小麦细胞壁转化酶CWI-B1的原核表达和抗体制备及TaCWI-B1转基因小麦研究

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细胞壁转化酶(Cell wall invertase,CWI)是植物中参与库器官发育、影响作物产量、品质、以及响应非生物胁迫与抵御病原菌等方面重要的酶。小麦(Triticum aestivum)是最重要的粮食作物之一,但是其细胞壁转化酶在小麦生长发育及产量和品质性状形成中的生物学作用尚未见报道。本课题组曹汝菲博士前期克隆了小麦细胞壁转化酶基因TaCWI-B1,并构建了泛素启动子驱动的TaCWI-B1的植物过表达载体。为揭示TaCWI-B1的生物学功能,本研究首先进行了TaCWI-B1的体外表达,分离纯化及质谱鉴定,并制备了小麦细胞壁转化酶多克隆抗体;对转TaCWI-B1基因小麦后代进行了分子检测和稳定性分析,取得如下结果:(1)小麦细胞壁转化酶基因TaCWI-B1的原核表达、纯化与多克隆抗体制备本研究对小麦TaCWI-B1进行了生物信息学分析,发现TaCWI-B1编码亲水性蛋白,三维结构模型进一步证明了TaCWI-B1符合细胞壁转化酶的特征。构建TaCWI-B1的原核表达载体,发现IPTG浓度0.2 mmol/L,28℃培养6 h是最佳的诱导培养条件;可溶性分析发现TaCWI-B1大量存在包涵体中。通过镍柱纯化后的重组蛋白经质谱鉴定表明TaCWI-B1确实是小麦细胞壁转化酶。质谱鉴定后制备多克隆抗体,抗体ELISA测定表明效价达1:50 000以上。Western blotting分析TaCWI-B1多克隆抗体的特异性显示,该抗体不仅可以识别重组蛋白,而且能特异识别小麦叶片中的TaCWI-B1;(2)农杆菌介导的TaCWI-B1转基因小麦后代植株的分子检测农杆菌介导的TaCWI-B1遗传转化小麦共获得14个转基因再生苗,用特异PCR鉴定获得了12株再生阳性苗;移栽温室后有11株成活,10株结实,后代按单株收获种子;T0代植株拷贝数测定表明,除了T0-4,其它再生植株均为1个拷贝。对6个转基因单拷贝的T0:1株系的遗传分析显示外源基因能够稳定的遗传到下一代。T1代植株目标基因mRNA定量分析结果显示:除了T1-6-4,T1-13-2,T1-13-3与野生型相比无明显变化外,其余20个T1植株与对照(野生型)相比其mRNA表达升高。同TaCWI-B1抗体Western blotting测定显示T1植株中的蛋白表达水平和目标基因mRNA水平相一致。本研究将继续检测追踪已获得4-5个转基因纯合株系,并对其进行相应的测定,以明确TaCWI-B1在转基因小麦中的作用。
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