果实表达PGIPs的基因克隆及功能研究进展

多聚半乳糖醛酸酶(PGs)是病原真菌早期侵染植物的一个重要致病因子。多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIPs)作为植物防御蛋白,能特异性抑制真菌分泌的多聚半乳糖醛酸酶,并通过延长寡聚半乳糖醛酸(OGs)的稳定期激活植物防御反应。综述PGIPs在植物细胞中的定位,PGIPs与PGs之间的作用方式,PGIPs基因的分离与克隆,以及PGIPs对果实感病的影响,并对PGIPs的研究前景进行展望。

新疆红肉苹果PGIP基因的克隆及原核表达

【目的】研究克隆新疆红肉苹果[Malus sieversii f.neidzwetzkyana(Dieck)Langenf]PGIP基因并进行原核表达,探讨其抗病机制。【方法】根据Genbank中已经发表的‘金冠’苹果PGIP保守区域设计1对特异引物,以新疆红肉苹果叶片总RNA为模板,T/A克隆后进行序列测定,并对该序列进行分析。随后将该蛋白成熟肽cDNA片段连接到原核表达载体pET30a(+)中,构建融合表达质粒,转化到E.coli BL21(DE3)中进行表达。【结果】序列分析表明,新疆红肉苹果PGIP基因cDNA编码区全长993 bp,编码330个氨基酸残基,命名为MsPgip,GenBank登录号为JQ001783。MsPgip分子质量为36.6 kD,等电点为7.05,有6个潜在的N-糖基化位点,信号肽为N端24个氨基酸残基。该蛋白质还具有2个连续的24个氨基酸残基大小的LRR基序(LSQLKNLTFLDLSFNNLTGAIPSSLSQ LPNLNALHLDRN-KLTGHIPIS)。与已克隆的‘澳洲青苹’、‘金冠’、‘富士’苹果PGIP氨基酸序列同源性均高达99%。原核表达产物经SDS-PAGE分析表明,表达蛋白的分子质量与预期一致。【结论】克隆了新疆红肉苹果PGIP基因,并可在大肠杆菌中表达。

桃PGIP蛋白基因片段的克隆、序列分析及在大肠杆菌中的表达

【目的】克隆桃(Prunus persica)多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(polygalacturonase-inhibiting protein,PGIP)基因,并进行原核表达研究。【方法】根据李属植物pgip保守区域设计1对特异引物,以桃叶片总RNA为模板,通过RT-PCR获得了约1kb的cDNA片段,T/A克隆后进行序列测定,并对该序列进行分析。随后将该蛋白成熟肽cDNA片段克隆到原核表达载体pET-32a(+)中,构建融合表达质粒,转化到Escherichia coli Rosetta-gami(DE3)pLysS中进行表达。【结果】测序结果显示,桃多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白cDNA编码区长993bp,编码330个氨基酸残基,命名为Pppgip。PpPGIP分子量为36.4kD,等电点为7.42,信号肽为N端24个氨基酸残基,具有7个潜在的N-糖基化位点。Pppgip与李属其它pgip核苷酸和氨基酸序列的同源性分别为93.2%～94.6%和89.7%～92.7%。同源树分析表明,该基因明显区别于其它pgip,与马哈利樱桃pgip的关系较近,与寿星桃、桃栽培品种‘久保’等pgip的关系都较远。该基因所编码的蛋白质的三维结构含11个α-螺旋和21个β-折叠,中心LRR结构域由10个串联的LRRs基序组成。原核表达产物经SDS-PAGE分析表明,重组蛋白主要以包涵体形式出现。【结论】克隆了桃PGIP基因,并可在大肠杆菌中表达。

黄瓜CsPGIP基因的克隆及表达分析

以加工型黄瓜材料NW99为对象,利用RT-PCR技术克隆黄瓜多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因(PGIP),并分析其基因编码序列、组织表达特异性和诱导表达模式。结果表明:(1)从黄瓜中克隆到一个PGIP基因,命名为CsPGIP;CsPGIP基因全长1 026bp,读码框987bp,无内含子,编码328个氨基酸残基,具有xxLxLxxNxLt/sGxIPxxLxxLxxL结构域,属于Pgip基因家族。(2)CsPGIP基因与甜瓜PGIP基因同源性最高,与十字花科Pgip基因同源性较高。(3)CsPGIP在黄瓜各个器官都表达,但表达水平具有组织特异性,在嫩叶中表达量最高,在茎中表达量最低;该基因表达明显受到水杨酸诱导,可能在抵御外界病原菌入侵过程中起重要作用。

云南野生中华猕猴桃PGIP基因的克隆与分析

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)是存在于多种植物细胞壁中的一种糖蛋白,它能专一性识别真菌多聚半乳糖醛酸酶并抑制其活性,并能在一定程度上抑制真菌对植物细胞壁的降解。该蛋白在植物抵制真菌病害的发生中发挥着重要作用。文中利用PCR技术,从抗病能力较强的云南野生中华猕猴桃中成功地克隆了多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因(PGIP)的完整开放阅框架,并对其进行了序列和BLAST比对分析,此外,还通过生物信息学分析,对该基因氨基酸序列进行了结构域分析和蛋白质高级结构预测。结果表明:所得的PGIP基因996 bp为一个完整的开放阅读框,编码332个氨基酸;该片段与其它植物中的PGIP有很高的同源性,其与美味猕猴桃的同源性最高(达99%),与美洲李、越桔灌蓝莓和葡萄的PGIP基因的同源性分别为96%、78%、72%。该基因的成功克隆与文中的分析结果,为后续的基因功能确证及猕猴桃品种改良打下了基础。

油菜(Brassica napus L.)BnPGIP基因克隆及其表达分析

以油菜品系甘蓝型油菜宁RS-1为植物材料,以南京油菜田里收集的核盘菌为致病菌,根据已经报道的油菜PGIP基因序列,设计简并引物。从宁RS-1基因组DNA中经PCR克隆到1条包含1个内含子与2个外显子的基因序列。序列比对分析显示,该基因与已公布的油菜PGIP1基因的核苷酸序列和氨基酸序列同源性均达99%,编码区序列全长984 bp,编码332个氨基酸,富含亮氨酸。以翻译延伸因子EF-1α作为内标,利用半定量RT-PCR分析了BnPGIP基因在核盘菌未诱导和诱导后宁RS-1中的表达量差异。结果发现,核盘菌诱导后宁RS-1中的BnPGIP表达含量明显提高,表明宁RS-1在受到核盘菌侵染后体内的BnPGIP基因受到诱导表达。为进一步研究BnPGIP基因在抗核盘菌侵染的作用,构建了BnPGIP基因过量表达载体。

两个烟草多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因的克隆和表达分析

为了研究多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)在烟草中的生物学功能,运用生物信息学方法,结合RT-PCR和SMART RACE技术,从烟草中克隆到2个多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)基因c DNA和DNA全长序列,分别命名为Nt PGIP1(Gen Bank登录号:KF317203)和Nt PGIP2(Gen Bank登录号:KF317204)。Nt PGIP1基因全长为1 413 bp,编码338个氨基酸;Nt PGIP2基因全长为1 185 bp,编码329个氨基酸;两基因均没有内含子序列,核苷酸序列有50%的一致性,编码的氨基酸序列有54%的一致性。两基因编码蛋白均含有植物PGIP蛋白特有的重复保守序列LXXLXXLXXLXLXXNXLXGXIPXX。对PGIP基因在烟草不同组织表达量分析发现,两基因在根、茎、叶和芽中均有表达,其中均在茎中表达量最高,其次是根,叶中表达量很低。

花生HyPGIP基因克隆及抗叶腐病表达分析

本文采用基因克隆和生物信息学方法研究了花生Hy PGIP基因及编码蛋白的基本性质和生物学功能,并通过测定接种叶腐病菌后花生植株内PG酶的活性变化和PGIP蛋白的生成量变化,以及Hy PGIP基因瞬时表达分析,探讨了PGIP蛋白与寄主抗病性关系。结果表明,受叶腐病菌侵染的花生植株中,抗病品种的PG酶活性都明显低于感病品种,而生成的PGIP蛋白量都比感病品种显著多,暗示PGIP蛋白与花生叶腐病抗性有关。经基因克隆和测序获得HyPGIP基因全长序列为1 029 bp,编码342个氨基酸,无内含子,终止密码子为TGA,与已报道的五个花生PGIP序列的同源性都很高;结构预测发现该序列存在8个LRR结构域,存在信号肽,疏水性较强,定位于细胞壁上;RT-PCR显示,经接种叶腐病菌处理后,花生植株中的PGIP基因表达量明显增加。