肠杆菌耐草甘膦基因argF、编码蛋白及其应用_2

文档序号:8959510阅读:来源:国知局
上游引物 5' -ATTTTCACACACGGACGGG-3' ;
[0043] Seq ID NO. 4 :下游引物 5' -ATCGGCATAATGCTGGCA-3'。
[0044] (2) PCR扩增,具体步骤如下:
[0045] 步骤一:以肠杆菌基因组DNA为模板进行PCR扩增,获得特异性片段,按照以下 组分顺序配制PCR反应液(50uL体系,东洋纺,KOD-Plus) : 10 XPCR Buffer (5uL),2mM dNTPs (5uL),2mM MgSO4 (2uL),引物(各 I. 5uL),DNA (2uL),KOD-Plus (IuL),dH20 (32uL)。
[0046] 步骤二:按照以下程序进行PCR反应:预变性92°C,2min ;变性94°C,15S (2-4步, 30 个 cycle);退火 58. 2°C,30S ;延伸 68°C,Imin ;保存 4°C,。
[0047] 步骤三:PCR产物于1 %的琼脂糖凝胶电泳中检测(如图1所示),利用胶纯化试 剂盒(购自Axygen公司)回收片段,将回收的片段克隆至PMD19-T simple vector(购 自TaKaRa公司)中,转化大肠杆菌BL21感受态中,挑取单菌落,培养,测序,测序后根据 BLASTN查看同源性比例,由于微生物基因间同源性较高,因此若得到的序列与大肠杆菌序 列同源性高,则确定为肠杆菌的argF基因,引物序列见Seq ID NO. 3、4。
[0048] 实施例2 :基因 argF在大肠杆菌BL21中的表达分析
[0049] (1)设计特异性引物,加入酶切位点NdeI和XbaI及保护碱基,以克隆获得的argF 基因为模板,扩增argF基因,特异性引物为:
[0050] Seq ID NO. 5 :上游引物 5' -CGCGGATCCATGTCTGATCTGTACAAG-3' ;
[0051] Seq ID NO. 6 :下游引物 5' -CTCCCCAAGCGTCGCCAC CTCGAGCGG-3'。
[0052] (2)进行PCR扩增,产物回收,及TA克隆至PMD19-T simple vector,测序,具体操 作同实施例1),选择含有正确扩增序列的菌液,利用质粒提取试剂盒(购自Axygen公司) 回收质粒。利用限制性内切酶NdeI和XbaI对含有基因的T载体和原核表达载体pCold进 行双酶切,琼脂糖胶检测回收片段,用T4DNA连接酶对切割后的载体和基因进行连接,构建 的PColchargF重组载体,将重组载体转入大肠杆菌BL21感受态,阳性单克隆送公司测序。
[0053] (3)重组蛋白的原核表达:将含有正确重组质粒的细菌于37°C培养至OD = 0. 6, 保存部分菌株作为诱导前样品,另一部分菌株用ImM IPTG,30°C诱导6h,菌液离心收集,一 部分作为诱导后总样品,另一部分3s/5S间歇超声10min,破碎细胞以释放蛋白质,离心沉 淀作为一部分样品,上清作为可溶性样品,利用SDS-PAGE对正确含有基因的4份大肠杆菌 BL21样品进行目的蛋白的可溶性鉴定。
[0054] (4)表达产物的SDS-PAGE分析:SDS-PAGE电泳按常规方法进行。
[0055] 如图 2 所示,marker 从上至下分别是 116. 0KD、66. 2KD、45. 0KD、35. 0KD、25. 0KD、 18. 4KD、14. 4KD,每张基因图从左往右分别是marker、诱导前对照、诱导后菌的总蛋白、总蛋 白经超声波裂解后的沉淀、总蛋白经超声波裂解后的上清。argF大小为37KD,对比marker, 大肠杆菌BL21经6h诱导都在预测位置出现浓厚的条带,获得的蛋白大小正确,而作为阴 性对照的诱导前大肠杆菌BL21则无此条带。同时对诱导的蛋白进行可溶性鉴定结果表明, argF蛋白在大肠杆菌BL21的超声波裂解上清与沉淀中同时存在特异性条带,说明表达的 argF蛋白部分可溶,为有功能的蛋白,部分不溶,为无功能蛋白。
[0056] (5)原核表达菌株耐草甘膦的能力:
[0057] 对能够可溶性表达功能蛋白的大肠杆菌过夜培养,取相应的体积于I. 5ML的离心 管,并加入新的培养,同时施加草甘膦的逆境,各溶液的体积比为V培养液:V草甘膦:V菌 液=200 :1 :20,以空载为对照,30°C,150rpm震荡培养24h,利用分光光度计测量0D600,3 次重复取平均值。如图3所示,含有argF基因的E. Coli的0D600大于对照CK,说明argF 对微生物耐草甘膦具有一定的作用。
[0058] 实施例3 :基因 argF在拟南芥中的表达分析
[0059] (1)选择pMDC83(南京农业大学国家大豆改良中心提供)作为植物过量表达载 体,该载体的抗性筛选为潮霉素,便于转基因苗的筛选;argF基因的植物表达载体构建参 照Gateway试剂盒说明操作。
[0060] (2)根据肠杆菌耐草甘膦基因 argF的序列,设计扩增编码完整阅读框的引物,并 在上、下游引物引入gateway接头序列:
[0061] Seq ID NO. 7 :上游引物如下
[0062] 5' -GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTTCATGTCTGATCTGTACAAG-3' ;
[0063] Seq ID NO. 8 :下游引物如下
[0064] 5, -GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTCCTCCCCAAGCGTCGCCAC-3,;
[0065] (3)以实施例1中获得的PCR扩增产物为模板,进行PCR扩增,具体操作同实 施例1,将argF基因克隆至入门载体pDONORTM/zeo (BP反应),进一步克隆至表达载体 PMDC83 (LR 反应)。
[0066] BP反应:离心管中加入4uL含有接头的基因 ,IuL pD0N0RTM/zeo载体(抗zecion, 3K),3uL dH20,2uL BP clonaseTM II enzyme mix,轻轻混勾;25°C温育 16h,加入 IuL 蛋白 酶K,37°C温育10min,终止反应;连接产物转化E. coli ;挑取阳性单克隆,培养测序,选取正 确含有目的基因的菌株提取质粒,用于LR反应。
[0067] LR反应:2uL正确的入门载体质粒,2uL PMDC83(卡那抗性,12513bp),4uL dH20, 2uL BP clonaseTM II enzyme mix,轻轻混勾;25°C温育 16h,加入 IuL 蛋白酶 K,37°C温育 10min,终止反应;连接产物转化E. coli ;挑取阳性单克隆,培养测序,选取正确含有目的基 因的菌株提取质粒。
[0068] (4)将正确含有目的基因的植物表达载体利用滴花法转化拟南芥,具体步骤如 下:
[0069] 步骤一:将达到盛花期的拟南芥上已有的种子剪去;
[0070] 步骤二:将含有正确目的基因的植物表达载体的农杆菌接种于50mL的含有卡那 和利福平的YEB培养基中培养,28°C培养过夜;4°C,5000rpm,离心10min,弃上清;用侵染液 (5%的蔗糖,起能量和黏着的作用,不加抗生素的MS液体培养基,0. 01-0. 03%的表面活性 剂silwetRu77)悬浮沉淀,4°C,5000rpm,离心10min,弃上清;重复一次;加入侵染液悬浮沉 淀至 0D600 为 1. 2-1. 6 ;
[0071] 步骤三:用移液器将农杆菌悬浮液滴到拟南芥花蕾上;
[0072] 步骤四:侵染后的拟南芥于暗室中培养24h ;
[0073] 步骤五:侵染植株正常培养,至角果成熟,收集种子;
[0074] (5)阳性转基因苗的筛选,具体步骤如下:
[0075] 步骤一:将转基因拟南芥种子加 dH20(没过种子),置于4°C冰箱,春花2-3天;
[0076] 步骤二:纯化后的种子用70%的乙醇清洗lmin,10 %的NaClO清洗8min ;将灭过 菌的种子用dH20洗6-8遍;将种子布于含有潮霉素(终浓度50mg/L)的MS培养基中,封 上封口膜,置于光照培养箱中;若为成功转入重组质粒的种子,能够在培养基中长出4片真 叶,且根系较长,非转基因的植株叶片无法正常展开且根系几乎不生长或极短;待植株4片 叶子完全展开,将苗转至土壤中继续培养;
[0077] 步骤三:待植株有较多叶片时,取叶片提取RNA,利用植物RNA提取试剂盒(购自 天根)提取转基因拟南芥总RNA,总RNA利用反转录试剂盒(购自TaKaRa)合成cDNA ;利用 基因特异性引物(Seq ID NO. 3、4)检测基因是否导入拟南芥;如图4所示,对T3代阳性拟 南芥对潮霉素的耐性检测结果表明,与对照相比T3代转基因苗无受潮霉素抑制的苗,说明 转基因拟南芥已达纯合,对纯合的T3代植株再次进行PCR检测。
[0078] 步骤四:对转基因拟南芥进行PCR鉴定,如图5所示,对T3代纯合阳性拟南芥的分 子鉴定,利用微生物克隆基因的引物对转基因拟南芥进行扩增,因为植物基因组中不存在 同源序列,因此有条带即
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