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植物富含脯氨酸蛋白的研究进展

植物生理学报 2015年第8期51卷 1179-1184页

作者：韩青陈瑞杨野崔秀明葛锋刘迪秋昆明理工大学生命科学与技术学院昆明650500

植物富含脯氨酸蛋白(proline-rich proteins,PRPs)是一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的蛋白质,主要定位于细胞壁中。PRPs基因具有明显的组织表达特异性,并受发育阶段和多种外界因素的诱导,在植物细胞的生长发育以及防卫反应中起重要作用。文... 详细信息

植物富含脯氨酸蛋白(proline-rich proteins,PRPs)是一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的蛋白质,主要定位于细胞壁中。PRPs基因具有明显的组织表达特异性,并受发育阶段和多种外界因素的诱导,在植物细胞的生长发育以及防卫反应中起重要作用。文章综述了近年来国内外对植物富含脯氨酸蛋白及其基因的研究进展,系统地介绍了PRPs的结构特点、分类、亚细胞定位、PRPs基因表达特性及功能,旨在为今后的相关研究提供参考。

关键词：植物富含脯氨酸蛋白基因表达亚细胞定位功能

唾液中酸性富含脯氨酸蛋白遗传多态性的进一步研究

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遗传 1995年第5期17卷 14-16页

作者：庞灏贾静涛胡忠国李庆生中国医科大学法医系血清学教研室

本文用聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦技术，调查了中国辽宁地区２７４名个体酸性富含脯氨酸蛋白二位点上共６种等位基因频率的分布。ＰＲＨ１＊１＝０．０５１１，ＰＲＨ１＊２＝０．１７１５，ＰＲＨ１＊４＝０．７６１０，ＰＲＨ１＊６＝０... 详细信息

本文用聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦技术，调查了中国辽宁地区２７４名个体酸性富含脯氨酸蛋白二位点上共６种等位基因频率的分布。ＰＲＨ１＊１＝０．０５１１，ＰＲＨ１＊２＝０．１７１５，ＰＲＨ１＊４＝０．７６１０，ＰＲＨ１＊６＝０．０１６４；ＰＲＨ２＊１＝０．８１５７，ＰＲＨ２＊２＝０．１８４３，Ｈａｒｄｙ－Ｗｅｉｎｂｅｒｇ定律进行吻合度检验，理论值与期望值高度一致。本研究还就我们调查的数据与Ｍａｅｄａ等提出的新的遗传学说进行检验吻合，证明了这一理论适用于中国汉族群体，同时提供了一组新的、不同于作者先前用旧命名法报道的遗传学数据。本次研究还同时检出了另两种酸性富含脯氨酸蛋白Ａｕ和Ａｖ，其中Ａｕ（＋）出现率为２．５５％；Ａｖ（＋）为０．３６。

关键词：酸性富含脯氨酸蛋白遗传多态性唾液基因

一类新的编码PRPs基因的分离及其在棉花纤维等组织细胞中的表达

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生物化学与生物物理进展 2007年第5期34卷 509-517页

作者：许文亮黄耿青王秀兰汪虹李学宝华中师范大学生命科学学院武汉430079

富含脯氨酸的细胞壁蛋白(proline-rich proteins,PRPs)在植物中广泛分布,它们在建造围绕特定细胞类型的细胞壁结构上起着很重要的作用.从棉花的cDNA文库中分离了5个编码富含脯氨酸的细胞壁蛋白质基因,这5个基因推断的氨基酸序列最普遍... 详细信息

富含脯氨酸的细胞壁蛋白(proline-rich proteins,PRPs)在植物中广泛分布,它们在建造围绕特定细胞类型的细胞壁结构上起着很重要的作用.从棉花的cDNA文库中分离了5个编码富含脯氨酸的细胞壁蛋白质基因,这5个基因推断的氨基酸序列最普遍的特点就是脯氨酸含量非常高.根据氨基酸组成、富含脯氨酸的重复单元和结构域组织的特点,将这5个蛋白质分成2个亚类:一类(包括GhPRP3-6)与典型的PRPs结构相似,由N端疏水区(或信号肽)与不同富含脯氨酸的重复序列组成;另一类(GhPRPL)与典型的PRPs结构不同,这个蛋白质的N端为亲水序列,GhPRPL在靠近C端有8个5肽(类似PPKKE)的重复基序,与典型PRPs所含有的重复序列PPVYK非常相似.实时RT-PCR(Real-time RT-PCR)分析表明,GhPRP3和GhPRP5在10dpa纤维中特异表达,而GhPRPL在子叶中优势表达.GhPRP4和GhPRP6在所分析的组织中都有表达,GhPRP4mRNA在下胚轴中最丰富,在花药中次之,而GhPRP6在10dpa纤维中表达最强,在10dpa胚珠中次之.此外,GhPRP3,GhPRP5基因表达受纤维发育调节,表明它们可能在棉纤维发育中起重要作用.

关键词：富含脯氨酸蛋白基因表达棉花基因分离

棉花纤维发育相关基因GhPRP10的克隆及其功能分析

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西北植物学报 2015年第4期35卷 639-645页

作者：石淼李艳军刘永昌张新宇薛飞孙杰石河子大学生命科学学院新疆石河子832003 石河子大学农学院/新疆兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

利用电子序列拼接结合RT-PCR技术,从12DPA(开花后天数)棉纤维中克隆到1个编码富含脯氨酸蛋白(PRPs)基因,命名为GhPRP10(登录号KP036633)。GhPRP10基因开放阅读框为684bp,编码228个氨基酸,其中脯氨酸(Pro)含量为34.6%。序列分析发现GhPR... 详细信息

利用电子序列拼接结合RT-PCR技术,从12DPA(开花后天数)棉纤维中克隆到1个编码富含脯氨酸蛋白(PRPs)基因,命名为GhPRP10(登录号KP036633)。GhPRP10基因开放阅读框为684bp,编码228个氨基酸,其中脯氨酸(Pro)含量为34.6%。序列分析发现GhPRP10蛋白具有N端信号肽和富含脯氨酸区域,属于第一类PRPs。实时荧光定量PCR(RT-PCR)结果显示,GhPRP10在棉纤维组织中优势表达,在纤维发育过程中的表达量呈现先升高后降低的趋势,在18DPA纤维中表达量最高。利用Gateway技术构建植物过量表达载体,转入烟草BY-2悬浮细胞,表型观察和细胞长度测量结果显示,转GhPRP10基因细胞比野生型细胞显著增长。根据该基因的组织表达特征和转基因细胞表型分析,推测GhPRP10基因在纤维伸长和次生壁合成过程中发挥作用。

关键词：棉花纤维富含脯氨酸蛋白 BY-2烟草悬浮细胞

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两个棉花GhPRP基因的表达及转基因研究

两个棉花GhPRP基因的表达及转基因研究

作者：武彦枫华中师范大学

学位级别：硕士

棉纤维是从胚珠表皮细胞分化而来的单细胞结构,其发育过程可分为纤维起始、纤维细胞的伸长、次生细胞壁的加厚和脱水成熟4个时期,从分子水平上揭示棉纤维细胞发育的调控机制,具有重要的理论意义和实践价值。在前面的研究中,我们分离了... 详细信息

棉纤维是从胚珠表皮细胞分化而来的单细胞结构,其发育过程可分为纤维起始、纤维细胞的伸长、次生细胞壁的加厚和脱水成熟4个时期,从分子水平上揭示棉纤维细胞发育的调控机制,具有重要的理论意义和实践价值。在前面的研究中,我们分离了两个编码富含脯氨酸的蛋白质基因GhPRP3和GhPRP5,Northernblotting和Real-time RT-PCR结果显示这两个GhPRPs基因在纤维中特异表达,并受棉花纤维发育阶段调控,本文对这两个基因在棉花纤维发育过程中的表达调控、启动子活性、蛋白质细胞亚定位及功能进行了研究,取得主要研究结果如下:1.应用离体胚珠培养技术,研究GhPRP3和GhPRP5基因在多种植物激素、盐、干旱等胁迫下的表达模式,结果显示GhPRP3在GA3和干旱处理后,表达上调;GhPRP5在经KT,ABA及干旱处理后,表达上调。说明这两个基因的表达受到植物激素和外界胁迫的调节。2.利用Genome Walking的方法分离了这两个基因的启动子,构建了GhPRP5promoter::GUS融合表达载体,通过农杆菌介导的方法转化拟南芥,通过对转基因植株GUS染色研究启动子活性。组织化学分析表明,在GhPRP5启动子的驱动下,GUS基因在转基因拟南芥的表皮毛中表达,由于表皮毛与纤维在结构和遗传上的相似性,间接证实了该启动子是纤维特异性的。3.利用eGFP报告基因,构建目的基因与eGFP的融合表达载体,研究了GhPRP3和GhPRP5的亚细胞定位。将GhPRP3::GFP和GhPRP5::GFP导入棉花,获得转化愈伤组织。利用激光共聚焦显微技术,观察该融合蛋白的细胞亚定位情况,结果表明,绿色荧光集中在壁膜上,质壁分离后发现荧光在质膜和细胞质里都有分布,显示这两个蛋白均定位在质膜和细胞质中。4.利用DNA重组技术,将GhPRP3和GhPRP5基因分别克隆到pBI121质粒中,构建了过量表达载体,对拟南芥进行浸花法转化,获得转基因拟南芥植株,相关性状分析仍在分析中。同时,为研究这两个富含脯氨酸蛋白在棉花纤维发育中的作用,我们构建了RNAi载体并转花棉花,经过多次继代培养,获得一批转基因棉花植株,转基因植株的表型分析有待进一步研究。

关键词：棉花富含脯氨酸蛋白启动子活性亚细胞定位基因过量表达 RNAi 转基因植株

棉花纤维优势表达GhPRP10基因的克隆及功能初步分析

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棉花纤维优势表达GhPRP10基因的克隆及功能初步分析

作者：石淼石河子大学

学位级别：硕士

棉花是世界上重要的经济作物。棉纤维作为棉花的主要产品,已经成为纺织业的重要原料之一,纺织品的质量和效益取决于棉纤维的品质。因此,棉花分子育种研究的首要任务是提高棉纤维品质。棉纤维是由棉花胚珠表皮细胞分化和发育形成的单细胞... 详细信息

棉花是世界上重要的经济作物。棉纤维作为棉花的主要产品,已经成为纺织业的重要原料之一,纺织品的质量和效益取决于棉纤维的品质。因此,棉花分子育种研究的首要任务是提高棉纤维品质。棉纤维是由棉花胚珠表皮细胞分化和发育形成的单细胞,其伸长率和最终长度远超过其它植物细胞,是研究植物细胞伸长和细胞壁生物合成的理想模型。棉纤维发育相关基因的克隆及其分子机制的研究,为利用基因工程技术提高棉纤维品质提供重要的理论依据和应用价值。富含脯氨酸蛋白(prolin-rich protein)是一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的细胞壁结构蛋白,它不仅能够抵御外界病原菌的侵害、响应激素诱导和非生物胁迫,还能够调控植物的生长发育。本研究利用电子克隆结合RT-PCR技术,从12DPA(开花后天数)棉纤维中克隆到一个编码富含脯氨酸蛋白(proline-rich proteins,PRPs)基因,命名为Gh PRP10(登录号KP036633)。研究该基因在棉花不同组织中的表达情况,通过转化不同模式生物进行表型观察,对该基因的功能进行初步分析,结果如下:1.该基因具有687bp的开放阅读框,共编码228个氨基酸,其中脯氨酸(Pro)含量为34.6%。序列分析发现Gh PRP10蛋白具有N端信号肽和富含脯氨酸区域,属于第一类PRPs。2.实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR)结果显示,Gh PRP10在棉纤维组织中优势表达,且受棉纤维发育调控,在纤维发育过程中的表达量呈现先升高后降低的趋势,在18DPA纤维中表达量最高,在21-27DPA纤维中表达量保持较高水平。因此推测该基因在纤维伸长和次生壁合成过程中发挥作用。3.为进一步研究Gh PRP10基因在棉花纤维发育过程中功能,通过Gateway技术构建植物过量表达载体,并通过农杆菌介导的遗传转化法分别转化烟草BY-2悬浮细胞、SR1烟草、哥伦比亚拟南芥(Columbia)。通过观察BY-2细胞形态和测量细胞长度,结果显示转基因BY-2细胞显著长于野生型细胞,表明该基因能够促进细胞伸长。通过测定拟南芥根长和植株叶面积,数据处理和统计学分析结果显示转基因拟南芥的整个植株的叶面积显著大于野生型的叶面积,转基因株系拟南芥根显著长于野生型,表明该基因不仅能够促进叶片的生长发育,而且能够促进拟南芥的根毛伸长,从而确定该基因在植物的生长发育方面发挥作用。构建绿色荧光蛋白GFP融合载体,通过烟草叶片的瞬时表达显示该基因定位在细胞边缘。将干扰载体和过量表达载体转化棉花YZ-1,获得抗性植株,为进一步研究该基因在棉纤维中的功能奠定基础。

关键词：棉纤维富含脯氨酸蛋白功能研究 Gateway技术实时荧光定量PCR

小麦抗赤霉病相关基因TaUGT3和TaPRP转化普通小麦的研究

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小麦抗赤霉病相关基因TaUGT3和TaPRP转化普通小麦的研究

作者：陈启广南京农业大学

学位级别：硕士

小麦赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是一种主要由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的,严重危害小麦、大麦等小禾谷类和玉米等作物的真菌性病害。一方面,它能使作物产生病害,直接造成作物减产和品质下降;另一方面,收获的粮食由... 详细信息

小麦赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是一种主要由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的,严重危害小麦、大麦等小禾谷类和玉米等作物的真菌性病害。一方面,它能使作物产生病害,直接造成作物减产和品质下降;另一方面,收获的粮食由于被DON和其他一些单端孢霉烯类毒素所污染,人和动物误食会产生毒害,严重威胁着人和动物的健康及生命安全。DON是小麦赤霉病菌致病因子之一,它在小麦赤霉病菌和病害发生发展过程中具有重要作用。改良小麦品种抗性、培育和推广抗病品种是控制小麦赤霉病及籽粒DON含量最经济、安全和有效的途径。本实验前期利用Affymetrix小麦基因表达谱芯片分析DON诱导抗病品种望水白的基因表达谱特征,筛选并克隆了一个尿核苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因TaUGT3,将其转化拟南芥能够提高对DON的耐受性,将其导入到普通小麦Alondra's中,在T1代中也鉴定出对赤霉病抗性提高的转基因株系;本实验室还利用Affymetrix小麦基因表达谱芯片,分析和比较望水白及其感病突变体NAUH117穗部组织受赤霉菌诱导的基因表达谱差异,筛选并克隆了3个富含脯氨酸蛋白基因,并将其中一个定位于3D染色体上的Ta-PRP3转化普通小麦扬麦158,在T0代中鉴定出赤霉病抗性提高的转基因植株。本研究在此研究基础之上,分别对TaUGT3以Alondra's为受体的T2代转基因材料以及Ta-PRP3以扬麦58为受体的T1代转基因材料进行赤霉病抗性鉴定,进一步明确这两个基因与赤霉病抗性的关系;构建另外一个定位于3B染色体短臂的富含脯氨酸蛋白基因Ta-PRP1的植物表达载体并进行遗传转化及阳性鉴定,便于研究Ta-PRP1的功能及其与抗赤霉病主效QTL Fhbl的关系。主要研究结果如下：1. TaUGT3与小麦赤霉病抗性以及DON毒素积累的关系根据TaUGT3植物表达载体的序列,设计跨越启动子与目的基因的特异引物对,对TaUGT3的T3代和T3代转基因材料进行PCR鉴定,发现5个株系为转基因阳性株系,从T2代材料的4个系中选取部分单株进行穗部qRT-PCR分析,结果显示其中T1-31和T1-92两个株系的部分单株中目的基因较受体对照Alondra's上调表达。利用单花滴注法对5个转基因株系进行赤霉病抗性鉴定,发现T2-31和T2-92两个株系接种后12天平均病小穗率与受体对照相比差异显著,接种后18天,平均病小穗率与对照相比差异不显著;T2-26株系的平均病小穗率在接种后10天与受体对照相比差异不显著,接种后16天与对照相比差异显著,接种后21天与对照相比差异不显著;T2-20和T2-54与对照相比平均病小穗率差异不显著。根据以上结果推测,TaUGT3是在病原菌扩展时期发挥作用,能够延缓病害的扩展。利用ELISA试剂盒对5个株系籽粒DON含量进行测定,结果发现,T2-26和T2-92株系毒素含量显著低于受体对照,初步说明TaUGT3具有一定解除DON毒素的作用。对T2代和T3转化植株主要农艺性状的调查和分析结果表明,T2-20、T2-26和T2-92三个转基因株系与受体对照相比,株高显著变矮。T3-26和T3-31与对照相比分蘖显著增多,T3-31的穗长显著增加、小穗数显著增多。***-PRP3与小麦赤霉病抗性的关系根据Ta-PRP3植物表达载体的序列,设计跨越启动子与目的基因的特异引物对,对Ta-PRP3转基因材料的T1代7个株系和T2代6个株系进行PCR鉴定,结果显示,T1代7个株系为转基因阳性株系,T2代5个株系为转基因阳性株系。从T1代6个株系中选取部分阳性单株进行qRT-PCR的表达分析,发现其中3个株系的部分单株目的基因较受体对照扬麦158表达上调。利用单花滴注法对T1代材料进行赤霉病抗性鉴定,发现T1-2、T1-9、T1-18、T1-115四个株系与受体对照扬麦158相比,平均病小穗率差异极显著;T1-12、T1-14两个株系与受体对照相比,平均病小穗率差异显著。说明六个转基因株系与受体对照相比,赤霉病抗性水平得到不同程度提高,Ta-PRP3基因在小麦赤霉病抗性中发挥一定的作用。对T1代和T2代转基因植株主要农艺性状的调查和分析结果表明,T1-9株系与受体对照扬麦158相比分蘖数显著增多,T1-12、T1-15较对照显著变矮,T1-18株系较对照显著变高;T2-14株系与扬麦158相比分蘖数显著增多,株高显著增高;T2-2、T2-12与扬麦158相比穗长显著增加;T2-2与扬麦158相比小穗数显著增多。***-PRP1转基因材料的获得构建了Ta-PRP1基因的植物表达载体pBI-Ta-PRP1-HA,利用基因枪法将Ta-PRP1基因与携带Bar基因的表达载体pAHC20共转化到小麦品种扬麦158幼胚愈伤组

关键词：小麦赤霉病抗赤霉病相关基因转基因功能分析富含脯氨酸蛋白尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶