壳寡糖诱导转反义mapk基因烟草的TMV抗性和PAL活性研究

壳寡糖具有诱导植物对病原物防御反应的作用,而PAL活性的升高通常被认为是发生抗性反应的标志之一.本文以mapk基因受到反义抑制的转基因枯斑三生烟草为试材,比较了壳寡糖诱导后转基因型和野生型烟草的PAL活性变化及对TMV抗性的变化.由实验结果初步推测,在壳寡糖诱导的植物抗性信号通路中,mapk可能为PAL的一个重要的上游基因,同时mapk在烟草抗TMV信号转导中亦为一个重要组分.图4表2参13     

热紫链霉菌几丁质酶表达及低脱乙酰度壳寡糖制备

壳寡糖具有抗炎、抗肿瘤及激活植物免疫等一系列生物活性.与传统的高脱乙酰度壳寡糖相比,低脱乙酰度壳寡糖可能具有更高生物活性.表达热紫链霉菌几丁质酶基因并使用表达产物水解制备低脱乙酰度壳寡糖;优化并全基因合成热紫链霉菌几丁质酶基因,利用毕赤酵母进行分泌表达,对产物酶的性质进行鉴定;利用表达的几丁质酶水解制备低脱乙酰度壳寡糖,使用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(Ultra-performance liquid chromatography quadrupoletime-of-f lightmassspectrometry,UPLC-QTOFMS)对其组分进行分离及鉴定,使用核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)确定其末端结构特征.结果显示,表达的几丁质酶蛋白浓度为0.20 mg/mL,最适pH为5.6,最适温度为60℃,酶活为0.98 U/mL,该酶在80℃及以下时较稳定,该酶水解制备的低脱乙酰度壳寡糖中包含至少35种聚合度2-17、不同脱乙酰度的壳寡糖组分,这些组分的还原末端主要由N-乙酰氨基葡萄糖组成,非还原末端同时包含氨基葡萄糖及N-乙酰氨基葡萄糖.本研究表明毕赤酵母分泌表达的热紫链霉菌几丁质酶具有较好的热稳定性,具有应用于低脱乙酰度壳寡糖规模制备的潜力.(图4表1参22)     

黄孢原毛平革菌酵母双杂交cDNA文库的构建及应用

作为研究木质素降解系统的模式微生物黄孢原毛平革菌,迄今还没有蛋白-蛋白相互作用方面的报道.本研究利用酵母双杂交技术构建了低氮培养基中培养2d和3d的酵母双杂交cDNA文库,分别得到2.5×105和3.0×105个重组子.以14-3-3蛋白为钓饵筛选3d cDNA文库,在SD/-Ade/-His/-Leu/-Trp缺陷培养基平板上共获得了约600个单克隆,进一步分析发现,有30个克隆可激活3个报告基因.分离自这些克隆中的质粒DNA能转化大肠杆菌.利用HaeⅢ和Sau3AⅠ限制酶切分析可将它们分为4类.序列测定和同源分析结果表明,其中一类为14-3-3蛋白基因,提示14-3-3蛋白可形成二聚体,另外3类在GenBank没有明显同源的基因.通过SBASE网站预测,编号为Y2H333的克隆含有一个OB-fold核酸结合结构域(OB-fold nucleic acid binding domain).这些研究结果表明,所构建的黄孢原毛平革菌cDNA酵母杂交文库是成功的,14-3-3蛋白在黄孢原毛平革菌中能以蛋白-蛋白相互作用的形式发挥功能.图4表1参28     

基于宏基因组学壳聚糖酶挖掘研究

壳聚糖酶(EC3.2.1.132)可有效地将壳聚糖降解为活性良好和应用前景广泛的低分子壳聚糖或壳寡糖,但目前存在专一性强的壳聚糖酶发酵水平低、种类单一、应用性能较差等问题.本研究从虾蟹堆积场淤泥采样,采用宏基因组文库方法,从其Fosmid文库中筛选出壳聚糖酶基因ChiE.测序表明,ChiE由1 362 bp组成,编码453个氨基酸,预测分子量(Mr)为42×103左右.将ChiE与pET-28a(+)载体连接,转化大肠杆菌Escherichia coli Rosetta-gami(DE3)构建了壳聚糖酶重组菌.采用离子交换柱(DEAE Sepharose FF)和凝胶色谱柱(SuperdexTM 75)纯化目的蛋白.酶学性质结果显示,该酶最适作用温度70℃,最适pH 6.0,Li+、Sr2+、K+等离子对其具有一定激活作用,Fe3+、Pb2+、Fe2+等离子则具有不同程度的抑制.在最适作用条件下,该酶比酶活为2 158 U/mg.本研究表明,重组菌E.coli Rosetta-gami(DE3)/ChiE具有培养简便、酶发酵产量大等优点,结果可为利用基因工程菌生产壳聚糖酶奠定基础.图5表2参17     

大肠杆菌植酸酶在毕赤酵母中的表达与纯化

为探讨植酸酶的结构与功能,研究了来源于大肠杆菌的植酸酶基因在酵母中的表达和纯化条件.将含有大肠杆菌植酸酶基因的毕赤酵母工程菌在不同甲醇浓度和不同诱导时间下培养,检测植酸酶的表达情况.结果表明:诱导培养基中一次性添加2.5%的甲醇,诱导96 h后,蛋白浓度达到1.36 mg mL-1,酶活力达到6 530 U mL-1;将在毕赤酵母中表达的植酸酶粗酶液经过硫酸铵盐析、Resource S柱和Superdex-75三步纯化,得到单峰纯的蛋白,比活力为137 280 Umg-1.用圆二色谱分析纯化后的蛋白在pH 5.0和8.0环境中的结构变化,结果显示pH 8.0环境使大肠杆菌植酸酶发生了变性.图3参16     

豆豉溶栓酶基因在毕赤酵母中的表达及其产物的纯化

将含有和不含前肽的豆豉溶栓酶编码序列在毕赤酵母中分别进行表达研究,发现在含有前肽的豆豉溶栓酶基因转化的毕赤酵母工程菌用甲醇诱导时,其培养液中可检测到较强的溶栓酶活性;而在不含前肽的豆豉溶栓酶基因转化的毕赤酵母菌用甲醇诱导时,培养液中未检测到溶栓酶活性.对毕赤酵母表达和分泌的豆豉溶栓酶进行了分离纯化,并对其纯化产物进行溶栓酶活性、SDS-PAGE电泳、抑制剂作用及免疫印迹分析.结果表明,分泌到培养液中的豆豉溶栓酶已经过剪切加工,其前肽已被切除,重组与天然的豆豉溶栓酶具有相同的溶栓酶活性,其所测定的各理化指标均一致.本研究实现了豆豉溶栓酶在毕赤酵母菌中成功表达,并首次直接证明了前肽对豆豉溶栓酶在毕赤酵母中分泌表达是必须的.图3表1参20     

果胶寡糖生产菌的构建与筛选

生物酶解法是新兴益生元果胶寡糖(Pectin oligosaccharides,POS)生产的主要途径.通过构建黑曲霉来源的多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PGA)基因pga A表达载体p PIC9K-PGA,电转毕赤酵母GS115,筛选能够表达用于制备POS重组果胶酶的工程菌.利用SDS-PAGE检测诱导表达上清,TLC分析其水解产物成分,筛选得到一株特定降解果胶生成寡糖的酵母工程菌GS-12.该重组多聚半乳糖醛酸酶(Recombinant polygalacturonase,re PGA)相对分子量(Mr)为86×10~3,发酵液酶活水平24.8 U/m L;GS-12经30次传代后目的基因pga A仍能稳定遗传,水解产物成分未发生改变;酶促反应得出该酶最适温度50℃,最适p H 5.5,50℃保温5 h相对酶活保持50%以上.综上,所构建酵母工程菌GS-12遗传稳定性高,耐热性提升,作用果胶可得大分子量多糖产物,对POS的工业规模化生产具有重要价值.     

水稻RBX1基因cDNA的分离及其过量表达载体对水稻的转化

RBX1蛋白是基于Cullin蛋白的E3复合体中的一个亚基,对于基于Cullin蛋白的E3复合体结合E2及Cullin蛋白的活化具有重要作用.利用RT-PCR分离到水稻RBX1cDNA,序列比对分析显示,水稻RBX1与拟南芥、人、果蝇及酵母中该同源蛋白的氨基酸序列一致性分别为80%、74.4%、72%和51.2%.酵母双杂交实验显示,水稻RBX1与水稻Cullin4蛋白有着相互作用.将水稻RBX1cDNA插入植物表达质粒pHB,利用农杆菌介导法将构建好的植物表达载体导入水稻,获得植株38株.以基因组DNA为模板对潮霉素抗性基因片段进行扩增,初步确定其中32株为转基因植株.图5表1参17     

无指盘臭蛙皮肤抗菌肽Odorgrin A真核表达载体的构建与转化

根据无指盘臭蛙(Odorrana grahami)皮肤抗菌肽Odorgrin A的氨基酸序列,合成了以酵母偏爱密码子编码的Odorgrin A基因片段.目的片段从合成质粒上用XhoΙ和EcoRΙ双酶切下后,与经同样限制酶酶切的pPIC9K载体连接而成表达载体pPIC9K-Odo A.PCR扩增、酶切及测序检测的结果表明表达载体构建成功.线性化的pPIC9K-OdoA经电击法转化毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115宿主菌,营养缺陷型筛选、遗传霉素抗性筛选、PCR扩增和测序检测的结果表明,表达载体pPIC9K-Odo A成功地转化并整合入酵母基因组.用甲醇对具遗传霉素G418高抗性的Odorgrin A重组酵母菌进行诱导表达,取酵母发酵液上清经SDS-PAGE电泳检测,结果初步表明,整合进酵母基因组的抗菌肽Odorgrin A基因已获得分泌表达,表达产物相对分子质量为3×103～4×103,与理论值相近.图10参17     

水稻不同亚家族SR蛋白的相互作用

精氨酸和丝氨酸富集蛋白(Arginine/ser ine-rich proteins,SR proteins)是剪切复合体中的重要成员.SR蛋白能够通过C端结构域相互作用并参与前体信使RNA的组成性剪切及可变剪切加工过程.为了揭示水稻SR蛋白间的相互作用网络,利用GAL4酵母双杂交系统,对来自不同亚家族的6个水稻SR蛋白进行相互作用分析.结果发现,来自两个不同亚家族的SR基因SCL30a和SC34共转化酵母能在相应缺陷培养基上生长,α-半乳糖苷酶活性约为对照的17倍,表明两者存在直接的相互作用关系,同时也暗示水稻可能通过SR蛋白直接相互作用,对重要基因的剪切加工及表达进行再次精细调控以应对外界复杂的环境变化.     

近平滑假丝酵母NAD(H)依赖型次级醇脱氢酶的分离纯化及酶学性质

从近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis CCTCC 203011)中分离得到了NAD(H)依赖型的次级醇脱氢酶.粗酶经乙醇沉淀、Blue Sepharose Fast Flow亲和层析、DEAE Sepharose离子交换层析后在SDS-PAGE上显示为单一条带,其酶蛋白的亚基分子量(Mr)为37.5×103.该酶还原反应的最适pH为6.0,最适温度为45℃,是一个含Zn2 金属酶.该脱氢酶具有较高的底物的选择性,对2-酮具有较高的还原活力;同时,也能作用于醇类发生氧化反应,对次级醇的氧化活力最高.以β-羟基苯乙酮为底物,用纯化得到的酶催化反应后,还原产物为(R)-苯基乙二醇,因此该酶为(R)-专一性次级醇脱氢酶,是一种生产(R)-苯基乙二醇的有效的生物催化剂.经LC-MASS-MASS分析得到了酶蛋白中3个肽段的氨基酸序列,通过比对发现该酶与NCBI编号为BAA24528的次级醇脱氢酶具有较高的同源性.图4表3参17     

宁南霉素诱导烟草酸性病程相关蛋白的研究

研究了宁南霉素对烟草酸性病程相关蛋白的诱导表达．结果表明，宁南霉素可系统性地诱导烟草叶片中酸性病程相关蛋白的高效表达．与水杨酸相比，宁南霉素诱导酸性病程相关蛋白的表达水平较高，持续时问较长．此外，在同一品种不同形态叶片烟草植株中，宁南霉素对植物酸性病程相关蛋白的诱导存在差异．图6表3参20     

甘薯蔗糖转运蛋白IbSUT1x在酵母细胞中的定位

蔗糖转运蛋白是植物特有的一类载体蛋白,酿酒酵母突变株SUSY7/ura3常被利用来研究蔗糖转运蛋白的功能,但在研究中发现,有的蔗糖转运蛋白在酵母中未表现出蔗糖转运的功能.但这或许并不是其实际功能的体现,而是由于这类蛋白无法准确定位到酵母的细胞膜上造成的.IbSUT1x是本实验室从甘薯中分离到的一个蔗糖转运蛋白基因,但是在SUSY7/ura3中未表现出明显的蔗糖转运功能.本研究通过用激光共聚焦显微镜对IbSUT1x与绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)的融合蛋白的表达和定位的观察,发现IbSUT1x不仅在酵母细胞中有表达,而且表达的蛋白质定位在酵母的细胞膜上.结果表明,IbSUT1x在酵母细胞中不能转运蔗糖,该蛋白很可能不具有蔗糖转运功能,或者其与蔗糖的亲和力很低.     

嗜热子囊菌光孢变种β-葡萄糖苷酶的基因克隆、表达及酶学性质分析

从嗜热子囊菌光孢变种(Thermoascus aurantiacus var.levisporus)RNA中通过RT-PCR克隆出β-葡萄糖苷酶基因bgl Ⅰ的全长序列,cDNA序列为2 672 bp.Genbank登录号为EU269025,将该片段插入巴斯德毕赤酵母Pichia pastoris分泌型表达载体pPIC9K中,获得重组质粒pPIC9K/bgl,经线性化后用电穿孔法导入毕赤酵母GS115中,在醇氧化酶AOXI基因启动子作用下,获得高效表达β-葡萄糖苷酶的毕赤酵母工程菌株.经DEAE-Sepharose Fast Flow阴离子层析纯化了该重组表达蛋白.SDS-PAGER测得该重组蛋白相对分子质量(M)约为120×103.经甲醇诱导,培养基中β-葡萄糖苷酶的活力可达1.2 U/mg,小规模发酵量达0.45 mg/mL.该酶的最适反应温度为60℃,最适反应pH为5.0.于70℃保温30 min仍保持80%的酶活力,具有较高的热稳定性,在pH 3.0～9.0的条件下酸碱耐受性强.图6表1参22     

异源表达胡杨PeCPD基因提高烟草对盐、高氮和干旱胁迫的抗性

油菜素类固醇(Brassinosteroids,BRs)在调节植物生长发育和提高植物对非生物胁迫的抗性中起着重要作用,CPD(Constitutive Photomorphogenesis and Dwarfism)基因编码一种甾醇类23a羟化酶,在BR的生物合成中发挥着重要作用.本研究克隆胡杨Pe CPD基因的c DNA序列,并利用农杆菌介导法,将Pe CPD基因植物过表达载体p BI121-35S::Pe CPD转化野生型烟草,筛选得到Pe CPD基因过表达的转基因烟草植株,并利用Na Cl、高氮和甘露醇分别对转基因和野生型烟草进行胁迫处理,检测转基因烟草的耐受性和相关的生理生化指标.结果表明:(1)在正常条件下,转基因烟草的鲜重是野生型烟草的1.47倍;(2)在Na Cl、高氮以及甘露醇的胁迫处理下,转基因烟草植株的根长、叶片叶绿素和类胡萝卜素的含量均显著高于野生型植株,抗氧化酶SOD和POD活性以及渗透调节物质脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖的含量也同样表现为转基因烟草显著高于野生型,而野生型植株的丙二醛(MDA)含量显著高于转基因植株.因此在烟草中异源过表达胡杨Pe CPD基因不但能够增加烟草的生物量,而且能够提高烟草对盐、高氮和干旱胁迫的抵抗能力.     

Thermobifida fusca产角质酶摇瓶发酵条件研究

研究了环境和营养条件等对嗜热放线菌Thermobifida fusca WSH03-11生长及产角质酶的影响;并考察了苹果角质对角质酶诱导效果,分析了该菌产角质酶的机理.摇瓶研究确定了角质酶发酵的最佳种子培养基组成为90 g L-1可溶性淀粉、5 g L-1牛肉膏、5 g L-1酵母膏、5 g L-1NaCl、2 g L-1K2HPO4和1%微量元素液,生物量最高达18.5 gL-1,种龄取35～40 h.最佳环境条件为pH 8.0、5%接种量、培养温度50℃.最佳发酵培养基组成为1.5%乙醇、5 gL-1蛋白胨、5 g L-1酵母膏、2 g L-1K2HPO4、5 g L-1NaCl和1%微量元素液.发酵培养基中添加角质对角质酶合成与分泌有诱导作用,T.fusca的产酶机制为诱导型.采用上述最佳培养条件产角质酶为3.8 U mL-1.图4表3参9     

镉、汞、锌3种重金属的雌激素样作用（Estrogenic Activity of Cadmium, Mercury, and Zinc）

为探讨镉、汞、锌3种重金属的雌激素样作用,采用双杂交酵母法测定了醋酸镉、氯化汞、醋酸锌单独作用时对重组基因酵母β-半乳糖苷酶诱导活性的EC50值.实验结果表明,醋酸镉浓度为1.0×10-5mol·L-(1实验浓度范围10-7~10-2mol·L-1),氯化汞浓度为5.0×10-7mol·L-(1实验浓度范围10-9~10-5mol·L-1),醋酸锌浓度为1.0×10-4mol·L-(1实验浓度范围10-9~10-2mol·L-1)时对酵母β-半乳糖苷酶诱导活性最大,分别达到1.3、0.95和1.1U.不能求出镉、汞、锌单独作用时对β-半乳糖苷酶诱导活性的EC50值.一味计算EC50值不仅难以评价重金属的雌激素活性,而且限制重组受体基因酵母法的普遍运用.一些重金属通过MCF-7细胞法(E-screen)呈阳性,通过重组hERα酵母法YES检测呈阴性,有可能是重金属通过与ERβ作用而产生效应.若构建出含ERβ基因的双杂交酵母菌株,与现有的方法互补将能完善环境雌激素的体外测评系统.     

麻疯树叶绿ω3脂肪酸脱饱和酶基因的克隆和鉴定

根据几个已知的植物ω3脂肪酸脱胞和酶基因序列,利用RT-PCR和RACE技术从麻疯树中克隆了一条编码叶绿体ω3脂肪酸脱饱和酶的cDNA序列.对该序列的分析表明,该cDNA的编码区长1 368bp,编码一个长度为455个氨基酸的蛋白质,推测的蛋白质相对分子质量(Mr)大小为52.1×103.同源分析显示,推测的氨基酸序列与其他物叶绿体脂肪酸脱饱和酶具有很高的相似性.RT-PCR分析表明,该基因在麻疯树叶片中有着稳定的表达.此外,还通过酵母表达系统鉴定了该基因编码的酶的功能.对转基因酵母的脂肪酸组成分析发现,α亚麻酸在转基因酵母中积累.上述结果表明,该麻疯树cDNA编码了一个叶绿体ω3脂肪酸脱饱和酶.     

产朊假丝酵母CANDIDA UTILIS细胞壁对铜离子吸附位点的研究

目前认为所有生物大分子都对重金属离子有较强吸附性 ,但某些分子可特异地吸附重金属 ,并介导酵母细胞对重金属的抗性[1] .其中细胞表面的高分子聚合物倍受关注 ,酵母细胞壁约含 4 0种蛋白分子 ,但有关这些蛋白质在对重金属离子吸附中的作用目前还未见报道 .产朊假丝酵母Ｃａｎｄｉｄａｕｔｉｌｉｓ是重要单细胞蛋白生产菌株之一 ,因其营养条件要求不高 ,对工业废水有较强耐受和转化能力而广泛用于生产和研究 .我们观察了产朊假丝酵母细胞与分离纯化的细胞壁对铜离子的吸附能力差异 ,并对细胞壁上重金属离子吸附位点进行了研究 .1　材料与方…     

耐辐射奇球菌RecR和SSB蛋白的克隆表达及抗紫外功能

RecR和SSB蛋白是耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)同源重组修复RecFOR途径的关键蛋白.以耐辐射奇球菌基因组为模板,PCR扩增recR和ssb基因片段,以质粒pET32a(+)为载体,构建重组质粒pET32a(+)-recR和pET32a(+)-ssb,并转化到Escherichia coli BL21(DE3)中,IPTG诱导蛋白表达,表达产物采用SDS-PAGE鉴定,同时,应用平板菌落计数法检测紫外辐照前后各组细菌生存率变化,研究RecR和SSB蛋白在E.coli BL21(DE3)抗紫外线辐射中的作用.结果表明,RecR和SSB能够克隆至pET32a(+)载体并在E.coli BL21(DE3)中诱导表达.紫外辐照生存率实验结果提示,RecR和SSB蛋白能增强E.coli BL21(DE3)对紫外线辐射的抵抗能力.RecR和SSB的成功表达及紫外抗性特点将为耐辐射奇球菌超强耐辐射机制的研究提供实验基础.