苜蓿属植物中三种伴刀豆凝集素A结合的糖苷水解酶的特性分析

摘要

在豆科植物的根尖或根瘤原基等快速生长的组织中，细胞壁的降解和重建需要各种糖苷水解酶的共同作用。植物细胞含有大量的糖苷水解酶，如纤维素酶，葡聚糖酶，木聚糖酶，阿拉伯呋喃糖苷酶，木糖苷酶等。目前，对这些糖昔水解酶在细胞中的具体功能并不是很了解。在本论文中，作者分析了三种苜蓿属植物来源的糖苷水解酶，这三种糖苷水解酶都能与伴刀豆凝集素A结合。
　　 首先，从紫花苜蓿中鉴定了一种双功能的糖苷水解酶，这种酶同时具有β-木糖昔酶活性和α-L-阿拉伯糖苷酶活性。从过量表达这种水解酶的截型苜蓿中提取并纯化得到了这一蛋白，纯化的蛋白作用于各种人工底物或自然底物时，能够水解出其中包含的木糖或阿拉伯糖单体。表明这一水解酶可能在细胞壁的膨胀和翻转过程起作用。
　　 接下来，从截型苜蓿幼根中克隆到了一段编码α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶的基因并成功地将这一基因转化入截型苜蓿中，得到了过量表达的转基因植株。对得到的各个转基因植物株系进行免疫印迹检测时发现，在许多转基因植株中这一水解酶的表达水平要显著的高于野生型植株的表达水平。以对硝基苯-α-L-阿拉伯呋喃糖苷为底物检测时发现，转基因植物叶片中的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶活性要比野生型植物中的高5-6倍。用各种人工底物鉴定其底物特异性时发现，纯化的蛋白只能从对硝基苯-α-L-阿拉伯呋喃糖苷中水解出阿拉伯单糖。
　　 最后，在论文的第三部分对截型苜蓿分泌的一种胞外酶进行了研究。发现这种胞外酶能够水解结瘤因子，结瘤因子是一种脂质几丁质寡糖，它是由根瘤菌合成并分泌的作为根瘤菌和豆科植物共生过程中的一种信号分子。这种胞外酶能将所有测试的结瘤因子特异性地水解为带脂肪链的几丁质二糖，因此将其称之为结瘤因子水解酶。研究还发现结瘤因子水解酶是通过结瘤因子的诱导而产生的。当用结瘤因子诱导一些不能结瘤的截型苜蓿突变体时发现，结瘤因子水解酶的诱导产生与结瘤因子的信号传导途径有关，截型苜蓿中dmi3基因编码产物为Ca2+/钙调素依赖型蛋白激酶。研究发现相对于野生型植物dmi3突变体在结瘤因子诱导下只能将少量的结瘤因子水解成脂质几丁质二糖。综上所述，以上结果表明截型苜蓿中结瘤因子水解酶的诱导生成依赖于结瘤因子的信号传导途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

General Introduction

Part 1 Characterization of a bifunctional β-xylosidase/α-L-arabinosidase of Medicago sativa expressed in Medicago truncatula

1-1 Abstract

1-2 Introduction

1-3 MATERIALS AND METHODS

1-4 Results

1-5 Discussion

1-6 References

Part 2 Molecular cloning and characterization of an α-L-arabinofuranosidase from Medicago truncatula

2-1 Abstract

2-2 Introduction

2-3 Materials and methods

2-4 Results

2-5 Discussion

2-6 References

Part 3 Induction of a lipodisaccharide-forming Nod factor hydrolase in Medicago truncatula is mediated by the Nod factor signal transduction pathway

3-1 Abstract

3-2 Introduction

3-3 MATERIALS AND METHODS

3-4 RESULTS

3-5 DISCUSSION

3-6 References

Part 4 General discussion and outlook

4-1 References

Part 5 Appendix

5-1 Primers used in this thesis

5-2 Strains and plasmids

5-3 Abbreviations

5-4 Media used in this study

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Acknowledgements