病程相关蛋白10在植物防御反应中的作用

文章对近几年来与病程相关蛋白10(PR-10)有关的基因的基本特征、在植物中的表达模式、核酸酶活性和抗菌活性PR-10在植物防御系统中的作用研究进展作了介绍。

漾濞大泡核桃病程相关蛋白10基因JsPR10-1的克隆与表达分析

病程相关蛋白(pathogenesis-related protein,PR)10的激活与积累在植物抗逆境胁迫中有非常重要的作用。根据漾濞大泡核桃(Juglans sigillata)编码PR10的EST(expressed sequence tag)序列设计引物,利用快速扩增c DNA末端技术,克隆得到PR10基因的全长c DNA序列,并命名为Js PR10-1。Js PR10-1全长c DNA为776 bp,含有483 bp的开放阅读框、74 bp 5'-非编码区以及219 bp 3'-非编码区,编码含有160个氨基酸的蛋白质。全长基因序列中含有1个124 bp的内含子。Js PR10-1编码的蛋白质与栎树(Quercus suber)、欧洲山毛榉(Fagus sylvatica)以及欧洲板栗(Castanea sativa)的PR10相似性较高,并且在PR10的系统进化树中与双子叶植物聚为一支。qRT-PCR分析结果表明,植物信号分子水杨酸、茉莉酸、乙烯以及过氧化氢处理均可诱导Js PR10-1表达。在接种胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)后,Js PR10-1的表达量迅速上升并在接种8 h时达到最大值,表明Js PR10-1参与漾濞大泡核桃对胶孢炭疽菌的防卫反应。本研究为揭示漾濞大泡核桃抗性机制奠定了理论依据。

盐穗木病程相关蛋白HcPR10抗血清的制备及鉴定

病程相关蛋白(PRs)在植物抗病抗逆过程中发挥重要作用。盐穗木病程相关蛋白基因HcPR10(GenBank:KF673356)来自盐穗木(Halostachys capsica)在600 mmol·L^-1NaCl胁迫下的盐抑制差减文库。为探究盐穗木病程相关蛋白HcPR10发挥生物学功能的机制,该研究通过体外表达和纯化HcPR10重组蛋白制备特异性的HcPR10多克隆抗体。并采用双酶切构建原核重组表达载体pET28a-HcPR10,转化至大肠杆菌(Escherichia coli)BL21诱导表达,通过正交分析优化重组蛋白可溶性诱导表达的条件,利用Ni-NTA亲和层析柱纯化融合蛋白,免疫BALB/c小鼠制备多克隆抗体,基于纯化获得的His-HcPR10重组蛋白和转HcPR10拟南芥总蛋白,分别利用ELISA和Western Blotting检测抗血清效价和特异性。结果表明:成功构建重组表达载体pET28a-HcPR10;正交结果显示诱导温度27℃,诱导转速200 r·min^-1,IPTG浓度0.7 mmol·L^-1,诱导时间6 h条件下可诱导表达大量可溶性目的蛋白;ELISA检测抗HcPR10血清效价达1∶243000,Western Blotting印迹结果显示制备的抗血清可以与重组蛋白和转基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)中异源表达的HcPR10蛋白特异性结合。该研究获得了效价高、特异性强的盐穗木病程相关蛋白HcPR10抗血清,为进一步研究HcPR10的亚细胞定位及生物学功能奠定了基础。

黄芪中一种新的PR-10蛋白的纯化和性质

为了进一步研究蒙古黄芪(Astragalus mongholicusBunge)中的蛋白质及其功能,通过金属离子螯合层析、离子交换层析和凝胶过滤得到一种新蛋白(AmPR-10),并对其部分性质进行了研究。AmPR-10在SDS-PAGE上的分子质量为17.2 ku,凝胶过滤层析测得分子质量为32.6 ku,说明其为同源二聚体。糖蛋白染色显示为糖蛋白,总糖含量为13.7%,离子交换色谱法分析其中含有73%阿拉伯糖、15%葡萄糖、微量的果糖和一种未知糖;N-端序列分析结果显示其与病程相关蛋白家族PR-10中黄羽扇豆L1PR-10.1C同源性高达80%。同时,AmPR-10具有核糖核酸酶活性,纯AmPR-10的核糖核酸酶比活性为74.11 U/mg,这点与一些PR-10蛋白类似。

水稻PR10a基因启动子的克隆及其活性检测

从水稻中克隆得到病程相关蛋白10a基因的启动子PR10aP,构建该启动子驱动的可溶性绿色荧光蛋白基因(smGFP)的植物表达载体p3300-PR10aP-GFP,并用农杆菌介导法将其导入烟草,检测转基因植株经水杨酸(SA)诱导前后GFP的表达水平。序列分析表明PR10aP长度为1182bp,与已经报道的序列存在4个碱基的差别,含已报道序列的顺式作用元件,如水杨酸相关的W-box、ACGT序列等,也有增强子as-a-like元件及CAAT、TATA等常见应答元件。PCR检测结果显示,成功地获得了转基因烟草,荧光检测表明启动子PR10aP在正常条件下不表现活性,而在水杨酸诱导下GFP表达,证明新获得的水稻病程相关蛋白10a的启动子PR10aP具有水杨酸诱导性。

抗病基因VpPR10转化‘砀山酥梨’及转化条件的优化

将源自中国野生华东葡萄的抗病基因——病程相关蛋白基因导入‘砀山酥梨’,并对转化系统条件进行优化。首先将VpPR10基因重组于中间表达载体pWR-Ⅱ,得到重组质粒pWR-Ⅱ-VpPR10;继而以改进冻融法将其导入根癌农杆菌EHA105,再利用根癌农杆菌介导的叶盘转化法进行遗传转化。根癌农杆菌浓度OD600=0.5,离体叶片侵染5min,在含有100μmol·L-1乙酰丁香酮的培养基中暗处共培养48h有利于砀山酥梨的遗传转化;经PCR分析、Southern blot和RT-PCR检测,证明目的基因VpPR10已导入并整合到砀山酥梨基因组中;转化率为1.08%。