植物草酸氧化酶及其基因的研究进展

介绍了草酸氧化酶的发现过程、组成与结构;阐述了该酶的生物功能,即在植物中能将草酸降解成H2O2和CO2,从而消除草酸毒素的致病作用;综述了前人对该酶进行的基因克隆与遗传转化方面的研究,结果表明遗传转化可提高植物体内的草酸氧化酶含量,并增强植物抗性。提出了现有研究中存在基因资源少、异源转化困难等问题,今后的研究重点应放在发掘与该酶相关的植物资源和筛选较抗(耐)病品种,以期为今后的研究提供全面的信息和参考。

油菜防卫素和草酸氧化酶基因的克隆与诱导表达水平研究

基于拟南芥、甘蓝及油菜等的植物防卫素(PDF)相关基因序列和已克隆的油菜草酸氧化酶(OXO)基因序列设计PCR引物,对甘蓝型油菜基因组DNA进行扩增,获得了序列大小分别为470bp和629bp的PDF1.2和OXO。生物信息学分析表明,该PDF1.2和GenBank中的相关基因同源性在42%～71%,OXO和GenBank中的相关基因同源性在70%以上。在油菜苗期,油菜黑胫病病原接种后基因PDF1.2表达量增加3倍以上,基因OXO也有不同程度的增强表达;诱导剂acibenzolar-s-methyl诱导基因OXO增强表达,但不能诱导PDF1.2增强表达。诱导的系统表达(非处理叶)高于局部表达(处理叶)。这是首次报道油菜PDF1.2克隆和诱导表达结果。

草酸氧化酶基因转化烟草的研究

为研究草酸氧化酶基因(OxO)对植物抗病的作用,将含有CaMV35s启动子的植物表达载体以根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导的叶盘方法,转化了烟草97131。具有卡那霉素抗性的再生植株经PCR检测,得到了与阳性对照一致的470bp的片段,进一步对PCR产物测序表明OxO基因已整合进烟草基因组中。在对草酸的耐受性实验中,转基因烟草对草酸的抗性明显高于未转化烟草。

不同封孔方法对汽车用2036铝合金草酸氧化膜性能的影响

选取汽车用2036铝合金作基体在草酸电解液中进行阳极氧化,并采用不同方法封孔,表征了封孔前后氧化膜的微观形貌、表面成分及耐腐蚀性能。结果表明,封孔后的氧化膜的微观形貌明显不同于未封孔氧化膜,封孔氧化膜的耐蚀性明显提高,但不同封孔工艺的氧化膜的耐蚀性存在一定差异,铬酸盐封孔氧化膜的耐蚀性优于热水封孔和镍-钴盐封孔的氧化膜。

农杆菌介导草酸氧化酶基因转入油菜

以甘蓝型油菜带柄子叶为转化受体材料,运用农杆菌介导法进行草酸氧化酶(oxalate oxidase,germin)基因的转化,卡那霉素抗性筛选和PCR测定结果表明,其中3株germin1、germin2及germin6呈阳性。T1代卡那霉素抗性筛选显示,germin1呈现3∶1典型的孟德尔单基因显性遗传,且在T2代获得纯合株系。T1代盛花期茎秆菌核病活体接种结果证实,转基因植株后代菌核病抗性得到明显提高。证实germin基因已转入油菜植株中并得到有效表达。

超低频电磁波对小麦种子萌发和幼苗植株草酸氧化酶活性的影响

采用螺线管超低频电磁波处理,对超低频磁场下处理的小麦种子萌发率、幼苗形态、植株草酸氧化酶活性进行了测定。结果表明:6 mT磁感应强度处理后小麦种子的萌发率和幼苗植株草酸氧化酶活性明显提高,2 mT、4 mT磁感应强度处理后小麦幼苗的鲜重明显提高。试验结果将为草酸氧化酶提纯工艺的改善提供一定参考依据。

双低油菜农杆菌介导法导入草酸氧化酶基因研究

草酸氧化酶基因(OxO)可将草酸转化为CO2和H2O2,为研究草酸氧化酶基因对植物抗病的作用,本文通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导途径,将草酸氧化酶基因导入了双低油菜,经过诱导分化获得抗卡那霉素抗性的再生植株。经PCR检测得到了与阳性对照一致的470 bp的片段,初步表明OxO基因已整合进油菜基因组中。在诱导接种实验和对草酸的耐受性实验中,转基因油菜植株的抗性明显高于未转化油菜。

草酸氧化酶基因在受白粉菌侵染大麦叶片中的诱导表达

大麦受白粉菌侵染后，抗病品种和感病品种中草酸氧化酶ＲＮＡ转录物诱导表达，并伴随着酶活性的增加和蛋白质的积累。抗病品种Ｓｕｌｔａｎ－５在接种后２４ｈ酶活性开始明显增加，而感病品种在接种后３６ｈ才开始增加。接种４８ｈ后所有品种酶活性增加达到了高峰，酶活性大约为对照的４倍。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ酶活性染色及Ｗｅｓｔｅｒｎ杂交表明受白粉菌侵染后酶活性上升，蛋白质积累增多。草酸氧化酶有２条活性带，分子量分别为９５ｋＤ和１００ｋＤ，用ＤＴＴ还原后只有１条大约２７ｋＤ的单带。用草酸氧化酶ｃＤＮＡ（ｐＨｖＯｘＯａ）探针作Ｎｏｒｔｈｅｒｎ杂交的结果表明：抗病品种和感病品种中草酸氧化酶ＲＮＡ转录物积累型不一致。接种４８ｈ后，抗病品种草酸氧化酶ＲＮＡ转录物的积累比感病品种（Ｍ１００，Ｍ６６，Ｍ２２）明显增高，而在接种７２ｈ后，则感病品种（Ｍ１００，Ｍ８２，Ｍ２２）草酸氧化酶ＲＮＡ转录物的积累比抗病品种高。这些研究结果表明草酸氧化酶的积累是白粉菌侵染诱导的，可能与大麦对白粉菌的防卫反应有关。

水稻谷糠中的草酸氧化酶及其特性研究

在水稻谷糠中检测到草酸氧化酶(OxO,EC1.2.3.4)的活性,其主要存在于细胞壁中,最适pH值为2.5,Km值为0.63mmol/L,当底物草酸的浓度大于2.0mmol/L时会出现底物抑制;此外,该酶热稳定性很高,而且对胃蛋白酶、SDS和高浓度的NaCl不敏感;1mmol/L的EDTA、NH4+、Cl-、Mn2+、CO32-、Na+、K+、H2PO4-、SO42-、Fe2+和PO43-对其活性没有影响,但1mmol/L的NO3-、Co2+、Zn2+、Cu2+、Mg2+、Ca2+和Al3+会抑制它的活性。因此,谷糠中的OxO可能被广泛用于测定草酸含量。

大豆候选草酸氧化酶基因片段克隆与表达分析

为克隆大豆草酸氧化酶基因并初步鉴定其功能,根据双子叶植物的草酸氧化酶基因,设计简并引物,同源克隆大豆该基因片段,实时定量PCR分析基因表达情况。序列分析发现,基因片段大小504bp,无内含子,编码168个氨基酸;Blastx同源比对发现,与大豆的germin基因和苜蓿、花生的草酸氧化酶基因高度同源;草酸诱导大豆耐病和感病种质叶片基因表达分析表明,基因的表达与草酸诱导有关,而且在耐菌核病种质与感菌核病种质间,表达量和表达时间差异明显。推断该基因片段可能是一具有草酸氧化酶活性的大豆germin基因片段。

光照强度对小麦苗期草酸氧化酶活性的影响

以小麦品种‘烟优361’(Triticum aestivum L.cv.Yanyou 361)萌发4 d幼苗为试验材料,分析了草酸氧化酶(OxO)在幼苗中的定位和表达,以及光照强度处理对小麦幼苗OxO活性的影响。实验结果显示,萌发后小麦幼苗的OxO分布在子叶与根的连接处和成熟的根中,其活性随光照强度的增加而下降;200μmol.m-2.s-1的强光显著抑制了OxO活性,该处理培养4 d幼苗的OxO活性仅为40μmol.m-2.s-1光照培养条件下的18.7%;强光还缩短OxO在苗期的表达时间,抑制了OxO的mRNA表达量。同时,光照强度还能影响小麦幼苗中H2O2的含量,200μmol.m-2.s-1处理幼苗的H2O2的含量显著下降,其培养4 d的幼苗H2O2含量仅为40μmol.m-2.s-1光照强度培养条件下的18.0%。研究发现,光照强度可通过调节OxO的活性和表达量来控制H2O2的产量,从而影响幼苗的生长发育。

不溶性草酸氧化酶的包埋及草酸快速检测方法研究

通过研究不溶性草酸氧化酶包埋方法和草酸快速检测方法,建立氧电极法测定草酸的便捷体系。以大麦麸皮为原料制备不溶性草酸氧化酶,采用5%的琼脂糖包埋,检测包埋酶的稳定性和抗离子干扰能力;以包埋酶为工具酶,通过氧电极法检测草酸含量。试验结果表明:包埋酶连续反应2 h酶活性下降低于5%,贮存30 d活性下降低于8%;草酸检测线性范围0.1～0.8mmol/L,外标法草酸回收率为83%～97%。用氧电极法与显色法测定小麦草酸含量,两种方法的测定值无显著性差异。但氧电极法测定耗时短,反应体系简单,易于推广应用。

不溶性草酸氧化酶的部分纯化研究

以大麦麦麸为原料,对不溶性草酸氧化酶进行了部分纯化,比较了酶法与滴定法测定草酸的方法。结果表明,粗酶经酸热变性、淀粉酶水解、NaCl洗涤、去离子水洗涤4个步骤的纯化后,不溶性草酸氧化酶的纯化倍数为1.51;酶法与滴定法测定草酸无显著性差异。该技术有望用于草酸检测试剂盒的开发。

特定电磁波对几种作物草酸氧化酶的影响

小麦、小黑麦、大麦等禾本科作物的种子经过特定电磁波辐照(TDP)后,幼苗中的草酸氧化酶活性明显增加,经弱光强培养和TDP处理小麦也能显著提高其幼苗的草酸氧化酶活性,试验结果能为草酸氧化酶的制备工艺的改进提供参考。

利用固定化草酸氧化酶快速检测河豚毒素

本研究旨为快速简便地检测河豚鱼体中河豚毒素(Tetrodotoxin,TTX)提供可操作手段.将河豚毒素用氢氧化钠处理,得到定量的草酸盐.利用戊二醛法将草酸氧化酶固定于聚丙烯膜上,通过比色法检测草酸含量,可以测算出河豚毒素的含量.结果显示,检测限量为0.80 μg·g-1,线性范围为1.44～14.40μg·g-1,加标平均回收率为88.54%,变异系数在11%以内.实验证实,该方法可抗河豚体内多种组分的干扰.利用该法测定3组暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)肝脏中河豚毒素含量,并将检测结果与小鼠生物试验进行对照,相关性良好.该方法检测时间短,对仪器设备要求低,便于推广应用.

农药对水稻体内草酸含量及草酸氧化酶活性的影响

为明确农药胁迫下水稻生理生化的变化，阐明农药诱导水稻感虫性的机制，比较研究了常用4种不同类型农药对水稻植株体内草酸含量和草酸氧亿酶活性的影响。结果表明：农药处理后3～6d，水稻植株体内草酸含量显著下降，9d后不同农药处理之间草酸含量不同，三唑磷与60mg／L毗虫啉处理组草酸含量低于对照，其余处理组均高于对照。草酸氧化酶活性农药处理后3d，120mg／L三唑磷处理组水稻植株草酸氧化酶活性高于其他处理组，处理后6d，30mg／L吡虫啉处理组草酸氧化酶活性最高。9d对照组与处理组均无显著差异，井冈霉素处理组水稻草酸氧化酶活性最低。草酸含量的下降和草酸氧化酶活性降低，表明农药主要影响水稻植株体内草酸合成代谢途径。

植物源草酸氧化酶筛选及应用潜力评价

以44科88种植物叶片为酶源,检测出具有OXO活性的植物34科60种,其中OXO比活力较高(>0.02U/mg protein且>0.2U/g·fw)的有30种。为评估酶法清除动物体内草酸的可能性,研究了松果菊、白花败酱、草珊瑚、白鹤灵芝和甘草的OXO性质。结果表明,5种植物OXO都具有极强的酸、热稳定性;松果菊、白鹤灵芝和白花败酱OXO活性不受胃蛋白酶、NaCl和CaCl2抑制,具有较好的应用潜力;甘草OXO活性不受NaCl和CaCl2抑制,但受胃蛋白酶降解;而草珊瑚OXO受NaCl、CaCl2及胃蛋白酶抑制。

复合封孔处理对汽车用5052铝合金草酸氧化膜性能的影响

采用以草酸为主要成分的电解液对汽车用5052铝合金进行阳极氧化,为了进一步提高氧化膜的耐腐蚀性能,对其进行复合封孔处理。结果表明,封孔前后氧化膜的形貌有所变化,由多孔形貌转变为近无孔洞形貌,封孔后氧化膜表面除了Al、S、C和O四种元素,还检测到Ni和Si元素。封孔前氧化膜的腐蚀电位较铝合金正移了约420.0 mV,腐蚀电流密度降低了65%,极化电阻增加了近7倍,电荷转移电阻增加了约3.6倍,说明氧化膜能起到防止铝合金腐蚀的作用。氧化膜经复合封孔处理后,电化学参数进一步趋好,腐蚀电位、腐蚀电流密度、极化电阻和电荷转移电阻分别为-270.0 mV,1.04μA·cm^-2,19.94Ω·cm^2和23.69 kΩ·cm^2,耐腐蚀性能得到进一步提高。

5种植物叶片不同采集时期草酸氧化酶的活性与性质

研究了红丝线、南板蓝、紫金牛、大叶落地生根和柳叶白前5种药用植物3个采集时期的草酸氧化酶活性及部分性质，为植物材料草酸氧化酶的评估与利用提供依据。结果表明：5种不同科属植物叶片中草酸氧化酶的活性都比较高，但在不同采集时期有明显的差异；在35—60℃范围内，5种材料的草酸氧化酶的活必均具有极强的热稳定性；红丝线、紫金牛和大叶落地生根中草酸氧化酶的活性均不受胃蛋白酶以及NaCl和CaCl2抑制，具有较好的应用潜力，而南板蓝和柳叶白前中草酸氧化酶的活性受NaCl、CaCl2及胃蛋白酶抑制。

麦芽中的草酸盐及草酸氧化酶

大麦中含有一种草酸氧化酶，它位于胚及糊粉层中，大量存在于未发芽的大麦中，且在发芽过程中活性会增加。它适应的pH范围很广：最适pH为4．0，但pH为7．0时仍有50％以上的酶活。草酸氧化酶极其耐热，但它对氧气的亲和力很低，所以在耗氧的糖化阶段并不发挥主要作用。发芽后期麦芽中草酸含量的降低可能是草酸氧化酶作用的结果。原料大麦中并不存在草酸。