大豆中2个编码PR10蛋白新基因的克隆与分析

从抗大豆花叶病毒病(SMV)大豆材料科丰1号中克隆到2个编码PR10蛋白的新基因Glyma09g04530和Glyma15g15590,Glyma09g04530和Glyma15g15590基因的ORF全长均为477 bp,编码158个氨基酸。序列比对与系统发生树分析结果表明:Glyma09g04530和Glyma15g15590是大豆中2个编码PR10蛋白的新基因。Glyma09g04530和Glyma15g15590基因在大豆的根、茎及叶中均有表达;接种大豆SMV后,Glyma09g04530和Glyma15g15590基因在大豆科丰1号的叶片中的表达均被强烈诱导并高效表达,显示Glyma09g04530和Glyma15g15590基因与大豆SMV抗性密切相关。

甘蔗ScPR10基因的克隆及其响应赤条病菌侵染的表达特征分析

PR10是一种病程相关蛋白(pathogenesis-related protein,PR),在植物生长发育、应激生物和非生物胁迫时发挥重要作用。本研究利用RT-PCR技术从甘蔗赤条病抗病品种新台糖22号和感病品种闽糖11-610叶片克隆获得ScPR10基因,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)、转录组和蛋白质组分析,研究在接种燕麦食酸菌燕麦亚种(Acidovorax avenae subsp.avenae,Aaa)之后这2个品种ScPR10基因的转录和蛋白表达模式。序列分析显示,本研究克隆获得2个ScPR10基因,编码187个氨基酸,比其他植物PR10蛋白多了27个氨基酸,含有保守结构域P-loop和Bet v 1;与已报道的甘蔗、高粱和斑茅的PR10亲缘关系较近。在Aaa胁迫下,RT-qPCR分析表明抗病、感病品种ScPR10基因的表达量均显著上调,尤其在接种24 h时,表达量最高,分别为对照的27.2倍和39.7倍;转录组数据分析结果显示,该基因表达水平在抗病、感病品种上均显著提高,尤其在接种72 h时,表达量最高,log2 FC值为5.3~5.4。蛋白互作预测发现,ScPR10与植物PDR型ABCG转运蛋白(Cluster-13677.282407)、蛋白激酶(Cluster-13677.166559)之间存在互作关系。蛋白质组数据分析显示,在Aaa接种24 h时,抗病、感病品种ScPR10均为上调表达,log2FC值为1.65~1.69;与ScPR10互作的PDR型ABCG转运蛋白成员的表达量在抗病、感病品种上有不同程度提高;蛋白激酶表达量在感病品种上有显著提高,但是,在抗病品种上表达量没有显著变化。本研究结果表明,ScPR10可能与PDR型ABCG转运蛋白正向协同参与甘蔗寄主应答Aaa病菌侵染的防御响应。

烟草PR10蛋白生物活性及赤星病菌Alternaria alternata诱导下的表达分析

为深入研究植物PR10蛋白的生物学功能,以烟草PR10蛋白(NtPR10)为研究对象,采用冷休克蛋白表达载体p Cold II,构建烟草PR10融合蛋白原核表达系统,优化表达及纯化条件,获得高纯度NtPR10融合蛋白;分别采用底物法和滤纸片法体外分析其核酸酶活性及抑菌活性;并利用荧光定量PCR方法分析了烟草赤星病菌Alternaria alternata侵染下,NtPR10基因在抗、感烟草品种内不同时间点的表达差异。结果表明,15℃、0.1 mmol/L IPTG过夜条件下可诱导获得大量可溶性目的蛋白,50、100 mmol/L咪唑缓冲液洗脱能够获得较高纯度的目的蛋白;纯化后的NtPR10蛋白能够降解烟草总RNA,具有核酸酶活性,且1.0、0.5、0.25μg/μL的NtPR10蛋白溶液均对烟草赤星病菌的菌丝生长具有显著的抑制作用,但随着蛋白浓度的降低,抑菌作用减弱;荧光定量PCR结果显示,接种烟草赤星病菌后,NtPR10基因在感病品种和抗病品种中均显著上调表达,但其在抗病品种的响应速度和表达量显著高于感病品种,表明NtPR10应答了烟草赤星病菌的侵染过程。

蒜芥茄PR-10基因的克隆与表达分析

黄萎病是由轮枝菌属(Verticillium spp.)真菌引起的一种土传病害,是茄子生产中的重要病害之一,严重影响茄子的产量和品质。目前,对于茄子黄萎病的防治还限于嫁接和化学防治,但二者均不能较好防止该病的发生,而挖掘茄子中黄萎病抗性基因,结合基因工程技术培育抗病品种,是防治黄萎病的最佳途径。蒜芥茄(Solanum sisymbriifolium Lam.)为云南野生茄,对黄萎病具有高抗性。PR基因是编码植物病程相关蛋白(pathogenesis related protein)的基因,与植物抗病防御密切相关,其中,PR10蛋白是具有核酸酶相似结构的一类蛋白,但其在蒜芥茄中的抗病作用机制尚不明确。本研究以蒜芥茄为试验材料,利用前期建立的蒜芥茄转录组数据库,通过RT-PCR技术从中分离并克隆得到PR10同源基因,命名为SsPR-10,测序得到645 bp,其中基因编码区长480 bp,共编码159个氨基酸。将测序得到的编码区序列进行生物信息学分析,结果显示:SsPR-10蛋白是分子量为17.71 kDa、等电点为5.54的酸性亲水蛋白;跨膜区和信号肽预测显示SsPR-10蛋白无跨膜区和信号肽;亚细胞定位结果表明SsPR-10定位于细胞质;保守结构域预测结果显示,SsPR-10含有“P-LOOP”环(47~52位)和保守序列PATHOGENESIS_BETVI(88~120位)。序列比对与系统进化树分析结果表明,SsPR-10蛋白与黄果茄PR10蛋白同源性最高,其次是马铃薯STH-2蛋白。通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术对SsPR-10基因的表达进行分析,SsPR-10在蒜芥茄根部的表达量最高,具有组织特异性;在接种大丽轮枝菌(V.dahliae)24h后,SsPR-10的表达量达到初始表达量的8.16倍,表明黄萎病病菌可能诱导SsPR-10的表达。本研究对野生蒜芥茄PR-10基因进行了克隆和表达分析,为进一步研究SsPR-10基因响应黄萎病等生物胁迫的机制提供一定的理论基础。

水稻XIOsPR10蛋白的原核表达及其RNase活性研究

PR10(病程相关蛋白10)类蛋白与植物的抵御外来病害及系统获得性抗性(SAR)有着紧密联系,而且许多PR10类蛋白都具有RNase活性,并通过这种活性抵抗外源病害。根据获得的XIOsPR10基因,将其构建到pET28a中,通过原核表达及磁珠纯化获得目的蛋白,通过RNA消化实验证实XIOsPR10重组蛋白具有RNase活性,进一步揭示了XIOsPR10蛋白的功能。