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单细胞真核绿藻在中国绿水螅(Hydra sinensis)体内共生是发育生物学和细胞生物学等领域有较高科研价值的特殊生物学现象。我们在对绿水螅宿主与共生藻相互关系的前期研究中发现,去除共生藻的绿水螅仍能长期存活和繁殖,离体共生藻却失去自由存活能力。这种非对称依赖型共生关系的机理值得深入研究,而水螅与共生藻间的识别特异性、相容、协同、互作、代谢流和基因流等共生策略是其中的重要科学问题。本课题组在进行中国绿水螅转录组分析时发现了绿水螅的抗坏血酸盐过氧化物酶基因EST片段,而该酶是一种植物性的过氧化物酶。 本研究主要内容包括:⑴根据本实验室前期开展的中国绿水螅转录组实验获得的抗坏血酸盐过氧化物酶基因(ascorbate peroxidase,APX)的EST数据设计2条特异性引物,特异性引物分别与试剂盒接头引物配对进行5’RACE和3’RACE。再根据5’RACE和3’RACE PCR产物测序结果设计用于扩增中国绿水螅APX基因编码区全长序列的上、下游特异性引物,以中国绿水螅SMART RACE cDNA文库为模板扩增了其APX基因编码区全长序列。PCR产物纯化后与克隆载体pMD-18T连接,转化E.coliJM109菌株。运用菌落PCR方法鉴定阳性克隆后进行DNA测序(重组质粒命名为pMD18-T-HSAPX),测序结果表明中国绿水螅APX基因编码区全长序列为1104个核苷酸,编码367个氨基酸。基于APX氨基酸序列数据的生物信息学分析表明中国绿水螅APX蛋白与植物APX蛋白同源、而与动物性的过氧化物酶没有关联。中国绿水螅APX基因cDNA序列的成功克隆为深入探讨水螅APX基因的来源及水螅APX蛋白的生理功能奠定了基础。⑵以已制备的pMD18-T-HSAPX重组质粒为模板、采用重叠延伸PCR(PCR)方法对中国绿水螅APX基因的密码子进行了优化,再基于原核表达质粒pET-GST多酶切位点的特点设计引物,经分子克隆方法把中国绿水螅APX基因编码区全长序列连接到原核表达质粒pET-GST上,构建重组原核表达载体pET-GST-HSAPX,转化E. coli BL21(DE3)菌株,IPTG诱导表达重组蛋白。SDS-PAGE胶检测结果表明本实验成功表达了中国绿水螅重组GST-HSAPX蛋白,并且该重组蛋白的主要存在形式为可溶性蛋白。本实验获得的重组蛋白将有助于后续制备相应抗体及利用分子免疫方法研究APX蛋白在水螅体内的表达模式和表达动态等科研工作的开展。