不同类型镉积累水稻细胞镉化学形态及亚细胞和分子分布

利用水培试验结合亚细胞组分分级分离和凝胶过滤等技术,研究了水稻根和叶中镉的化学结合形态及其亚细胞和分子分布,比较了低镉积累品种"广源占No.3"和高镉积累品种"珍桂矮"的差异.结果表明:随着营养液中镉浓度的升高,根和叶亚细胞镉含量显著上升,大部分镉积累在细胞壁(FⅠ)和细胞可溶部分(FⅢ).高镉积累品种"珍桂矮"根和叶中可溶部分镉含量显著高于低镉积累品种"广源占No.3".根和叶各种形态镉中,以氯化钠提取态占优势,其次是醋酸提取态,盐酸提取态镉含量最低.与"广源占No.3"相比,"珍桂矮"中迁移性较强的去离子水和乙醇提取态镉比例较高.凝胶过滤结果表明,两种类型的水稻可溶部分镉的出峰位置与样品流份中可溶性蛋白的出峰位置大致相同.可溶部分中的镉大多与分子量为3 kD的物质结合,属于植物鳌合肽(PCs)或低分子量物质."广源占No.3"根系中镉与PCs配合的组分(Cd-PCs)含量远小于"珍桂矮"."广源占No.3"细胞可溶部分较低的镉含量以及根系中较少的Cd-PCs形成量,降低了镉的移动及其向地上部转运的可能性.

条斑紫菜中砷的亚细胞分布及其解毒机制的研究

通过对砷的富集形态变化和亚细胞分布研究,揭示条斑紫菜中砷的区隔化效应及其对砷的解毒机理。将活体条斑紫菜分别暴露于0.05,0.1,0.5和1.0 mg/L的亚砷酸根(AsO33-)和砷酸根(AsO3-)溶液中6 d,每天取样一次,运用HPLC-ICP-MS法分析紫菜中砷的形态变化,运用差速离心技术分析砷在亚细胞水平的分布差异。结果表明,随着介质浓度的升高和暴露时间的增加,藻体中的砷含量呈线性增长趋势,统计分析表明条斑紫菜对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的积累与暴露浓度都呈极显著正相关,相关系数RAs(Ⅲ)=0.99960,p<0.01;R As(Ⅴ)=0.9844,p<0.01;条斑紫菜对As(Ⅲ)的富集速率略高于As(Ⅴ),暴露在0.1 mg/L As(Ⅲ)和As(Ⅴ)溶液中6 d后的富集系数分别是4718.7和4111.5。研究表明,条斑紫菜中砷的亚细胞分布与区隔化差异很大,各组分的砷含量分别为:细胞液80%>细胞壁15%>细胞器5%。藻体胞液是砷的主要储存部位,胞液对砷具有非常明显的区隔化作用。通过对其富集过程中砷形态转化规律的研究发现:As(Ⅴ)会迅速被甲基化,然后再转化成砷糖(AsX1);As(Ⅴ)会迅速被富集还原成As(Ⅲ),As(Ⅲ)被逐步甲基化,然后再转化成砷糖(AsX1)。

外加镉对水稻镉吸收、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响

研究不同水稻（Oryza sativa）品种外加Cd 处理下镉吸收特征、PCs（主要是非蛋白巯基）的解毒机制及从微观水平探寻亚细胞镉的分布状况,对了解不同水稻基因型的耐Cd 机理有重要意义.通过盆栽实验研究了不同外加Cd 处理对水稻体内Cd 的吸收累积、亚细胞分布及非蛋白巯基含量的影响.结果表明,外加Cd 胁迫显著诱导根合成NPT-SH,外加Cd 及品种差异对水稻体内Cd 的吸收具有不同程度的影响,两品种相比,不加Cd 处理下,品种J196 地上部Cd 含量/根系Cd 含量的比值高于中浙优1 号;当外加Cd 浓度达到5 mg·kg^-1 时,品种A 根系向地上部转移的Cd 远高于品种C,分为25.7%和7.4%;但在外加Cd 处理达到25 mg·kg^-1 时,两品种间无显著差异.根中NPT-SH 的诱导量与水稻根系内Cd 的含量变化-致.外加Cd 处理下,品种J196 根系内NPT-SH 含量均高于中浙优1 号,从细胞水平上表明中浙优1 号可能具有从根系向茎叶的高镉转运能力.同时以差速离心法探究Cd 在两杂交水稻品种不同器官的亚细胞分布为根系细胞的Cd 大部分存在于细胞壁中,占52.6%-83.2%,少部分存在于细胞可溶部分（细胞质）,其镉含量分布的百分率为3.0%-10.1%,且根系细胞壁中J196 的分布率高于中浙优1 号;表明J196 的根系细胞壁的具有较强的固Cd 能力;和对照相比,外加Cd 促使中浙优1号根系细胞内可溶物向地上部移动,且高Cd 处理下,Cd 在中浙优1 号细胞内溶物的分配率大于J196,从而在亚细胞水平上推测了品种中浙优1 号为高转运品种的可能机制.

植物酰基载体蛋白基因家族序列分析

以拟南芥酰基载体蛋白为查询序列,检索18个植物物种的基因组数据库,获得138个酰基载体蛋白基因和12个基因片段。植物酰基载体蛋白由1个基因家族编码,成员2～16个。植物酰基载体蛋白磷酸泛酰巯基乙胺结合位点(Ser)周围的氨基酸序列高度保守,该位点包含在保守的DSL基序中。植物酰基载体蛋白基因结构类型分为5种,其中类型III酰基载体蛋白基因所占比例最大。绝大多数植物酰基载体蛋白基因家族成员单独或2～4个成员分布在一条染色体上。在138个植物酰基载体蛋白基因中,19个具有不同剪接体。植物酰基载体蛋白基因家族成员可能起源于一个共同的祖先基因。

飞蝗双链RNA降解酶的抗体制备及组织定位

【目的】双链RNA降解酶(dsRNA degrading enzyme, dsRNase)是制约RNA干扰(RNAi)技术在害虫防治中应用的关键因素之一。本研究旨在利用原核表达系统获得飞蝗LmdsRNase2和LmdsRNase3的特异抗原,进而制备抗体,对其进行组织定位和蛋白表达量检测,为进一步解析飞蝗中肠dsRNA降解酶基因的功能分化提供蛋白水平的证据。【方法】通过对LmdsRNase2和LmdsRNase3的氨基酸序列(GenBank:ARW74135.1和ARW74134.1)进行比对,分别选取特异的LmdsRNase2和LmdsRNase3抗原序列(R2'、R3')进行后续的研究。根据LmdsRNase2和LmdsRNase3的cDNA全长序列,设计包含酶切位点BamH I、Hind Ⅲ的引物,采用PCR技术扩增目标片段,双酶切后连接至pET-32a载体。将重组质粒转化至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中,加入IPTG至终浓度为0.5mmol·L^(-1),37℃下诱导4 h后提取蛋白,采用SDS-PAGE电泳方法检测蛋白表达。大量培养带重组质粒的大肠杆菌,诱导目的蛋白大量表达,用镍柱亲和层析法分离R2'和R3'蛋白,Bradford法检测蛋白浓度。经两次免疫新西兰大白兔后,最终获得LmdsRNase2和LmdsRNase3的多克隆抗体。利用ELISA法测定多克隆抗体的效价,通过Western blot检测抗体的特异性。提取飞蝗5龄第3天的中肠组织蛋白和中肠液,分别用LmdsRNase2和LmdsRNase3的抗体检测其表达量。最后制备飞蝗5龄第3天的中肠石蜡切片,通过免疫组化对LmdsRNase2和LmdsRNase3蛋白进行亚细胞定位。【结果】通过氨基酸序列比对发现,LmdsRNase2和LmdsRNase3具有37%的序列一致度,选取特异的序列R2'和R3'设计引物,分别包含157和153个氨基酸残基,理论分子量分别为17.0和16.8 kD。在IPTG浓度为0.5 mmol·L^(-1)条件下,37℃诱导4 h后,目的蛋白在包涵体中大量表达。扩大培养重组菌株后提取蛋白,用镍亲和层析柱分离得到纯度为85%的R2'蛋白,可直接用于免疫;而R3'蛋白的纯度低于85%,利用电泳切胶纯化后免疫新西兰大白兔,36 d后取抗血清进行检测,效价均达到1:102 400,表明抗体效果良好。用多克隆抗体杂交实验室保存的His-LmdsRNase2和His-LmdsRNase3融合蛋白,对抗体进行特异性检测,结果表明R2和R3的抗体分别特异性识别LmdsRNase2和LmdsRNase3,无交叉杂交现象,且条带与His抗体杂交到的条带大小一致。采用Western blot方法检测,发现LmdsRNase2蛋白在中肠组织中高表达,但在中肠液中未检测到可见表达,LmdsRNase3蛋白在中肠组织和中肠液中均未检测到表达。进一步采用免疫组化方法对两个蛋白进行组织定位,发现LmdsRNase2和LmdsRNase3均在中肠细胞质中表达,但LmdsRNae3的表达量较低。【结论】成功制备了特异性良好的飞蝗LmdsRNase2和LmdsRNase3抗体,Western blot和免疫组化分析表明LmdsRNase2在中肠细胞质中高表达,而LmdsRNase3的表达量很低。研究结果为飞蝗中肠两个dsRNA降解酶LmdsRNase2和LmdsRNase3的功能分化提供了蛋白水平的证据。

p27^(kip1)亚细胞定位与肿瘤

p27kip1是一种广谱的细胞周期蛋白依赖激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)抑制剂,主要通过抑制CDK的活性,来阻断细胞周期中G1/S期的转换,从而实现对细胞周期的负调控。p27 kip1基因除了作为抑癌基因还有致瘤的潜能。这种双向性又在其亚细胞定位中体现,p27 kip1多个位点的磷酸化参与p27 kip1亚细胞定位的调控。这些研究可能对肿瘤的预后提示和治疗方面具有重要意义。本文就p27kip1亚细胞定位在肿瘤研究中的作用、磷酸化对p27kip1亚细胞定位的影响及p27kip1的研究对肿瘤治疗及预后方面的影响进行综述。

大鼠大脑皮层中钙调神经磷酸酶活力的时空变化

以ＰＮＰＰ为底物测定了超离心制备的大鼠出生后早期和成年大脑皮层亚细胞各组分中钙调神经磷酸酶的活力。实验结果表明：（ｌ）钙调神经磷酸酶活力广泛地存在于胞液和突触部分，并且各亚细胞组分有明显差异。成年大鼠大脑皮层中ＣａＮ活力相对最高水平是在突触体，突触质，胞液，重的和轻的突触膜部分。（２）大鼠大脑皮层突触体中ＣａＮ活力在出生后第２周和第３周出现高峰的平台期，这与突触发生的高峰期是一致的。在胞液和重的突触膜中ＣａＮ活力最高水平是在出生后的第７ｄ，而在突触质和轻的突触膜中是在第２０ｄ。总之，这些发现证实，在脑发育期间，ＣａＮ活力是依照区域和时间性控制的，提示ＣａＮ可能参与了突触功能作用。

超氧化物歧化酶的亚细胞定位及模拟研究

超氧化物歧化酶(简称SOD)是生物体内一种重要的自由基清除剂,文章综述了SOD研究的一些新进展:外周胞质SOD与细胞外SOD的生理功能及其亚细胞定位以及SOD的模拟研究.

香蕉MaROP1基因表达产物的亚细胞定位

植物类Rho相关G蛋白(Rho-related GTPases from plants,ROP)属于小G蛋白超家族,是高等植物体内广泛存在的一类重要信号分子,在植物生长发育过程中起着关键的调控作用。本实验室从香蕉果实采后抑制差减杂交文库中获得一个香蕉ROP基因,命名为MaROP1。半定量RT-PCR表明该基因在香蕉的根、球茎、叶、花和果实中的表达存在差异,其中在球茎中的表达量最高且与其它器官的表达差异显著。为进一步研究该基因的功能,构建了以绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)为报告基因的融合植物表达载体pCAMBIA1302-MaROP1,并利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达,荧光显微镜检测表明该基因表达产物定位在细胞膜上。

香蕉MuMADS1基因表达产物的亚细胞定位

MuMADS1是从香蕉果实cDNA文库中筛选分离到的一个MADS-box基因.通过生物信息学分析表明,该基因编码的蛋白可能作为转录因子定位于细胞核中,而且芯片分析表明:该基因在果实成熟早期表达上调,是乙烯的上游调控因子,可能与花的发育、果实发育及成熟相关.为进一步深入研究该基因功能,构建了以绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)为报告基因的融合植物表达载体pCAMBIA1304-MuMADS1.利用基因枪转化法将重组载体转入洋葱表皮细胞瞬时表达,荧光显微镜检测结果表明,该基因表达产物定位于细胞核中,符合转录因子特性.

‘潘那利’番茄碱性螺旋环螺旋转录因子基因的克隆与表达分析

碱性螺旋环螺旋(basic/Helix-Loop-Helix,bHLH)转录因子是植物最大的转录因子家族之一,其广泛参与植物逆境胁迫响应。该研究从野生‘潘那利’番茄(Solanum pennellii Correll)中成功克隆出bHLH转录因子基因SpbHLH89(Sol Genomics登录号Sopen04g001150),采用qRT-PCR分析其在干旱胁迫下的表达模式,并利用异源表达初步分析其对非生物胁迫的响应。结果表明:(1)SpbHLH89编码区包含684 bp,编码227个氨基酸,具有典型的碱性螺旋环螺旋区,主要定位于细胞核中;进化树结果显示,SpbHLH89转录因子高度保守,与拟绒毛烟草NtbHLH94(Nicotiana tomentosiformis)存在高度相似性。(2)qRT-PCR结果显示,SpbHLH89在‘潘那利’番茄的茎、叶和花中均有表达,其表达量受干旱胁迫诱导。(3)SDS-PAGE与Western bloting结果显示,pET-30a-SpbHLH89重组蛋白大小约为31 kD。(4)在盐胁迫(400 mmol/L NaCl)和干旱胁迫(600 mmol/L甘露醇)条件下,异源表达重组蛋白的E.coli BL21(DE3)重组菌生长速度提高,说明异源表达SpbHLH89转录因子基因可提高细菌对非生物胁迫的耐受性。

家蚕GATA转录因子BmGATA6的克隆、多克隆抗体制备及组织细胞定位

【目的】克隆家蚕(Bombyx mori)GATA转录因子BmGATA6,将其在原核细胞中进行表达,纯化重组蛋白,多次免疫小鼠获得BmGATA6多克隆抗体,为进一步分析BmGATA6在家蚕变态发育中的功能提供抗体条件。【方法】解剖家蚕获得5龄第3天的各组织及4眠至熟蚕整个时期的中肠组织,在液氮中研磨为粉末,利用Trizol法提取RNA,体外反转录得到c DNA。基于家蚕BmGATA6的基因编码序列设计全长特异引物,并以Bm Actin3作为内参,进行家蚕5龄第3天各组织及4龄眠期至熟蚕期各时期的RT-PCR检测。设计原核表达引物,扩增原核表达片段连接到p ET32a载体上,构建原核表达载体,转化至BL21(DE3)Escherichia coil表达菌株。加入IPTG至终浓度分别为0.4、0.6、0.8、1.0 mmol·L^(-1)。在16℃条件下培养20 h和37℃条件下培养5 h分别进行BmGATA6蛋白诱导表达。选取最佳诱导条件进行BmGATA6蛋白的大量诱导,用镍柱亲和层析法纯化家蚕BmGATA6蛋白,经多次免疫昆明小鼠后,最终获得BmGATA6多克隆抗体。利用ELISA法测定鼠抗BmGATA6蛋白多克隆抗体的效价,通过Western blot检测BmGATA6抗体的特异性。以家蚕5龄第6天中肠的石蜡切片作为样本,通过免疫荧光对家蚕中肠组织中的BmGATA6蛋白进行亚细胞定位。【结果】家蚕GATA转录因子BmGATA6的c DNA全长4 011bp,ORF长为1 974 bp,编码657个氨基酸,包括205 bp的5′非翻译区序列(5′UTR)和1 832 bp的3′非翻译区序列(3′UTR)。该基因位于15号染色体上,基因全长12 326 bp,为多外显子基因,共含有8个外显子和7个内含子,具有2个典型的GATA锌指结构域,分别位于第470—521和531—582氨基酸区域。RT-PCR结果显示BmGATA6在5龄第3天家蚕中肠中显著高量表达,其次在马氏管中有少量表达,而在其他组织中没有检测到BmGATA6的表达。同时RT-PCR结果显示BmGATA6在4龄眠期到熟蚕期的中肠组织中持续高表达。构建BmGATA6原核表达载体,通过不同温度与IPTG浓度诱导发现,BmGATA6重组蛋白在16℃诱导主要存在于上清中,在37℃诱导主要存在于包涵体中。在0.6 mmol·L^(-1)的IPTG、16℃下诱导20 h为最佳条件,利用镍柱亲和层析法获得较纯的BmGATA6重组蛋白,并利用纯蛋白多次免疫昆明小鼠制备多克隆抗体,用ELISA法对抗体效价进行了检测,显示BmGATA6抗体效价均高达1﹕128 000。Western blot结果显示BmGATA6抗体能特异地识别家蚕BmGATA6蛋白,其大小约为75 k D,与预测大小相符。免疫荧光结果显示BmGATA6蛋白在家蚕中肠的各类细胞中均有较高表达,且定位于中肠细胞的细胞核中。【结论】成功制备了BmGATA6多克隆抗体,分析了其在中肠组织中的亚细胞定位情况,推测BmGATA6在家蚕中肠的生理变化过程中扮演着重要调控角色,为进一步探索BmGATA6在家蚕中的功能奠定了基础。

野大麦CIPK基因的亚细胞定位

为明确野大麦CIPK基因在植物亚细胞水平上的定位情况,以已知细胞质膜定位的拟南芥AtCBL1基因和液泡膜定位的AtCBL3基因作为参照,构建了这两个基因分别与红色荧光蛋白基因(RFP)融合的植物表达载体(参照载体),以及野大麦CIPK基因与绿色荧光蛋白基因(GFP)融合的植物表达载体(目标载体),利用基因枪转化法将参照载体和目标载体共转化洋葱上表皮细胞,瞬时表达后利用激光共聚焦显微镜进行共定位分析。结果表明,该基因主要定位于细胞膜和细胞核,为进一步深入分析该基因的功能提供了重要依据。

牛病毒性腹泻病毒E2蛋白的亚细胞定位研究

为深入研究牛病毒性腹泻病毒E_2蛋白的生物学功能,了解其在哺乳动物细胞中的亚细胞定位情况,采用RT-PCR扩增牛病毒性腹泻病毒Changchun184株E_2基因,将其克隆至真核表达载体pc DNA3.1/V5His A中,并进行酶切鉴定和测序分析,将构建的重组质粒pc DNA3.1/V5His A-E_2经脂质体介导转染至MDBK细胞。继续培养48h后,在激光共聚焦显微镜下观察E_2蛋白在细胞中的亚细胞定位情况。结果表明,E_2蛋白在细胞核与细胞质中均有表达,且绿色荧光呈点状均匀分布。该研究为进一步研究牛病毒性腹泻病毒E_2蛋白的相关功能奠定了基础。

协同刺激分子B7-H3在结肠癌细胞株中的表达水平及其分布特征

目的研究协同刺激分子B7-H3在结肠癌细胞株中的表达及其细胞内亚细胞结构的分布特征。方法分别采用Real-time PCR、Western Blot方法检测B7-H3在三株结肠癌细胞SW620、SW480、DLD-1中mRNA和蛋白质的表达水平;激光共聚焦显微镜观察B7-H3分子在三株结肠癌细胞中的亚细胞定位。结果 SW620、SW480、DLD-1 Real-time PCR的B7-H3 mRNA△Ct值分别为21.11±0.07、21.18±0.39、21.45±0.18,F=1.3497,P=0.309;Western Blot检测B7-H3蛋白的表达水平无明显差别;B7-H3分子细胞核内的表达比例分别为0.462±0.07、0.329±0.039、0.411±0.025。SW480细胞B7H3核内分布比例与另两株细胞有明显差异(P<0.05)。结论不同结肠癌细胞株中B7-H3 mRNA与蛋白的表达水平无明显差异,细胞核内有部分B7-H3分子表达,且不同细胞株之间B7-H3的核内表达有一定差异。

香蕉MuMADS2基因表达产物的亚细胞定位

对已获得的香蕉MuMADS2基因进行生物信息学和芯片分析表明,该基因编码的蛋白可能作为转录因子定位于细胞核中,是乙烯上游的调控因子,参与调控香蕉果实的成熟过程。为进一步研究该基因功能,构建香蕉MuMADS2基因与绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)基因融合的植物表达载体pCAMBIA1302-MuMADS2,再利用基因枪转化法将其转入洋葱表皮细胞进行亚细胞定位观察。结果表明:该基因表达产物定位于细胞核中,符合转录因子特性。

小鼠RSP3基因序列分析及其亚细胞定位

衣藻RSP3是一个鞭毛结构蛋白,目前有关RSP3相关研究主要集中在衣藻上,而对其在哺乳动物中的同源基因的蛋白定位及功能研究甚少。本研究对各个物种的RSP3氨基酸序列进行比对分析,在用SMART软件预测小鼠RSP3结构域的基础上构建了小鼠RSP3真核表达载体,并在CHO细胞中成功表达,应用荧光共定位技术研究小鼠RSP3与微管、内质网及高尔基体的关系。结果表明,小鼠RSP3比衣藻RSP3在N端多出127个氨基酸,两者都含有一个RSP3结构域,RSP3结构域是一个微管结合结构域,而且在进化中高度保守。在CHO细胞中表达的小鼠RSP3并不直接与微管结合,也不定位在内质网或高尔基体,进一步研究发现其聚集分布于细胞质基质中,而且主要分布在细胞核的周围。说明RSP3在进化中较为保守,但在哺乳动物中的分布和功能可能与在衣藻中有所不同。

血清抑制基因Si1编码蛋白的亚细胞定位研究

为进一步研究血清抑制相关基因(Si1)的生物学功能,用绿色荧光蛋白EGFP融合的EGFP/Si1重组蛋白在HeLa细胞中成功表达.结果显示该蛋白定位在细胞核中,这一结果与生物信息学预测结果相符合.通过构建不同长度的EGFP/Si1基因突变体观察其核定位信号所在区段,发现核定位信号区在465～531氨基酸残基之间.Si1基因编码框中肿瘤相关1639位点的改变,虽然并不在入核信号相关结构区,但影响Si1基因表达蛋白的细胞核迁移,进而影响基因功能.

香蕉MaBTB基因的表达分析及亚细胞定位

利用荧光定量PCR分析在不同处理下的香蕉采后果实中MaBTB基因的表达,在正常成熟的果实中,MaBTB基因的表达与乙烯的释放量呈正相关;相反,在1-MCP处理的香蕉果实中,该基因的表达相对变化不明显;用乙烯处理的香蕉果实,其表达量在第3天达到高峰,比正常成熟的早11 d。这些结果表明MaBTB基因在香蕉采后果实中是受乙烯诱导表达的。最后,亚细胞定位分析表明MaBTB基因定位在细胞核上。

Thermus thermophilus HB27质粒分离基因位点同系物parATth的功能研究

通过敲除噬热栖热菌(Thermus thermophilus)HB27的parATth基因,获取parATth基因敲除突变体,并从染色体DNA的复制及子细胞分离等方面分析突变体的表现型,鉴定parATth的功能。结果显示:在parATth突变体中,未出现明显的细胞生长与分裂受阻现象,细胞形态也未发生变化;与野生株相比,突变株染色体DNA的拷贝数未发生变化,大区段染色体DNA的子细胞分离也未受阻,但染色体的复制起始位点(oriC)区域的亚细胞定位受到影响,其定位于细胞任意位置。综合分析,T.thermophilus HB27的parATth基因在大区段染色体DNA的子细胞分离过程中没有起关键作用,但其可能参与染色体复制起始位点区域的子细胞定位与分离。