甘蔗热带种金属硫蛋白家族基因的克隆及响应重金属胁迫的表达分析     

高世武  傅志伟  陈云  林兆里  许莉萍  郭晋隆 《作物学报》2020,46(2):166-178

金属硫蛋白是一类富含巯基的低分子量蛋白,在植物的重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面起重要的作用。本研究以甘蔗热带种Badila组培苗为材料,分别测定了其在CdCl2、ZnSO4和CuCl2水溶液培养条件下地上部和地下部的重金属含量,结果显示其对上述3种重金属有较强的耐受与富集能力。继而克隆了ScMT1(登录号为KJ504373)、ScMT2-1-5(登录号为MH191346)和ScMT3(登录号为KJ5043704)3个金属硫蛋白家族基因,它们分别属于植物MT亚家族中的MT1、MT2和MT3型基因。ScMT1含有1个内含子和2个外显子,开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)长228 bp,编码75个氨基酸;ScMT2-1-5含有2个内含子和3个外显子,ORF长246 bp,编码81个氨基酸;ScMT3含有1个内含子和2个外显子,ORF长198 bp,编码65个氨基酸。RT-qPCR显示,Cd2+胁迫下,在甘蔗地上部和地下部,ScMT2-1-5均连续显著上调表达,而ScMT1的上调应答出现延迟。ScMT3在地上部的上调应答出现延迟,在地下部呈“扬-抑”趋势,提示甘蔗响应Cd^2+胁迫过程中ScMT2-1-5起更积极的作用,ScMT1参与胁迫后期的分子响应,而ScMT3不起主导作用。Cu^2+胁迫下,地上部ScMT1连续显著上调表达,ScMT2-1-5和ScMT3呈总体上调的表达趋势;地下部,ScMT1和ScMT2-1-5的上调表答均出现延迟,仅在胁迫后期显著上调表达,而ScMT3仅在胁迫前期显著上调表达。该结果提示了ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在Cu2+胁迫响应过程中的协作关系,三者共同参与了地上部的胁迫响应,其中ScMT1起更积极的作用;此外三者还先后参与了地下部对Cu^2+胁迫的分子响应。Zn^2+胁迫下,ScMT1和ScMT3分别仅在地上部和地下部显著上调表达;ScMT2-1-5在地上部和地下部均呈“扬-抑”的应答趋势;提示了在甘蔗响应Cd^2+胁迫应答过程中ScMT1和ScMT3分别在地上部和地下部起主要作用,ScMT2-1-5参与了胁迫前期的分子响应。ScMT1、ScMT2-1-5和ScMT3在甘蔗不同组织中及在重金属(Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+)不同累积水平下呈现出相似或互补的应答特性,提示上述甘蔗MT家族不同成员在重金属解毒及细胞氧化还原调控等方面产生了功能分化,且三者在应对过量Cd^2+、Zn^2+或Cu^2+对甘蔗组织造成伤害的过程中存在时空上的协同作用。该研究为深入理解多倍体植物甘蔗中MT家族各成员基因在重金属耐受过程中的协同作用机制奠定了基础。  相似文献   

金属硫蛋白对应激猪血清中某些酶活性的影响   总被引：5，自引：0，他引：5  

刘湘新  李丽立  刘进辉  苏建民  肖红波 《中国兽医杂志》2005,41(12):7-8

金属硫蛋白是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白。它与应激及应激性疾病有关。本文试探讨金属硫蛋白对应激猪血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、乳酸脱氢酶、超氧化物歧化酶活性的影响，以便为金属硫蛋白在畜牧业生产中的应用提供一定的理论依据。  相似文献   

Properties of cod metallothionein,its presence in different tissues and effects of Cd and Zn treatment     

K. Hylland  C. Haux  C. Hogstrand  K. Sletten  R. A. Andersen 《Fish physiology and biochemistry》1994,13(1):81-91

One isoform of the low-molecular-weight metal-binding protein metallothionein (MT) has been isolated from the liver of Atlantic cod by size-exclusion and ion-exchange chromatography. Cod MT contained 33% cysteine, no aromatic amino acids or arginine. As is the case for other piscine MTs, the N-terminus of cod MT lacked the asparagine in position 4 which is present in mammalian MTs. In addition, cod MT differed from all other vertebrate MTs described in that the N-terminal methionine was not acetylated. Antibodies were raised in rabbits against hepatic MT from cod by repeated injections of native protein mixed with adjuvant. Anti-cod MT antisera cross reacted with similarly-sized proteins in liver, brain, anterior kidney, posterior kidney, spleen, intestine, gills and ovaries. The putative MT in cod brain migrated differently to that of the other tissues in native gel electrophoresis. Intraperitoneally injected Cd (1 mg/kg) was nearly entirely associated with the MT-peak in hepatic and renal cytosols, whereas a single injection of Zn (10 mg/kg) resulted in increases in all cytosolic Zn pools of the liver and no apparent change in cytosolic Zn, Cu, Ni or Cd in kidney.  相似文献   

Metallothionein induction in cultured fibroblasts and liver of a marine flatfish,the turbot,Scophthalmus maximus     

Stephen George  David Burgess  Michael Leaver  Nick Frerichs 《Fish physiology and biochemistry》1992,10(1):43-54

Intraperitoneal injection of turbot with Cd induced the synthesis of a low molecular weight hepatic Cd-binding protein and a 500bp mRNA, which hybridised to a plaice metallothionein (MT) cRNA probe. The Cd-binding protein displayed cross-reactivity in a competitive ELISA with antiserum raised against rainbow trout MT and had the characteristic amino acid composition, metal stoichiometry and spectral characteristics of a Class I MT. Only one isoform was apparent on ion exchange chromatography. Southern blot analysis of DNA cleaved with four restriction enzymes suggested that only a single MT gene is present in turbot.In an established turbot fibroblast cell line, Cd induced MT mRNA and MT levels in a dose and time-dependent manner. MT was also induced by Cu, Hg and Zn but not Pb exposure. Physiological concentrations of glucocorticoids and sex hormones did not induce MT synthesis, although at high concentrations a positive response to corticosterone, dexamethasone, hydrocortisone or progesterone was observedin vitro indicating the possible presence of a functional steroid regulatory element in the fish MT gene.Abbreviations used AMP adenosine monophosphate - CHSE chinook salmon embryo - DMSO dimethyl sulphoxide - HPLC high performance liquid chromatography - KB kenacid blue - MT metallothionein - Mr molecular weight (kDaltons) - NR neutral red - PEG polyethylene glycol - RTH rainbow trout hepatoma - SDS sodium dodecyl sulphate - SSC 0.15M NaCl, 0.015M sodium citrate - TF turbot fibroblast  相似文献   

铜缺乏对奶牛肝脏金属硫蛋白代谢的影响     

柴春彦  刘国艳  石发庆 《畜牧与兽医》2002,34(3):14-16

为阐明金属硫蛋白在铜缺乏奶牛肝脏中的代谢特征 ,选择铜缺乏区有明显临床症状的奶牛 6头 ,采集肝脏样品后用差速离心法分离肝脏金属硫蛋白 ,以Sephadex G75进行层析纯化 ,测定各部分洗脱液中金属元素铜、锌、铁、镁的含量。将 6头健康奶牛的肝脏样品作为对照。试验结果表明 ,发病奶牛肝细胞浆Sephadex G75柱层析洗脱液中铜、铁含量峰值显著高于健康奶牛 ,且在后面部分层析液中出现小峰 ;发病奶牛肝细胞浆金属硫蛋白 (MT)层析液锌、镁含量曲线峰值宽阔且高于对照组 ,第 2峰形宽大且有前移现象。结论 :铜缺乏能够改变奶牛肝脏中金属硫蛋白的代谢  相似文献   

转柽柳金属硫蛋白基因（MT1）烟草的获得及对重金属镉的抗性分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈虹  姜廷波  丁宝建  李凤娟  李绍臣 《农业生物技术学报》2007,15(2):247-250

将柽柳（Tamarix. sp）金属硫蛋白基因（MT1）插入到植物表达载体pBI121，利用农杆菌（Agrobactrium tumefaciens）介导法将MT1导入烟草基因组。对转基因T1植株的卡那霉素抗性分析表明，多数转基因植株后代表现为3:1的分离比例，只有少数转基因植株的抗性分离表现为15:1或不符合孟德尔遗传的分离比例。说明整合到烟草基因组的外源基因多为单拷贝基因，也有少数为多拷贝基因。对具有卡那霉素抗性的转基因植株进行PCR-Southern检测和Northern杂交分析表明，外源MT1基因已整合到烟草基因组，并且得到了正确表达。转基因植株对重金属镉的抗性比对照显著提高，表现为转基因植株的株高和鲜重均明显优于非转基因株系。  相似文献   

金属硫蛋白在仔猪体内代谢动力学研究   总被引：7，自引：0，他引：7  

李丽立  张彬  印遇龙  李小龙  李光宪  侯振平 《核农学报》2004,18(6):480-484

本文通过放射性12 5I标记金属硫蛋白 ( 12 5I MT) ,经口灌喂于断奶仔猪 ,研究MT在猪体内代谢动力学。本研究结果表明 :12 5I MT在灌喂后 9h血液中达最高值 ( 0 0 5 8mCi) ,而对照组12 5I1h达最高值 ( 0 0 98mCi)。12 5I MT组在灌喂后 7h开始能够从粪中检测到 ,以后粪中浓度逐渐升高 ,30h达最大值 ( 0 0 97mCi) ,排出的时间主要集中在 2 8～ 31h ,31h后粪中浓度快速下降 ,从粪中的排泄量占总灌喂量的 7 91 % ,极显著地高于12 5I组 (P <0 0 1 )。灌喂后 1h便可在尿中检测出 ,随后尿中浓度逐渐升高 ,在灌喂后 2 4h尿中浓度达最大值 ,此后迅速下降 ,尿中排出量占灌喂总量的 2 1 45 % ,显著地低于12 5I组 (O <0 0 5 )。12 5I MT在组织器官中放射性活度依次为 :小肠 >大肠 >胃 >皮 >肾 >肺 >肝 >心 >肌肉 >骨 ,组织器官中的存留量占灌喂总量的4 61 %。  相似文献   

金属硫蛋白基因MT1A在大肠杆菌中的自诱导表达条件优化及其抗镉性   总被引：1，自引：0，他引：1  

王昭  王席  杨威  彭冬  柳忠玉 《河南农业科学》2016,(5):66-70

为了提高金属硫蛋白基因MT1A的高效表达和对重金属的抗性,以菌体密度、可溶性目的蛋白表达量为评价指标,对工程菌自诱导的培养条件(诱导时间、诱导温度)和培养基组分(蛋白胨、酵母粉、甘油、葡萄糖、乳糖)进行优化,并对其抗镉(Cd)性进行分析。结果表明,最优自诱导培养基组分为2.0%蛋白胨、2.0%酵母粉、0.3%甘油、0.05%葡萄糖、0.3%乳糖;重组菌自诱导表达最优培养条件为37℃培养3 h,然后25℃继续培养13 h,此时菌体密度、可溶性蛋白表达量、可溶性蛋白相对产量均最高,分别比未优化ZYM-5052培养基提高77.7%、94.0%、244.8%。当Cd2+浓度为0.5 mmol/L时,高效表达金属硫蛋白的菌株具有明显的抗Cd活性。  相似文献   

重金属锌胁迫下鲫鱼不同组织中金属硫蛋白的动态变化   总被引：1，自引：0，他引：1  

周彦锋  尤洋  吴伟  杨光  陈家长 《江苏农业学报》2009,25(4)

以鲫鱼(Carassius auratus)为试验材料,研究了在一定环境条件下重金属锌(Zn)的胁迫对鲫鱼不同组织中金属硫蛋白(MT)含量的影响.结果表明,在水温为(26.5±1.0) ℃时,平均体长为(15.32±0.63) cm、平均体重为(310.6±5.7)g的鲫鱼不同组织中的MT本底值存在着明显的差异.鳃丝、肌肉、肝脏和肾脏中的MT含量范围分别为(1.024±0.018)～(1.081±0.019) μg/g、(1.171±0.021)～(1.205±0.015) μg/g、(2.589±0.013)～(2.706±0.015) μg/g和(2.262±0.009)～(2.453±0.003) μg/g,MT含量顺序为肝脏>肾脏>鳃丝>肌肉.在0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、10.0 mg/L Zn2+的胁迫下,鲫鱼的4种组织中MT含量的总体变化趋势较为一致,都是呈先升高后稳定的状态,在试验后6 h内的增加速率最大.其中鲫鱼的鳃丝、肝脏和肾脏3种组织中MT含量在24 h时达到峰值,随后略有下降并趋于稳定.而肌肉中的MT含量在24 h时没有出现峰值,其随着作用时间的延长逐渐达到峰值.鲫鱼的4种组织在24 h内MT的增加量与Zn2+的质量浓度呈较好的相关性,表现出一定的剂量-效应关系,表明水体中的Zn2+可诱导鲫鱼组织中MT的合成与表达,且诱导时间主要在24 h之内.以上结果表明,鲫鱼肝、肾、鳃丝等组织中的MT可作为评价外源重金属Zn污染的生物标志物.  相似文献   

外源性金属硫蛋白对中国荷斯坦奶牛血淋巴细胞凋亡/坏死及线粒体膜电位的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴力专  罗佳捷  张彬  李丽立  罗锐  占今舜 《草业学报》2013,22(4):205-211

选取20头处于热应激环境的泌乳奶牛,随机分成A、B、C和D组4组,分别按剂量0.0(对照),4.0,8.0和16.0 mg/头静脉注射金属硫蛋白(MT),以探讨外源性MT对奶牛淋巴细胞凋亡、坏死和线粒体膜电位(ΔΨm)的影响。结果表明,注射MT后,在51~60 d时,校正标准产奶量B、C和D组均显著性高于A组(P<0.05); 35 d时C组(8 mg/头)的血淋巴细胞凋亡率显著性低于B、D组(P<0.05),但与A组无显著性差异(P>0.05),D组(16 mg/头)35 d时凋亡率达到最大,随后(50~60 d)显著性下降(P<0.05);细胞的坏死率A组50 d时较1 d时显著下降(P<0.05),C组(8 mg/头)35,50 d时显著下降(P<0.05),但60 d时开始呈上升趋势(P>0.05),而D组(16 mg/头)坏死率呈现下降趋势,且在50,60 d时均显著低于注射MT之前的血淋巴细胞坏死率;35 d时,A组的线粒体膜电位值(ΔΨm)最高,但上升速度最快的是B组(4 mg/头),在35 d时显著高于20 d时的ΔΨm (P<0.05);50 d时A组和B组的ΔΨm不但不上升,反而下降,其中A组下降的速度更快,35~50 d C组(8 mg/头)保持基本恒定,60 d略有上升,D组(16 mg/头)1~35 d时逐步上升,50~60 d时保持恒定。在60 d时,ΔΨm与注射MT浓度呈正相关。说明外源性MT不仅能提高热应激状态动物的体质,还可让泌乳母牛从热应激状态平稳的过渡到热应激损伤修复状态,若注射8~16 mg/头,能抑制南方泌乳母牛夏季热应激引起的滞后效应。  相似文献