiod-sensitive male sterile rice

The aim of this work was to develop a photoperiod-sensitive male sterile rice with stable sterility. We developed Changguang S, an indica rice strain, by using a short critical day length. Differences in the fertility responses of Changguang S strain pollen to temperature and photoperiod under natural and controlled conditions were studied. The results showed that Changguang S strain exhibited stable sterility under long-day and low-temperature conditions (22°C, 15 days). The stability of sterility was significantly higher than that of other such rice strains, Nongken 58S and 7001S. The critical photoperiod for inducing male sterility in Changguang S was 13 h or shorter, and its duration was significantly shorter than that required for rice strains Nongken 58S and 7001S. It is suggested that Changguang S is a typical photoperiod-sensitive male sterile rice strain with a shorter critical day length and a lower critical temperature. It is promising to apply this strain to two-line hybrid rice production.     

光温条件对短光低温不育水稻育性转换的影响

短光低温不育水稻是一类与长光高温不育水稻育性转换特性相反的新种质,通过对分期播种材料自然条件下的育性及人工短光处理后的育性比较分析表明,宜DIS的光敏期为第一苞分化期至第二次枝梗原基和小穗原基分化期（幼穗分化I－III期）,在常温下光敏期的短日处理可使育性趋于不育,但在高温下光敏期短日不育效应被削弱,宜DIS的花粉育性在高,低温作用下育性的均出现下降,根据高,低温影响育性的资料分析得到的敏感期基本一致,即花粉母细胞形成期至花粉内容物充实期（幼穗分化V－Ⅶ期）。     

核酸代谢抑制剂对水稻光敏核不育性的影响

在稻穗分化的二次枝梗期后,观察比较了叶片喷施核酸代谢抑制剂５ＦＵ对水稻光敏核不育性及幼穗发育的影响,结果表明：长日照下,５ＦＵ在使农垦５８Ｓ穗长缩短、颖花数减少的同时,却使其抽穗提前,可育性得到一定程度的恢复;５ＦＵ处理还使农垦５８的抽穗被完全阻止。在短日照下,５ＦＵ处理则使农垦５８Ｓ与农垦５８在穗长与颖花数减少的同时,其抽穗反被延迟,可育性受到抑制而结实率显著降低,上述效应还可被随后施用的恢复剂乳清酸所弱化。因此可以认为光敏核不育现象与稻穗发育中核酸代谢的改变有关。