水稻Bowman-Birk蛋白酶抑制剂基因OsWIP1-2的诱导表达及其抑制活性

克隆了水稻的WIP1基因, 该基因属于Bowman-Birk蛋白酶抑制剂(BBI)家族. RNA杂交实验结果显示该基因的表达受伤害和茉莉酮酸的诱导, 表明它在植物防御反应中起着重要的作用. 将此基因克隆到表达载体pET28a, 并在大肠杆菌中表达融合蛋白. 分别用胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶为底物检测纯化的融合蛋白的抑制活性, 发现融合蛋白具有胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 但没有对胰蛋白酶的抑制活性; 同时发现融合蛋白C端的融合残基对蛋白酶抑制活性有重大影响, 具有C端(His)₆纯化标签的融合蛋白不具有胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 而有天然C端序列的融合蛋白具有胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 这暗示了过长的C末端序列可能会影响WIP1蛋白的正确折叠. 蛋白酶抑制活性分析表明水稻Bowman-Birk抑制剂家族的成员可能在结构和功能上均发生了分化.     

植物异三聚体G蛋白调控系统研究进展

动物异三聚体G蛋白由α,β和γ3个亚基组成,通过G蛋白偶联受体(GPCR)感受外部刺激将信号转化为离子通道、酶和其他作用蛋白进而影响一系列的细胞行为.近10年对模式植物水稻(Oryza sativa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)G蛋白的研究发现了植物有别于动物G蛋白信号传导途径的新机理.植物G蛋白与动物一样也含有α,β和γ3个亚基,但是植物Ga亚基能自发地进行GTP与GDP的交换,使得G蛋白能够自我激活,这也使得植物不需要所以也就不存在GPCR.此外,植物还有不同于动物的大型Gα亚基和非典型Gγ亚基.水稻非典型Gγ亚基表现出C端抑制N端的自我抑制机制,并显著影响产量性状.本文着重介绍模式植物拟南芥和水稻G蛋白信号调控、效应和功能的相关研究进展,总结植物与动物G蛋白信号传导的异同,讨论通过G蛋白提高农作物产量的可能性.     

稻瘟病病原物诱导启动子的构建及表达

利用ＰＣＲ技术从小麦和马铃薯中分别扩增并克隆了病原诱导性谷胱甘肽－Ｓ－转移酶基因ＧｓｔＡｌ和Ｇｓｔｌ启动子片段,将它们分别与水稻肌动蛋白基因（Ａｃｔｌ）核心启动子序列、５’端非翻译前导序列以及ＧＵＳ基因融合构建出植物载体ｐＷＭＩＧ－５０和ｐＰＭＩＧ－５０,然后转化水稻,并对嵌合启动子的诱导活性进行了分析。结果表明：（１）在转基因水稻细胞中嵌合启动子可受稻瘟病病原物的诱导;（２）水稻Ａｃｔｌ第一内含     

水稻中一个25 kD Bowman-Birk蛋白酶抑制剂的表达和抑制活性分析

水稻Bowman-Birk 蛋白酶抑制剂(RBBI)在体外是胰蛋白酶抑制剂, 有的有1 个同源结构域 (8 kD), 有的有2 个同源结构域(16 kD). 本研究发现, 在水稻体内存在带有3 个同源结构域的RBBI(25kD), 而且RBBI 受发育和伤害调控. 体外实验发现, 3:13 二硫键(而不是4:5 二硫键)可抑制胰蛋白酶的活性; 而RBBI3-1 的D3 结构域对胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草芽孢杆菌素没有抑制活性. 突变实验表明, 改变D1 结构域N 端的P1 位点(把Lys 突变为Leu)并不能获得对胰凝乳蛋白酶的抑制活性, 这表明RBBI3-1 的D1 结构域反应回环阻碍了P1 位点获得新的抑制活性; 而对胰凝乳蛋白酶的抑制活性可能还需要其他结构(比如3:13 二硫键)的参与.     

水稻乙烯信号转导

乙烯在植物生长发育过程中以及在应对多种环境胁迫的防御反应中起着重要的调控作用.其发挥作用的分子机制在以拟南芥为主的双子叶植物中得到了系统研究,已建立了一个线性信号转导模型.与拟南芥相比,人们对水稻等单子叶植物中乙烯作用机制还了解较少.本文介绍了水稻乙烯信号转导目前取得的研究进展,并与拟南芥及其他植物进行了比较.拟南芥乙烯信号转导通路中的大多数组分在水稻中已找到了同源序列,包括5个乙烯受体,OsCTR1,OsEIN2,OsEIL1和OsERFs等.与拟南芥的同源组分相比,水稻乙烯受体家族各成员在功能上可能更具有特异性.但是OsEIN2和OsEIL1对水稻乙烯反应只表现了有限的调控作用.ERF类转录因子OsERF1和OsEBP-89可能也参与水稻乙烯反应,但它们是否被OsEIN2-OsEIL1介导的信号途径激活并不清楚.鉴于水稻的乙烯反应在多方面与拟南芥不同,推测水稻中或许存在着新的信号传递组分或新机制.筛选水稻乙烯反应突变体并鉴定相应基因将可能初步揭示水稻乙烯信号转导的新机制。     

绿豆胰蛋白酶抑制剂与猪胰蛋白酶复合物三方晶体的晶体生长和初步结晶学研究

丝氨酸蛋白酶抑制剂广泛存在于植物、动物组织以及细菌中,尤其在植物的贮藏器官和组织(种子和根茎)中含量较高。按照Laskowski和Kato按抑制药中二硫桥的排布,它们可分成10类。其中Kunitz型抑制剂,Kazal型抑制剂以及链霉素枯草杆菌酶型抑制剂的立体结构均已报道。它们的立体结构以及它们与相应的酶的复合物立体结构的研究加深了人们对蛋白质分子之间相互作用的本质以及酶催化机理的理解。     

谷子幼穗培养的体细胞胚胎发生和植株再生

如何从禾谷类作物的单细胞经离体培养再生植株以及获得再生能力强的细胞系是目前植物组织培养中十分引入注目的问题.休细胞胚胎发生具备最快速无性繁殖的潜能,并且由于经胚状体途径再生的植株来源于单细胞,因而特别适合于遗传、育种和突变体等研究。在一些禾谷类植物中,胚性细胞系的建立又是制备和培养原生质体的重要前提。谷子(Sctaria itlica)是我国一种重要的粮食作物。到目     

小分子蛋白酶抑制剂及多肽毒素的研究回顾

对以往小分子蛋白酶抑制剂及多肽毒素的研究成果作一历史性回顾, 重点介绍了Bowman-Birk家族的绿豆胰蛋白酶抑制剂, 对此抑制剂的Lys活性功能区作了解析. 它是双头抑制剂, 有两个功能区, 用蛋白与基因测序、基因表达、突变、肽段合成等手段证实, 其核心结构是一个由两个相连九元环组成的16肽, 与天然14环肽的向日葵抑制剂极类似. 另一深入研究的抑制剂是27肽的天花粉胰蛋白酶抑制剂, 属于南瓜族, 介绍了该家族的基因序列. 多肽毒素的研究包括蝎毒毒素及芋螺毒素. 本文介绍了多种东亚马氏钳蝎新的钾通道毒素, 有的是钙离子依赖的BK或SK钾通道毒素, 有的是电压门控毒素, 有的具有两个不同的功能区, 阐明了它们的构效关系. 表达的重组蝎氯毒素有望用于恶性胶质瘤的治疗. 芋螺毒素分子量小、序列多变、功能广泛, 有更好的应用前景. 从中国南海16种芋螺中纯化了50个结构新的芋螺毒素, 克隆了134个新基因; 确定了3个新超家族, 命名为V, Y, K超家族; 研究发现, 在某些芋螺毒素一级结构中有新的二硫键骨架和二硫键配对、独特的模板(motif)、氨基酸的D型化等; 分析了A超家族的基因组结构, 在内含子的3′端有一非常保守的序列, 可用作引物克隆更多新的芋螺毒素基因; 阐明了个别芋螺毒素的生理功能.     

含RGD环六肽与整合素蛋白α_(Ⅱb)β_3的结合反应

ＲＧＤ序列普遍存在于细胞外基质蛋白中,并能为许多整合素蛋白所识别．利用 ＥＬＩＳＡ,ＳＰＲ等技术,对表面固定的人工合成生物素－含 ＲＧＤ环六肽［ｃｙｃｌｏ（－Ａｒｇ－Ｇｌｙ－Ａｓｐ－Ｄ－Ｐｈｅ－Ｌｙｓ－Ｇｌｙ－）］与人血小板整合素蛋白α_（Ⅱｂ）β_３的结合能力进行了检测结果表明,含ＲＧＤ环六肽与生物素基团之间的间臂长度在 １．４８～２．２ ｎｍ时, ＲＧＤ序列才能有效进入α_（Ⅱｂ）β_３以头部的反应中心并发生结合反应;反应的平衡解离常数为 １．１μｍｏｌ／Ｌ．为在固体表面研究整合素蛋白介导的细胞吸附过程提供了一个理想的模型系统．     

GS3 蛋白不同结构域的功能与水稻谷粒大小的关系

许多禾谷类作物的产量在很大程度上由谷粒的大小所决定. 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室张启发研究组, 研究了GS3 的遗传和分子特征, 这是一个主要的决定谷粒大小的数量性状位点. 研究显示, GS3 是一个谷粒大小和器官大小的负调节因子. 其野生型形式推测由4 个结构域构成: 位于N 端的植物特异性器官尺寸调节(OSR)结构域和跨膜结构域以及位于C 端的肿瘤坏死因子/神经生长因子受体(TNFR/NGFR)家族富胱氨酸结构域和C 型血管性血友病因子(VWFC). 这些结构域具有不同的调节谷粒大小的功能. OSR 结构域作为一个负调节因子的功能是充分必要的. 野生型等位基因对应于中等谷粒. OSR 功能缺失结果可导致长的谷粒.位于C 端的TNFR/NGFR 和VWFC 结构域表现出对OSR 功能的抑制性效应, 它们的功能缺失突变可产生非常短的谷粒.该研究将GS3 蛋白的功能结构域与水稻谷粒大小的自然变异联系起来. 相关研究发表在2010 年11 月9 日Proc Natl Acad Sci USA, 107(45): 19579—19584 上.     

蛋白质超家族分子进化研究的一种新方法

选取丝氨酸蛋白酶超家族作为研究对象,采用ＳＳＡＰ算法从结构比较的层次上进行蛋白质超家庭分子进行化的研究,分子相同或相似物中酶和功能的演化,鼠类胰鼠白酶突变体结构的聚类关系以及不同抑制对牛β－胰蛋白酶天然结构的影响,探索了结构比较对于蛋白质工程中定点突变改造蛋白质结构与细胞以及蛋白质抑制剂设计等方面的指导作用,基于结构比较的方法是蛋白分子进化的一种新方法。     

通过构建嵌合分子研究mEAAC1和mASCT1的底物结合区域

采用重组ＰＣＲ的方法,构建了小鼠兴奋性氨基酸转运蛋白家族２种亚型ｍＥＡＡＣ１和ｍＡＳＣＴ１的ｃＤＮＡ嵌合分子,通过体外转录成ｃＲＮＡ,显微注射亚洲爪蟾卵母细胞中外源表达后,用同位素示踪技术进行＾３－Ｇ和＾３Ｈ－Ｓｅｒ流量测定,结果表明,该２种转运蛋白的－ＮＨ２末端及其相邻的部分可能不含有决定底物特异性的氨基酸,它们也许仅对底物结合位点的形成起结构支持作用。     

含RGD环六肽与整合素蛋白αⅢbβ3的结合反应

ＲＧＤ序列普遍存在于细胞外基质蛋白中,并能为许多整合素蛋白所识别。利用ＥＬＩＳＡ,ＳＰＲ等技术,对表面固定的人工合成生物素－含ＲＧＤ环六肽〔ｃｙｃｌｏ－（Ａｒｇ－Ｇｌｙ－Ａｓｐ－Ｄ－Ｐｈｅ－Ｌｙｓ－Ｇｌｙ－）〕与人血小板整合素蛋白αⅡｂβ３的结合能力进行了检测。结果表明,含ＲＧＤ环六肽与生物素基团之间的间臂长度在１．４８￣２．２ｎｍ时,ＲＧＤ序列才能有效进入αⅡｂβ３头部的反应中心并发生结合反应;     

水稻基因组——赛过宝玉和珍珠

“最珍贵的并不是宝玉和珍珠而是五谷。”在这句中国谚语中 ,所指的五谷应该是 :水稻、小麦、稷、高梁和玉米。这些谷类在发展中国家人们消耗的热量所占的比例中 ,高达 60 %。我们也可以把这句谚语用于这些谷物 ,其中特别是水稻所包含的基因信息上。由于有一个和其他的谷类明显比较小的基因组 ,水稻是基因组学和分子生物学研究的好材料。两种主要的水稻亚种———籼稻和粳稻 (ｉｎｄｉｃａ和ｊａｐｏｎｉｃａ)基因序列草图的公布 ,为对植物的生物学过程的更好理解提供了资料 ,同时保证了稻谷类产量的提高。如果世界人口在今后的 2 0年里持续…     

玉米单倍性白化苗胚性细胞无性系研究初报

植物的花药培养,能获得单倍体和纯合二倍体是育种的新途径。然而,在禾谷类花药培养中常常产生大量白化苗,这是一个严重障碍和急待研究的问题。有关报道和评论不少,但迄今仍未弄清其发生原因及提出有效的克服方法。玉米花药培养中极少产生白化苗,故缺乏系统研究。研究白化苗的困难之一是缺少经常提供白化苗的试验系统。本文简要报道了从     

植物NIP水通道蛋白的结构、功能和调控研究进展

类NOD26膜内在蛋白(nodulin 26-like intrinsic proteins, NIPs)又名根瘤素26-like内在蛋白、类根瘤菌26膜内在蛋白、类Nodulin26内在蛋白,是水通道蛋白(aquaporin protein, AQP)家族的亚家族之一. NIP由AqpN基因进化而来,广泛存在于植物体中,其对底物选择具有特异性,根据选择性过滤器(aromatic/arginine, ar/R区)的不同分为3个亚族. NIPs参与水分、尿素、甘油、硼、砷、硅等物质的吸收和转运,在维持植物生长过程中的水分平衡和渗透压及抵御逆境胁迫等方面发挥重要作用.近年来,有关NIPs对植物生长发育和逆境调控功能的研究越来越多.本文系统阐述了植物NIP家族的起源与进化、结构与分类、生物学功能及调控机制,并对目前NIP研究中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论,为深入探究NIP家族在不同植物中的作用模式和遗传改良应用提供参考资料.     

天花粉蛋白活性区域的推测

天花粉蛋白是我国发现的从葫芦科植物[Trichosanthes kirilowii Maxim(Cucurbitaceae)]的块根中提取的具有节育和治疗葡萄胎、恶性葡萄胎、宫外孕等的良药,已在全国十几个省市应用几十万例。最近又发现天花粉蛋白能有效地抑制艾滋病病毒,并也已证明它是一个单链核糖体失活蛋白。这     

音乐催发植物生长

音乐,尤其是爵士乐对植物很敏感。例如当某一植物听到摇滚乐时,吸收的水份特别多。一位专家经过实验得出上述结论。这位专家指出:绿色植物本身就是一个大小泉,它从土壤中吸取水分,一直往上向树枝各部分输送脂液并从其叶子蒸发掉。生物学家做了如下的实验:把各种谷类植物置于非对称的声波之下,观察这种非对称的声波对它们生长、蒸发部状况等。实验表明:大叶植物如大黄,绝大     

两种植物病毒编码蛋白的基因沉默抑制子功能鉴定

采用农杆菌浸润方法以及重组的马铃薯X病毒(PVX)表达载体, 研究了甜菜坏死黄脉病毒(BNYVV)编码的P14蛋白和水稻黑条矮缩病毒(RBSDV)编码的S6蛋白对植物基因沉默的抑制作用. 绿色荧光蛋白(GFP)表型观察及核酸杂交结果表明, 这2种病毒基因均能够强烈抑制转基因本生烟(16C)中由同源序列引起的gfp基因沉默, gfp基因mRNA的含量明显高于未发生沉默抑制的对照植株, 并导致PVX感染后的寄主症状加重, 说明它们可能是由病毒编码的RNA沉默抑制因子. 其中, RBSDV S6基因对植株体内基因组DNA甲基化过程的抑制作用更为强烈.     

水稻油体钙蛋白家族的进化及对干旱胁迫的响应性分析

油体钙蛋白不仅参与了油体的形成, 而且可能与植物耐受干旱胁迫有关. 目前对水稻中的油体钙蛋白的功能了解很少. 本文通过对水稻基因组数据库的序列搜索, 确定了水稻油体钙蛋白基因家族的6 个成员. 通过对这些基因的序列、结构和染色体位置分析, 表明水稻油体钙蛋白基因家族的扩增可能与片段复制和串联重复有关. 通过对这些基因与其他物种中的油体钙蛋白基因的系统进化分析及功能比较分析, 揭示了拟南芥和水稻中功能可能对应的成员. 为了确定与干旱胁迫响应相关的油体钙蛋白基因, 通过荧光定量PCR 检测了水稻油体钙蛋白家族在根、叶、花中的表达, 以及在这些组织中响应干旱胁迫的表达情况, 发现有3个基因成员在不同组织中受干旱胁迫的诱导, 为进一步对它们展开功能分析奠定了基础.