柯丹霞 彭昆鹏 贾 妍 曾 硕 王英枝 张静怡



大豆半胱氨酸蛋白酶抑制剂基因的功能鉴定

柯丹霞*彭昆鹏 贾 妍 曾 硕 王英枝 张静怡

信阳师范学院生命科学学院 / 大别山农业生物资源保护与利用研究院, 河南信阳 464000

半胱氨酸蛋白酶抑制剂(cystatin, CYS)在结瘤, 根瘤发育和衰老过程中起重要作用。本研究克隆了1个大豆CYS家族基因, 氨基酸序列比对及进化树分析表明, GmCYS2与木豆() CYS相似性最高。在体外对该基因编码蛋白进行了表达和纯化, 重组蛋白GmCYS2的酶活性抑制实验显示, 该蛋白对L类和B类组织蛋白酶的抑制活性明显高于对H类组织蛋白酶, 并且在30 d根瘤提取物中的抑制活性高于在60 d根瘤提取物中。此外, 构建的植物表达载体, 通过百脉根毛根转化法获得转基因的超表达复合体植株。的超量表达增加了百脉根的结瘤数目, 并且上调共生标记基因的表达。结果说明GmCYS2蛋白具有一定的酶活性抑制作用, 并且正调控百脉根共生结瘤过程。

大豆; 半胱氨酸蛋白酶抑制剂; 半胱氨酸蛋白酶; 共生结瘤; 百脉根

半胱氨酸蛋白酶抑制剂CYS是一类小分子蛋白质, 能够可逆地抑制木瓜蛋白酶C1A和豆荚蛋白C13肽酶家族中的半胱氨酸蛋白酶活性[1]。它们的保守结构域包含一个甘氨酸残基和两个发夹环, 一个保守的QxVxG结构域和一个色氨酸残基[2]。此外, 在植物CYS中还普遍存在着另一个保守的LARFAV结构域([LVI]-[AGT]-[RKE]-[FY]-[AS]-[VI])[3]。CYS和它们的半胱氨酸蛋白酶之间的动态平衡在调控植物发育、植物响应生物胁迫以及非生物胁迫等过程中发挥重要作用, 如内源性蛋白质转换[4], 贮存蛋白的积累[5], 种子的萌发和成熟[6], 细胞程序性死亡[7], 非生物环境胁迫[8]以及植物防御螨[9]、真菌[10]的侵害等。……