Ⅱ型鼠李半乳糖醛酸聚糖的制备方法和结构表征的研究进展

Ⅱ型鼠李半乳糖醛酸聚糖(RG-Ⅱ)是果胶结构域中的一种,其结构在不同物种之间具有高度的保守性。RG-Ⅱ的主链由约9个半乳糖醛酸经α-1,4糖苷键连接而成,并被6个(A–F)明确定义的侧链取代。其中二糖侧链C、D和单糖侧链E、F的结构在不同来源的RG-Ⅱ中基本保持相同。寡糖侧链A和B则存在轻微的变异性。通过相对分子质量、单糖组成和质谱分析等手段可实现RG-Ⅱ的结构表征。中药中含有RG-Ⅱ结构域的多糖具有很高的药用价值,使用内切多聚半乳糖醛酸酶(Endo-PG)和草酸青霉可将RG-Ⅱ从中药中分离并对其在多糖中的含量进行测定。从葡萄酒中可快速制备大量RG-Ⅱ标准品用于新定量方法的开发,实现对中药活性多糖的质量控制,推动中药多糖的研究进程。

青花菜多聚半乳糖醛酸酶基因BoPGX3的克隆及盐胁迫下的表达特征分析

多聚半乳糖醛酸酶(PG)可降解细胞壁,从而降低植物抵抗能力。为了解青花菜PG基因响应盐胁迫的分子机制,以青花菜自交系‘WN12-95B’为试验材料,提取青花菜的总RNA并合成cDNA,克隆PG基因,并检测其在盐胁迫下的表达特征。结果表明:青花菜BoPGX3基因序列全长1476 bp,推导编码491个氨基酸,相对分子量为53.44 kD,等电点为5.84。系统进化分析表明,青花菜BoPGX3与羽衣甘蓝、甘蓝、白菜、萝卜和花椰菜的PG基因亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示,BoPGX3基因受盐胁迫诱导表达,处理3 h后相对表达量达到初始表达量的2.9倍,处理12 h时相对表达量下降至初始表达量的1.4倍。综上,青花菜BoPGX3基因参与了盐胁迫的响应,并可能在此过程中发挥着重要的作用。

莲腐败病菌多聚半乳糖醛酸酶Fcpg1基因功能研究

【目的】共享镰刀菌(Fusarium commune)侵染莲引起的莲腐败病严重影响莲的生产,鉴定莲腐败病菌中多聚半乳糖醛酸酶基因Fcpg1,分析其在生长发育及致病过程中的作用,为进一步研究共享镰刀菌的致病机理及莲腐败病菌的防治提供依据。【方法】利用BLASTP在莲腐败病菌全基因组数据中查找PG同源蛋白,并使用ExPASy等在线软件对Fcpg1氨基酸序列进行生物信息学分析。通过基因敲除的方法,获得Fcpg1基因敲除突变体ΔFcpg1和回补菌株ΔFcpg1-Com。测定野生型菌株FCN23、突变体ΔFcpg1和回补菌株ΔFcpg1-Com的菌落形态、生长速率、产孢量及致病力。【结果】Fcpg1基因编码388个氨基酸,分子量为40.354 ku,分子式为C_(1756)H_(2775)N_(489)O_(577)S_(12),理论等电点为6.57,脂溶系数为79.9。Fcpg1为稳定的、易溶于水的外泌性蛋白,其信号肽剪切位点在第16~17个氨基酸,主要定位于胞外基质。Fcpg1蛋白与尖孢镰刀菌的多聚半乳糖醛酸酶蛋白序列具有较高的同源性。与野生型菌株FCN23和回补菌株ΔFcpg1-Com相比,ΔFcpg1突变体的菌落形态、营养生长和产孢量等方面均无明显差异,但突变体ΔFcpg1的致病力显著减弱。【结论】Fcpg1是典型的多聚半乳糖醛酸酶蛋白,参与对莲腐败病致病力的调控。

基于聚半乳糖醛酸的聚合物胶束制备及性能

以胱胺(CYS)和脱氧胆酸(DOCA)为原料合成了胱胺修饰的脱氧胆酸(CD),再将CD的氨基(―NH_(2))与聚半乳糖醛酸(PGA)的羧基(―COOH)通过酰胺化反应制得PGA-g-CD聚合物,并自组装为胶束。通过调节n(―NH_(2))∶n(―COOH)对胶束载药性能进行调控。测试了聚合物的结构及聚合物胶束的载药和释药性能。结果表明,最佳投料比为n(―NH_(2))∶n(―COOH)=1.3∶1,在该条件下,CD在聚合物中取代度为31%,临界胶束浓度为0.025 mg/mL,胶束载药量达11.53%,载药胶束粒径和粒径多分散系数分别为(296.1±0.3)nm和0.101±0.053,在还原性环境中36 h的释药量可达78.8%,体现良好的还原响应性。

巨峰葡萄半乳糖醛酸转移酶基因GAUT克隆及在摘心处理下的表达分析

半乳糖醛酸转移酶(GAUT)是果胶合成过程的关键酶,对植物茎和叶的细胞壁等组织器官生长发育具有重要调控作用。为探究摘心处理下GAUT在葡萄茎和叶中的表达,以巨峰葡萄(Vitis labrusca×Vitis vinifera Kyoho)为材料,进行VvGAUTs克隆,利用生物信息学方法预测分析基因结构与功能,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析其在巨峰葡萄摘心处理下的表达模式。结果表明,本研究克隆得到4个巨峰葡萄GAUTs,开放阅读框(ORF)长度分别为1056、1167、1038和1071 bp,分别编码351、388、345和356个氨基酸,与葡萄基因组相应基因序列同源性均达到98%以上,分别命名为VvGAUT1a、VvGAUT1b、VvGAUT3、VvGAUT4a。VvGAUT1a编码稳定蛋白,其余3个基因编码不稳定蛋白;VvGAUTs与纤维素、木质素和糖代谢等相关蛋白密切互作。VvGAUTs在不同摘心处理的巨峰葡萄茎、叶中表达模式差异显著,2叶摘心处理总体上抑制茎VvGAUTs基因表达,而VvGAUTs在叶中的表达呈现生长前期增强、生长后期受抑制的趋势。此外,在巨峰葡萄生长前期VvGAUT1a、VvGAUT1b和VvGAUT3在茎、叶的表达明显高于生长后期,而VvGAUT4a在巨峰葡萄茎生长后期表达增强,在叶中表达变化较平缓。综上,摘心调控巨峰葡萄VvGAUTs基因表达,可能在控制其茎、叶生长,平衡营养生长和生殖生长过程中发挥重要作用。本研究结果为探究摘心调控葡萄树体生长的分子机制提供了理论依据。

番茄果实中乙烯与多聚半乳糖醛酸酶的关系

乙烯与多聚半乳糖醛酸酶(PG)都是果实成熟过程中关键的调节因子。一方面,在有乙烯合成缺陷的转反义ACS番茄和乙烯感受缺陷的Nr突变体番茄果实中PG基因表达量都明显下降,PG酶活性明显降低;用外源乙烯(100μL／L)处理绿熟期番茄果实使PG基因的表达明显增强,而1-甲基环丙烯(1-MCP,1 μL／L)处理转色期番茄果实明显抑制PG基因表达。另一方面,转反义PG基因番茄果实乙烯释放量在授粉后低于其野生型,番茄乙烯受体基因LeETR4和乙烯反应因子LeERF2基因表达量比野生种低。PG降解果胶的产物D-GA(100 mg／L)促进未熟期番茄果实中的乙烯生成和LeETR4、LeERF2基因的表达。

胡萝卜抗冻蛋白失去PGIP家族抑制多聚半乳糖醛酸酶的活性(英文)

含有LRR基序的胡萝卜抗冻蛋白虽然具有抗冻活性,但却属于植物PGIP家族。胡萝卜抗冻蛋白虽然在氨基酸序列上属于PGIP家族,但却失去了抑制外源真菌的PGase活性,并且获得了一个重要的活性——抑制冰晶的生长和重结晶。胡萝卜抗冻蛋白的这种活性的变化一直被认为是由于植物自身长期进化的结果,并认为最初的DcAFP也应当具有抑制PGase的活性。采用酵母双杂交来分析DcAFP是否还拥有PGIP的活性。通过RT-PCR克隆了真菌互格链格孢(Alternariaalternata)的PGase的cDNA,然后分别将PGase与DcAFP的完整编码框构建成酵母双杂交的捕获质粒和诱饵质粒,经过预实验表明两者都不能产生自激活作用,酵母双杂交实验表明两者不能产生相互作用,说明DcAFP完全失去了抑制PGase的活性,这种活性的丢失是由于位于β-螺旋上凹面的LRR基序中非保守的氨基酸残基发生了大量的碱性氨基酸的取代,导致结合的凹面从负电荷富集区变成了正电荷表面,从而不能通过静电作用与PGase的正电荷表面相结合。

β-半乳糖苷酶及多聚半乳糖醛酸酶对桃果实成熟软化的影响

以雨花3号桃果实为试验材料,采用气相色谱法测定不同成熟时期桃果实的乙烯释放量以及ACC合成酶和ACC氧化酶活性的变化,并分析β-半乳糖苷酶(-βG al)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性的变化,探讨-βG al和PG对桃果实成熟软化的影响。结果表明:在桃果实成熟软化过程中,具有明显的乙烯跃变高峰,ACC合成酶和ACC氧化酶活性变化趋势与乙烯变化相一致;PG活性高峰与乙烯释放高峰同时出现于成熟度Ⅳ,而-βG al活性高峰出现于成熟前期(即成熟度Ⅰ);-βG al不同于PG,其作用主要与桃果实成熟前期果实的软化启动密切相关。

苹果树腐烂病菌多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7和Vmpg8的功能

【目的】前期转录组分析表明苹果树腐烂病菌(Valsa mali)两个多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)基因Vmpg7和Vmpg8在病菌侵染定殖过程中显著上调表达。论文旨在分析Vmpg7和Vmpg8在病菌营养生长、致病力、果胶酶活性、对果胶的利用等方面的作用及基因双敲除对同家族内其他基因表达水平的影响,明确Vmpg7和Vmpg8在病菌致病过程中的生物学功能,为进一步解析苹果树腐烂病菌致病分子机理提供基础。【方法】通过q RT-PCR检测基因在病菌侵染过程中的表达水平及基因双敲除后PG家族内其他PG基因的表达量;利用double-joint PCR构建基因敲除载体并通过PEG介导的原生质体转化技术进行基因敲除,经4对引物PCR检测及Southern blot验证获得基因单敲除和双敲除突变体,并利用gap-repair技术对基因进行回复;利用PDA培养基常规培养法观察突变体营养生长状况;通过离体接种富士苹果叶片及枝条的方法检测基因缺失对病菌致病力的影响;通过3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法检测各突变体胞外果胶酶活性;利用Czapek培养基培养法分析突变体对果胶的利用情况。【结果】q RT-PCR分析表明,Vmpg7和Vmpg8在病菌侵染3 d后分别上调表达27.73和8.19倍。通过基因敲除技术,分别获得3个Vmpg7基因单敲除突变体、1个Vmpg8基因单敲除突变体和3个Vmpg7/Vmpg8基因双敲除突变体,并获得了Vmpg7和Vmpg8单敲除突变体的回复突变体。将突变体接种到PDA培养基上,菌落形态和生长速率均没有发生变化;接种到苹果叶片和枝条上,Vmpg7单敲除突变体及Vmpg7/Vmpg8双敲除突变体在叶片和枝条上的致病力显著降低,而Vmpg8单敲除突变体在叶片上的致病力显著降低;进一步对果胶酶活性及对果胶的利用分析,发现Vmpg8单敲除突变体及Vmpg7/Vmpg8双敲除突变体胞外果胶酶活性均显著降低,且所有突变体在果胶培养基上生长均明显减慢。此外,基因回复后突变体的致病力、果胶酶活性及在果胶上的生长速率均回复到野生型菌株03-8水平。重要的是,Vmpg7/Vmpg8双敲除后影响了PG家族中其他PG基因的表达水平,3个基因显著上调表达。【结论】多聚半乳糖醛酸酶基因Vmpg7和Vmpg8可能与同家族内其他基因协同作用,通过调节果胶酶活性参与苹果树腐烂病菌致病过程。

苯酚-硫酸法结合校正因子法测定含半乳糖醛酸的多糖中的糖含量

目的:建立一种基于苯酚-硫酸法结合校正因子法测定含半乳糖醛酸(GalA)的多糖中糖含量的方法。方法:优化苯酚-硫酸法的测定条件,以不同质量比的GalA-葡萄糖(Glc)混合对照品溶液绘制系列标准曲线并测定含GalA的党参多糖CPP1b样品中的糖含量,在此基础上,根据GalA-Glc质量比为0-100%时的回归方程,以党参多糖CPP1b为参照多糖计算校正因子,对样品中的糖含量测定结果进行校正,并以与党参多糖CPP1b组成相同的混合单糖对照品对此方法合理性进行验证。结果:经计算,党参多糖CPP1b对Glc的校正因子为3.33,验证试验中与党参多糖CPP1b组成相同的混合单糖对照品的糖含量测定结果为103.47%。精密度、稳定性试验的RSD<1%;加样回收率为93.52%~107.35%(RSD=5.09%,n=6)。结论:该研究建立的方法可准确测定类似于党参多糖CPP1b的含GalA的多糖中的糖含量。

多聚半乳糖醛酸酶(PG)反义基因转化加工番茄

通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导将多聚半乳糖醛酸酶(PG)反义基因导入新疆加工番茄(代号:99-162混)。卡那霉素抗性筛选,获得移栽成活的10株再生植株,PCR和Southern blot检测表明,其中4株再生植株的染色体中有外源基因的插入。所得4株转基因加工番茄在基因转化处理当代表现不同;果实饱满有光泽;Northern杂交结果表明,转反义PG基因加工番茄果实外果皮PG基因表达水平比对照低。转基因植株的表型观察和分子检测结果相吻合。

番茄果实软化过程中钙处理对多聚半乳糖醛酸酶、脂氧合酶、伸展蛋白的影响

为探明番茄果实的一些生理特性,研究了4% CaCl2 溶液真空渗透处理的番茄果实,在软化过程中多聚半乳糖醛酸酶(PG)、脂氧合酶(LOX)、伸展蛋白(EXP)的变化。结果表明:在处理初期Ca2+ 对LOX活性及LeLOXB基因的表达有显著的抑制作用;在处理的后期,Ca2+ 对PG活性及PG、LeEXP1 基因表达有明显的抑制作用。并就Ca2+对PG、LOX、EXP及果实软化机理的影响进行了讨论。

蛋白变性剂对多聚半乳糖醛酸酶及其化学修饰酶催化活性的影响

为了探索几种蛋白质变性剂对多聚半乳糖醛酸酶的作用效果,以水溶性低分子量壳寡糖(COS,分子量约5000)作为修饰剂对已纯化的多聚半乳糖醛酸酶(PG)进行化学修饰,得到纯化的化学修饰酶(COS-PG),然后,测定不同蛋白变性剂(尿素、盐酸胍、SDS和苯酚)对纯化的PG和COS-PG催化活性的影响。结果表明,修饰后COS-PG的比活性是340.10 U(mg protein)1,比修饰前的PG提高了153%,COS-PG的糖含量比PG提高了43.11%,COS-PG的氨基修饰率为32.85%。SDS(十二烷基硫酸钠)、苯酚对PG和COS-PG活性有抑制作用,1 mmol L 1的SDS分别抑制了PG和COS-PG活性的80.99%和91.14%。10 mmol L 1的苯酚分别抑制了PG和COS-PG活性的34.08%和32.70%。低浓度的尿素和盐酸胍对PG有激活作用,5 mmol L 1的尿素使PG活性提高157.79%,3 mmol L 1的尿素使COS-PG的活性提高67.32%。2 mmol L 1的盐酸胍使PG活性提高57.64%,1 mmol L 1的盐酸胍使COS-PG的活性提高5.76%。

纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶与果实成熟

对果实成熟软化过程中组织超微结构变化以及Cx和PG对果实成熟软化的作用,Cx、PG在分子水平上的研究和尚待进一步研究的问题进行了系统综述:果实成熟软化与Cx、PG活性增强直接相关,PG在果实成熟软化过程中对果实着色也有着一定影响;编码Cx的基因已经在某些果实的cDNA文库中被鉴定;利用反义RNA技术对PG进行负调控是研究PG对果实成熟软化作用的主要手段。目前对Cx、PG在果实成熟过程中的作用研究主要集中在呼吸跃变型果实上,而在非呼吸跃变果实中的作用很可能有所不同。因此,研究Cx、PG在柑橘等非呼吸跃变果实成熟过程中的作用将是尚待研究的又一重要方向。

聚半乳糖醛酸酶高产菌的筛选及产酶条件研究

从腐烂的苹果中定向分离筛选出适合液态发酵法生产聚半乳糖醛酸酶的菌株YL-9,鉴定为扩展青霉(Penicillium expansum-Link)。经摇瓶产酶试验可知,此菌株的产酶培养基组成为:果胶0.7%,NaNO30.1%,MgSO40.02%,FeSO40.001%,KH2PO40.03%,豆粉1.0%,马铃薯20.0%;发酵条件为培养温度28℃,初始pH7.0,装液量50mL/250mL,接种量7%(v/v),培养时间48h。该条件下,酶活力达8.52U/mL。

桑树多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因MaPGIP1的克隆及功能分析

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白（PGIP）是一种特异性结合和抑制真菌内切多聚半乳糖醛酸酶（endo-PG）活性的细胞壁结合蛋白。采用RT-PCR从嘉陵40（Morus atropurpurea Roxb.）果实中扩增PGIP基因c DNA,利用生物信息学的方法分析其编码蛋白的结构和功能。结果表明,嘉陵40PGIP开放阅读框全长1017 bp,编码338个氨基酸残基,被命名为MaPGIP1。MaPGIP1蛋白分子量37.9 k D,等电点为为6.65,信号肽为N端26个氨基酸残基,具有4个潜在的N-糖基化位点。MaPGIP1蛋白的核心区域由9个串联的LRRs基序组成。原核表达产物经SDS-PAGE分析,MaPGIP1蛋白以包涵体形式出现,Western blot证实了重组蛋白的特异性,经过Ni-NTA柱纯化和分步透析复性后获得可溶性蛋白,该蛋白能部分抑制果桑肥大性菌核病菌（Ciboria shiraiana）PG（Cs PG）活性,其最适pH值为4.5~5.0,最适温度30℃。抑菌试验结果表明,MaPGIP1蛋白在果桑肥大性菌核病菌菌丝侵染油菜叶片过程中具有一定的抑制效果。

烟草靶斑病菌内切多聚半乳糖醛酸酶基因endoPGs的克隆及表达特征分析

【目的】内切多聚半乳糖醛酸酶(endo polygalacturonases,endoPGs)是重要的致病因子之一。论文从烟草靶斑病菌(Rhizoctonia solani)强致病力菌株YC-9和弱致病菌株LF-2中克隆该致病基因,分析比较该基因的序列特征、进化关系和表达特性,研究其在与烟草互作过程的致病作用。【方法】通过比较GenBank中不同植物病原真菌的endoPGs序列设计简并引物,首先获得菌株YC-9及LF-2的endoPGs基因片段,再采用RACE技术克隆获得其cDNA全长序列;生物信息学分析比较其保守结构域及序列特征;采用MEGA 4.0软件构建endoPGs的系统进化树;通过real-time RT-PCR技术对强致病力菌株YC-9及弱致病力菌株LF-2的endoPGs与烟草K326互作的表达特性进行研究。【结果】克隆获得了烟草靶斑病菌强致病力菌株YC-9和弱致病力菌株LF-2的endoPGs的cDNA全长序列,分别命名为endoPG1和endoPG2,开放阅读框(ORF)长度均为1 086 bp,编码361个氨基酸;比较分析表明endoPG1和endoPG2的推测蛋白均具有PLNO3003基因家族保守结构域,其跨膜结构间存在差异;成功构建了该基因系统进化树,结果表明来自烟草靶斑病菌的endoPGs构成独立分支,且烟草靶斑病菌endoPG1及endoPG2同源关系最近;real-time RT-PCR表达特性分析结果显示,靶斑病菌endoPG1和endoPG2与烟草互作(接种)之后该基因的表达与未互作(不接种)的对照样品相比均呈明显上调趋势,同时endoPG1表达迅速且高于endoPG2。【结论】烟草靶斑病菌强致病力菌株YC-9及弱致病力菌株LF-2的内切多聚半乳糖醛酸酶基因均具有PLNO3003基因家族的保守结构域,其推测蛋白的跨膜结构间存在差异,该推测蛋白与烟草靶斑病菌同源关系最近,且endoPG1和endoPG2的推测蛋白的同源性最高;内切多聚半乳糖醛酸酶基因的表达受与烟草互作的诱导,在不同致病力菌株中存在明显差异。

菠萝蜜果实糖苷酶和多聚半乳糖醛酸酶的活性变化

【目的】研究菠萝蜜果实成熟软化的机制和干、湿苞菠萝蜜质地差异形成的机理,为菠萝蜜育种提供理论基础。【方法】以不同基因型的干苞和湿苞菠萝蜜为材料,以对硝基苯β-D-吡喃半乳糖苷和对硝基苯α-D-吡喃甘露糖苷为底物测定果实成熟软化过程中β-半乳糖苷酶(β-Gal)、α-甘露糖苷酶(α-Man),以多聚半乳糖醛酸为底物测定多聚半乳糖醛酸酶(PG)的活性变化。【结果】水溶性和盐溶性的β-半乳糖苷酶活性在两个湿苞菠萝蜜基因型中均表现先上升后下降的趋势,分别在采后2d和采后当天达到最高值,其中,水溶性酶的活性水平分别先上升42.3%、52.8%随后下降22.8%、52.6%,盐溶性酶的活性先上升27.6%、67.7%后下降10.5%、35.4%;水溶性多聚半乳糖醛酸酶活性在两个湿苞菠萝蜜基因型中均表现出直线上升的趋势,酶活性水平增加75.0%、147.3%,而在两个干苞菠萝蜜基因型中则略有增加(增加40.9%)或变化不大;盐溶性的多聚半乳糖醛酸酶和水溶及盐溶性α-甘露糖苷酶在不同基因型的干苞和湿苞菠萝蜜果实中呈现不同的变化趋势。【结论】水溶性和盐溶性β-半乳糖苷酶、水溶性多聚半乳糖醛酸酶在湿苞和干苞菠萝蜜类型间表现出完全不同的变化趋势,而在湿苞或干苞基因型内表现出相同的变化趋势,它们与干湿苞菠萝蜜果实的质地差异形成有关。

山楂果胶中多聚半乳糖醛酸多糖的化学构造特征

山楂果胶中的酸性糖组分Hf2是一种多聚半乳糖醛酸多糖(polygalacturonan),其30%可被果胶裂解酶所分解。对Hf2的化学构造分析的结果表明,Hf2的1/3由α-(1→4)结合的α-D-半乳糖醛酸(galanturonicacid)构成,在半乳糖醛酸的C-2或C-3位上又具有由甘露糖及(或)半乳糖结合所构成的侧链。剩余的2/3中,由→4)-α-GalA(1→2)Rha(1→键合形成其构造的主链,而由(1→5)键合的阿拉伯聚糖(arabinan)以及4位被取代的半乳糖,4位被取代的甘露糖等糖残基结合于鼠李糖的C-4位上而构成其构造部分的侧链。