茶树叶片内核酮糖二磷酸羧化酶酶蛋白水平的研究

茶树叶片内核酮糖二磷酸羧化酶蛋白水平,随着新梢叶片的逐渐成熟而增加,当叶龄在33～48天,叶片完全成熟时,蛋白水平达最高值并持续稳定,以后随叶龄的进一步增大而呈下降趋势;叶位试验也表现出相同的变化规律,以芽下第4～6叶位叶中的蛋白水平为稳定最高;在年生育过程中,不同品种春梢叶在春、夏、秋三季中的蛋白水平均以夏季最低,但福鼎大白茶表现为春>秋,而龙井43与龙井长叶表现为秋>春;不同品种春、夏、秋三季新梢叶中的核酮糖二磷酸羧化酶蛋白水平差异,福鼎大白茶与政和大白茶表现为春>秋>夏的规律,龙井43、龙井长叶、迎霜、水古四品种则以秋季最高,春、夏差异不大.

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)

文章就核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的分布、结构、性质、分类与功能的研究进展作了介绍。

巴夫杜氏藻1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶小亚基基因的克隆和分析

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)是光合作用中的一个关键酶,其小亚基rbcS具有调控羧化反应催化效率和影响该酶对二氧化碳/氧气底物特异性的功能。从巴夫杜氏藻中克隆rbcS基因及其5′-上游序列,并对基因及5′-上游序列进行了分析。根据已知rbcS基因保守核苷酸序列设计引物,分别克隆到1 841 bp的DNA和380 bp的cDNA序列。以此为基础,使用染色体步移(Genome walking)和cDNA末端快速扩增(RACE)技术,获得了799bp的5′端DNA序列和500 bp的3′端cDNA序列。序列分析发现,巴夫杜氏藻rbcS DNA全长为2 031 bp(不包括476 bp 5′-上游序列),cDNA全长包括570 bp开放读码框(GenBank登录号:HQ315783)和294 bp 3′端非翻译区。5′-上游序列区域存在一系列预测的顺式作用元件。该研究旨在为后继的rbcS基因的功能和表达研究、Rubisco的遗传改造奠定基础。同时,rbcS启动子因其可驱动基因高效表达而引起广泛关注,因此获得的rbcS 5′-上游序列经验证和优化后,可用于在嗜盐微藻中驱动转基因的高效表达以及完善微藻转化系统。

蔗糖对水稻幼苗叶片谷氨酰胺合成酶和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的影响

报道了在光照和暗处培养下 ,不同浓度的蔗糖对水稻幼苗叶片 GS及其同工酶、1,5 -二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶 (Rubisco)的影响。无论是在光照或在暗处 ,蔗糖对 GS活性均有抑制作用 ,尤其是在较高蔗糖浓度下作用更为明显 ;虽然 Rubisco及可溶性蛋白的水平在光照和暗处有显著的差别 ,但蔗糖对其未见明显影响。 Native-PAGE与活性染色表明 ,在光照下或在暗处 ,蔗糖对 GS2的抑制作用随蔗糖浓度升高而加强 ,但对 GS1未有明显影响。这些结果提示 ,在水稻幼苗生长中 ,蔗糖不能象光一样诱导叶片

沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris)核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶基因克隆及其在大肠杆菌中的表达

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧化酶(RubisCO)(EC4.1.139)是光合细菌通过卡尔文循环固定二氧化碳的关键酶。本文采用PCR方法,从沼泽红假单胞菌株No.9中克隆到RubisCO基因(cbbM)序列(该序列已提交GenBank,登录号:GU061327)。采用同源建模法,建立了该RubisCO蛋白的三维结构模型,预测其活性位点。将cbbM基因亚克隆到表达载体pTV118N上,构建表达质粒pTV-CBBM,转化大肠杆菌BL21(DE3),获得表达菌株BL21(DE3)/pTV-CBBM,该菌株经IPTG诱导表达后,进行SDS-PAGE检测。采用气相色谱法测定破菌上清中的RubisCO酶活。结果表明:①cbbM基因编码461个氨基酸,与沼泽红假单胞菌株DCP3和DH1的RubisCO蛋白序列相似性分别为98%和99%;②推测沼泽红假单胞菌No.9中RubisCO蛋白的活性中心由Asn112、Lys192、Asp194、Glu195、His288、Arg289、His322、Gly424、Ser369、Gly370和Gly394等氨基酸残基组成;③重组蛋白分子量约为50kDa左右,与预测相符;④破菌上清中的RubisCO酶比活高于原始菌株中的酶活,说明目的基因在大肠杆菌中得到了有效表达。

小麦叶片内1,5二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基由53000到50000裂解反应的定位研究

研究了小麦叶片内1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rub isco,EC 4.1.1.39)大亚基(LSU)由53 000裂解为50 000的反应。结果显示,成熟叶片的粗提液在pH 5.5的条件下反应后能检测到50 000的裂解产物,而暗诱导衰老叶片的粗提液在pH 7.5的条件下也能发现LSU的这一降解。分别从成熟叶片和衰老叶片中提取叶绿体,以其裂解液为反应体系研究LSU由53 000裂解为50 000这步反应的细胞器定位。结果显示,衰老叶片中的叶绿体裂解液在pH 7.5时反应1 h后能检测到50 000降解产物,而成熟叶片叶绿体裂解液在pH 5.5和pH 7.5的条件下反应后均未检测到LSU的50 000裂解产物。上述结果表明:衰老叶片中LSU由53 000部分裂解为50 000的反应定位于叶绿体内,而成熟叶片中LSU由53 000裂解为50 000的反应可能定位于叶绿体外。

桑树1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活化酶基因cDNA片段的克隆及原核表达与植物反义表达载体的构建

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶活化酶(RCA)对桑树的光合作用具有重要调节作用。以桑树幼叶为材料分离mRNA,反转录合成cDNA,以cDNA第1链为模板,根据RCA的保守区域设计1对兼并引物,经PCR扩增获得RCA的基因功能区中间片段。对得到的桑树RCA的cDNA片段编码氨基酸进行BLAST分析表明,其与GenBank中其它植物来源的RCA有较高同源性。将RCA的部分编码区插入原核表达载体pET30a(+),并转化到大肠杆菌菌株BL21中,经IPTG诱导,RCA的部分编码区在BL21菌株成功表达。将得到的RCA基因片段反向插入植物表达载体,构建了RCA基因反义表达载体pBI121-RCA,以利于进一步阐明RCA与1,5-二磷酸核酮糖羧化酶相互作用和调控关系以及用基因工程手段深入探讨桑树光合作用机制。

糠椴核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶基因生物信息学分析

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是植物光合作用的关键酶.利用生物信息学对糠椴Rubisco基因进行开放阅读框、氨基酸组成、跨膜结构域、亚细胞定位和结合区分析,预测糠椴Rubisco的亲/疏水性和二级结构,通过同源建模构建糠椴Rubisco的三维结构.结果表明:糠椴Rubisco基因共有5个开放阅读框,其中最长的开放阅读框为1454 bp;糠椴Rubisco为亲水蛋白,共有12个蛋白结合区,含有20种氨基酸,由34.92%的α螺旋、11.36%的β折叠和53.72%的无规则卷曲组成.该结果可为研究糠椴Rubisco基因结构和功能提供参考.

二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶在植物代谢中的作用

据英国 Nature,2004,432:779报道,美国密执安大学植物生物学系的科研人员,在一种高等植物中发现了一种新的生物化学途径。种子中碳的有效储存对植物适应及农业生产都是至关重要的。对绝大多数种子来说,油脂是主要的储存物质,而这些油脂又是自然界可更新的还原碳链的最大来源。然而,在糖通过糖酵解向油酸转化时,种子中三分之一的碳会以 CO2的形式损失掉。

大豆1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因的转录表达分析

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基基因rbcS在植物基因组中呈多基因家族存在. 大豆中分离的3个全长的rbcS cDNA在核苷酸和氨基酸序列上具有极高的相似性. Southern杂交分析表明1,5-二磷酸核酮糖羧化酶小亚基(EC4.1.1.39)在大豆中由4～8个成员的基因家族编码. Northern分析表明rbcS的表达具有明显的器官特异性. 在叶片中表达量极高而在根中检测不到. rbcS基因对许多外界因子如水杨酸、 盐胁迫和干旱处理具有明显的应答反应. 但不同浓度的水杨酸和NaCl对rbcS基因的转录有不同程度的诱导. rbcS基因表达量分别在2.0 mmol/L的水杨酸和0.4% NaCl处理24 h时最高, 为相应对照的2.5～3.0倍. rbcS的转录具有明显的昼夜节律变化, 而且这种节律受低温和光照的影响.

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶活化酶在植物抗逆性中的作用

自上世纪80年代核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶活化酶(Ru Bis CO activase,RCA)被发现后,一直广受关注,其酶学特性、体内外活化及其对光合作用的影响、体内外活性调节机制、基因和分子结构、反义突变和超表达等研究,已成为了光合研究领域的一大热点。本文结合国内外研究进展,就RCA分子结构、与光合作用的关系,特别是其在植物抗逆中的作用等方面进行综述。

桂糖11号Rubisco基因克隆、原核表达及纯化

【目的】通过原核表达及纯化获得甘蔗1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)的大、小亚基融合蛋白,为获得符合抗体制备条件的高纯度融合蛋白提供技术支持。【方法】以甘蔗品种桂糖11号(GT11)+1叶为材料,根据NCBI公布的甘蔗Rubisco大、小亚基基因(rbc L和rbc S)的编码域序列(CDS)设计特异性引物,PCR扩增rbc L和rbc S基因的CDS,然后连接至原核表达载体p ET-30a(+),构建重组质粒后转入原核细胞(大肠杆菌Rosetta)中诱导表达,用镍亲和层析柱对融合蛋白进行纯化,并比较分析桂糖11号与其他甘蔗品种在rbc L和rbc S基因的CDS及编码蛋白序列方面的差异。【结果】rbc L和rbc S基因的CDS长度分别为1431和510 bp,其中桂糖11号rbc L基因的CDS与Saccharum hybrid cultivar SP80-3280(Gen Bank登录号AE009947)、Saccharum hybrid cultivar Q155(Gen Bank登录号KU214867)的一致,桂糖11号rbc S基因的CDS与Saccharum hybrid cultivar GT28(Gen Bank登录号JN591757)的存在7个碱基差异,但仅有2个氨基酸发生错义突变。Rbc L和Rbc S融合蛋白以包涵体形式存在原核细胞中,用镍离子亲和层析纯化及超滤浓缩后其浓度均在1.0 mg/m L以上。【结论】从桂糖11号成功克隆Rubisco大亚基和小亚基基因的CDS,大亚基基因的CDS比小亚基的保守性更高,且均可在原核细胞中高度表达,经纯化浓缩获得的高纯度融合蛋白可用于制备Rubisco单克隆抗体。

盐藻rbcS基因克隆及其原核表达(英文)

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Ribulose1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase,E.C.4.1.1.39简称RuBisCO)是光合作用中的关键酶,作者应用RT-PCR技术从一种极其耐盐的生物—杜氏盐藻的总RNA中克隆RuBisCO的小亚基(rbcS)的cDNA,它的开放读码框为570bp,编码190个氨基酸.将此cDNA定向克隆于原核表达载体pET-30a(+)中,构建重组质粒pET-rbcS,经IPTG诱导,在大肠杆菌株BL21中表达.SDS-PAGE电泳表明,rbcS融合蛋白分子量约为26kDa.

原核生物Rubisco的研究进展

1 ,5 二磷酸核酮糖羧化酶 /加氧酶 (Rubisco)是卡尔文循环中的关键酶 ,该酶广泛存在于植物和一些原核生物中。由于在结构上 ,原核生物中Rubisco与植物有相似之处 ,因此人们对原核生物中的Rubisco进行了大量研究 ,就原核生物Rubisco的结构、基因调节。

外源海藻糖对PEG渗透胁迫下小麦Rubisco及其活化酶的影响

以抗旱品种‘晋麦47’和干旱敏感品种‘郑引1号’为材料,通过室内水培试验研究了外源海藻糖对PEG渗透胁迫下小麦叶片净光合速率、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶活化酶(RCA)含量和相关基因表达特性的影响。结果表明:(1)外源海藻糖和渗透胁迫均能显著增加2个小麦品种叶片海藻糖含量。(2)渗透胁迫显著降低了2个品种小麦叶片的净光合速率,而外源海藻糖能显著缓解受胁迫小麦叶片净光合速率的降低幅度。(3)渗透胁迫仅使‘郑引1号’Rubisco大亚基基因(rbcL)相对表达量及相应蛋白含量显著降低;渗透胁迫显著降低了小麦RCAα和β亚基基因相对表达量,并显著降低RCA蛋白含量,而外源海藻糖不能缓解RCA蛋白含量的降低;渗透胁迫显著降低了Rubisco总活性、初始活性、活化状态及RCA活性,而外源海藻糖则能显著缓解上述酶活性的下降。(4)小麦叶片净光合速率与其rbcL、RCAα和β亚基基因相对表达量及Rubisco总活性、初始活性、活化状态及RCA活性均呈极显著正相关关系。研究发现,在渗透胁迫条件下,外源海藻糖主要从翻译后层面对小麦叶片Rubisco和RCA的活性发挥显著保护作用,从而缓解了小麦净光合速率的降低。

新型植物蛋白来源RuBisCO的研究进展

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,RuBisCO)是决定植物光合作用碳同化速率和光呼吸的关键酶,在C4植物(如玉米或高粱)中构成15%的叶可溶性蛋白质,在C3植物(如小麦、烟草、苜蓿)中占总氮的50%以上。RuBisCO的分子质量约为560 kDa,由8个大亚基和8个小亚基组成,形状近似空心球体或圆柱体,在一定条件下大小亚基可以发生解离。RuBisCO的提取和纯化工艺主要受到多酚、叶绿素、纤维和多糖等物质的影响,目前的提取方法存在成本高、效率低、工艺复杂等问题,应当严格把控原材料的品质,开拓经济性和质量兼具的提取和纯化方法,并且考虑附加子产品开发。在理化性质方面,RuBisCO具有出色的溶解性、乳化性、起泡性和可在低浓度下形成脆性凝胶的特性,极具应用潜力。在营养与功能特性方面,RuBisCO富含必需氨基酸,其衍生的多肽在体外已被证实具有促进健康的功能。本文对RuBisCO的来源、结构、提取工艺、理化特性、营养及功能特性进行了综述,提出了未来的研究方向,并展望了其应用前景。

美丽异木棉光合相关酶活性季节性变化

对美丽异木棉叶片叶绿素含量与乙醇酸氧化酶(GO)、核酮糖二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性的季节变化进行测定。结果表明:叶片Chla、Chlb和Chl(a+b)含量的峰值均出现在7月;叶片GO活性季节变化为单峰型曲线,8月最高(252nmol/mg·min);RuBPCase活性季节变化为双峰曲线,6月和9月各有一峰值,分别为275nmol/mg·min和248nmol/mg·min,8月出现低谷;叶绿素含量和酶活性受光合有效辐射(PAR)与气温(Tair)的影响较大。

固碳微生物分子生态学研究

减缓大气"温室效应"是目前最重要且亟待解决的环境问题之一。自养微生物具有极强的环境适应性和不容忽视的固碳潜力,研究微生物固定CO2的分子生态机理对于缓解全球气候变暖具有重要科学意义。目前发现的5条主要生物固碳途径中,卡尔文循环是自养生物固定CO2的主要途径,其中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RubisCO)是卡尔文循环中的关键酶,因此RubisCO及其编码基因被许多学者用于不同生态环境中固碳微生物群落结构和多样性的研究。以前的研究主要集中在水生生态系统,揭示了不同水生生态系统中固碳微生物的群落特点及其对不同生境的响应规律。近几年,随着陆地生态系统固碳微生物分子生态学研究的深入,国外学者发现土壤中存在大量的固碳自养微生物,它们在土壤中所起的具体作用和贡献有待进一步研究和验证。至今,国内针对土壤固碳微生物分子生态学的研究还未见报道。论文对固定CO2的微生物种类、固定机理以及近年来关于微生物固定CO2的分子生态学的研究进行了分析和总结,讨论了固碳微生物分子生态学研究存在的主要问题和今后的发展方向,旨在为中国固碳微生物分子生态学研究提供参考。

不同光质对烟草叶片组织结构及Rubisco羧化酶活性和rbc、rca基因表达的影响

通过对烟草植株覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,研究了烟草叶片在7～70d的生长发育期内,不同光质处理对烟叶组织结构特征、核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)羧化酶活性、Rubisco基因(rbc)表达及其活化酶(Rca)基因(rca)表达的影响。结果表明,与黄膜处理下生长的烟叶相比,红、蓝、紫膜处理下生长的烟叶有较高的叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏细胞密度和较小的组织空隙率。此外,红、蓝、紫膜处理的叶片有较高的Rubis-co羧化酶活性和净光合速率及较强的rbc和rca基因表达。实验结果表明不同光质对烟草叶片的组织结构特征有显著影响,光质可能通过影响Rubisco羧化酶活性进而影响叶片光合效率,而光质、叶片组织结构和光合效率之间存在某种程度的相互联系。