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大豆油体蛋白基因GmOLE2的功能分析

南京农业大学学报 2021年第3期44卷 477-486页

作者：郭新亚章文华林峰南京农业大学生命科学学院江苏南京210095

[目的]本文旨在对编码栽培大豆(Glycine max)油体蛋白(oleosin,OLE)的GmOLE2基因进行功能研究,分析其蛋白结构、在油脂合成中的调控作用以及对非生物胁迫的响应。[方法]运用生物信息学方法,分析其蛋白保守结构、亲疏水性以及进化关系;... 详细信息

[目的]本文旨在对编码栽培大豆(Glycine max)油体蛋白(oleosin,OLE)的GmOLE2基因进行功能研究,分析其蛋白结构、在油脂合成中的调控作用以及对非生物胁迫的响应。[方法]运用生物信息学方法,分析其蛋白保守结构、亲疏水性以及进化关系;利用农杆菌侵染获得转基因拟南芥纯合株系,并利用气相色谱检测转基因拟南芥种子脂肪酸组分;对转基因拟南芥进行多种非生物胁迫处理,观察并统计相关性状和指标。[结果]GmOLE2蛋白具有OLE蛋白家族高度保守的结构域——脯氨酸结,且蛋白中间部分是一个由约24个氨基酸组成的超长疏水性结构域。GmOLE2是种子特异性表达的基因,过表达GmOLE2导致拟南芥种子内总蛋白含量增加约25%,总可溶糖含量下降10%,油脂含量下降约10%,饱和脂肪酸和三不饱和脂肪酸含量减少,单不饱和脂肪酸含量增加。过表达GmOLE2拟南芥种子可以缓解冻害,-20℃处理后的种子萌发率仍达到75%,是野生型萌发率的2倍。GmOLE2 mRNA积累受MeJA和ABA调控:10μmol·L^(-1) MeJA处理GmOLE2过表达拟南芥幼苗,其主根生长受到抑制的情况下,侧根丰度及长度显著大于未处理组,且在24 h内GmOLE2基因表达量显著增加,是未处理组的8~10倍。将GmOLE2过表达拟南芥的种子播种在含0.5μmol·L^(-1) ABA的培养基上,萌发3 d后,经RT-qPCR检测发现GmOLE2基因表达量显著升高,是未处理组的8倍。[结论]GmOLE2基因具有典型油体蛋白结构特征。在拟南芥中过表达GmOLE2基因,虽然减少种子总油含量但可以调节脂肪酸构成,且其种子具有较好的抗冻性,可受MeJA和ABA诱导表达参与植物对非生物胁迫的响应。

关键词：油体蛋白脂肪酸非生物胁迫大豆

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植物油体蛋白基因家族研究进展

遗传 2022年第12期44卷 1128-1140页

作者：赵浩强王小斐高少培中国农业大学教育部作物杂种优势研究与利用重点实验室/农业农村部甘薯生物学与生物技术重点实验室北京100193 中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083

油体也称脂滴或油滴,是植物细胞中一种重要的储藏油脂的细胞器。油体由单层磷脂膜包裹中性脂肪酸组成,膜上镶嵌有多种膜蛋白,包括油体蛋白、油体钙蛋白和油体固醇蛋白,其中油体蛋白占80%~90%。油体蛋白在影响油体大小与稳定性、油体形... 详细信息

油体也称脂滴或油滴,是植物细胞中一种重要的储藏油脂的细胞器。油体由单层磷脂膜包裹中性脂肪酸组成,膜上镶嵌有多种膜蛋白,包括油体蛋白、油体钙蛋白和油体固醇蛋白,其中油体蛋白占80%~90%。油体蛋白在影响油体大小与稳定性、油体形成和降解、脂质代谢、种子成熟及萌发等多种生命活动中都发挥着重要的生物学作用。本文结合近些年国内外关于植物油体蛋白基因家族的研究进展系统总结了油体蛋白序列与结构特征及在植物生长发育中所扮演的重要角色,讨论了油体蛋白作为一种新型植物蛋白在实际生产中的应用场景和油体蛋白研究及应用过程中仍存在的一些问题,以期为人们后期更加深入研究植物油体蛋白相关分子功能及在生产实践中应用提供有益的参考。

关键词：油体油体蛋白油体稳定性脂质代谢油脂合成

油体蛋白与人成骨蛋白-1基因融合植物表达载体的构建及融合蛋白性质预测

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西南农业学报 2009年第5期22卷 1257-1261页

作者：赵传志苏磊李爱芹夏晗李长生王兴军山东省农业科学院高新技术研究中心山东省作物与畜禽品种改良生物重点实验室农业部黄淮海作物遗传改良与生物技术重点开放实验室山东济南250100 山东师范大学生命科学学院山东济南250014

克隆大豆油体蛋白特异启动子及油体蛋白基因的全长序列,利用连接PCR的方法,通过一个肠肽酶位点将人成骨蛋白成熟肽编码序列连接到油体蛋白基因3’端并克隆到表达载体pCAMB IA1302中,构建"油体蛋白-肠肽酶-人成骨蛋白"植物表达载体。通... 详细信息

克隆大豆油体蛋白特异启动子及油体蛋白基因的全长序列,利用连接PCR的方法,通过一个肠肽酶位点将人成骨蛋白成熟肽编码序列连接到油体蛋白基因3’端并克隆到表达载体pCAMB IA1302中,构建"油体蛋白-肠肽酶-人成骨蛋白"植物表达载体。通过酶切、PCR和测序鉴定,证明表达载体构建成功,将其命名为pCAM-oleo-Bmp7。通过蛋白分析软件DNAstar、S ignalP3.0和ProtComp v8.0等软件对重组蛋白的理化性质、二级结构、信号肽和细胞定位进行了分析和预测,证明融合蛋白很好的保留了原来两个蛋白的二级结构和理化性质。

关键词：油体蛋白成骨蛋白生物反应器植物表达载体

红花油体蛋白基因CtOleosin的克隆及表达

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2018年第11期46卷 121-128页

作者：卢玉彬迟孟涵孙晓玉温世雄王清曼陈希强卫东杨晶吉林农业大学生物反应器与药物开发教育部工程研究中心吉林长春130118

【目的】克隆红花油体蛋白基因CtOleosin,研究其表达特性,为探索其功能奠定基础。【方法】以红花种子为研究对象,于开花后4,8,12,16,20,24,28,32d,提取红花种子总RNA,利用RT-PCR技术克隆红花CtOleosin全长cDNA片段,生物信息学方法分析... 详细信息

【目的】克隆红花油体蛋白基因CtOleosin,研究其表达特性,为探索其功能奠定基础。【方法】以红花种子为研究对象,于开花后4,8,12,16,20,24,28,32d,提取红花种子总RNA,利用RT-PCR技术克隆红花CtOleosin全长cDNA片段,生物信息学方法分析其特性及结构功能;利用Protparam在线工具分析CtOleosin蛋白的理化性质,用Blastp比对该蛋白与其他物种相关蛋白的同源性,使用SMART软件进行功能区分析;利用荧光定量方法检测该基因在种子不同发育时期的表达量。【结果】克隆了红花CtOleosin基因,其全长639bp,编码213个氨基酸,蛋白理论分子质量约为21.48ku,理论等电点9.39,带正电荷残基18个,负电荷残基14个;红花CtOleosin基因编码产物与向日葵Oleosin的同源性高达59.11%,属于油体蛋白家族成员,此蛋白不存在信号肽,无糖基化位点,存在2个跨膜区;以EF1α作为内参基因分析发现,CtOleosin基因表达量在红花种子发育初期逐渐升高,28d时达到最高,之后又有所下降。【结论】成功克隆了红花CtOleosin基因,明了了其特性、功能、编码产物的基本理化性质,以及其在红花种子不同发育时期的表达量变化情况。

关键词：红花油体蛋白克隆生物信息学

大豆24kDa油体蛋白基因在大肠杆菌中的表达

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中国农业科学 2005年第2期38卷 234-240页

作者：徐妙云刘德虎李刚强中国农业科学院生物技术研究所中国农业科学院生物技术研究所北京100081

分别构建了含全长大豆24　kDa油体蛋白基因、与大肠杆菌热敏毒素B亚基和定居因子CS6　B亚基基因以串联方式融合的全长大豆24　kDa油体蛋白基因、缺失N端74个氨基酸编码序列的油体蛋白基因及缺失C端152个氨基酸编码序列油体蛋白基因等4... 详细信息

分别构建了含全长大豆24　kDa油体蛋白基因、与大肠杆菌热敏毒素B亚基和定居因子CS6　B亚基基因以串联方式融合的全长大豆24　kDa油体蛋白基因、缺失N端74个氨基酸编码序列的油体蛋白基因及缺失C端152个氨基酸编码序列油体蛋白基因等4个大肠杆菌表达载体。除N端缺失的油体蛋白基因外,其它3个载体的IPTG诱导表达产物对***生长表现出明显的抑制作用,菌液浓度与对照菌株相比,至少降低了3倍;而N端缺失了222个编码核苷酸的油体蛋白基因则对宿主细菌细胞的生长繁殖不再表现有任何毒性。进一步通过SDS-PAGE和Western印迹反应检测各表达载体的IPTG诱导表达产物时发现,仅有N端缺失的24　kDa油体蛋白基因片段在宿主细胞BL21(DE3)和Rosseta(DE3)中有重组油体蛋白积累。

关键词：大豆油体蛋白表达大肠杆菌

油莎豆油体蛋白基因Oleosin的全基因组鉴定及功能分析

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植物遗传资源学报 2024年

作者：陈晨王会伟李春鑫王树峰程珊朱雅婧宋万献张向歌河南省农业科学院经济作物研究所

油体蛋白（Oleosin）是油体表面含量最丰富的蛋白，对植物油体形成和油脂储存起着至关重要的作用。油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一种独特的块茎类油料作物，探究油莎豆中Oleosin基因家族特征及筛选响应油脂储存的关键Oleosin基因... 详细信息

油体蛋白（Oleosin）是油体表面含量最丰富的蛋白，对植物油体形成和油脂储存起着至关重要的作用。油莎豆（Cyperus esculentus L.）是一种独特的块茎类油料作物，探究油莎豆中Oleosin基因家族特征及筛选响应油脂储存的关键Oleosin基因对于解析其块茎储存油脂的调控机理具有重要意义。本研究利用生物信息学方法对油莎豆和其他多个物种中Oleosin基因家族成员进行了系统进化及共线性分析，并进一步开展了CeOLEs的组织表达分析、不同组织的油脂含量检测以及拟南芥过表达CeOLEs功能验证。生物信息学分析显示，油莎豆全基因组共鉴定到6个的Oleosin基因家族成员（CeOLE1 - 6），数目相对较少，分布在3个进化谱系（U、SL和SH亚家族），同玉米、水稻的Oleosin基因家族成员存在较高的进化保守性和共线性。qPCR分析显示，6个CeOLEs在油莎豆块茎中表达水平较高，而在根、叶、分蘖节、匍匐茎等组织中表达水平极低。相应地，油脂含量检测发现，油莎豆块茎中油脂含量可达24.68%，而根、叶、分蘖节和匍匐茎中油脂含量均小于1.00%。可以看出，油莎豆油脂含量可能与CeOLEs的表达水平密切正相关。另外，通过不同发育时期块茎的CeOLEs表达水平和油脂含量分析，发现CeOLE1、CeOLE2、CeOLE3和CeOLE5的表达水平较高，并且它们的表达模式与块茎中油脂含量变化速率一致（先升后降），说明这4个CeOLEs可能是影响油莎豆块茎中油脂含量的关键基因。拟南芥中过表达CeOLE1、CeOLE2、CeOLE3和CeOLE5均可显著提高拟南芥种子的油脂含量，验证了这4个CeOLEs在油脂储存中的功能。综上所述，本研究结果明晰了油莎豆中Oleosin基因家族特征，筛选和功能验证了响应油脂储存的关键Oleosin基因，为进一步的油莎豆油脂储存机制解析及遗传改良奠定基础。

关键词：油莎豆油体蛋白基因家族组织表达分析功能验证

山杏油体蛋白基因PsOLE4克隆及其调控油脂累积功能分析

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生物技术通报 2022年第11期38卷 151-161页

作者：党瑗李维苗向修宇林善枝北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室林木、花卉遗传育种教育部重点实验室树木花卉育种生物工程国家林业和草原局重点实验室北京100083

油体蛋白OLE在植物油脂合成累积中具有重要调控作用。依据山杏(Prunus sibirica)不同发育阶段种子的mRNA转录组测序数据,注释获得5个具有完整开放阅读框和典型保守结构域oleosin的油体蛋白OLE家族基因,通过差异转录谱分析及RT-qPCR检测... 详细信息

油体蛋白OLE在植物油脂合成累积中具有重要调控作用。依据山杏(Prunus sibirica)不同发育阶段种子的mRNA转录组测序数据,注释获得5个具有完整开放阅读框和典型保守结构域oleosin的油体蛋白OLE家族基因,通过差异转录谱分析及RT-qPCR检测,确定与山杏种子发育及油脂累积密切相关的高表达PsOLE4基因为研究对象,克隆该基因并进行生物信息学分析、组织特异表达检测、亚细胞定位分析、遗传转化拟南芥及其种子油脂含量和脂肪酸组分测定等研究。结果显示,PsOLE4基因全长序列为378 bp,可编码含125个氨基酸且分子量为13 kD的蛋白。该蛋白为疏水性无信号肽的非分泌蛋白,含有18个磷酸化位点、2个跨膜结构域和1个高度保守的脯氨酸结(PX_(5)SP_(3)P)结构域,定位于细胞膜上。PsOLE4基因在山杏种子中的表达量显著高于茎、叶及果实,而且PsOLE4基因表达可有效促进转基因拟南芥种子的脂肪酸含量提高与油脂累积,表明山杏PsOLE4基因具有种子表达特异性,对油脂累积具有重要调控作用。研究结果为后续开展山杏种子PsOLE4功能鉴定及应用奠定基础。

关键词：油体蛋白油脂山杏种子 PsOLE4基因克隆组织表达特性亚细胞定位遗传转化功能分析

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花生油体蛋白家族基因的克隆和表达分析

农业生物技术学报 2011年第6期19卷 1003-1010页

作者：李爱芹赵传志王兴军夏晗苏磊山东省农业科学院高新技术研究中心山东省作物与畜禽品种改良生物技术重点实验室农业部黄淮海作物遗传改良与生物技术重点开放实验室山东师范大学生命科学学院

油体蛋白是一类覆盖在油体表面的碱性小分子蛋白。油体蛋白的存在对于维护油体的稳定性非常重要,油体蛋白也是种子作为生物反应器表达重组外源蛋白的重要载体。本研究通过构建花生(Arachishypogaea L.)未成熟种子的全长cDNA文库,测序得... 详细信息

油体蛋白是一类覆盖在油体表面的碱性小分子蛋白。油体蛋白的存在对于维护油体的稳定性非常重要,油体蛋白也是种子作为生物反应器表达重组外源蛋白的重要载体。本研究通过构建花生(Arachishypogaea L.)未成熟种子的全长cDNA文库,测序得到284条编码油体蛋白的EST。根据编码蛋白分子量的大小可将花生油体蛋白基因分为6个亚族:AhOLEO-16.9、AhOLEO-17.7、AhOLEO-18.6、AhOLEO-22、AhOLEO-18.4和AhOLEO-14.3(GenBank登录号分别为:EG372527、EG373122、EG373716、EG372719、EE125019和EE124234),其中AhOLEO-16.9,AhOLEO-17.7和AhOLEO-14.3分别有2个成员,其它家族的各只有1个成员。本研究首次从花生中克隆了分子较大的AhOLEO-22。cDNA芯片和半定量PCR结果表明6个亚族的油体蛋白基因在花生的不同器官和在种子不同发育时期表达模式相似,在根、茎、叶、花中几乎检测不到油体蛋白基因的表达,在种子中表达量高,在果针入土15 d内几乎检测不到油体蛋白基因的表达,随着种子发育成熟油体蛋白基因的表达量逐步提高。本研究为研究花生油体蛋白基因的家族构成和利用花生油体蛋白基因提高花生含油量、生产外源蛋白等提供了有用的信息。

关键词：花生油体蛋白基因克隆表达分析

甘蓝型油菜种子特异表达油体蛋白启动子P_(BnOA03)的克隆及功能分析

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西北农业学报 2018年第8期27卷 1152-1160页

作者：王海兰贾庆利赵翠珠杨铮王凯刘香伶唐通宋欢张猛西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100

为了改良油菜种子的性状,常常需要研究种子特异表达目的基因的情况。在分析油菜油体蛋白表达模式的基础上,选择种子特异高表达的油体蛋白,根据甘蓝型油菜基因组序列设计引物,利用PCR技术从基因组中克隆到一段715bp的启动子序列。启动子... 详细信息

为了改良油菜种子的性状,常常需要研究种子特异表达目的基因的情况。在分析油菜油体蛋白表达模式的基础上,选择种子特异高表达的油体蛋白,根据甘蓝型油菜基因组序列设计引物,利用PCR技术从基因组中克隆到一段715bp的启动子序列。启动子顺式元件分析表明,这一克隆序列具有CAAT-box和TATA-box启动子基本元件,另外含有ABA响应元件等多种顺式元件。进一步利用GUS报告基因在拟南芥中对该启动子的功能进行鉴定,结果表明,在转基因株系的幼苗、根、茎、叶、花和种子发育前期及成熟种子中没有检测到GUS基因明显表达,在种子发育的中后期检测到GUS基因的表达逐渐增强。说明这个启动子的表达调控具有一定的种子特异性。

关键词：甘蓝型油菜油体蛋白启动子 GUS染色拟南芥