蛋白质农药产业化研究进展
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生物制药研究的新进展生物制药是一种以生物体为原料生产药品的技术,和传统的化学制药技术相比,生物制药具有更好的疗效和安全性。
随着科技的进步,生物制药技术也在不断发展,本文将介绍一些生物制药研究的新进展。
一、基因编辑技术的应用基因编辑技术是近年来技术发展的关键点之一。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9技术。
研究人员可以通过这种技术针对某个疾病相关的基因进行修改,以期望达到治疗疾病的效果。
例如,在2019年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了一种免疫疗法,该疗法利用基因编辑技术修改了患者自身T细胞的基因,让它们能够识别和攻击癌细胞,从而实现治疗癌症的目的。
二、蛋白质多样性的研究蛋白质是生物制药的关键组成部分。
过去,人们一直认为蛋白质的序列在生物进化过程中是相对固定的,但最近的研究表明,蛋白质的多样性比原来预期的更为广泛。
通过深入了解蛋白质的多样性,研究人员可以更好地理解生物体内发生的化学反应和疾病的发生机理,从而为生物制药研究提供更多的启示。
三、人工智能在药物筛选中的应用药物开发的关键步骤之一是药物筛选。
过去,药物筛选需要耗费大量的时间和金钱,但借助人工智能技术,药物筛选的效率已经大大提高。
人工智能可以帮助研究人员更精确地预测药物对某种疾病的疗效,从而帮助加速药物开发的速度。
目前一些生物制药公司已经开始将人工智能技术应用在药物筛选中,并取得了良好效果。
四、CAR-T细胞疗法的发展CAR-T细胞疗法是一种基于T细胞的个性化治疗方法,其原理是将患者自身的T细胞提取出来,利用基因编辑技术将其改造成具有对癌细胞攻击能力的CAR-T细胞,再将其注入患者体内进行治疗。
这种疗法具有极高的疗效,但也存在严重的副作用和治疗费用昂贵等问题。
近年来,研究人员正在加强CAR-T细胞疗法的安全性和成本控制,以期望将这种治疗方法更广泛地应用于各种癌症的治疗中。
总之,生物制药是一项高科技、高成本的领域,每一项技术的进展都需要研究人员的不断努力和投入。
蛋白质药物的研究现状
目前,蛋白质药物的研究主要集中在以下几个方面:
1.抗体药物:抗体药物是蛋白质药物的主要形式之一,已经在治疗肿瘤、自身免疫性疾病、感染病等多个领域取得了成功。
随着抗体工程技术
的发展,越来越多的具有独特功能和特点的抗体药物被开发出来。
2.重组蛋白:通过基因工程技术,人工合成具有特定功能的蛋白质,
目前已经成功研发了多种重组蛋白药物。
这些药物包括重组生长因子、重
组激素、重组酶等,广泛应用于生物技术、神经系统疾病、心血管疾病等
领域。
3.蛋白质结构研究:了解蛋白质的结构和功能对于研发新型蛋白质药
物非常重要。
目前,通过结构生物学等技术手段,研究人员能够探索蛋白
质的三维结构,深入了解蛋白质的功能和相互作用机制,从而为蛋白质药
物的设计和优化提供指导。
4.蛋白质药物递送系统:蛋白质药物的递送是一个具有挑战性的问题,因为蛋白质通常具有较高的分子量、易受到胃酸降解等特点。
因此,研究
人员致力于开发新型的蛋白质递送系统,包括纳米颗粒、液晶、脂质体等,以提高蛋白质药物的生物利用度和治疗效果。
5.人源化蛋白:人源化蛋白是指通过基因工程技术将动物源性蛋白质
转化为与人体蛋白质相似的蛋白质,以减少抗原性和副作用。
这种方法在
蛋白质药物研究中得到了广泛应用,并取得了良好的效果。
总的来说,蛋白质药物的研究现状非常活跃,研究人员不断探索新的
蛋白质药物,提高其生物活性和靶向性,同时开发新型的递送系统以提高
蛋白质药物的生物利用度和治疗效果。
蛋白质药物的研究和发展为疾病的治疗提供了新的路径和希望,并为个性化医学和精准治疗奠定了基础。
科研成果综述:我的研究工作与发现
2023年,对于我来说是历史的一个分界点。
在这一年,我完成了自己人生中一个非常重要的任务——研究出了一种新型的生物植物杀虫剂。
我曾经在一家生物技术公司工作,主要是研究生物技术领域的创新技术。
将这项技术应用于生态农业领域,开发出一种全新的非常安全和环保的植物杀虫剂,能够有效地降低害虫的繁殖率,但对作物完全无害。
这项技术已经经过了多次室内和田间试验的验证,取得了非常不错的成果。
我们团队研发的这种新型的生物植物杀虫剂,主要是通过利用一种特殊的蛋白质,对昆虫进行灭杀。
这种蛋白质针对昆虫呼吸系统的一部分进行作用,能够有效地抑制害虫的呼吸功能,从而导致昆虫死亡。
根据经过多次的实验验证,我们发现,这种新型的生物植物杀虫剂的效果非常明显。
我们在田间实验的数据显示,使用这种生物植物杀虫剂后,害虫死亡率高达80%,同时作物完全无损失。
这项研究的成果,将给农业领域和环保领域带来革命性的变革。
使用这种生物植物杀虫剂,可以完全替代传统的化学农药,从而大大降低了农产品的化学污染,并减少了环境中的有毒物质的对人类和生态环境的影响。
除了这项研究成果,我还致力于研究其他领域的创新技术。
我曾经与其他团队合作研究出一种全新的纳米材料,能够在短时间内吸收
和分解大气中的二氧化碳,有望解决全球变暖和气候变化的问题。
这项研究也在学术界和产业界都引起了广泛的关注。
总的来说,我的研究工作得到了很好的回报和认可。
我相信,只要不断尝试创新和挑战自己的极限,我们一定可以取得更多更有价值的研究成果。
未来,我们将不断为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
论述新型蛋白质的开发与利用及其应用前景。
近年来,随着生物技术的飞速发展,新型蛋白质的开发与利用成为了生物学研究的热点之一。
新型蛋白质具有广泛的应用前景,不仅可以用于药物研发和治疗,还可以应用于农业、环境保护和材料科学等领域,为人类的生活和健康带来巨大的影响。
一、新型蛋白质的开发与利用1. 基因工程技术的发展为新型蛋白质的开发提供了重要的手段。
通过对基因的改造、合成和表达,可以创造出具有特定功能的新型蛋白质。
例如,在药物研发领域,科学家可以通过基因工程技术制备出具有特定药效的蛋白质,用于治疗疾病。
2. 蛋白质工程技术的进步为新型蛋白质的利用提供了可能。
通过对蛋白质的结构和功能进行改造,可以使其具有更好的稳定性、活性和选择性,从而提高其在各个领域的应用效果。
例如,利用蛋白质工程技术可以研发出更安全、更有效的生物药物,为疾病的治疗带来新的希望。
二、新型蛋白质的应用前景1. 在药物研发领域,新型蛋白质具有广阔的应用前景。
传统的小分子药物往往存在副作用大、疗效不佳等问题,而新型蛋白质药物具有更高的靶向性和选择性,可以减少副作用,提高疗效。
同时,新型蛋白质药物还可以应用于个性化医疗,根据患者的基因信息制定个体化的治疗方案,提高治疗效果。
2. 在农业领域,新型蛋白质可以用于改良作物的性状和品质。
通过转基因技术,可以向作物中导入具有抗虫、抗病、耐盐碱等特性的新型蛋白质,提高作物的产量和抗逆性,从而增加粮食供应和改善农业生产。
3. 在环境保护领域,新型蛋白质可以被应用于生物修复和废水处理。
一些微生物产生的酶类蛋白质具有降解有机污染物和重金属离子的能力,可以被用于土壤修复和水体净化,帮助解决环境污染问题。
4. 在材料科学领域,新型蛋白质可以用于制备生物材料和仿生材料。
一些具有特殊结构和功能的蛋白质可以被用来构建纳米材料、超级材料和智能材料,具有广泛的应用前景。
例如,利用蛋白质的自组装性质可以制备出具有特定结构和功能的纳米颗粒,用于药物传递和组织工程等领域。
蛋白农药是一种新型生物农药,无毒无残留,对环境友好。
是一种从真菌或者细菌中中提出的热稳定蛋白,它的分子量为35-68KD大小不同的蛋白质组成,能诱导和激活植物对病虫害的抗性,调节植物生长代谢系统,促进植物生长,提高作物产量,改善作物品质。
通过与植物表面受体蛋白的相互作用,可诱导植物的信号的信号传导,激活植物的一系列代谢调控反应,从而使植物对病虫害产生抗性,促进植物生长,提高作物品质,增加作物产量。
对于这类蛋白农药的作用机理,目前国际上认为:此类蛋白施用在植物上后,首先与植物表面的受体蛋白结合,植物的受体蛋白在接受激活达蛋白的信号传导后激活了植物体内的一系列的代谢反应,促进植物体内的水杨酸和茉莉酸的合成,再经水杨酸或茉莉酸途径合成植保素以及其他与抗病相关的蛋白而达到抗病防虫作用。
蛋白农药处理植物后,植物体内脯氨酸、过氧化物酶、根系脱氢酶等含量均有所提高。
这些酶与植物抗逆直接相关,激活蛋白能激活诱导这些酶使之活性增强,就意味着增强了植物的抗病虫和抗逆能力。
生物制剂地龙蛋白的研究进展地龙蛋白是由蛇类动物地龙分泌的一种蛋白质,具有多种生物活性。
近年来,随着对天然活性物质的研究兴起,地龙蛋白的研究也取得了一系列的进展。
本文将从地龙蛋白的结构与性质、生物活性以及应用等方面进行介绍,以期为相关领域的研究者提供参考。
地龙蛋白的结构与性质是研究的首要问题之一、地龙蛋白属于一种酸性糖蛋白,含有大量的蛋白谷氨酸以及糖基。
其分子量通常在50-70kDa 之间,具有稳定的溶解性和热稳定性。
地龙蛋白的主要结构由两个次级结构单元,β-螺旋和β-转角所构成,这种结构使得地龙蛋白可以通过与受体结合来发挥生物活性。
地龙蛋白具有多种生物活性。
研究发现,地龙蛋白具有抗凝血和抗癌的作用。
抗凝血作用主要通过抑制凝血酶活性,从而起到抑制血栓形成的作用。
抗癌作用主要通过调节细胞周期和诱导细胞凋亡等途径来实现。
另外,地龙蛋白还具有抗炎、抗氧化和免疫调节等作用。
这些生物活性使得地龙蛋白在医药领域具有广阔的应用前景。
地龙蛋白的应用主要集中在两个方面:医学和农业。
在医学领域,地龙蛋白被广泛应用于抗血栓和抗癌药物的研制。
一些地龙蛋白衍生的药物已经进入临床试验阶段,展示出良好的抗凝和抗癌效果。
此外,地龙蛋白还可以用于治疗炎症性疾病和免疫系统疾病等。
在农业领域,地龙蛋白可以用于防治植物病害和害虫。
研究发现,地龙蛋白可以抑制病原微生物的生长和传播,并且对多种害虫有杀虫作用。
这为发展环境友好的农药提供了新思路。
尽管地龙蛋白具有广泛的应用前景,但其研究仍面临一些挑战和问题。
首先,地龙蛋白的提取困难以及产量低是制约其应用的重要因素之一、解决这个问题需要通过改良提取和分离的方法,提高地龙蛋白的得率。
其次,地龙蛋白的生物活性机制尚未完全阐明。
虽然已经有一些研究发现了地龙蛋白的受体,但进一步的研究仍然需要进行。
此外,地龙蛋白的安全性和毒性研究也需要加强,以确保其应用的安全性。
综上所述,地龙蛋白作为一种天然活性物质,具有广泛的生物活性和应用潜力。
蛋白质工程在农业或医药方面的应用————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:蛋白质工程的研究进展及其农业医药应用展望摘要:蛋白质工程是用分子生物学手段对蛋白质进行分子改造的技术,是生物工程中五大工程之一,本文对蛋白质工程作了简要概述,介绍了蛋白质工程的特点,并从蛋白质结构分析结构、功能的设计和预测、蛋白的创造和改造等方面对蛋白质工程研究内容进行详细论述,并以实例作了蛋白工程的应用。
随着社会和技术的不断发展,蛋白质工程技术在农业和医药方面的作用越来越突出,必将为社会的发展和许多重大社会问题的解决提供极大的支持。
关键词:蛋白质工程特点;研究内容;农业应用;医药应用;展望蛋白质是生命的体现者,离开了蛋白质,生命将不复存在。
可是,生物体内存在的天然蛋白质,有的往往不尽人意,需要进行改造。
由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的,每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序,所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。
而氨基酸是由三联体密码决定的,只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。
蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要,对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计,使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。
这种通过造成一个或几个碱基定点突变,以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术,称为基因定点突变技术。
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上,融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
其内容主要有两个方面:根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质;确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。
在此基础之上,实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能,设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质,这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的研究与进展蛋白质工程的研究与进展摘要: 蛋白质是生命的体现者,离开了蛋白质,生命将不复存在。
蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。
它所取得的进展向人们展示出诱人的前景。
关键词:蛋白质工程;研究;进展;蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就,它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。
蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代,为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。
1、蛋白质工程 1.1蛋白质工程的定义所谓蛋白质工程,就是利用基因工程手段,包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造,以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。
1.2蛋白质工程的由来蛋白质工程是在基因工程冲击下应运而生的。
基因工程的研究与开发是以遗传基因,即脱氧核糖核酸为内容的。
这种生物大分子的研究与开发诱发了另一个生物大分子蛋白质的研究与开发。
这就是蛋白质工程的由来。
它是以蛋白质的结构及其功能为基础,通过基因修饰和基因合成对现存蛋白质加以改造,组建成新型蛋白质的现代生物技术。
这种新型蛋白质必须是更符合人类的需要。
因此,有学者称,蛋白质工程是第二代基因工程。
其基本实施目标是运用基因工程的DNA重组技术,将克隆后的基因编码加以改造,或者人工组装成新的基因,再将上述基因通过载体引入挑选的宿主系统内进行表达,从而产生符合人类设计需要的“突变型”蛋白质分子。
这种蛋白质分子只有表达了人类需要的性状,才算是实现了蛋白质工程的目标。
1.3蛋白质工程的原理由于基因工程的发展,人们已经可以运用基因重组等理论和方法去设计并制造出预想的各种性能的蛋白质。
这种改变蛋白质的操作可以在蛋白质水平上,也可以在基因水平上。
如基因水平的改变,是在功能基因开发的基础上,对编码蛋白质的基因进行改造,小到可改变一个核苷酸,大到可以加入或消除某一结构的编码序列。
蛋白质工程的研究现状及发展趋势蛋白质工程是指利用基因重组、蛋白质化学修饰等手段对蛋白质进行改造、设计的学科。
这一领域的兴起和发展,不仅体现了生物科技的进步,也为人们的健康和医疗治疗提供了极具前景的展望。
蛋白质工程的研究现状蛋白质工程起源于上世纪80年代,随着基因工程的兴起和技术的进步,蛋白质工程得到了飞速的发展。
从最初的改造单一酶的活性,到目前已经发展成为一个庞大的学科,涉及到多种蛋白质工程技术,包括:1.基因工程:利用克隆技术,通过重组DNA序列,将多个给定基因片段组合起来,使其表达新的许多有用的蛋白质。
2.蛋白质化学修饰:对蛋白质分子进行物理、化学或生物化学修饰,如酶促反应、剪切、磷酸化等,从而改变其结构和功能。
3.抗体工程:利用重组DNA技术和旋转期中门方法,通过克隆C型肠道毒素等毒素或抗体,使其表达更为稳定和有效。
4.结构生物学:通过X射线晶体学、中子散射、核磁共振等手段,解析蛋白质三维结构,研究蛋白质结构与功能之间的关系。
以上这些技术的迅速发展,使得蛋白质工程成为目前生物科技领域中研究最活跃的领域之一。
蛋白质工程的发展趋势未来,蛋白质工程的研究将会朝着以下几个方向发展:1.高通量筛选技术:针对现有的大规模抗体库,将高通量筛选技术与生物信息技术相结合,提高对抗体结构和性能的筛选效率。
2.蛋白质多样性:为了满足疾病治疗的个性化需求,蛋白质工程将会向着更为多样化的方向进行发展,例如群体序报送、共表达优化等技术的进一步开发。
3.定制化蛋白质制造:蛋白质工程将会向着定制化蛋白质制造的方向发展,例如通过蛋白质组合、化学合成等手段,制造出更加高效、纯净、高活性的蛋白质。
4.蛋白质疫苗:随着人们对传染病等健康问题的关注,蛋白质疫苗越来越受到关注。
蛋白质工程领域将会关注生产量、稳定性与安全性等问题,进一步提高蛋白质疫苗的研究效率。
结语蛋白质工程技术的不断发展,为人们喜闻乐见利用生物技术解决现实问题提供了巨大的助力。
蛋白质农药产业化研究进展蛋白质农药是由微生物产生的,对多种农作物具有生物活性的蛋白激发子类药物。
通过激发植物自身的抗病防虫、生长发育相关基因的表达,增强植物的免疫能力,促进植物生长。
蛋白质农药的作用机理在性质上类似动物免疫的抗病机制,属于一种新型、广谱、高效、多功能生物农药。
随着新型环保生物技术的不断研究与发展,近年来,有关激发植物免疫抗病和促生增产作用的微生物蛋白农药的研究,已引起国内外的广泛关注和重视。
2001年,美国EDEN公司从细菌源过敏蛋白中开发出的Messenger(康壮素)农药产品,在美国获得登记,被EPA列为免检残留的农药产品,准许在所有作物上使用。
2001年,该产品的开发荣获美国环境保护委员会颁发的“总统绿色化学挑战奖”,并被称为是“植物保护和农产品安全生产上的一次绿色革命”,现已在美国、墨西哥、西班牙等国的烟草、蔬菜和果树上广泛应用。
2004年, Messenger经我国农业部农药检定所(ICAMA)审定,取得了农药临时登记证,推荐在番茄、辣椒、烟草和油菜上使用。
蛋白激发子是基于诱导增强植物抗病性、抗逆性而研制的新型生物农药,与一般概念上的生物农药不同,其本身对病原物无直接杀死作用。
根据激发子来源和性质的不同,主要分为3类,其主要特征见表l。
1 过敏蛋白(Harpin)过敏蛋白是一种能够使植物发生过敏反应的一类蛋白质的总称,这类蛋白质来源于植物病原微生物。
Wei等首次发现梨火疫病菌(Erwinia omyZ ouora)的hrpN基因编码的一种新蛋白质能诱导植物产生过敏反应,并将其命名为Harpin。
并首次提出Harpin激发植物过敏反应(Hypersensitive response,HR)与抗病性的关系,提出了过敏蛋白具有诱导植物抗病功能LIj。
Harpin蛋白并不直接作用于靶标作物,而是刺激作物产生自然的免疫机制,使植物能抵抗一系列的细菌、真菌和病毒的侵染。
其作用机理是与植物表面的特殊受体结合,产生植物防御信号,激发植物产生多种防卫反应。
Harpin能诱导多种植物产生HR,Harpin蛋白既能诱导非寄主植物产生过敏反应,其本身又是寄主的一种致病因子。
2001年,美国Comell大学和EDEN生物科技公司基于过敏蛋白的研究,共同开发和研制成功了具有抗病防虫功能的广谱无公害微生物蛋白农药 Messenger。
该产品是2001年生物农药中最具代表性的新产品之一,也是当前国际上利用高技术手段开发生物农药最成功的例子。
对多种病虫害防治效果达50%~80%,增产效果10%~20%。
这类农药功能广泛,作用机制独特,对环境友好,荣获2001年度美国环境保护委员会颁发的“总统绿色化学挑战奖”。
赵立平博士等也研究证实了细菌蛋白质具有提高植物抗病虫和促进植物增产的功能,并进行了Harpin结构与功能关系、Harpin固氮工程菌的构建、产Harpin的团成泛菌工程菌构建等方面的研究。
李汝刚,范云六等人进行了Harpin蛋白基因的克隆及序列分析以及转基因马铃薯降低晚疫病斑生长率方面的研究。
自1986年首次报道hrp基因以来,人们对植物病原细菌hrp基因的分布、结构、功能等进行了大量研究。
已相继从多种植物病原细菌中克隆到 hrp基因,目前,从各类病原菌中寻找产生Harpin的hrp 基因、研究Harpin诱导防卫功能及其机制已成为分子植物病理学的一个研究热点。
南京农业大学王金生教授实验室进行了水稻黄单胞菌(Xanthomonas oxyzae pv.oryzae)harpin基因的克隆与表达;测定了hrp基因簇全序列,发现其中含有23个hrp调节基因和hrp基因簇(24个基因);并从水稻黄单胞菌和水稻中克隆分离了lO余种抗病激活蛋白编码基因,从水稻黄单胞条斑病菌(Xanthomonas oryzicola pv.oryzieola)的Ⅲ型泌出系统突变体M51中分离、纯化到激发烟草过敏性反应的蛋白。
水稻条斑病细菌hrp基因簇中 Ap。
/基因编码诱导表达产物Harpin、刪蛋白可在烟草上激发产生过敏反应。
用Harpinxooc蛋白处理烟草,经RT-PCR检测发现,与烟草抗病信号途径相关的基因PR-la、hinl和hsr203J被激活转录表达;处理水稻后NPRl、OsPRla、OsPRlb和PAL被激活转录表达,表明Harpin x00c蛋白与植物互作后通过水杨酸信号传导途径激活病程相关蛋白等防卫反应基因的转录表达,从而使植物产生系统获得抗病性。
Harpin x00c加工后制成的1%可溶性微颗粒制剂可诱导水稻产生抗病性,防治稻瘟病效果与稻瘟必克(三环唑)相当,防治水稻纹枯病、稻曲病效果与井冈霉素相当,对水稻增产的效果主要表现在增加粒重,增产达6%以上。
2 隐地蛋白(Elicitin)隐地蛋白是由隐地疫霉分泌的蛋白类激发子,自1977年观察到Phytophthora cryptogea的菌体提取物和培养滤液能引起烟草叶片坏死性反应以来,从只cryptogea,P).cinnamomi和P.capsici中已纯化了分子量约10 kD的多种蛋白类激发子,Huet等(1989)将这类活性蛋白命名为Elicitin。
研究证明:Elicitin是通过水杨酸介导抗病信号途径,激发植物获得对真菌、细菌等病原物的系统抗性(systemic acquired resistance,SAR),同时产生活性氧自由基、脂过氧化物、植保素、PR蛋白等防御反应相关物质。
迄今已发现17种疫霉菌中存在Elicitin活性蛋白,根据等电点和对烟草的激活反应可分为ct-elieitin(酸性)和B.elieitin(碱性)2类,2种类型蛋白的氨基酸序列同源性达到60%以上。
近年来,从一些腐霉菌中也发现有Elicitin类似活性蛋白存在,并能高效激发番茄的系统获得性抗性”。
3 激活蛋白(Activator)激活蛋白是从葡萄孢菌(Botrytis)、交链孢菌(Alternaria)、黄曲霉菌(Asporgillus)、稻瘟菌(Pyrcu1aria)、青霉菌(Penicillium)、纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、木霉菌(Trichoderma)、镰刀菌(Fusarium)等多种真菌中筛选、分离、纯化出的一类新型蛋白质,相关核心技术已获得1项发明专利,公开2项专利。
研究已证明,从交链孢菌和稻瘟菌分离的激活蛋白的氨基酸和核酸序列均不同于过敏蛋白和隐地蛋白,是一类新型的蛋白激发子。
通过酵母双杂交技术,研究了激活蛋白与植物的作用关系,初步认为激活蛋白可能通过与植物表面受体的互作,诱导植物的信号传导,引起植物体内一系列代谢反应,诱导和激活植物自身免疫系统和生长系统,从而对病虫害产生抗性,促进植物生长,提高作物产量。
研究获得的激活蛋白初试产品性能稳定,便于规模化生产,产品无毒,无残留,可用于植物的拌种、浸种、浇根和叶面喷施。
经多种植物的室内盆栽和田间试验表明,对病虫害的防治效果为40%~80%,提高作物产量10%~20%。
3.l 激活蛋白的基因克隆在国家"973”和“863”项目的资助下,进行了激活蛋白的分离纯化、基因克隆、激活蛋白与植物互作机理、蛋白质结构分析与分子药物设计、生物药物的发酵工艺及制剂技术。
已完成了交链孢菌和稻瘟菌激活蛋白的分离、纯化,制备了激活蛋白多克隆抗体,利用抗体对激活蛋白产生菌的基因文库进行了筛选,获得了激活蛋白基因并进行了基因的原核和毕赤酵母转化体系的构建和表达研究,其中具有激发子功能的稻瘟菌激活蛋白基因工程菌株申报了发明专利。
3.2 激活蛋白作用机理研究表明,植物激活蛋白能显著提高植物抗病相关酶活性和生长相关物质的积累,激活蛋白处理水稻后5h苯丙氨酸解氨酶(PAL)和几丁质酶活力提高50%以上,处理黄瓜种子后90 min可检测到大量脯氨酸的积累。
水稻基因芯片结果表明,激活蛋白可引起800个基因的表达变化,其中有104个上调基因和256个下调基因,上调基因与光合作用、生长发育、免疫反应、信号转导和翻译转录相关,其分子功能主要涉及催化活性,蛋白、核酸及脂肪结合活性,运输、电子传递和信号转换,水解酶活性等。
上调基因所参与的生物过程涉及对生物、非生物、外在及内在刺激的应激反应,转录、代谢、生物合成生长发育和光合作用等生物过程。
上调基因的细胞定位有细胞壁、细胞膜、质膜、细胞核、核膜,叶绿体、类囊体、内质网和质体。
用定量PCR方法验证了水稻基因芯片部分基因的表达量变化,再次说明激活蛋白能提高植物抗病相关基因表达量,引起了植物代谢系统的一系列反应,激活了抗逆相关蛋白基因的表达,因此表现出抗病和促生长作用。
3.3 激活蛋白应用研究试验表明,激活蛋白能诱导多种作物产生抗病性,同时能促进植物生长,显著提高产量、改善产品品质。
连续在湖南、浙江、辽宁用于烟草、草莓、白菜、辣椒、蚕豆、棉花和水稻等作物,对辣椒、白菜和水稻增产效果达到10%~26.52%;对烟草花叶病、豌豆赤斑病和草莓蛇眼的控制效果达65%~89%。
植物激活蛋白尤其对植物花叶病表现更好的控制效果,能显著诱导烟草抑制花叶病的发生和发展,对枯斑抑制率达70.18%;小区处理后7 d的诱抗效果达48.49%~53.7%。
2004--2005.年连续在湖南烟草基地的试验证明,3%植物激活蛋白粉剂大田施药后20d和45d后的诱抗效果达72.87%~73.4%,效果优于和相当于目前广泛使用的化学抗病毒剂,与菌克毒克效果相当,高于抑毒星,表现出良好的应用推广前景。
此外,植物激活蛋白能明显促进烟草生长,表现为株高,留叶数和叶面积增加,其中株高增长7.42%,中上部叶面积分别增加10.35%和14.8%;激活蛋白对烟叶品质有较明显的影响,其中可溶性糖、还原性糖、蛋白质含量以及施木克值比对照高,其化学物质含量符合优质烤烟质量指标,对改善烤烟品质有明显作用。
植物激活蛋白对多种作物具有改善品质的效果,如草莓大果率提高,果面光亮并且耐贮存;柑桔果型好,果面光滑;大白菜的株高、叶长、叶宽增加,提高白菜叶片中粗蛋白、可溶性糖和维生素C含量,其中0.80z/L植物激活蛋白维生素C提高了21.4%。
4 其他相关蛋白张正光等从引起棉花烂铃的棉疫病菌(Phytophthora boehmeriae)培养滤液中纯化到一种特异的90 kD蛋白激发子,研究了该蛋白激发子诱导烟草过敏反应过程中细胞死亡和防卫反应酶系活性变化以及对病程相关蛋白PR5的诱导作用。
研究表明:以10 nmol/L激发子溶液注射处理W38烟草叶片,HR枯斑周围5 mm组织在UV光下呈现蓝色荧光,对处理部位进行Evans blue染色,结果发现20 h处理部位细胞全部死亡;激发子可诱导烟草防卫反应中苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性提高;可快速诱导PR5基因的转录。