大白菜几丁质酶基因CHB4的克隆与表达分析

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liwanli14
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几丁质酶是一种能催化真菌细胞壁的重要成分—几丁质降解的糖苷酶,普遍存在于大白菜、烟草等高等植物中,因在抑制真菌的生长增殖、提高植物的抗病性等方面具有重要作用,现已成为当前科学研究的热点之一。本文通过PCR反应及RACE技术,从大白菜基因组DNA及RNA中分别扩增出大白菜几丁质酶全基因及成熟肽基因,并对其进行了生物信息学分析;构建原核表达载体pET-CHB4,通过IPTG诱导并对该基因表达的蛋白产物进行SDS-PAGE分析、生物活性和功能分析。结果表明:1.根据已知十字花科植物几丁质酶基因的保守序列设计特异性引物,以大白菜叶片基因组DNA为模板,通过PCR反应扩增出长度约为1Kb的特异性DNA片段和几丁质酶N端序列片段(150bp)。选取经1mmol.L-1水杨酸处理后的大白菜植株叶片提取RNA,利用RACE技术扩增该基因的3′端436bp。2.以大白菜叶片基因组DNA为模板,利用PCR反应扩增出长度为1517 bp的几丁质酶全基因;以水杨酸诱导的大白菜叶片RNA为模板,通过RT-PCR反应扩增出长度为811bp几丁质酶成熟肽基因。3.生物信息学分析表明,该几丁质酶基因全长1517bp,其中内含子序列长度为508bp(DDBJ登录号为AB257452),编码由268个氨基酸残基组成的蛋白质(pI/Mw:8.28/28701.23,www.expasy.org)。与其他物种ClassⅣ类几丁质酶氨基酸序列的多重比较表明(DNAMAN),与油菜ClassⅣ类几丁质酶的同源性达99%,与其他已知高等植物ClassⅣ类几丁质酶的同源性达50%以上。说明所克隆的大白菜几丁质酶基因是编码ClassⅣ类几丁质酶的基因。4.构建了原核表达载体pET-CHB4,利用IPTG诱导表达,SDS-PAGE分析表明,该基因表达的蛋白分子量为-28kD左右,其表达产物主要以包涵体的形式存在。5.通过改变诱导表达的参数发现,25℃的低温并不能改变表达蛋白的可溶性,而在pH9.5的培养基条件下,表达产物的上清液中却有重组蛋白条带出现,表明碱性环境有利于蛋白质的折叠和二硫键的交换。6.以酵母菌为指示菌做抑菌圈试验,结果显示,经不同浓度的IPTG诱导表达的蛋白液处理后,抑菌圈大小变化明显,当IPTG浓度为0.6mmol/L时抑菌效果最佳。7.通过对不同IPTG诱导表达的几丁质酶活力的测定,结果表明,当IPTG浓度为0.6mmol/L时,几丁质酶活力达到最大值2.8U,明显高于原菌液几丁质酶活力1.2U。综上所述,本文成功地从大白菜叶片中克隆出几丁质酶CHB4基因及其成熟肽基因,构建了高效原核表达载体pET-CHB4,优化了该几丁质酶诱导表达的参数,并对该酶进行了功能分析,为该酶的纯化及酶学性质研究提供基本资料,也为进一步转化其他植物,以期获得抗真菌病害的转基因植株提供理论依据。
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