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橡胶草胶乳蛋白双向电泳方法的建立



全 文 :橡胶草(Taraxacum Kok-saghyz Rodin, TKS)是
一种产胶植物, 属于菊科蒲公英属植物, 又称俄罗
斯蒲公英。 1950 年在我国新疆发现了大量的野生
种[1], 目前分布在我国的东北﹑华北以及西北等地。
橡胶草喜冷凉气候, 适应性强, 干旱、 盐碱地等仍
可良好生长 。 橡胶草根部橡胶含量在 2.89%~
27.89%, 从橡胶草根部提取的橡胶, 与巴西橡胶
树胶乳的结构和性能相似。 橡胶草当年播种当年即
可收获提取橡胶, 产胶周期较短 [2]。 早在 20 世纪
50 年代, 前苏联为了建立天然橡胶的原料基地,
对橡胶草开展了大量的研究, 其中研究最多的是橡
胶草的栽培、 橡胶草乳管系统的发育及橡胶提取
等; 但目前国内外关于橡胶草胶乳蛋白质方面研究
的相关报道甚少。
电泳技术和层析技术已成为蛋白质分离的两大
主要技术 [3]。 在蛋白质组研究中应用最多的是二维
聚丙烯酰胺凝胶电泳(two-dimensional gel electrophoresis,
2-DE)。 样品的制备是双向电泳成功的关键 [4], 考
虑到橡胶草胶乳含有大量的色素、 多糖、 核酸及其
它一些次生代谢产物, 用常规蛋白提取方法杂质不
容易去除干净, 对后面的双向电泳过程干扰较大,
通过比较 Tris 饱和酚法和 TCA/丙酮沉淀法提取蛋
白质的双向电泳图谱, 明确适合橡胶草胶乳蛋白质
提取与双向电泳的条件。 通过对橡胶草胶乳蛋白质
的双向电泳实验, 为巴西橡胶树产胶相关的功能蛋
白研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
橡胶草由中国热带科学院橡胶研究所采胶生理
实验室从新疆引种, 2009 年 3 月 12 日种植于橡胶
研究所种质资源圃, 种植于荫棚区沙床内, 株行距
热带作物学报 2013, 34(2): 272-275
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2011-11-13 修回日期 2012-12-26
基金项目 乙烯刺激对橡胶树萜类次生代谢的调控(No. XJSYWFZX2009-15)。
作者简介 黄荣辉(1983年—), 男, 硕士研究生; 研究方向: 植物生理生化。 *通讯作者: 刘实忠, Email: sz_liu@126.com。
橡胶草胶乳蛋白双向电泳方法的建立
黄荣辉 1,2, 校现周 2, 仇 键 2, 刘实忠 2*, 罗世巧 2
王启超 1,2, 梅志刚 1,2, 牛静明 1,2
1 海南大学园艺园林学院, 海南海口 570228
2 中国热带农业科学院橡胶研究所, 海南儋州 571737
摘 要 采用 Tris 饱和酚法和TCA/丙酮沉淀法提取橡胶草(Taraxacum Kok-saghyz Rodin)胶乳蛋白质, 并建立蛋
白双向电泳方法。 结果表明, TCA/丙酮沉淀法得到的双向电泳图谱横条纹较多, 背景模糊, 得到约 446 个蛋白
质点; Tris 饱和酚法提取样品双向电泳的聚焦效果较好, 图谱显示约 630 个蛋白点, 其中包括较丰富的低分子
量蛋白。
关键词 橡胶草; 胶乳; 蛋白质; 电泳
中图分类号 S576 文献标识码 A
Establishment of Two-dimensional Electrophoresis for Taraxacum
Kok-saghyz Rodin Latex Protein
HUANG Ronghui1,2, XIAO Xianzhou2, QIU Jian2, LIU Shizhong2, LUO Shiqiao2
WANG Qichao1,2, MEI Zhigang1,2, NIU Jingming1,2
1 College of Horticulture and Landscape Architecture, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China
2 Rubber Research Institute, CATAS, Danzhou, Hainan 571737, China
Abstract The total protein samples of Taraxacum Kok -saghyz Rodin ( TKS) latex extracted by Tris -saturated
phenol method and trichloroacetic acid ( TCA) /acetone precipitation method were analyzed by two -dimensional
electrophoresis ( 2 -DE). The 2 -DE gel of TCA/acetone precipitation showed strong horizontal streaks and
background blur, and 446 protein spots; While the Tris -saturated phenol extraction was capable of generating
more than 630 protein spots, obtaining better effect of isoelectric focusing. There were more small proteins
revealed by Tris-saturated phenol extraction.
Key words Taraxacum Kok-saghyz Rodin; Latex; Protein; Electrophoresis
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2013.02.014
第 2 期 黄荣辉等: 橡胶草胶乳蛋白双向电泳方法的建立
为 20 cm×20 cm, 常规管理。 栽培数月后取成熟植
株根部胶乳进行实验。
1.2 试剂
固相 pH 剃度预制胶条(ReadyStrip IPG strip,
pH5~8, 17 cm); 载体两性电解质 (Bio-LyteTM3/
10Ampholyte, 40%(W/V); 丙烯酰胺 (acrylamide,
Acr); 甲叉丙烯酰胺(N, N-methylenebisacrylamide,
Bis); 甘氨酸(Glycine); 十二烷基磺酸钠(Sodium
Dodecyl sulfate, SDS); 甘油(Glycerol); 三羟甲基
氨基甲烷(Tris aminomethane Tris-base); 3-[(3-胆
酰胺丙基)-二乙胺]-丙磺酸(CHAPS); 二硫苏糖醇
(1, 4-dithiothreitol, DTT); 溴酚蓝 (Bromophenol
Blue); N, N, N′, N′-四甲基二乙胺(N, N, N′,
N′-Tetramethylethylenediamine, TEMED)过硫酸铵
(Ammonium persulfate, AP); (Agarose); 三氯乙酸
(TCA); 硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O); EDTA; 考马
斯亮兰 R-250(CBB R-250); 考马斯亮兰 G-250
(CBB G-250); 矿物油(Mineral Oil); 琼脂糖硫尿
(Thiourea); 牛血清白蛋白(BSA); 苯甲基磺酰氟
(PMSF); 碘乙酰胺(Iodoacetamide); 尿素(Urea);
标准蛋白质 Marker; 其它国产分析纯试剂。
1.3 主要仪器
Beckman RL8-80M型超高速离心机, Eppendorf
5415C型微量离心机, Bio-Rad IPG phor 等电聚焦
仪、 Ettan DALT 垂直电泳仪、 GS-800TM 校准光
密度扫描仪 、 PDQuest V 8.00 图像分析软件 ,
Amersham Biosciences Ultrospec4000 型紫外-可见
分光光度计。
1.4 实验方法
1.4.1 样品制备 每次采样时, 选择生长状况基
本一致的植株, 挖取根部, 洗净, 吸去根表面水
份, 用无菌刀片从距根尖处 3 cm 切断, 然后横切
根部(厚度大约 1 mm), 待切口胶乳渗出, 用移液
枪转移胶乳到蛋白提取液中(置冰上), 重复操作,
收集足量的胶乳。 样品收集过程中始终带上口罩及
手套, 以防污染。 收集到的橡胶草胶乳蛋白, 迅
速带回实验室进行胶乳蛋白质提取。 胶乳蛋白的
提取采用 TCA/丙酮沉淀法 [5]和 Tris 饱和酚法 [6]2 种
方法。
1.4.2 蛋白质的定量 用改良 Bradford 法测定吸
光度制作标准曲线, 根据待测样品的吸光值(波长
595 nm), 从标准曲线中计算出样品浓度[7]。
1.4.3 双向凝胶电泳 蛋白双向凝胶电泳方法参
考龚晶晶[5], 染色方法为银染[8]。
1.4.4 图像扫描 凝胶用 Bio-Rad 的 GS-800TM
校准光密度扫描仪进行扫描, 得到的数字化图像文
件用 PDQuest8.0.0 数据处理软件进行分析。
2 结果与分析
2.1 SDS-PAGE 图谱比较
Tris 饱和酚法和 TCA/丙酮沉淀法提取橡胶草
胶乳蛋白的单向电泳比较见图 1, 由图 1可以看出,
2 种方法所得到的蛋白条带主要集中在 66.4 ku 以
下, 同时可看出 2 种方法所得单向胶图之间的差
异: 整体上, Tris 饱和酚法所得条带较清晰, TCA/
丙酮沉淀法所得条带稍模糊; 从蛋白质分子量比
较, 用 Tris 饱和酚法得到的低分子量蛋白条带较
多, 在 14.3~20.1 ku, Tris 饱和酚法得到的蛋白条
带, 比相同区域内用 TCA/丙酮沉淀法得到的条带
多; 在高分子量区域(蛋白分子量 66.4 ku 以上),
TCA/丙酮沉淀法得到的蛋白条带更多, 相比此区
域内 Tris饱和酚法得到的蛋白条带较少。
2.2 双向电泳图谱比较
分别用 Tris 饱和酚法和 TCA/丙酮沉淀法提取
橡胶草胶乳总蛋白, 通过对 2种方法的双向电泳结
果图谱比较分析, 得知以上方法均得到较好的蛋白
2-DE 图谱。 2 种提取方法的蛋白上样量均为 300
ug, 采用银染染色后用 PDQuest8.0.0 数据处理软件
进行分析后发现, Tris 饱和酚法得到蛋白点约为
630 个, TCA/丙酮沉淀法得到蛋白点约 446 个, 两
200
116
97.2
66.4
44.3
29.0
20.1
14.3
M A B
ku
图 1 Tris 饱和酚法(A)和 TCA/丙酮沉淀法(B)
提取橡胶草胶乳蛋白的单向电泳比较
273- -
第 34 卷热 带 作 物 学 报
者对比大约少了 29%; 2 种提取方法均出现横条
纹, 通过对比可看出, TCA/丙酮沉淀法 2-DE 图谱
上的横条纹较为明显, 造成背景模糊(图 2); 对比
2-DE 图谱相同区域的局部放大图可知, Tris 饱和
酚法得到的蛋白质点更为清晰饱满, 而用 TCA/丙
酮沉淀法所得到的蛋白点相对模糊些(图 3); 此
外, 通过对比低分子量区域的局部放大图, 用 Tris
饱和酚法得到的蛋白点较多, 而 TCA/丙酮沉淀法
得到的蛋白点相对少, 也就是损失了不少低分子量
的蛋白(图 4), 造成这种原因可能是由于某些蛋白
被 TCA/丙酮变性沉淀后, 这些蛋白沉淀很难重新
溶解, 从而引起蛋白的损失 [9]。 这说明, 在相同聚
焦条件下, 采用 Tris 饱和酚法能得到相对多的低
分子量蛋白; 重复 3 次 Tris 饱和酚法 2-DE 电泳结
果表明, 所提取的蛋白样品的稳定性和重复性均非
常高。
图 3 橡胶草总蛋白 TCA/丙酮沉淀法(A)和Tris饱和酚法(B)电泳图谱局部对比
A B
A B
图 4 TCA/丙酮沉淀法(A)与Tris 饱和酚法(B)缺失蛋白质点的局部2-DE对比图谱
图 2 两种提取方法的双向电泳图谱
IEF (pH5-8), 17 cm IEF (pH5-8), 17 cm
SD
S-
PA
GE
SD
S-
PA
GE
A B
A: TCA/丙酮沉淀法; B: Tris 饱和酚法。
274- -
第 2 期
3 讨论与结论
自然界中大约有 2 000 种产胶植物, 均具有特
化的细胞结构——乳管, 其成分较为复杂, 主要有
水、 碳氢化合物、 树脂、 油脂、 生橡胶等 [10]。 由于
易获取大量胶乳, 目前巴西橡胶树的胶乳蛋白组研
究比较多 [11-13], 而橡胶草的蛋白组研究则刚起步。
因此建立可靠的样品制备方法, 尽可能去除干扰物
质, 从组织或者细胞中得到较多的蛋白种类, 是进
一步开展橡胶草蛋白组研究的基础。
本研究以橡胶草为材料, 采用了 TCA/丙酮沉
淀法和 Tris 饱和酚法 2 种蛋白质制备方法。 前者
能获得更多的高分子量蛋白, 但蛋白质沉淀在裂解
液中不能完全溶解, 图谱出现较多横条纹, 且得到
的低分子量蛋白偏少, 经初步分析, 可能是由某些
蛋白变性沉淀后难以重新溶解造成。 与 TCA/丙酮
沉淀法相比, Tris 饱和酚法操作稍显繁琐, 但得到
的蛋白质沉淀可溶性好, 其 2-DE 图谱分辨率和显
示的蛋白质点数都明显好些, 尤其是低分子量蛋白
更为丰富。 此结果也证实了 Tris 饱和酚法在多糖
和多酚去除上的优势, 最大限度地消除杂质对蛋白
提取的影响, 适用于杂质含量较高的植物蛋白质样
品的提取[14-15]。
从单向电泳和 2-DE 电泳结果中看出, 用 Tris
饱和酚法在低分子量区域能获得种类较为丰富的蛋
白质; 而巴西橡胶树胶乳蛋白组研究表明, 许多重
要蛋白质仅分布在低分子量区域, 如小橡胶粒子蛋
白 SRPP 的分子量为 24 ku, 橡胶延伸因子 REF 的
分子量仅为 14 ku[11,16]。 因此, Tris 饱和酚法在巴西
橡胶树产胶相关的功能蛋白研究方面较 TCA/丙酮
沉淀法更具优势。
综上所述, 本研究对比了 2 种蛋白质制备方
法, 确定了 Tris 饱和酚法是一种较好的橡胶草胶
乳蛋白提取方法, 适合于胶乳蛋白质提取与双向电
泳的条件, 为橡胶草产胶相关蛋白功能的深入研究
奠定了基础。
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责任编辑: 叶庆亮
黄荣辉等: 橡胶草胶乳蛋白双向电泳方法的建立 275- -