您的当前位置:首页正文

不同发育时间蓖麻鲜种子中毒蛋白含量的测定

2021-07-02 来源:易榕旅网
● C T _ ABIIICULI'URAE 华北农学报B口哪tl—I哪髓 ・201 5,30(3):1 86-1 91 不同发育时间蓖麻鲜种子中毒蛋白含量的测定 黄凤兰 ,雷 雪 ,朱国立 ,罗 蕊 ,陈晓凤 ,赵 永 ,李 跃 ,孙华军 (1.内蒙古民族大学生命科学院,内蒙古通辽028000;2.内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心,内蒙古通辽028000; 3.东北林业大学生命科学院,黑龙江哈尔滨 150036) 摘要:蓖麻是一种重要的油料作物,种子中含有毒蛋白,蓖麻毒蛋白具有相当明显的抗肿瘤作用。以2129蓖麻品 系不同发育时间的鲜种子为材料,利用磷酸盐提取法、BCA试剂盒法和UVwin5紫外V5.1.0、BandScan蛋白定量分 析、Excel、IBM SPSS Statistics软件,研究种子中毒蛋白的动态积累过程。结果表明:不同发育时间蓖麻鲜种子中,毒蛋 白的含量随着发育时间的增加而逐渐在发育完全成熟即60 d时达到最大;毒蛋白含量与粗蛋白含量、种仁质量、种子 质量分别呈极显著正相关、显著正相关和正相关关系。基于种子中毒蛋白含量将蓖麻鲜种子的发育时间分为3类: 第1类包括3O,4O,50,60 d,这些发育时间蓖麻鲜种子中蓖麻毒蛋白含量较高;第Ⅱ类只包括10 d,毒蛋白含量较低; 第Ⅲ类只包括20 d,毒蛋白含量中等。不同发育时间蓖麻鲜种子中毒蛋白的动态积累过程是,在种子发育l0~20, 20—30 d时迅速积累,30—60 d时积累速度较慢,完全成熟即60 d时毒蛋白含量达到最大。 关键词:蓖麻种子;毒蛋白;发育时间 中图分类号:¥565.6 文献标识码:A 文章编号:1000—7091(2015)O3一O186—06 dol:10.7668/hbnxb.2015.03.032 Measured at Different Developmental Time Content of Riein from Fresh Castor Seed HUANG Feng 1an 一,LEI Xue ,ZHU Guo—li 一,LUO Rui , CHEN Xiao feng ,ZHA0 Yong ,LI rue ,SUN Hua—jun (1.College of Life Science,Inner Mongolia University for the Nationalities,Tongliao 028000,China; 2.Inner Mongolia Industrial Engineering Research Center of Universities for Castor,Tongliao 028000,China; 3.College of Life Sciences,Northeast Forestry University,Harbin 1 50036,China) Abstract:Castor is an important oil crops,seeds containing ricin,which have an quite obviously effect on anti— tumor.In this experiment,we used 2 1 29 castor flesh seed which at different development time for the study,using phosphate extraction method,BCA kit method,UVwin5,ultravioletV5.1.0,BandScan protein quantitative analysis and Excel,IBM SPSS Statistics software to research dynamic accumulation process of ricin in seed.The results were as follows:ricin content of fresh castor seeds at different developmental time increases with development time,and gradually reached the maximum in 60 d when fully mature;ricin content and crude protein content was high—signii- fcant positive correlation,with quality of seeds was significant positive correlation,and seed quality were positive cor— relation.Based on seed riein content flesh castor seed development time will be divided into three categories:Class I including 30,40,50,60 d,these castor seeds ricin content was higher,type II included only 10 d,low ricin con— tent;class III included only 20 d,moderate ricin.The conclusion is as follows:dynamic accumulation process of ricin in flesh castor seeds at different developmental time is rapidly accumulated during seed development 1 0—20.20— 30 d,then 30—60 d became slow,ricin content reaches the maximum when 60 d fully ripe. Key words:Castor seeds;Ricin;Developmental time 收稿日期:2015—03—27 基金项目:国家自然科学基金项目(30760123;31160290);国家农业部公益性行业专项(201003057);内蒙古自治区高等学校“青年科技 英才支持计划”(NJYT一14一A10);市校合作项目(SXZD2012018);内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心开放基金项目 (BMYJ2011009) 作者简介:黄凤兰(1973一),女,山东菏泽人,教授,博士,主要从事蓖麻分子育种研究。 ^ C T ● 3期 黄风兰等:不同发育时间蓖麻鲜种子中毒蛋白含量的测定 lllllllCULTUlIII| 187 蓖麻(Ricinus cornmut ̄is L.)为大戟科蓖麻属植 物…,是世界十大油料作物之一,种子可以榨油。 蓖麻毒蛋白(Ricin)是一种植物毒蛋白,具有相当明 显的抗肿瘤作用,它们能通过抑制蛋白质合成来杀 死癌细胞,是一种对红细胞有强烈凝集活性的蛋白 质 。它于1888年由Stillmark从蓖麻种子中分离 得到并命名的。蓖麻毒蛋白相对分子质量约64.0 kDa,由A、B两条链构成,其毒性部分A链相对分子 质量为32.0 kDa,是一种N-糖苷酶,可失活60 S核 糖体,导致真核细胞的死亡,是活性链;B链相对分 子质量为34.0 kDa,是一种半乳糖结合型蛋白,几 乎可与所有的真核细胞上半乳糖残基相结合 , 是运载体;A、B链通过二硫键相连。曾佑炜等 曾 测定过蓖麻种子中毒蛋白的含量,Fenglan等 对通 辽地区的蓖麻品种种子中的毒蛋白含量进行了定量 测定;赵志强等 对蓖麻不同部位叶柄中的毒蛋白 含量进行了测定;罗蕊等 对蓖麻组培苗不同部位 叶片中毒蛋白含量进行了测定。但是对不同发育时 间蓖麻鲜种子中毒蛋白含量动态积累的研究未见 报道。 本研究以2129蓖麻品系的鲜种子为研究对象, 测定不同发育时间种子中的毒蛋白含量;毒蛋白含 量与种子质量、种仁质量、粗蛋白含量的相关性进行 分析;基于毒蛋白含量对蓖麻鲜种子的发育时间进 行聚类分析,以期研究不同发育时间蓖麻鲜种子中 毒蛋白含量的动态积累过程。 1 材料和方法 1.1试验材料 植物材料为2129蓖麻品系材料发育10,20, 30,40,50,60 d的鲜种子,由内蒙古民族大学的内蒙 古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心提供。 仪器:eppendorf移液枪,德国;Hema冷冻离心 机,珠海黑马医学仪器有限公司;BCD-556WSDH型 冰箱,澳柯玛股份有限公司;BSA224S-CW型电子天 平,赛多利斯科学仪器有限公司;pHS・3C精密pH 计,上海精密科学仪器有限公司;DYY一6C型电泳 仪,北京六一仪器厂;恒温干燥箱,精宏有限公司;格 兰仕微电脑-CH2082型电磁炉,中山市格兰仕生活 电器制造有限公司;WD-9406型胶片观察灯,北京 六一仪器厂;漩涡振荡仪,上海大有仪器;900 SE- RIES型超低温冰箱,美国Thermo;紫外分光光度计, 上海谱元仪器有限公司。 药品:磷酸氢二钠(Na:HPO ・12H:0)、磷酸二 氢钠(NaH2PO ・2H:0)、氯化钠(NaC1)、N,N一亚甲基 叫脏札l_|1111C● 双丙烯酰胺(BIS)、丙烯酰胺(Acrylamide)、三羟甲 基氨基甲烷(Tris-Base)、浓盐酸(HC1)、过硫酸铵 ((NH ) S 0。)、硫酸铵((NH ) SO )、十二烷基磺 酸钠(SDS)、四甲基乙二胺(TEMED)、甘氨酸 (Gly)、低相对分子质量蛋白相对分子质量标准(非 预染,Protein Marker)、冰乙酸(CH COOH)、乙醇 (C H OH)、考马斯亮蓝R一250(C H NⅫS Na)、异 丙醇((CH ) CHOH)、聚乙二醇(PEG8000)、甘油 (C H 0 )、溴酚蓝(c H 。Br 0 S)、BCA蛋白定量 试剂盒等,均购于北京庄盟国际生物基因科技有限 公司。液氮,购于通辽市通达气体公司。 试剂:缓冲液A(磷酸缓冲液PBS,含100 mmol/L NaC1,pH m--6.5)、30%(m/V)凝胶贮液、10%(m/V) 过硫酸铵、1.5 mol/L Tris—HC1(pH=8.8)、1 mol/L Tris-HC1(pH=6.8)、10%(m/V)SDS、5×SDS- PAGE Loading Buffer、1 X Tris—Glycine Buffer、考马斯 亮蓝R-250染色液、考马斯亮蓝脱色液。 用具:离心管(100,500,1 000 L)、研钵、研锤、 刀片、MD25 mm透析袋(MW8000-14000)、培养皿、 烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶等。 1.2试验方法 1.2.1 不同发育时间蓖麻鲜种子中粗蛋白的含量 测定粗蛋白的提取:参照Fenglan等 对大量蓖 麻种子中毒蛋白含量的测定方法,并对该方法进行 了优化。具体过程如下:称取一粒发育到某时间的 蓖麻种子,在液氮中充分研磨;加入3 mL 5 mmol/L 磷酸缓冲液(PBS,pH=6.5,含100 mmol/L NaC1,称 为缓冲液A),并充分混匀,4℃放置过夜;4℃下 14 000 r/rain离心30 rain,小心去除沉淀和白色脂 肪;重复离心一次,取上清;在上清中加入固体 (NH ):SO ,达到70%饱和度;4℃放置过夜;4 cI= 下14 000 r/rain离心30 rain;倒去上清,把沉淀溶解 在3 mL缓冲液A中;装入透析袋(MW:8 000~ 14 000),用PEG(相对分子质量8 000)包埋后4℃ 透析1.5 h;4℃下14 000 r/rain离心30 rain,取上清 即为粗蛋白。记录所得粗蛋白的体积,并设置3个 重复。 蛋白标准曲线的制作:制作标准曲线的方法和 步骤参照北京庄盟国际生物基因科技有限公司的 BCA蛋白定量试剂盒说明。 粗蛋白浓度的测定:取1 L的粗蛋白,稀释 100倍后测定Abs值,并根据蛋白标准曲线公式计 算稀释100倍后粗蛋白的浓度(txg/txL)。粗蛋白的 浓度( ̄g/IxL)(C)=(k.X稀释100倍后的Abs+ k0)X 100,ko=一0.080 91,k =0.982 79。 一- C T ● 3期 茎 兰兰:三璺查! 苎 兰 !兰竺皇竺兰竺 墨 !1 22髭黜 蹁监 2.2不同发育时间蓖麻种子粗蛋白含量测定结果 2.2.1粗蛋白提取结果 不同发育时间蓖麻鲜种 蛋白标准曲线折算出稀释100倍后粗蛋白的浓度, 计算出不同发育时间蓖麻鲜种子中粗蛋白的含量, 子的种子质量、种仁质量和得到的粗蛋白体积见表 1。从表1可以看出,种子质量波动在0.368 4~ 见表2。从表2可以看出,不同发育时间蓖麻鲜种 子中粗蛋白含量波动在3.651 5~14.793 9 mg,并 在0.01水平上差异显著。 0.486 2 g,在0.01水平上差异显著;种仁质量波动 范围在0.236 7~0.340 3 g,在0.O1水平上差异显 著;粗蛋白的体积波动在0.706 7~1.113 3 mL,在 0.05水平上差异显著。 2.2.2蛋白标准曲线的制作结果根据BCA蛋白 定量试剂盒说明,得出浓度计算公式:C=k,× (Abs)+k。,其校正方法为浓度法,k。:一0.080 91, k,=0.982 79,相关性为0.999 7,测量波长为562.0 am。从紫外分光光度计上得出的蛋白标准曲线见 图3。从图3可以看出,所制作的蛋白标准曲线能 达到要求。 2.2.3粗蛋白含量测定结果 不同发育时间蓖麻 鲜种子的粗蛋白稀释100倍后测定的Abs值、根据 表2不同发育时间蓖麻种子粗蛋白含量测定结果 Tab.2 Castor seeds at diferent developmental time crude protein assay results 浓度/(pg/p L) Concentration 图3蛋白标准曲线 Fig.3 Protein standard curve 2.3不同发育时间蓖麻鲜种子中毒蛋白含量的测 定结果 上差异显著;毒蛋白含量波动是0~2.800 2 mg,在 0.O1水平上差异显著。 2.3.1 粗蛋白的SDS.PAGE电泳结果 不同发育 时间蓖麻鲜种子的粗蛋白进行SDS—PAGE电泳,重 复3次,其中1次的结果见图4。从图4可以看出, 电泳结果清晰,可被用于BandScan蛋白定量分析软 件进行分析。 2.3.2毒蛋白条带灰度百分比分析和毒蛋白含量 测定结果 不同发育时间蓖麻鲜种子粗蛋白进行 1薰6.0 kDa■ M.蛋白Marker;1,2,3,4,5,6.发育l0,20, 3O,40,50,60 d的蓖麻鲜种子。 M.Protein Marker;1,2,3,4,5,6.The growth of Castor fresh seeds in 10,20,30,40,50,60 d. SDS.PAGE电泳后,每种蛋白条带的灰度值用Band- Scan蛋白定量分析软件进行分析,重复3次,其中1 次的分析结果见图5。 根据BandScan蛋白定量分析软件的3次分析 结果,得到毒蛋白含量占粗蛋白含量百分比,并计算 出不同发育时间蓖麻鲜种子中的毒蛋白含量,见表 图4不同发育时间蓖麻鲜种子粗蛋白SDS-PAGE电泳谱 Fig.4 The SDS-PAGE electropherogram of the obtained crude protein for the Fresh castor seeds 3。从表3可以看出,不同发育时间蓖麻鲜种子中毒 蛋白灰度百分比波动是0~22.86%,在0.01水平 at different developmental time 3期 黄凤兰等:不同发育时间蓖麻鲜种子中毒蛋白含量的测定 l9l 20 d,毒蛋白含量中等。 0 ∞ 5 如 O 矗; ∞ 15 m 20 ∞图 l25 7 T] I ]_J II Ⅲl 基于毒蛋白含量对蓖麻鲜种子 不同发育时间的聚类图 Fig・7 Based on ricin content of fresh seed clusters chart at diferent developmental time 综合上述结果,可以得出不同发育时间蓖麻鲜 种子中毒蛋白的动态积累过程是,在种子发育10~ 20,20~30 d时迅速积累,30~60 d时积累速度较 慢,完全成熟即60 d时毒蛋白含量达到最大。 3 结论与讨论 3.1 结论 蓖麻是一种重要的油料作物,种子中含有毒蛋 白,蓖麻毒蛋白具有相当明显的抗肿瘤作用。本研 究以2129蓖麻品系不同发育时间的鲜种子为材料, 利用磷酸盐提取法、BCA试剂盒法和UVwin5紫外 V5.1.0、BandScan蛋白定量分析、Excel、IBM SPSS Statistics软件,研究种子中毒蛋白的动态积累过程。 试验结果表明:不同发育时间蓖麻鲜种子中,毒蛋白 的含量随着发育时间的增加而逐渐在发育完全成熟 即60 d时达到最大;毒蛋白含量与粗蛋白含量、种 仁质量、种子质量分别呈极显著正相关、显著正相关 和正相关关系。基于种子中毒蛋白含量将蓖麻鲜种 子的发育时间分为3类:第1类包括30,40,50, 60 d,这些发育时间蓖麻鲜种子中蓖麻毒蛋白含量 较高;第Ⅱ类只包括10 d,毒蛋白含量较低;第Ⅲ类 只包括20 d,毒蛋白含量中等。结论如下:不同发育 时间蓖麻鲜种子中毒蛋白的动态积累过程是,在种 子发育l0~20,2O~30 d时迅速积累,30~60 d时积累 速度较慢,完全成熟即60 d时毒蛋白含量达到最大。 3.2讨论 本研究所用材料是不同发育时间的蓖麻种子, 应严格取材时间。在2129蓖麻品系主穗开花前1 d 去雄花、去掉发育较迟的雌花,套袋。第2天取其他 植株上雄花的花粉给雌花授粉,再套袋,记录授粉时 间。授粉5 d后去掉纸袋,一方面保证雌花授粉充 分并且不接受外来花粉,另一方面保证果实发育所 需要的光照条件。在授粉l0,20,30,40,50,60 d时 分别取蓖麻的果实,去除果皮,剥出种子用于试验。 在粗蛋白提取过程中,由于参照的方法 是对 50 g的种子中毒蛋白含量进行测定,样品量多,相对 误差小。在对单粒蓖麻鲜种子毒蛋白含量进行测定 的试验操作过程中,应尽量减小误差,可通过种子充 分研磨,尽量收集研钵和研锤上的蛋白质、充分溶解 蛋白质、硫酸铵沉淀完全等方式进行。 参考文献: [1] 郑鹭,祁建民,陈绍军,等.蓖麻遗传育种进展及其 在生物能源与医药综合利用潜势[J].中国农学通报, 2006,22(9):109—103. [2] Mosinger M.The clastogenic and blastogenic effects by ri・ cin on the reticuloendothelial system and the lymphoid and myeloid tissues:their theoretic and possible therapeu— tic value in canceroloy[J].Bull Acad Nat1 Med,1951, 135(3—4):70—74. [3]裴武红,沈倍奋,黎燕,等.rRTA:DS27,ricin:DS27 两种免疫毒素的初步比较[J].中国肿瘤生物治疗杂 志,1999,6(1):4—7. [4] 裴武红,沈倍奋,黎燕,等.rRTA:DS27免疫毒素的 制备和胞内运输[J].中国免疫学杂志,1999(15): 174—176. [5] 曾佑炜,宋光泉,彭永红,等.蓖麻毒蛋白的分离纯化和 毒理作用研究[J].中国农学通报,2004,20(4):23—26. [6] Fenglan Huang,Yongsheng Chen,Latu Suya,et a1.The a— nalysis on the content of ricin from castor seeds of Ricinus communis L.species in Inner Mongolia[J].Bioinformatics and Biomedical Engineering,2012,5:399—401. [7] 赵志强,黄凤兰,孙振娜,等.蓖麻不同部位叶柄毒蛋白 含量的测定[J].内蒙古农业科技,2014(1):26—28. [8] 罗 蕊,赵志强,黄凤兰,等.蓖麻毒蛋白在蓖麻组培 苗不同部位叶片中含量的测定[J].江苏农业科学, 2014,42(4):43—46. 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容