技术领域
本发明属于生物农药,具体涉及一种花脸蘑蛋白LsAPI及其制备方法和应 用。
背景技术
植物病毒病是仅次于真菌病的病害,每年给农业生产造成严重损失,如全 球每年仅烟草花叶病毒(简称TMV)所造成的损失就可达1亿美元,目前对于 烟草花叶病毒还没有有效的防治方法。
食用菌含有的蛋白种类多样,不仅营养丰富,而且还含有许多活性物质, 对于提高人体免疫力、防癌、抗癌都有一定的作用。目前有关食用菌中抗病毒 活性物质的研究主要集中于抗动物病毒方面,在抗植物病毒方面的研究很少。
花脸蘑(Lepista sordida),属担子菌亚门(Basidiomycotina),层菌纲 (Hymenomycetes),伞菌目(Agaricales),口蘑科(Tricholomataceae),香蘑 属(Lepista)。其子实体一般中等大小;幼嫩时其菌盖稍上凸,呈钟状,成熟的 子实体菌盖呈平展状态。花脸蘑蛋白质含量丰富,粗蛋白含量为40.5%,且氨 基酸组成比较齐全。但是其人工培养较困难。在我国,野生花脸蘑的分布较广, 在黑龙江,河北,河南,甘肃,青海,四川,新疆,西藏,内蒙古,广西,云 南,湖南,福建均有分布。专利申请《花脸蘑提取物以及它的制备方法与应用》 (200810223439.5)公开了一种花脸蘑提取物和花脸蘑蛋白提取物,以及它们 在防治烟草花叶病毒病上的应用,但是并没有明确具体的活性物质,因此,有 待进一步的研究和探索。
发明内容
本发明目的是提供一种抗植物病毒的花脸蘑蛋白LsAPI。
本发明另一个目的是提供上述花脸蘑蛋白LsAPI的制备方法。
本发明第三个目的是提供上述花脸蘑蛋白LsAPI在防治烟草花叶病毒病上 的应用。
实现本发明的技术方案如下:
本发明一种抗植物病毒的花脸蘑蛋白LsAPI,所述花脸蘑蛋白来自花脸蘑 (Lepista sordida),其N端氨基酸序列为:ATVSFFAGADCTGRN(SEQ ID No:1)。
上述花脸蘑蛋白LsAPI,按照如下方法制备:
(1)、将花脸蘑子实体粉末加入0.01~0.05mol/L、pH6.0~9.0的磷酸缓 冲液中浸泡1~3h,然后离心,收集上清液;
(2)、向步骤(1)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为50%,在0~6℃下 放置6~16h,然后离心,收集上清液;
(3)、向步骤(2)所得的上清液中加入硫酸铵至饱和度为70%,在0~6 ℃下放置6~16h,然后离心,收集沉淀;
(4)、用0.1~0.3mol/L、pH为6.0~9.0的磷酸缓冲液溶解步骤(3)所 得沉淀,然后经1~3倍重量的重蒸馏水透析8~16小时,将透析得到的透析液 分别用3KD和30KD的超滤管进行超滤截留,留取分子量为9~90KD之间的蛋白 溶液;
(5)步骤(4)所得蛋白溶液经阴离子交换柱分离,用0.02mol/L、pH8.0 的Tris-HCl洗脱,收集洗脱液,该洗脱液中所含物质即为花脸蘑蛋白LsAPI。
按照通用的命名法,将上述所得花脸蘑蛋白命名为LsAPI(Lepista Sordida Antivirus Protein)。
上述花脸蘑蛋白LsAPI步骤(1)中所述的花脸蘑菌丝干粉与磷酸缓冲液之 间的比例为1g∶10~25ml。
上述花脸蘑蛋白LsAPI步骤(1)中所述的磷酸缓冲液的pH值优选为8.0。
上述花脸蘑蛋白LsAPI步骤(1)、(2)或步骤(3)中所述的离心的速度为 10000rpm。
上述花脸蘑蛋白LsAPI步骤(1)、(2)或步骤(3)中所述的离心的时间为 25min。
所述的花脸蘑菌丝干粉可于市场上购买得到。
上述花脸蘑蛋白LsAPI的制备方法,包括如下步骤:
(1)、将花脸蘑子实体粉末加入0.01~0.05mol/L,pH6.0~9.0的磷酸缓 冲液中浸泡1~3h,然后离心,收集上清液;
(2)、向步骤(1)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为50%,在0~6℃下 放置6~16h,然后离心,收集上清液;
(3)、向步骤(2)所得的上清液中加入硫酸铵至饱和度为70%,在0~6 ℃下放置6~16h,然后离心,收集沉淀;
(4)、用0.1~0.3mol/L、pH为6.0~9.0的磷酸缓冲液溶解步骤(3)所 得沉淀,然后经1~3倍重量的重蒸馏水透析8~16小时,再将透析得到的透析 液分别用3KD和30KD的超滤管进行超滤截留,留取分子量为9~90KD之间的蛋 白溶液;
(5)步骤(4)所得蛋白溶液经阴离子交换柱分离,然后用0.02mol/L、 pH8.0Tris-HCl洗脱,收集洗脱液,洗脱液中所含物质即为花脸蘑蛋白LsAPI。
上述制备方法步骤(1)中所述的花脸蘑菌丝干粉与磷酸缓冲液之间的比例 为1g∶10~25ml。
上述制备方法步骤(1)中所述的磷酸缓冲液的pH值优选为8.0。
上述制备方法步骤(1)、(2)或步骤(3)中所述的离心的速度为10000rpm。
上述制备方法步骤(1)、(2)或步骤(3)中所述的离心的时间为25min。
上述制备方法如无特别说明,均为常规方法。
本发明花脸蘑蛋白LsAPI可用于防治植物病毒,如烟草花叶病毒等。具体 方法为将本发明花脸蘑蛋白用水稀释至蛋白总浓度为100~200ug/mL,喷施于 3~4叶期烟草上即可。
本发明具有的优点和有益效果:(1)本发明将花脸蘑蛋白提取物中的活性 物质具体为一种单一的蛋白,为获得该蛋白的氨基酸序列及其编码基因提供了 基础,进而为遗传工程应用该蛋白提供了可能;(2)本发明花脸蘑蛋白LsAPI 对植物病毒的抑制效果好,如在花脸蘑蛋白浓度为100ug/mL时喷施烟草72小 时后,对烟草花叶病毒的抑制率达到91.56%;(3)本发明花脸蘑蛋白LsAPI为 天然提取物,对人类和环境均无害,使用安全;(4)本发明花脸蘑蛋白LsAPI 制备方法简单,原料易得,成本较低,适于大规模的生产和应用。
附图说明
图1为花脸蘑蛋白LsAPI的SDS-PAGE鉴定图谱,其中1为LsAPI,2为分 子量标准。
图2为用分子筛(Gel filtration)鉴定花脸蘑蛋白LsAPI的分子量的曲 线图其中图2a中A为牛血清白蛋白、B为鸡卵清蛋白、C为胰蛋白酶;
图2b中为花脸蘑蛋白LsAPI。
具体实施方式
下述实施例中所述的方法,如无特别说明,均为常规方法。下述实施例中 所述的百分含量,如无特别说明,均为质量百分含量。
实施例1 花脸蘑蛋白LsAPI的制备
按照如下方法制备:
(1)将花脸蘑子实体粉末2g加入到0.025M、pH8.0的磷酸缓冲液20ml 中浸泡2h,然后10000rpm离心25min,弃沉淀,取上清液。
(2)向步骤(1)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为50%,在4℃放置 8h,然后10000rpm离心25min,弃沉淀,取上清液。
(3)向步骤(2)所得上清液加入硫酸铵至饱和度为70%,在4℃放置8h 后,10000rpm离心25min,收取沉淀。
(4)离心后的沉淀用0.025mol/L、pH8.0的磷酸缓冲液溶解后,然后经3 倍重量的重蒸馏水透析10小时,将透析得到的透析液分别用Amicon Ultra-15 3KD和30KD超滤管(Millipore公司生产)进行超滤截留,得到分子量在9~ 90KD的蛋白溶液。
(5)步骤(4)所得蛋白溶液经阴离子交换柱分离,用0.02mol/L、pH8.0 Tris-HCl洗脱,收集洗脱液,该洗脱液中所含物质即为花脸蘑蛋白LsAPI。
实施例2 花脸蘑蛋白LsAPI的制备
按照如下方法制备:
(1)将花脸蘑子实体粉末2g加入到0.03M,pH9.0的磷酸缓冲液30ml中 浸泡3h,然后10000rpm离心25min,弃沉淀,取上清液。
(2)向步骤(1)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为50%,在6℃放置 12h后,10000rpm离心25min,弃沉淀,取上清液。
(3)向步骤(2)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为70%,在6℃12h后, 10000rpm离心25min,弃上清,收取沉淀。
(4)用0.03mol/L、pH9.0的磷酸缓冲液溶解步骤(3)所得沉淀,然后经 1倍重量的重蒸馏水透析13小时,将透析得到的透析液分别用Amicon Ultra-15 3KD和30KD的超滤管(Millipore公司生产)进行超滤截留,得到分子量在9~ 90KD的蛋白溶液。
(5)步骤(4)所得蛋白溶液经阴离子交换柱分离,再用0.02mol/L、pH8.0 Tris-HCl洗脱,收集洗脱液,该洗脱液中所含物质即为花脸蘑蛋白LsAPI。
实施例3 花脸蘑蛋白LsAPI的制备
按照如下方法制备:
(1)将花脸蘑子实体粉末2g加入0.01mol/L、pH6.0的磷酸缓冲液50ml 中浸泡1h,10000rpm离心25min,取上清液。
(2)向步骤(1)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为50%,在2℃放置 6h,然后10000rpm离心25min,弃沉淀,取上清液。
(3)向步骤(2)所得上清液中加入硫酸铵至饱和度为70%,在2℃放置 6h,10000rpm离心25min,弃上清,收取沉淀。
(4)用0.01M,pH6.0的磷酸缓冲液溶解步骤(4)中所得沉淀,然后经2 倍重量的重蒸馏水透析16小时,将透析得到的透析液分别用Amicon Ultra-15 3KD和30KD的超滤管(Millipore公司生产)进行超滤截留,得到分子量在9~ 90KD的蛋白溶液;
(5)步骤(4)所得蛋白溶液经阴离子交换柱分离,用0.02mol/L、pH8.0 Tris-HCl洗脱,收集洗脱液,洗脱液中所含物质即为花脸蘑蛋白LsAPI。
实施例4 花脸蘑蛋白LsAPI的电泳鉴定
按照如下方法进行:
(1)配制分离胶和浓缩胶分离胶浓度12%(每5mL凝胶中含1.6mL去离 子水,2.0mL 30%Acrylamide,1.3mL 1.5M pH8.8Tris-HCl,50μL 10%SDS, 50μL 10%过硫酸铵,2μL TEMED),浓缩胶浓度5%(每3mL凝胶中含2.1mL 去离子水,0.5mL 30%Acrylamide,0.38mL 1.5M pH8.8Tris-HCl,30μL 10%SDS, 30μL 10%过硫酸铵,3μL TEMED)。
(2)用微量进样器取实施例1所制备的花脸蘑蛋白每孔进样15μL。浓缩 胶30V/cm,分离胶20V/cm,待指示剂距离凝胶底端1cm时停止电泳。
(3)染色及脱色:固定(30min)-致敏(30min)-水洗(3次,每次10min) -银染(20min)-水洗(2次,每次1min)-显色(视情况而定)-终止(10min) -保存(1%冰醋酸中,4℃保存)。
结果(如图1)电泳显示只有一条蛋白条带,无其他杂带,说明实施例1 中所得花脸蘑蛋白LsAPI为一种单一的蛋白质,通过迁移率计算本发明花脸蘑 蛋白LsAPI的分子量为16.4KD。
实施例5 花脸蘑蛋白LsAPI的凝胶层析测定
按照如下方法进行:
(1)凝胶层析过程于4℃进行,所用试剂均经过滤和脱气处理。凝胶层析 采用SephacrylTM S-200(1.6cm×60cm)预装层析柱,去离子水充分平衡至280nm 紫外吸光值不再变化。
(2)用实施例1所制备的花脸蘑蛋白上样,去离子水0.5mL/min洗脱,280nm 检测其紫外吸光值。标准蛋白分别采用牛血清白蛋白(66.0kDa)、鸡卵清蛋白 (44.28kDa)和胰蛋白酶(25.0kDa)(购于Merck公司),以相同条件洗脱。 分别记录LsAPI及标准蛋白的洗脱体积,绘制标准曲线,计算LsAPI的分子量。
(3)结果根据标准蛋白分子量和洗脱体积(牛血清白蛋白(66.0kDa)、鸡 卵清蛋白(44.28kDa)、胰蛋白酶(25.0kDa)和实施例1所制备的花脸蘑蛋白 的洗脱体积分别为32.46mL、37.07mL、109.91mL和36.95mL)(见图2a和2b) 绘制标准曲线,得到回归方程,通过花脸蘑蛋白的洗脱体积计算出本发明花脸 蘑蛋白LsAPI的分子量为16.4kD,结合其SDS-PAGE分子量,推测花脸蘑蛋白 LsAPI为2个相同亚基组成的蛋白。
实施例6 本发明花脸蘑蛋白LsAPI的N-端氨基酸序列测定
按照如下方法进行:
(1)取出PVDF膜,用甲醇浸泡数秒钟,然后放入CAPS电印迹缓冲液中。
(2)取出实施例4所得的电泳凝胶,在CAPS缓冲液中浸泡10分钟。
(3)在50V恒压条件下(100-170mA)于室温下进行电印迹转移2小时。
(4)取出PVDF膜并用去离子水略为漂洗,用甲醇浸泡数秒钟,然后进行 染色。
(5)考马斯亮蓝染色,可将0.1%考马斯亮蓝R-250溶于40%甲醇/1% 乙酸,染色50秒,用50%甲醇脱色,并用去离子水充分洗涤,然后将剪下待 测序的条带经北京大学生命科学中心进行N端氨基酸序列分析。
(6)结果所测得花脸蘑蛋白LsAPI的N端氨基酸序列为:ATVSFFAGADCTGRN (SEQ ID No:1)。
实施例7 花脸蘑蛋白LsAPI抑制烟草花叶病毒试验
(1)喷雾防治处理:将实施例1得到的花脸蘑蛋白LsAPI分别用水稀释到 不同的蛋白浓度(见表1),分别对三至四叶期的枯斑三生烟进行整株喷雾,每 个处理三个重复,每个重复三株,每株三片叶子。同时用清水喷施于三至四叶 期的枯斑三生烟作为对照(CK),设置三个重复,每个重复三株,每株三片叶子。
(2)病毒接种液的制备:病毒来源为本研究室保存的TMV普通株系(以普 通烟为寄主,活体保存),其获取方法是:将感染烟草花叶病毒TMV普通株系的 普通烟的叶片去除主脉,与pH8.0的0.01mol/L的PBS按1g/20ml混合,每 20mlPBS加0.015g金刚砂,将叶片充分研磨,得到接种液。
(3)接种:将按步骤(1)的方法喷雾72小时后得到的枯斑三生烟植株, 用步骤(2)得到的接种液进行摩擦接种(植病研究方法(第三版),方中达,中 国农业出版社)接种后立即用清水冲洗,于温室中培养,培养条件为28℃光照 12小时,18℃无光照12小时,交替进行。
(4)抑制率计算:接种72小时后观察枯斑三生烟叶片产生枯斑数量,按 下式计算出枯斑抑制率。
X=(CK-Y)/CK×100 (式I)
式I中,X为枯斑抑制率,单位:%;CK为清水对照叶片的平均枯斑个数, 单位:个;Y为经LsAPI诱导处理后叶片的平均枯斑个数,单位:个。
表1 花脸蘑蛋白LsAPI抗烟草花叶病毒试验结果
结果从表1可以看出,本发明花脸蘑蛋白LsAPI有较高的抗TMV活性,尤 其在浓度为100μg/mL时,其枯斑抑制率可达90%以上。
序列表
<110>北京市农林科学院
<120>一种花脸蘑蛋白LsAPI及其制备方法和应用
<160>1
<170>PatentIn version 3.5
<210>1
<211>15
<212>PRT
<213>Lepista sordida
<400>1
Ala Thr Val Ser Phe Phe Ala Gly Ala Asp Cys Thr Gly Arg Asn
1 5 10 15