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天冬氨酸蛋白酶在拟南芥和水稻中的分子进化、表达模式以及在花药发育中的功能分析

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植物生理学报 2015年第3期51卷 323-336页

作者：汤龙军李鹏程朱璐王瑞丰陈旭李宗芸许杰江苏师范大学生命科学学院江苏徐州221000 上海交通大学生命科学技术学院上海200240

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类功能多样化的酶,参与了植物大部分生理和发育过程,但其基因家族在植物中的系统分类、分子进化以及功能方面研究仍很欠缺。本研究收集整理了拟南芥和水稻中APs基因序列、分类、基因结构和... 详细信息

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteases,APs)是一类功能多样化的酶,参与了植物大部分生理和发育过程,但其基因家族在植物中的系统分类、分子进化以及功能方面研究仍很欠缺。本研究收集整理了拟南芥和水稻中APs基因序列、分类、基因结构和染色体定位等信息,对比分析该基因家族在拟南芥和水稻中分子进化方面的差异;利用转录组数据阐明该家族基因在不同组织部位和不同发育时期的表达差异和功能分化。此外,本文还围绕花药发育的过程,细致分析了各亚家族APs基因的表达变化,推测APs在花药发育过程中的可能功能。

关键词：天冬氨酸蛋白酶分子进化功能分化花药

刺参2种天冬氨酸蛋白酶的酶学性质及其对自溶的影响

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食品科学 2018年第14期39卷 99-105页

作者：王玲年益莹薛鹏季晓彤崔钰婷张公亮侯红漫孙黎明大连工业大学食品学院辽宁大连116034 国家海洋食品工程技术研究中心辽宁大连116034

对刺参体内2种天冬氨酸蛋白酶——组织蛋白酶D(cathepsin D,Cat D)和组织蛋白酶E(Cat E)的酶学性质进行探讨,并考察两者可能在刺参自溶中的参与作用。先用Tris-HCl缓冲溶液提取刺参体壁中的粗酶,采用特异性荧光底物法测定Cat D和Cat E... 详细信息

对刺参体内2种天冬氨酸蛋白酶——组织蛋白酶D(cathepsin D,Cat D)和组织蛋白酶E(Cat E)的酶学性质进行探讨,并考察两者可能在刺参自溶中的参与作用。先用Tris-HCl缓冲溶液提取刺参体壁中的粗酶,采用特异性荧光底物法测定Cat D和Cat E的酶学性质。结果表明,Cat D和Cat E的最适pH值分别为5.0和4.0,分别在60℃和40℃呈现最大酶活性,两者在20~40℃活性均较为稳定。Zn^(2+)、Cu^(2+)、Fe^(2+)、Fe^(3+)、Mn^(2+)可抑制CatD的活性,抑制率分别为86%、76.3%、29.2%、56.5%和48.5%。Fe^(3+)、Fe^(2+)、Cu^(2+)可抑制Cat E的活力,抑制率分别为99.1%、82.2%和28.6%。Pepstatin A、Z-Leu-Leu-Leu-H、苯甲基磺酸氟、1,10-菲啰啉能够抑制两者活性,抑制率分别约为98%~99%、65%~78%、30%~35%、19%~23%。二硫苏糖醇、L-Cys和乙二胺四乙酸则可将两者活性分别提升30.4%~31.1%、7.58%~9.64%、6.6%~7.9%。结果表明,刺参Cat D和Cat E为2种具有一定金属离子敏感性和依赖性的天冬氨酸蛋白酶,其活性中心有丝氨酸和半胱氨酸参与其活性调节,且两者很有可能参与刺参自溶过程中蛋白质的降解。

关键词：刺参天冬氨酸蛋白酶组织蛋白酶D 组织蛋白酶E 酶学性质自溶

天冬氨酸蛋白酶GUC90功能初探及玉米天冬氨酸蛋白酶家族分析

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天冬氨酸蛋白酶GUC90功能初探及玉米天冬氨酸蛋白酶家族分析

作者：程相杰河南农业大学

学位级别：硕士

植物四大类蛋白水解酶之一的天冬氨酸蛋白酶(aspartic protease)在植物衰老、有性生殖和细胞程序性死亡以及蛋白质的储存和降解中发挥重要作用,在植物生长发育过程中有着不可忽视的意义,近年来,诸多证据表明天冬氨酸蛋白酶在植物的免疫... 详细信息

植物四大类蛋白水解酶之一的天冬氨酸蛋白酶(aspartic protease)在植物衰老、有性生殖和细胞程序性死亡以及蛋白质的储存和降解中发挥重要作用,在植物生长发育过程中有着不可忽视的意义,近年来,诸多证据表明天冬氨酸蛋白酶在植物的免疫过程中发挥着重要作用,但是到目前为止尚未见到玉米天冬氨酸蛋白酶的报道。本研究基于课题组前期对拟南芥抗病cpr1突变体的转录组数据分析,以一个可能与免疫相关的天冬氨酸蛋白酶GUC90为对象进行了免疫方面相关的研究,以期明了guc90在植物免疫方面的生物学功能。本研究首次对玉米天冬氨酸蛋白酶家族进行了系统的生物信息学分析,为研究玉米天冬氨酸蛋白酶的基因功能奠定了基础。主要研究结果如下:1.基于拟南芥抗病突变体cpr1的转录组数据,获得的抗病相关的候选基因guc90。首先对guc90-1突变体和野生型进行了Pst DC3000接种和抗病性鉴定。结果显示,与野生型相比guc90-1表现为感病性。实时荧光定量PCR实验结果显示,在guc90-1中PR1基因受Pst DC3000诱导表达的水平低于野生型,推测GUC90可能参与了植物免疫相关基因的表达过程。2.根据拟南芥的基因组信息克隆了GUC90基因的全长c DNA片段,并构建了相关植物表达载体和转基因株系。基于tair网站的预测结果与亚细胞定位实验显示GUC90可能定位于细胞壁。3.构建cpr1-2 guc90-1双突变体,并获得纯合双突变体。遗传分析实验表明,GUC90可部分抑制cpr1-3的矮小表型,说明cpr1的矮小与抗病表型可能是部分依赖于GUC90。4.通过酵母双杂交实验对GUC90与Pst DC3000的15个效应蛋白进行了点对点互作验证,发现GUC90与效应蛋白E21互作,暗示GUC90可能介导了对Pst DC3000效应因子的调控从而调控免疫反应。5.本研究以玉米B73基因组为参考序列,在全基因组水平系统分析了玉米天冬氨酸蛋白酶家族成员的基因组信息。本研究共鉴定出75个Zm APs并命名为Zm AP1-Zm AP75。据预测,这些Zm APs的分子量介于37.63Kda(Zm AP59)-70.73Kda(Zm AP72)之间。亚细胞定位预测显示75个Zm APs都定位在细胞膜上。6.通过系统进化树分析将Zm APs分为两大亚组,同一亚组之间的基序(motif)分布与基因结构都是相对保守的。染色体定位和共线性分析发现Zm APs不均匀的分布在玉米的10条染色体上,其中7对为串联重复基因。对其启动子的顺式作用元件分析后发现,Zm APs可能参与光响应、Me JA及ABA等信号通路。7.对生物与非生物胁迫下的玉米转录组表达谱分析发现,Zm APs对生物胁迫的响应更为强烈,暗示不少Zm APs可能参与了玉米抗病的过程。

关键词：天冬氨酸蛋白酶植物免疫生物信息学分析玉米

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天冬氨酸蛋白酶的研究及其在饮料业中的应用

食品工业 2016年第6期37卷 261-263页

作者：田璐青岛科技大学化工学院青岛266000

天冬氨酸蛋白酶是一类在酸性条件下有活性的蛋白水解酶,广泛存在于多种生物中。对天冬氨酸蛋白酶的性质和作用机制进行了综述,并对天冬氨酸蛋白酶作为澄清剂在饮料业中,尤其是在葡萄酒行业的潜在应用进行了深入探讨。

关键词：天冬氨酸蛋白酶作用机制澄清剂葡萄酒应用

受PVY诱导的烟草天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp的克隆与分析

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中国农业科学 2010年第16期43卷 3331-3339页

作者：陈帅刘贯山周佳杨爱国王元英孙玉合中国农业科学院烟草研究所/农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室

【目的】通过筛选并克隆烟草抗马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)相关基因,分析其在不同诱导时间的相对表达量,揭示烟草抗病毒诱导的分子机理,以期为烟草抗病毒病育种奠定基础。【方法】通过抑制差减杂交和cDNA芯片从PVY诱导的抑制差减... 详细信息

【目的】通过筛选并克隆烟草抗马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)相关基因,分析其在不同诱导时间的相对表达量,揭示烟草抗病毒诱导的分子机理,以期为烟草抗病毒病育种奠定基础。【方法】通过抑制差减杂交和cDNA芯片从PVY诱导的抑制差减杂交文库中筛选上调表达(Ratio>2)的基因中间片段,用RACE技术克隆其cDNA全长,并利用实时荧光定量PCR分析其在不同诱导时期的相对表达量。【结果】从受PVY诱导的烟草叶片中筛选一条595bp的基因中间片段并克隆得到一个全长为1770bp的天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp(GenBank登录号为GU144571),该基因编码506个氨基酸。多序列比对结果显示,该基因的编码产物与其它植物天冬氨酸蛋白酶家族成员具有高度的同源性,具有植物天冬氨酸蛋白酶典型的结构特征。实时荧光定量PCR分析表明,Ntasp在PVY接种早期上调表达。【结论】克隆得到一个烟草天冬氨酸蛋白酶基因Ntasp,其表达受PVY侵染诱导。

关键词：烟草天冬氨酸蛋白酶 RACE 实时荧光定量PCR 马铃薯Y病毒

哈茨木霉天冬氨酸蛋白酶基因SA76的3’RACE扩增和序列分析(英文)

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Journal of Forestry Research 2007年第2期18卷 139-143页

作者：刘燕杨谦哈尔滨工业大学生命科学系哈尔滨150001

由EST获得全长cDNA对于结构基因组学和功能基因组学都是至关重要的,cDNA末端快速扩增技术RACE是该领域中的重要研究方法。利用BD SMART RACE技术扩增编码分泌天冬氨酸蛋白酶SA76基因的3'末端,将其与哈茨木霉cDNA文库中的SA76基因的EST... 详细信息

由EST获得全长cDNA对于结构基因组学和功能基因组学都是至关重要的,cDNA末端快速扩增技术RACE是该领域中的重要研究方法。利用BD SMART RACE技术扩增编码分泌天冬氨酸蛋白酶SA76基因的3'末端,将其与哈茨木霉cDNA文库中的SA76基因的EST序列进行序列拼接,获得2019bp的全长cDNA序列,其开放读码框长1593bp,5'非编码区266bp,3'非编码区201bp,编码530个氨基酸,有信号肽。哈茨木霉天冬氨酸蛋白酶基因与玉蜀黍赤霉、粗糙脉孢菌、球毛壳菌天冬氨酸蛋白酶基因的同源性分别为53%,37%,36%。利用BD SMART RACE技术首次从哈茨木霉中克隆天冬氨酸蛋白酶基因,为验证SA76基因的功能奠定基础,为进一步研究蛋白酶的作用机制及生物防治功能提供依据。图8参10。

关键词：哈茨木霉天冬氨酸蛋白酶 SA76 基因扩增序列分析

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植物天冬氨酸蛋白酶的研究进展

生物技术通报 2016年第1期32卷 8-14页

作者：葛伟娜李超张家琦张岚王振怡华北理工大学生命科学学院唐山063009

天冬氨酸蛋白酶是四大类蛋白水解酶之一,广泛存在于多种生物中,参与了很多重要的生理过程。相对于其他生物而言,对植物天冬氨酸蛋白酶的研究相对滞后。自20世纪末以来,这一领域的工作取得了重大进展。经典的植物天冬氨酸蛋白酶除了具有... 详细信息

天冬氨酸蛋白酶是四大类蛋白水解酶之一,广泛存在于多种生物中,参与了很多重要的生理过程。相对于其他生物而言,对植物天冬氨酸蛋白酶的研究相对滞后。自20世纪末以来,这一领域的工作取得了重大进展。经典的植物天冬氨酸蛋白酶除了具有保守的蛋白酶结构域外还有一段植物特有的插入片段;在动植物分离之后,植物天冬氨酸蛋白酶基因家族进行了大规模的扩增;该类蛋白酶在植物的整个生长发育过程中发挥重要的功能,尤其是胁迫反应、有性生殖、衰老和程序性死亡以及蛋白质的加工和降解。对近些年植物天冬氨酸蛋白酶的研究进展进行综述,并对其未来的发展进行展望。

关键词：天冬氨酸蛋白酶加工和灭活机制胁迫反应有性生殖程序性死亡

小麦生理型雄性不育系中天冬氨酸蛋白酶与绒毡层代谢的相关性分析

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核农学报 2018年第3期32卷 430-437页

作者：巨岚朱启迪张改生张姣于永昂刘红占牛娜王军卫西北农林科技大学/国家杨凌农业生物技术育种中心/国家小麦改良中心杨凌分中心/小麦育种教育部工程研究中心/陕西省作物杂种优势研究与利用重点实验室陕西杨凌712100 周口师范学院生命科学与农学学院河南周口466001

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与... 详细信息

为探讨化学杂交剂SQ-1诱导的小麦生理型雄性不育系花药绒毡层细胞凋亡过程与花粉粒败育的关系,以小麦生理型雄性不育系及其可育系花药为试验材料,结合前期绒毡层细胞凋亡研究的结果,采用透射电镜超微观察花药绒毡层细胞结构,定量检测与凋亡相关的天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)的表达量,同时利用含明胶的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对天冬氨酸蛋白酶活性进行验证。结果表明,在小麦花药发育单核期,生理型雄性不育系花药绒毡层细胞较可育系绒毡层细胞提前降解;在四分体至三核时期,3个天冬氨酸蛋白酶基因在不育和可育系中均表现为先升高后降低的趋势,且单核期表达量最高;天冬氨酸蛋白酶相关基因(APs1、APs2、APs3)在花药发育单核时期以及四分体时期,不育系较可育系均明显上升;天冬氨酸蛋白酶活性研究表明,在花药发育各时期该酶活性在不育系与可育系中均表现出明显差异,且在不育及可育系花药中天冬氨酸蛋白酶活性都呈先升高后降低的趋势,在二核期活性达到最高。表明在SQ-1诱导的生理型不育系中,天冬氨酸蛋白酶的变化与绒毡层细胞凋亡、结构变化及雄性不育花粉粒败育密切相关。本研究初步揭示了生理型小麦败育的机理,为进一步深入研究小麦雄性不育机理,培育能广泛应用于生产实践的优良不育系提供了一定的理论依据。

关键词：小麦化学杂交剂SQ-1 生理型雄性不育绒毡层天冬氨酸蛋白酶

陆地棉天冬氨酸蛋白酶基因家族的全基因组鉴定及表达分析

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分子植物育种 2021年第5期19卷 1415-1429页

作者：张亭亭刘慧黄先忠石河子大学生命科学学院植物基因组学实验室石河子832003 安徽科技学院农学院凤阳233100 石河子大学生命科学学院石河子832003

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteinases,APs)是一类重要的蛋白水解酶,其在植物生长发育、抗病及逆境胁迫过程中发挥着重要的调控作用。目前,有关植物APs的研究报道较少,且在棉花中还没有相关报道。本研究基于陆地棉最新基因组数据库,共... 详细信息

天冬氨酸蛋白酶(aspartic proteinases,APs)是一类重要的蛋白水解酶,其在植物生长发育、抗病及逆境胁迫过程中发挥着重要的调控作用。目前,有关植物APs的研究报道较少,且在棉花中还没有相关报道。本研究基于陆地棉最新基因组数据库,共鉴定出87个APs(GhAPs)成员,并对其结构、启动子顺式作用元件及表达模式进行了分析。结果表明:陆地棉87个APs成员中,只有83个拥有两个完整的ASP保守位点;系统进化树分析将其聚类为典型(A)、类珠型(B)和非典型(C)三大类;染色体定位显示GhAPs基因在除A04外的所有染色体上均有分布,且发现5对串联重复基因;共线性分析发现,GhAPs基因间存在大量的共线性,且每个GhAPs基因与1~4个基因间存在共线性关系,这进一步说明GhAPs在进化过程中可能发生了基因复制事件,导致了APs家族的扩张。启动子顺式作用元件预测及组织表达分析结果表明,GhAPs基因可能参与调控陆地棉种子萌发、胚珠发育及花药形成等生长发育阶段,同时在抵御干旱、低温、伤口胁迫及响应ABA、GA、MeJA等激素调控过程中发挥重要作用。本研究结果为后期深入探究GhAPs功能,提高棉花产量、增强棉花耐逆性等方面研究提供一定的理论参考。

关键词：陆地棉(Gossypium hirsutum) 天冬氨酸蛋白酶家族分析共线性