重金属镉锌联合胁迫下鲫鱼组织中金属硫蛋白的动态变化

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了重金属镉锌联合胁迫对鲫鱼肝脏和肾脏组织中金属硫蛋白(MT)含量的影响。结果表明,在0.005、0.010、0.050、0.100、0.500 mg.L-1镉分别与1.0 mg.L-1锌联合胁迫下,鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,均为先升高后降低再升高,MT含量在第12小时达到峰值,肝脏MT含量达(5.735±0.016)~(10.640±0.023)μg.g-1,肾脏MT含量达(8.346±0.014)~(12.990±0.031)μg.g-1。在试验的0—12 h内肝脏中MT增加速率为0.22~0.69μg.g-1.h-1,在试验的0—6 h内肾脏中MT增加速率为0.83~1.67μg.g-1.h-1。在0—12 h内鲫鱼肝脏和肾脏组织中MT增加量与镉含量呈正相关,表现出一定的剂量-效应关系,表明水体中镉锌联合可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在0—12 h之内。研究表明,鲫鱼肝和肾组织中MT可作为评价外源重金属污染的指标。     

镉胁迫下黑点青鳉(Oryzias melastigma)肝脏金属硫蛋白mRNA性别差异性表达研究

鱼类金属硫蛋白(metallothionein,MT)mRNA作为生物标志物已越来越多地应用到水环境重金属污染的监测中,然而重金属胁迫下鱼类MT mRNA表达是否具有性别差异性特征目前尚无相关报道。以海洋模式鱼类—黑点青鳉(Oryzias melastigma)为实验鱼类,首次克隆了其MT基因全长c DNA序列,分析了黑点青鳉MT基因和氨基酸序列特征,然后进一步研究了水体中镉暴露后雌、雄性黑点青鳉肝脏中MT mRNA表达的差异性。结果显示,黑点青鳉MT基因c DNA全长为385 bp,编码60个氨基酸,预测编码的多肽分子量为5 990 Da,含有脊椎动物MT基因特征性序列结构cys-x-cys、cys-x-x-cys和cys-x-cys-cys。镉胁迫下雌、雄性黑点青鳉肝脏MT mRNA表达结果显示,在0.8,4.0和8.0μg·L-1环境浓度的镉暴露1~7 d条件下,与对照组相比,雄性黑点青鳉在所有的不同暴露浓度和不同暴露时间的实验组中肝脏MT mRNA几乎均被显著性诱导表达;而雌性黑点青鳉只在较高暴露浓度和较长暴露时间的实验组中才被显著性诱导表达,并且MT mRNA的表达水平比雄性低得多。上述研究结果表明,在相同的镉胁迫条件下,雄性黑点青鳉肝脏MT mRNA的表达比雌性更敏感;以黑点青鳉MT mRNA作为生物标志物监测海洋环境重金属污染生物效应状况时,应选择更敏感的雄性黑点青鳉作为监测鱼类。利用生物标志物监测水环境污染物生物效应时,监测动物的性别差异是一个应当考虑的重要因素。     

渗透压调控启动子表达木糖醇脱氢酶基因XYL2对重组酿酒酵母木糖代谢的影响

渗透压调控启动子在高底物浓度或盐类物质诱导下可实现目标基因的高表达和可控表达,因此可用于构建新的代谢工程菌株.利用来源于可耐高渗的产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)的渗透压调控启动子PCgSTL3、PCgZWF和PCgGPD,在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中控制木糖醇脱氢酶基因XYL2的表达水平,并研究其在NaCl诱导下对木糖醇脱氢酶活性及重组酿酒酵母木糖代谢流的影响.结果显示,以组成型强启动子PTPI为对照,添加0.4 mol/L NaCl作为渗透压诱导剂后,渗透压调控启动子控制下的木糖醇脱氢酶活性均得到增强,其中在PCgGPD控制下其活性变化最为明显,酶活提高了2.8倍.同时,以PCgGPD控制XYL2基因表达的重组菌木糖消耗量、乙醇产量和产率均为最高,与无诱导剂相比分别提高了62.3%、30.7%和9.7%,副产物木糖醇产率最低,下降了53.3%.本研究表明,渗透压调控启动子PCgGPD可显著提高木糖醇脱氢酶活性,通过添加NaCl作为渗透压诱导剂可实现对XYL2基因的可控表达,显著降低木糖醇积累,提高乙醇产率.     

4种不同生境的蟹类金属硫蛋白cDNA的克隆与比较

利用Carcinus maenas金属硫蛋白氨基酸序列资料，用全简并引物从鳃组织总RNA中扩增并克隆了首个甲壳类金属硫蛋白cDNA片段序列，3'-RACE获得了其编码区全长cDNA。之后，用部分简并的引物扩增并克隆了其它3种国内常见蟹类的金属硫蛋白cDNA编码区全长序列。序列分析结果表明，几种蟹的金属硫蛋白cDNA序列存在差异，推知的氨基酸序列也不完全相同，比较不同蟹的cDNA和氨基酸序列数据不能证明不同生态环境对金属硫蛋白的分子进化起重要作用。图4表1参15     

非洲菊CAD基因的克隆及在非生物胁迫下的表达

为揭示非洲菊肉桂醇脱氢酶基因(GjCAD)的序列特性及其在非生物胁迫下的表达模式,利用反转录PCR (RT-PCR)从非洲菊品种'玲珑'中克隆获得两个GjCADs(GjCAD3和GjCAD5),分析它们及其编码蛋白序列特性,并利用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)技术研究它们在不同组织器官(根、叶和叶柄)和不同逆境...     

镉胁迫下蚯蚓金属硫蛋白氧化修饰的研究(Oxidative Modification of Metallothionein in Earthworm under Cd Stress)

金属硫蛋白(MT)是生物体内的一类富含巯基(—SH)的蛋白,在细胞氧化还原调控和重金属解毒等方面具有重要作用.MT的—SH可以络合重金属,同时对氧化作用很敏感,重金属胁迫产生的活性氧物质(ROS)可以将其氧化成二硫键(S—S).为揭示镉(Cd)对蚯蚓MT的—SH含量及其氧化修饰的影响,将蚯蚓放入Cd浓度为0、100、300mg·kg-1的黄棕壤中胁迫21天,通过SBD-F标记和高效液相色谱(HPLC)结合的方法测定MT中—SH和S—S的含量.结果显示,随着Cd浓度的增加,蚯蚓体内的—SH和S—S含量均逐渐增加,但S—S所占比例降低.这说明Cd诱导了蚯蚓体内MT合成,并且诱导量随着Cd胁迫的增强而增加,但—SH的氧化修饰程度有所下降.     

麻疯树小热激蛋白基因JcHSP15.9的原核表达及耐热胁迫

小热激蛋白(sHSPs)是植物在逆境条件下产生的一类具有分子伴侣活性的应激蛋白,本研究拟构建原核表达载体并表达具生物学活性的麻疯树小热激蛋白以进一步研究其功能及应用.从麻疯树胚乳cDNA文库中获得全长为652 bp的cDNA序列,包含一个426 bp的开放阅读框,编码分子量大小约为15 926.13的胞质Ⅰ型小热激蛋白,命名为JcHSP15.9.通过构建原核表达载体,得到BL21(DE3)plysS/pET32a-HSP重组菌株.用JcHSP15.9在大肠杆菌中的过量表达来研究它的耐热胁迫能力,发现在常温(37℃)下重组菌株与野生型菌株生长曲线基本相似,但在高温(50℃)下重组菌较对照组菌株存活率有了显著的提高,推测JcHSP15.9可能与麻疯树的耐热胁迫有关.通过镍亲和层析柱纯化得到纯度较高的JcHSP15.9蛋白,分子量大小与预期一致,蛋白条带单一清晰.     

茶树CSD1基因及其启动子克隆与低温胁迫下的表达

低温寒害严重影响茶树的生长发育状况及成品茶品质,Copper/zinc-superoxide dismutase(CSD)基因在植物抗胁迫响应中起着关键作用.为了解茶树CSD基因(CsCSD)响应低温胁迫的作用机制,以铁观音茶树叶片为供试材料,采用同源克隆结合RACE方法及染色体步移法,获得茶树CSD1基因的cDNA序列(GenBank登录号:KR078346)、gDNA序列及其启动子序列,并对其进行生物信息学分析,同时对低温胁迫处理下CsCSD1基因的表达模式也进行分析.结果显示,茶树CsCSD1基因cDNA全长860 bp,完整的开放阅读框(ORF)长度为459 bp,共编码152个氨基酸;gDNA基因结构分析发现CsCSD1基因由6个外显子和5个内含子构成;CpG岛预测发现启动子区域内存在1个CpG岛,CpG长度为219bp,GC含量为50.3%;CsCSD1启动子上还存在大量的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、胁迫响应元件和其他响应元件;在低温胁迫下CsCSD1基因的表达模式显示,在低温胁迫前期,CsCSD1基因表达上调;随后CsCSD1基因的表达量不断下降.本研究表明,CsCSD1基因能够响应低温胁迫并在胁迫的不同时期发挥不同的作用,推测与低温胁迫密切相关.     

盐胁迫下Dslhcb3和cao基因的表达及类囊体磷酸化状态转化

LHCⅡ在在类囊体膜中除了进行光能的吸收和传递之外,在维持类囊体膜的结构,调节激发光能在两个光系统之间的分配,光保护以及对各种环境的适应等过程中都起着重要的作用.为揭示盐藻LHCB在盐胁迫下的作用机制,以盐生杜氏藻(Dunaliella salina为材料,应用实时PCR的方法和蛋白电泳技术,研究lhcb3和叶绿素a加氧酶cao基因在低盐胁迫下的表达变化,以及盐藻类囊体膜的磷酸化水平和磷酯酶的变化.结果表明,在低盐环境下,lhcb3和cao基因的表达活性都呈降低的总趋势,这可能是盐藻适应不浓度盐环境胁迫的不反应.类囊体膜蛋白磷酸化水平先是降低,之后有所升高.时,发现磷酸酯酶有着相的变化趋势,并在12 h时最高.由此认为低盐条件下,类囊体膜蛋白在前期磷酸化水平的降低与磷酸酯酶活性降低有关,但在12 h后磷酸化水平有所升高,可能是细胞内平衡调节的结果,即磷酸激酶活性增强的结果.     

海马齿小热激蛋白SpHSP18.1基因的克隆及盐胁迫表达分析北大核心CSCD

为探究海马齿高盐环境耐受性的分子机制,根据海马齿c DNA文库序列设计引物,采用RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术克隆得到海马齿小分子热激蛋白Sp Hsp18.1基因序列.Blast分析表明,该c DNA序列(968 bp)含完整开放阅读框(ORF)全长为489 bp,编码162个氨基酸.等电点(p I)为6.19,分子量(Mr)大小为1860 5.90.Sp HSP18.1编码氨基酸序列具有分子伴侣蛋白特有的ACD保守区域(Alpha crystallin domain),与拟南芥、西瓜等植物的细胞质I型小热激蛋白具较高同源性(>75%).将Sp Hsp18.1基因克隆到PUCm-T原核表达载体上,得到重组菌株,通过过量表达探究其耐热胁迫能力.结果表明,在37℃下重组菌株与野生型菌株的生长曲线基本相似,但在高温(45℃)下,重组菌株较对照组菌株存活率有显著提高.荧光实时定量PCR分析表明,在不同浓度海水培养条件下,海马齿根部均表达Sp Hsp18.1基因,且随着海水浓度的增加,该基因的表达量呈现上升的趋势.说明Sp Hsp18.1基因在海马齿应答高盐胁迫过程中起到一定的作用.     

香蕉SUT基因家族的全基因组鉴定及其在不同低温胁迫下的表达

为探究香蕉蔗糖转运蛋白(sucrose/H+ cotransporter或sucrose transporters,SUCs或SUTs)家族成员的分子特性及其在低温胁迫下的表达模式,采用生物信息学方法鉴定香蕉蔗糖转运蛋白基因家族成员,并进行蛋白结构域及特性、基因及蛋白序列组分、分子进化树、基因启动子顺式作用元件以及在不...     

背角无齿蚌AwPrx4A基因克隆及在PFOS和PFOA胁迫下的表达分析

硫氧化蛋白过氧化物酶(Prx)可以将过氧化氢、有机过氧化物和过氧化合物分别转化为水、乙醇和亚硝酸盐,是机体一种重要的抗氧化蛋白。为了探讨全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)对背角无齿蚌的胁迫效应,背角无齿蚌随机分为对照组、PFOS处理组和PFOA处理组;同时克隆出AwPrx4A全基因序列,分析PFOS和PFOA对AwPrx4A表达的影响。背角无齿蚌AwPrx4A cDNA全长由958个核苷酸组成,包含1个120 bp的5’非编码区,1个412 bp的3’非编码区和1个426 bp的开放阅读框,开放阅读框为由142个氨基酸组成的多肽链。PFOS和PFOA对背角无齿蚌的LC50分别为28.388和192.083 mg·L~(-1)。与对照组相比,浓度6.25、12.5、25、50和100 mg·L~(-1)的PFOS处理后,实验观察过程中肝胰腺中AwPrx4A mRNA水平分别增加了18.75%、2.85倍(P 0.05)、5.08倍(P 0.01)、5.52倍(P 0.01)和6.77倍(P 0.01)以上。与对照组相比,浓度50、100、200、400和800 mg·L~(-1)的PFOA处理后,实验观察过程中肝胰腺AwPrx4A mRNA水平分别增加了20.83%、2.21倍(P 0.01)、2.25倍(P 0.01)、3.19倍(P 0.01)和5.64倍(P 0.01)以上。与对照组相比,PFOS和PFOA处理后鳃中AwPrx4A mRNA水平分别增加了61.61%(P 0.05)和59.59%(P 0.05)以上。与对照组相比,PFOS和PFOA处理后血淋巴中AwPrx4A mRNA水平分别增加了47.42%和20.61%以上。结果表明,PFOS和PFOA处理对背角无齿蚌AwPrx4A表达具有明显的诱导作用,其原因与对抗PFOS和PFOA的胁迫效应有关。     

过量表达水稻OsP5CS1和OsP5CS2基因提高烟草脯氨酸的生物合成及其非生物胁迫抗性(英文)

为了解水稻OsP5CS基因在非生物胁迫中的生物学功能及其生理生化作用,将P5CS基因的两个水稻同源基因OsP5CS1和OsP5CS2同时构建到植物表达载体pHB上,并通过农杆菌介导的遗传转化法转入烟草,经过鉴定转基因植株,成功获得9个独立的转基因阳性植株.选取野生型和其中的3个转基因植株后代,分别测定它们在不同的胁迫条件下幼苗的根长、鲜重以及脯氨酸、过氧化氢和丙二醛的含量.结果显示:在200 mmol/L NaCl、300 mmol/L甘露醇(Mannitol)、300μmol/L CuSO4胁迫条件下转基因植株的平均根长、平均鲜重、平均脯氨酸、平均过氧化氢含量和平均丙二醛的含量分别为野生型的1.3-2.3、1.9-3.9、1.8-3.2、51%-61%和62%-76%.因此在烟草中过表达OsP5CS基因,可以显著增加脯氨酸含量,降低烟草在非生物胁迫条件下的氧化损伤.图6参31     

OsZEP2基因沉默对2,2',5-三氯联苯胁迫下水稻抗氧化反应的影响

载脂蛋白基因OsZEP2沉默突变株(mutation type, MT)和野生型(wide type, WT)的水稻愈伤组织被暴露于10、50、100μg·mL~(-1)的2,2′,5-三氯联苯(PCB18)的培养基3 d后,通过比较两种水稻愈伤组织的生长、PCB18积累和抗氧化反应的变化情况,来探究水稻在多氯联苯胁迫下OsZEP2基因对水稻解毒响应机制的影响.实验发现,PCB18可以抑制WT和MT的生长,但PCB18的中浓度胁迫对两种愈伤组织生长的促进作用十分明显,即有hormesis效应.PCB18对MT生长的抑制高于WT,低浓度CB18(10μg·mL~(-1))胁迫抑制MT生长(4.5%),中浓度PCB18(50μg·mL~(-1))促进MT生长(8.3%),高浓度PCB18(100μg·mL~(-1))抑制MT生长(9.9%).OsZEP2基因沉默后促进了PCB18在愈伤组织的积累,并导致培养基中的PCB18去除效率提高.OsZEP2基因沉默降低类胡萝卜素含量,导致MT本身的氧化胁迫增强;并且在不同浓度PCB18胁迫下,MT的类胡萝卜素含量稳定,MT的抗氧化反应活性低与WT.在PCB18胁迫下,MT体内的SOD和CAT酶的活性都明显低于WT,这可能是导致膜脂过氧化程度显著升高的重要原因之一.另外,两种嫩弱的愈伤组织中的POD酶抗氧化活性较弱,但OsZEP2沉默可以促进POD酶活性升高.因此,OsZEP2基因沉默导致植物体内的PCB18积累增多,抗氧化反应减弱,不利于植物对PCB18毒性的抵抗.