巴西橡胶树小橡胶粒子蛋白基因5'调控序列的克隆及功能初步鉴定

在橡胶树中小橡胶粒子蛋白是催化和调控天然橡胶生物合成的重要蛋白因子。根据小橡胶粒子蛋白基因(HbSRPP)的mRNA序列(GenBank登陆号:AF051317)设计引物,利用Genome Walking方法克隆了HbSRPP起始密码子上游1159bp的5′调控序列。序列分析表明,该序列A/T含量为68.25%,含有典型的真核生物核心启动子区域(-141bp-99bp),一些与真核生物典型的顺式调控元件相似的TATA-box、增强子元件、CAAT-box、GATA-box也存在序列中,此外还发现一些与激素、转录因子、光调节和胁迫诱导相关的顺式作用元件。构建了含有该序列的植物表达载体并转化烟草,通过PCR和GUS染色对转化植株进行了鉴定。对获得的转基因烟草T0代植株GUS染色发现,在转基因植株的茎、叶和根呈现蓝色,表明HbSRPP的5′调控序列可以启动GUS基因的表达,具有启动子的活性。

橡胶草(Taraxacum kok-saghyz Rodin)小橡胶粒子蛋白基因的克隆与表达分析

以橡胶草(Taraxacum kok-saghyz Rodin)为试材,在茉莉酸处理的根转录组数据分析的基础上,采用PCR的方法克隆获得小橡胶粒子蛋白(small rubber particle protein,SRPP)基因。通过生物信息学分析研究了该基因的特征,并检测了该基因的时空和原核表达情况。结果表明:SRPP3蛋白分子质量24.431 kDa,理论等电点(pI)4.64,属于酸性蛋白,二级结构以β-折叠为主,具有REF保守结构域,属于REF/SRPP家族成员之一。系统进化树分析显示TkSRPP3基因与短角蒲公英同源性最近;时空表达分析表明,TkSRPP3基因在六月龄的根中表达最高,推测该基因可能与天然橡胶的合成有关。TkSRPP3原核表达最佳诱导条件为浓度1 mmol·L^-1 IPTG诱导表达6 h。该研究为深入了解REF/SRPP家族中SRPP3在天然橡胶中的作用提供了参考依据。

天然橡胶生物合成分子调控机制的研究进展

天然橡胶(NR)生物合成的精确调控机制解析是尚未攻克的重要理论问题。综述产胶植物基因组和NR生物合成过程相关基因的调控机制,重点阐述小橡胶粒子蛋白质基因在产胶植物的橡胶合成过程中作用的研究进展,为NR生物合成分子机制以及分子育种研究提供理论参考。指出NR生物合成调控机制的研究与收获技术和提取工艺技术相结合,有助于解析产胶植物的NR合成机制和提高其产胶量。

橡胶草SRPP2基因克隆及表达分析

TkSRPP2是橡胶草SRPP基因家族的成员,在天然橡胶生物合成和橡胶粒子稳定方面起重要作用。采用PCR技术从橡胶草中克隆得到TkSRPP2基因全长序列,对其进行生物信息学分析、烟草亚细胞定位及定量表达分析。结果显示,TkSRPP2基因全长633 bp,编码210个氨基酸,蛋白质相对分子质量为23.15 kD,理论等电点(pI)8.51。系统进化分析表明TkSRPP2蛋白与莴苣SRPP3蛋白亲缘关系最近。烟草亚细胞定位显示TkSRPP2蛋白位于细胞质中。TkSRPP2基因在主要在根中表达,在6月龄橡胶草根部表达量最高。

杠柳橡胶合成关键基因CPT、SRPP和REF启动子克隆与表达特性分析

巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)是天然橡胶的主要来源。受热带气候条件限制,我国巴西橡胶树种植面积有限,天然橡胶自给率低。杠柳(Periploca sepium)可以合成顺式-1,4-聚异戊二烯(天然橡胶的主要成分),是一种天然橡胶的新型替代植物,但其合成调控机理尚不明确。本研究利用染色体步移方法,克隆获得了杠柳顺式-1,4-聚异戊二烯合成关键酶顺式-异戊烯基转移酶(cis-prenyltransferase,CPT)、小橡胶粒子蛋白(small rubber particle protein,SRPP)和橡胶延长因子(rubber elongation factor,REF)基因的启动子序列。以β-葡糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)基因为报告基因,利用农杆菌(Agrobacterium)介导稳定遗传转化法解析了这3个启动子的组织表达特性。结果显示,这三者在杠柳的叶片和茎中均有表达,特别是在叶脉和维管束位置共同表达,提示在这些部位REF和SRPP与CPT可能相互作用,共同完成天然橡胶的主要成分顺式-1,4-聚异戊二烯的聚合。本研究为解析杠柳中天然橡胶的生物合成机制以及培育高产天然橡胶新品种提供了理论基础。

橡胶草SRPP5基因的克隆及生物信息学分析

天然橡胶是产胶植物中合成的聚异戊二烯高分子化合物,而小橡胶粒子蛋白是橡胶粒子膜上参与天然橡胶分子链延伸的关键因子,与橡胶的产量和质量密切相关。本研究利用PCR技术从橡胶草中克隆得到TkSRPP5基因全长序列并进行生物信息学分析。结果表明,该基因含有一个长度为654 bp的开放阅读框,并编码217个氨基酸,所编码蛋白的分子量为23.31 kD,理论等电点为4.58。TkSRPP5为亲水性蛋白,具有24个磷酸化位点,亚细胞定位预测在细胞质中。该蛋白属于SRPP家族,二级结构主要存在α-螺旋和无规则卷曲结构,与预测的蛋白质三级结构一致。系统进化树分析表明,该蛋白与菊苣的SRPP蛋白有着最近的亲缘关系。本研究为进一步了解TkSRPP5基因的功能和其在橡胶草胶乳合成中的作用机制提供了理论依据。