云南七彩花生根瘤菌固氮能力及其与豆血红蛋白含量的关系

为了阐明豆血红蛋白在花生与根瘤菌互作关系中的作用,通过对云南省元谋干热河谷区七彩花生根瘤中分离到的29株慢生根瘤菌进行盆栽接种试验,研究了各菌株对云南七彩花生生物量和植株全氮与豆血红蛋白含量的影响,探讨了植物生物量、根瘤菌固氮能力与豆血红蛋白总量和根瘤鲜质量的关系。结果表明:与对照组相比,接种各根瘤菌菌株后植株生物量、株高均明显提高,总体上不同根瘤菌之间的固氮能力差异不显著,其中来自七彩花生种植地的根瘤菌固氮效果高于其他来源的根瘤菌。豆血红蛋白总量、根瘤鲜质量均与花生生物量和植株氮总量呈极显著正相关,但豆血红蛋白总量的解释力更高。去除根瘤质量的影响后,花生生物量、植株氮总量与豆血红蛋白含量仍具有极高的相关性,表明豆血红蛋白是影响花生根瘤固氮能力的关键因素,可以作为筛选高效固氮根瘤菌菌株的重要指标。此外,本研究表明,作为云南省的乡土品种,七彩花生可以通过豆血红蛋白的增减来调节对不同固氮能力根瘤菌的资源投入,实现其与根瘤菌共生关系间的奖惩机制。

豆血红蛋白在酿酒酵母中的异源表达

豆血红蛋白是一种植物源血红蛋白,在植物蛋白肉加工中可作为重要的风味催化剂和着色剂,大大增加植物蛋白肉的拟真性。为实现豆血红蛋白在食品级微生物中的异源表达,将携带豆血红蛋白LBC2基因的质粒PESC-TRP转入酿酒酵母CEN.PK2-1C中,通过添加kozak序列促进其翻译,并进一步对启动子序列进行选择,以提高豆血红蛋白表达量。对重组菌株进行发酵,用Western blot分析LegH蛋白表达水平。结果显示,诱导型启动子GAL1,10较三种组成型启动子TEF1、ADH1、GAP在表达LegH能力上具有显著优势,较产量最低的ADH1启动子提升了3.93倍。在组成型启动子中,TEF1启动子能力较优,是ADH1启动子的2.91倍,是GAP启动子的1.2倍。最后,利用Ni柱亲和层析对蛋白进行浓缩纯化,测得LegH发酵浓度为2.79 mg/L。本研究成功实现了豆血红蛋白在酿酒酵母中的异源表达,经后续优化有可能成为豆血红蛋白异源表达的又一途径。

与玉米混作改善花生铁营养对其根瘤形态结构及豆血红蛋白含量的影响

通过土培方法研究了与玉米混作对花生根瘤形态结构及固氮功能的影响。结果表明 ,玉米与花生混作能够明显地改善花生铁营养、提高根瘤豆血红蛋白的含量。同时 ,单作花生根瘤细胞液泡化程度较高 ,正在发育的根瘤细胞内类菌体数量明显地比混作的花生低。成熟根瘤细胞类菌体周膜外空间 (细胞壁以内、周膜外的空间 )体积变大。说明单作花生固氮酶活性较低的原因是缺铁抑制了豆血红蛋白的合成和改变了根瘤形态结构以及类菌体的超微结构。

豆血红蛋白的研究进展

简要介绍了豆血红蛋白的制备分析方法和基本特征及生物学功能 ,概括了其生物合成的机理 ,并初步归纳了近年来有关豆血红蛋白研究方面的主要趋势。

重金属胁迫对长喙田菁茎瘤豆血红蛋白和叶绿素含量的影响

盆栽试验种植长喙田菁 ,栽培介质分别为纯铅锌尾矿 (T)、改性铅锌尾矿 (ST )和纯土壤 (S) ,对各处理长喙田菁茎瘤的豆血红蛋白和叶绿素含量进行分析。结果表明 ,T、ST组的茎瘤数量分别为S组的 5 5 %和 89% ,茎瘤生物量则分别为S组的 6 6 %和 90 % ,但各实验组长喙田菁茎瘤的豆血红蛋白和叶绿素含量无显著性差异 ,暗示尾矿环境对茎瘤的固氮活性可能无显著影响。

毛萼田菁茎瘤豆血红蛋白含量与固氮活性的关系

在个体瘤发育的不同阶段和植株生长的不同时期，以及在不同的光照条件下，分别测定茎瘤的固氨活性和豆血红蛋白含量。结果表明，毛萼田菁茎瘤的固氨活性和豆血红蛋白含量呈正相关，豆血红蛋白在茎瘤的共生固氮中起着重要的作用。

大豆根瘤豆血红蛋白含量与产量关系研究

为明确大豆豆血红蛋白与产量的关系,以12个吉林省审定推广的吉农系列大豆品种为材料,在盛花期(R2)、结荚期(R4)、鼓粒期(R6)和成熟期(R8)测定根结瘤特性和根瘤中豆血红蛋白的含量测量产量,并分析不同品种根瘤数量、干重和豆血红蛋白含量变化规律及其与产量的相关关系。结果表明:吉农51、吉农39和吉农41产量处于较高水平,显著高于吉农38、吉农43和吉农45,并且在R6和R8期吉农51、吉农41和吉农39根瘤豆血红蛋白含量比其它品种高12.4%~95.7%和14.6%~88.1%。R6和R8期根瘤豆血红蛋白的含量与根瘤数量和干重呈显著正相关,且R6期相关性更大。R6和R8期根瘤干重和根瘤数量与产量均呈显著正相关,大豆根瘤豆血红蛋白含量与产量呈极显著正相关。结果说明豆血红蛋白与产量的关系密切,豆血红蛋白含量可以作为筛选高固氮结瘤能力大豆品种的指标。

美国FDA批准大豆血红蛋白用作色素

2019年12月17日,美国食品药物管理局(FDA)批准大豆血红蛋白用作色素。在新的食品成分上市前,相关公司有义务保证食品成分的安全性。经过审核相关意见,FDA认为在碎牛肉类似产品(如素食汉堡)中将大豆血红蛋白用作色素是安全的。[信息来源]厦门WTO/TBT-SPS通报咨询工作站.美国FDA批准大豆血红蛋白用作色素[EB/OL].(2019-12-19).http://swj.xm.gov.cn/xmtbt-sps/show.asp id=60958。

我国首次克隆茎瘤田菁豆血红蛋白基因序列

茎瘤田菁除在根部可形成根瘤外,在茎部还具有丰富的茎瘤,根瘤和茎瘤中都含有7种豆血红蛋白主要组份,其中最为丰富的豆血红蛋白Ⅱ组份是已知共生豆血红蛋白中具最高氧亲和力的豆血红蛋白。

大豆血红蛋白可作食品色素

日前,美国食品药品管理局(FDA)发布2019-16374号文件,批准大豆血红蛋白作为碎牛肉类似产品的色素添加剂。据了解,本次申请由一家食品公司提交,建议修改色素添加剂法规,以便安全使用大豆血红蛋白作为碎牛肉类似产品的色素添加剂。本规则自2019年8月1日起生效,相关意见可于2019年9月3日之前提交FDA。

大豆豆血红蛋白基因的时空特异性表达

豆血红蛋白(Lb)是根瘤菌与豆科植物有效共生的根瘤中的一种组织特异性蛋白。与动物血红蛋白性质相似,Lb调节根瘤中游离O_2的浓度以保护类菌体产生的、易受O_2破坏的固氮酶。豆血红蛋白由植物基因编码。已发现大豆根瘤中有八个Lb组分,四个次要组分是四个主要组分的修饰产物。四个主要组分的基因(Lba、LbC_1、Lbc_2、Lbc_3)

一种植物血红蛋白──豆血红蛋白

豆血红蛋白是目前植物界中唯一被发现的血红蛋白。本文主要阐述了豆血红蛋白的化学性质、生理机能和生物合成过程。

蚕豆根瘤豆血红蛋白与产量的关系研究

为探究不同蚕豆品种在不同生育期的结瘤特性和根瘤豆血红蛋白含量与产量的关系,以14个不同蚕豆品种(系)为试验材料,分别于盛花期、结荚期、鼓粒期和成熟期测定蚕豆的根瘤结瘤特性及根瘤豆血红蛋白含量,于成熟期测定蚕豆产量,并分析根瘤数量、鲜重、干重、豆血红蛋白含量的变化规律及其与产量的相关性。结果表明:在盛花期至成熟期,不同蚕豆品种(系)的根瘤数量、豆血红蛋白含量总体呈递减趋势,根瘤鲜重、干重总体呈先增高后下降趋势;在14个蚕豆品种(系)中,青蚕15号的产量最高(7642.96 kg/hm 2),是其他品种(系)的1.1~2.4倍,与其他13个品种(系)之间存在极显著差异;鼓粒期与成熟期的根瘤数量、鲜重和干重分别是调控根瘤豆血红蛋白含量的关键因子,成熟期的根瘤干重、鲜重、数量及豆血红蛋白含量均与产量极显著正相关,是调控蚕豆产量的重要因子。该研究结果可为选育高固氮蚕豆品种(系)提供科学依据。

苜蓿根瘤发育阶段豆血红蛋白基因的转录和转译作用

从第2—10星期的苜蓿根瘤中分离的豆血红蛋白mRNA进行体外转译,都表现有转译活性,产生豆血红蛋白的各个组份,并各自维持在一个相对恒定的水平上,说明豆血红蛋白的基因,一旦表达,在根瘤的整个生命期间就不在转录水平上调节。与第4星期壮年的苜蓿根瘤豆血红蛋白mRNA体外转译系统试验相比,在第10星期老龄根瘤的豆血红蛋白mRNA体外转译系统中加入苜蓿豆血红蛋白组份,转译抑制作用降低,加入肌红蛋白、牛血红蛋白,转译未受到促进,说明这时的豆血红蛋白合成在转译水平上的调节作用降低。

豆血红蛋白在毕赤酵母中的表达条件优化

【背景】豆血红蛋白可赋予素肉制品类似牛肉的红褐色质地,已被美国食品药物监督管理局批准作为人造素肉的着色剂,近年来受到广泛关注。【目的】优化毕赤酵母产豆血红蛋白的培养条件,提高毕赤酵母产豆血红蛋白的产量。【方法】首先通过单因素试验研究蛋白胨种类、大豆蛋白胨浓度、铁盐种类及血红素浓度在诱导阶段对毕赤酵母产豆血红蛋白的影响;然后通过Plackett-Burman试验设计筛选出对豆血红蛋白产量影响最大的3个因素,再通过最陡爬坡法确定3个因素的变化范围,对3个因素进行响应面分析;最后根据响应面结果进行摇瓶发酵和发酵罐高密度发酵。【结果】单因素试验发现:用4%大豆蛋白胨作为主要氮源、甲醇诱导浓度为1.5%、血红素浓度为5μmol/L时发酵效果较好,经过响应面优化后得到蛋白胨浓度为51.48 g/L、pH 5.66、培养基装液量35.84mL/250mL是最优发酵条件。在此优化条件下,LegH摇瓶发酵产量为0.191 mg/mL,与预测值(0.183 mg/mL)比较接近。采用5 L发酵罐进行高密度发酵,LegH产量最高达到0.384 mg/mL。【结论】优化了毕赤酵母表达豆血红蛋白的发酵条件,获得了较高产量,通过罐上发酵的进一步优化,具有一定的工业化前景。

豆血红蛋白基因lba的克隆及其转化衣藻叶绿体

降低细胞内的氧气含量是提高莱茵衣藻产氢效率的重要手段之一。研究首次尝试将豆血红蛋白基因lba转入衣藻叶绿体中表达,利用豆血红蛋白具有与氧可逆结合的特性,期望降低转基因衣藻细胞内的氧气含量,达到提高衣藻产氢效率的目的。实验结果证明,lba成功转入到衣藻叶绿体中,且对其生长没有产生显著影响,为下一步调控lba在衣藻叶绿体中表达活性和提高衣藻产氢效率奠定了实验基础。

利用酵母双杂交系统筛选大豆结瘤因子受体NFR1α的互作蛋白

大豆是重要的植物蛋白作物和粮豆间作作物,挖掘大豆的生物固氮潜力,对推动生态农业的可持续发展具有深远意义。大豆结瘤因子受体蛋白GmNFR1?(Nod Factor Receptor)对结瘤至关重要,但其具体调控机制尚不明确。本研究以大豆mRNA为模板,利用RT-PCR方法扩增到GmNFR1α蛋白的激酶结构域(GmNFR1α-pk),构建了pGBKT7-GmNFR1α-pk诱饵表达载体,通过酵母双杂交技术,筛选大豆根瘤AD-cDNA文库,从文库中分离到与GmNFR1α-pk相互作用的71个阳性克隆,经测序和同源性分析筛选到12种与GmNFR1α-pk互作的蛋白,包括钙离子结合手性蛋白、豆血红蛋白、结瘤素Nod44等蛋白。以大豆豆血红蛋白GmLbc2为例,回转酵母以及烟草体内BiFC验证其与诱饵蛋白的相互作用,对其进行同源蛋白比对及系统进化树分析,并利用百脉根毛根转化技术鉴定GmLbc2在结瘤过程中的生物学功能。研究结果进一步补充和完善了GmNFR1α介导的结瘤信号传递途径,为大豆与根瘤菌共生互作机制提供了新的分子证据。

施氮对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响

采用框栽试验研究了施氮对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响,结果表明,施氮对大豆根瘤形成、生长和固氮能力有显著影响,随着N用量的增加,根瘤干质量、根瘤数量呈现先逐渐增加而后降低的趋势,而固氮酶活性和豆血红蛋白含量则表现为持续下降的趋势,适量施氮对根瘤生长有显著的促进作用,当氮素供应不足时则会抑制根瘤的生长,但当氮素供应过量时也会抑制根瘤的形成。从根瘤干质量和根瘤数量来看,各处理间表现为N100>N200>N50>N25>N0,以N100处理下根瘤干质量最大,根瘤数量最多,显著高于不施氮(N0)和其他施氮处理,从不同生育时期来看,根瘤干质量表现为从苗期到花期再到鼓粒期,大豆根瘤的数量呈现出先明显增加后逐渐减少的趋势,高峰出现在花期,而根瘤数量表现为花期>苗期。施氮显著抑制了固氮酶活性和豆血红蛋白含量,随施氮水平的增加,固氮酶活性和豆血红蛋白含量显著降低,表现为N0>N25>N50>N100>N200,表明施氮使大豆根瘤的固氮效率显著降低,因此,从大豆固氮效率来讲,施氮对大豆根瘤固氮具有抑制作用。方差分析结果表明,施氮和不施氮处理间均达到了5%的差异显著水平。因此,从大豆固氮和氮肥施用平衡的角度来看,应适量施用氮肥,既可以充分利用大豆的固氮功能,节约氮肥,又可以获得较高的产量。

缺磷胁迫对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响

采用砂培培养方法研究了缺磷胁迫对大豆根瘤生长和结瘤固氮的影响。结果表明:缺磷胁迫抑制了大豆根瘤的生长,表现为根瘤干重下降,根瘤数量减少;缺磷胁迫显著降低了大豆的固氮能力,表现为根瘤固氮酶活性和豆血红蛋白含量降低;缺磷胁迫降低了大豆的固氮量,固氮量随磷水平的增加而增加,随着生育时期的推进,固氮量表现为先增加后降低再增加的趋势,无磷(0μmol.L-1)与高磷(50μmol.L-1)以及低磷(30μmol.L-1)与高磷处理间均达到了5%的显著差异。因此,缺磷胁迫抑制了大豆的结瘤固氮作用,使大豆的固氮效率降低。