植物凝集素的防卫功能及其研究进展
植物凝集素在植物保护中的研究进展
研究报告收稿日期植物凝集素在植物保护中的研究进展陈达嵩郑月琼福建泉州农业学校,泉州中图分类号: S4 文献标识码:A 文章编号植物凝集素最早发现于1888年, Stillmark在蓖麻(Ricinus communisL·)籽萃取物中发现了一种细胞凝集因子,它具有凝集红细胞的作用。
它是一类具有特异糖结合活性的蛋白,具有一个或多个可以与单糖或寡糖特异可逆结合的非催化结构域。
根据植物凝集素亚基的结构特征,植物凝集素分成4种类型:部分凝集素、全凝集素、嵌合凝集素、超凝集素;根据氨基酸序列的同源性及其在进化上的相互关系,植物凝集素分为7个家族:豆科凝集素、几丁质结合凝集素、单子叶甘露糖结合凝集素、2型核糖体失活蛋白、木菠萝素家族、葫芦科韧皮部凝集素和苋科凝集素。
植物凝集素可识别并结合入侵者的糖结构域从而干扰该入侵者对植物产生的可能影响;植物凝集素的糖结合活性是针对外源寡糖,参与植物的防御反应。
许多植物凝集素可结合到诸如Glc、或Gal 的单糖上,尤其对植物中不常见外来的寡糖具有更高的亲和性。
/dxddfllw/例如:结合几丁质植物凝集素识别真菌细胞壁及无脊椎动物的外骨骼成分中的碳水化合物。
另外,许多凝集素在较高PH范围内稳定、抗热、抗动物及昆虫蛋白酶等等。
有些凝集素甚至是完全稳定的蛋白质,如从刺荀麻茎中分离出的凝集素在三氯乙酸中保持稳定,沸煮也不会失活。
等(1998)认为大多数植物凝集素存在于储藏器官中,它们既可能作为一种氮源,也可以在植物受到危害作为一种防御蛋白发挥功能[1]。
因此植物凝集素是植物防御系统重要的组成部分,在植物保护上起着重要作用。
笔者就植物凝集素在植物保护上的研究进展作一综述。
对植物病原菌的作用植物凝集素作为微生物与植物的共生介质,可防止植物病原菌对植物的危害。
Mishkid等研究发现,植物凝集素常积累于病原菌易侵染的部位,预示着凝集素可能参与对病原菌的防御[2]。
·1 对植物病原真菌的作用已有实验证明,植物凝集素能结合真菌细胞、抑制孢子萌发和菌丝体生长。
研究凝集素的意义
研究凝集素的意义凝集素是一类在生物体内发挥重要生物学作用的分子。
它们主要分布在人体内的细胞表面和体液中，能够通过特殊的结合机制与细胞表面的特定受体进行结合，并传递生理信号，从而调节细胞的生存、增殖、分化、肿瘤转移等生物学过程。
因此，深入研究凝集素的意义是非常重要的。
1.了解凝集素的分布和功能，便于疾病的检测与治疗凝集素广泛存在于各种细胞表面和血液中，其与受体的结合和信号传导在细胞和组织的生长、分化和死亡等过程中发挥重要作用。
例如，由于不同肿瘤细胞表面存在不同的凝集素受体，因此研究不同凝集素与其受体的结合机制和信号传导，可为肿瘤的检测和治疗提供重要的理论基础。
2.探究凝集素在细胞黏附和移动过程中的作用，揭示肿瘤细胞转移机制凝集素可通过与细胞表面的受体结合，调控细胞黏附和移动。
此外，凝集素还能够影响细胞膜透性、信号传导途径以及其他细胞因子的表达和功能。
这些作用对肿瘤细胞转移起到重要的作用。
研究不同凝集素在细胞移动过程中的作用、以及它们与其他信号通路的相互作用，有助于揭示肿瘤细胞的转移机制。
3.研究凝集素在免疫系统中的功能，对于探索自身免疫性疾病的发病机制凝集素在调节免疫系统中具有重要作用。
一些凝集素在细胞间的调节胞外基质黏附而介导免疫细胞的泳动、趋化和功能发挥方面发挥作用。
凝集素还参与了免疫反应相关机制的调节。
研究凝集素的免疫调节作用，有助于揭示自身免疫性疾病的发病机制，为自身免疫性疾病的治疗提供新的策略。
4.研究凝集素在神经系统的功能，对于神经退行性疾病的治疗有一定的帮助研究发现凝集素在神经系统中具有重要作用，如神经细胞凝集素可能参与神经元发育、再生和维护，血管凝集素可能影响血管的生理活动。
此外，一些研究提示凝集素可能参与神经的兴奋、抑制传导，从而影响神经功能。
研究凝集素在神经系统中的作用，有助于深入了解神经退行性疾病的病理生理学机制，探索神经退行性疾病的治疗方法。
总之，研究凝集素的分子结构、功能和作用机制，对于心血管疾病、肿瘤、免疫性疾病和神经退行性疾病等疾病的预防和治疗都有重要的意义。
细胞生物学实验报告——凝血
图1. 凝集素介导的细胞与分子或细胞间相互作用模型（引自Chapman and Hall 1989）。
A. 同种细胞间相互作用。
B. 不同种细胞间相互作用。
在本实验中，土豆块茎凝集素介导的红细胞凝集属于A 类中由上至下数第二种类型，即凝集素可溶，可以同时与两个红细胞表面的糖蛋白寡糖链结合，在两个红细胞之间形成连接。
山东大学细胞生物学实验报告植物凝集素介导的红细胞凝集反应姜政 2012/10/6实验目的：观察凝血的过程和凝血后红细胞的聚集状态，理解细胞间凝集反应与细胞膜表面结构的关系，了解植物凝集素使红细胞凝集的基本原理和凝集素的应用领域。
实验原理：凝集素（Lectins ）是一种能与细胞膜表面糖蛋白寡糖链特异性结合的蛋白质，多数含糖，广泛存在于植物提取物、动物组织、各种微生物包括病毒中，其中以植物凝集素（Phytohemagglutinin ，PHA ）分离到的种类最多。
植物凝集素在植物体内主要参与防卫机制[1]，识别入侵微生物和愈合伤口，在豆类植物中，凝集素还与植物与特定固氮菌形成共生有关[2]；在体外，凝集素最典型的效应是引起细胞凝集。
通常认为，凝集素介导细胞凝集的基本原理是：可溶性凝集素分子能与细胞膜表面的糖蛋白寡糖链特异性结合，使不同细胞的糖蛋白通过凝集素分子彼此连结，进而引起细胞间凝集（图1）。
红细胞膜表面有大量糖蛋白，其中一些糖蛋白具有特异性，比如人类A 型红细胞表面的α-N -乙酰-D-半乳糖胺和O 型红细胞表面的α-L-海藻糖就分别决定了人类的A 血型和O 血型[3]。
本实验就是利用植物凝集素与红细胞表面糖蛋白受体的特异性结合实现红细胞凝集。
土豆块茎凝集素（potato tuber lectin ）是一种能结合几丁质的富含羟脯氨酸的糖蛋白，单体分子量约50, 000，包含至少三个不同的结构域，其中富含胱氨酸的区域与麦胚凝集素（wheat germ agglutinin ，WGA ）等几丁质结合蛋白具有同源性[1, 4]。
凝集素的分类和功能【范本模板】
凝集素的分类和功能彭健鹏2012141242048摘要：由于凝集素在现在研究发现其特异性的识别功能可以用于肿瘤和HIV的治疗，所以学者们对于凝集素的关注有了极大提高。
本文就尝试关于凝集素的分类与其功能做一个综合性的概述.关键词：凝集素分类功能研究Classifications And Functions Of LectinsAbstract：Researchers were very interested in lectins ，because lectins’ the specific distinguishing would be used to cure tumors and HIV. I’d like to try to summary the classifications and functions of lectins in this article。
Keyword：Lectin Classification Research of Function凝集素（lectin）是一类具有高度糖结合特异性的一类糖蛋白。
通常这类糖蛋白都具有至少一个非催化结构域,而且专一结合单糖或者寡糖的过程是一个可逆的过程,且这类蛋白不具有免疫源性和酶的性质【1】。
最早发现凝集素是在1888年，当时,Stillmark在蓖麻子中发现了一种蛋白酶细胞凝集因子【2】。
至今，人们已经发现了接近1000余种,而且随着分子生物学、生物化学和生物信息学的发展，对这些糖蛋白的生物学特性、蛋白质结构与功能和基因序列都有了很大的了解。
1.凝集素的分类系统随着凝激素种类的增多，人们需要将已经发现的凝集素进行整理和归纳以便于人们可以更为方便直接地选找到自己所需要的凝集素，或者将新发现的凝集素进行功能或者结构比对。
所以就有了不同的凝集素分类系统。
有的按照凝集素的亚基特征来分类;有的按照凝集素的来源物种来划分；有的按照凝集素的糖结合特异性来划分。
植物血凝素的药理作用
一、药物构成及规格：本品又称植物血球凝集素，通过超低温萃取技术从红芸豆中提取得到的植物蛋白，主要成分为D－甘露糖、氨基葡糖醛酸衍生物所构成的低聚糖辅基与蛋白质复合物，并通过冷冻干燥技术制成。
二、理化特性1. 本品为一种植物蛋白质；2. 分子量大约为128KDa；3. 本品为白色至类白色团粉末，性质稳定；4. 本品易溶于水，溶液呈乳浊状。
三、药物特点1. 本品通过超低温提取，并通过包被制剂技术，增强了本品抗热变性能力，同时不会被动物或昆虫胃肠的蛋白酶降解，在很大的pH范围内稳定。
因而不但延长了储存周期，而且在使用时，不受胃肠道中蛋白酶的影响。
2. 本品与聚肌胞诱导干扰素有所不同。
本品主要诱导产生γ-干扰素，而聚肌胞诱导机体产生α-干扰素。
γ-干扰素有自己独有的受体，同时γ-干扰素可以发挥“抗原定位”作用，使免疫系统能够为特殊的病毒筛选出特殊的抗体，并且可以对那些能够吞噬和消灭病原体的免疫细胞产生活化作用。
本品同样对于不同动物使用都可有效诱生干扰素，无种属限制，避免了直接使用干扰素的缺陷。
3. 本品因其独特的糖蛋白复合结构，在体内可迅速代谢掉，不会造成残留危害人类健康，符合当今用药要求。
四、效果分析：1. 本品口服可以与小肠上皮细胞结合，从而促进幼仔畜胃肠道的发育和胃肠道功能成熟，减少肠道大分子的吸收，增加胰腺蛋白和胰岛素的含量，促进了仔畜的食欲，从而减弱了大多数仔畜都会发生的断奶后生长抑制；而注射给药PHA与肠外其他组织结合，增加了肝脏和脾脏的重量。
瑞典农业大学( Swedish University of Agricultural Sciences)的研究小组在2004年国际猪兽医学会(IPVS)猪健康代表大会上报告说：现已证实植物血凝素可促进哺乳仔猪和大鼠肠道的成熟。
Thomsson等研究了植物血凝素是否能促进断乳小猪肠道的发育。
结果显示，使用PHA的断乳小猪在断乳后第一周生长较快（P=0.013），腹泻指数比对照组减少（P=0.10），且采食量增加（P=0.028），小肠屏障特性增加，小肠总长度长于对照组（P=0.063）。
植物凝集素的研究进展
植物凝集素的研究进展作者：韩红艳，杜俊杰来源：《果树资源学报》2022年第06期摘要：凝集素（lectin）是一类普遍存在的蛋白质，能与特定的碳水化合物可逆结合，从而作为糖编码的阅读器。
概述了植物凝集素的研究起源与分类，结合课题组对欧李凝集素的研究，阐述了凝集素的基本属性及功能，介绍了几种典型植物凝集素的生物学功能与应用，并在此基础上对植物凝集素在医学和农业领域的研究前景进行了展望。
关键词：植物凝集素；糖结合特异性；生物学功能文章编号：2096-8108（2022）06-0001-06中图分类号：S432.23文献标识码：AResearch Progress of Plant LectinsHAN Hongyan1，DU Junjie2*（1.Jinzhong University，Yuci 030019，China；2.Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）Abstract：Lectins are ubiquitous proteins that bind reversibly to specific carbohydrates，thereby acting as sugar-encoded readers. In this paper， the research origin and classification of plant lectins were summarized， and the basic properties and functions of lectins were described based on the research of Cerasus humilis lectin in our group， and the biological functions and applications of several typical plant lectins were introduced. On this basis， the research prospects of plant lectins in the fields of medicine and agriculture were prospected.Keywords：plant lectin; carbohydrate-binding specificity; biological function凝集素的本質是至少含有一个无催化活性域的蛋白或糖蛋白，能与特殊的单糖或寡聚糖结合，具有无酶活性或免疫活性，广泛存在于从病毒到哺乳动物的各生物体中。
几丁质酶在农作物免疫防御中的应用研究进展
Food Science And Technology And Economy粮食科技与经济2023 年4月第48卷 第2期Apr. 2023Vol.48, No.4随着世界人口的日益增长，粮食的需求量随之上升，导致农作物在全球的种植面积需求越来越大，而农作物病虫害的发生是造成农作物产量和质量降低的最主要因素，每年因病虫害造成粮食（农作物）减产20％～40％，直接损失超过2 000亿美元[1]。
目前在病虫害防治方面，主要还是依靠化学防治的方式和手段[2]，然而过度依赖化学防治方式会造成环境生态污染。
为了生态环境的可持续发展，降低化学试剂对土壤环境的影响，生物技术在农业建设过程中的应用逐渐被重视。
将生物技术应用于农业病虫害防治中，能够有效减少传统的化学农药防治方法给环境带来的负面影响，推动绿色农业的可持续发展[3]，而几丁质酶在农作物生物防治方面具有巨大的潜在应用价值。
几丁质酶（Chitinase, EC 3.2.1.14）是水解几丁质的酶，能够催化几丁质的β-1,4-糖苷键，将其降解成N -乙酰葡糖胺（N -actyl glucosamine, NAG ），并能由各种微生物，包括病毒、细菌和真菌，以及昆虫、高等植物和动物合成[4]。
几丁质由β-1,4-糖苷键将N -乙酰-D -氨基葡萄糖（Be -ta -1,4-linked Repeating N-acetylaminoglucose Units, GlcNAc ）分子连接而成，以结构多糖的形式存在于真菌细胞壁、节肢动物的外骨骼、甲壳纲动物的外壳以及寄生线虫的外壳中，但尚未在植物体内鉴定出几丁质的存在[5]。
几丁质酶能够通过降解真菌性病毒细胞壁中的几丁质和破坏昆虫及线虫的消化膜等方式达到抗病虫害的效果，且不会对植物体产生伤害。
同时，几丁质酶也是植物防御系统中重要的防卫因子，可以增强植物的防御系统，在抵御病原真菌以及病虫害中发挥着重要作用[6]。
植物免疫反应研究进展综述
植物免疫反应研究进展摘要：植物在与病原微生物共同进化过程中形成了复杂的免疫防卫体系。
植物的先天免疫系统可大致分为两个层面:PTI和ETI。
病原物相关分子模式（PAMPs）诱导的免疫反应PTI 是植物限制病原菌增殖的第一层反应，效益分子（effectors）引发的免疫反应ETI是植物的第二层防卫反应。
本文主要对植物与病原物之间的相互作用以及植物的免疫反应作用机制进行了综述，为进一步广泛地研究植物与病原微生物间的相互作用提供了便利条件。
关键词：植物免疫；机制；PTI；ETI植物在长期进化过程中形成了多种形式的抗性，与动物可通过位移来避免侵染所不同的是，植物几乎不能发生移动，只有通过启动内部免疫系统来克服侵染，植物的先天免疫是适应的结果是同其他生物协同进化的结果。
植物模式识别受体(pattern recognition receptors)识别病原物模式分子(pathogen associated molecular patterns, PAMPs), 激活体内信号途径，诱导防卫反应, 限制病原物的入侵, 这种抗性称为病原物模式分子引发的免疫反应(PAMP-triggered immunity, PTI)[1]。
为了成功侵染植物，病原微生物进化了效应子(effector)蛋白来抑制病原物模式分子引发的免疫反应。
同时，植物进化了R基因来监控、识别效应子, 引起细胞过敏性坏死(hypersensitive response, HR)，限制病原物的入侵，这种抗性叫效应分子引发的免疫反应(effector-triggered immunity, ETI)[2]。
1 病原物模式分子引发的免疫反应1.1植物的PAMPsPAMPs是病原微生物表面存在的一些保守分子。
因为这些分子不是病原微生物所特有的，而是广泛存在于微生物中，它们也被称为微生物相关分子模式（Microbe-associated molecular pattern, MAMPs）。
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- 33 -世界农业World Agricult ure 200012(总250) 山西农业大学农业生物工程中心高燕会李润植毛雪李彩霞植物凝集素的防卫功能及其研究进展植物凝集素(lectin) 是一类具有至少一个非催化结构域, 并能可逆地结合特异单糖或寡聚糖的植物蛋白。
自从Stillmark (1888) 首次在蓖麻种子抽提物中发现一种凝血因子和Sumner 第一次分离纯化到植物凝集素———伴刀豆球蛋白A (ConA) 以来, 人们已经从豆科、茄科、大戟科、禾本科、百合科和石蒜科等众多植物类群中分离鉴定出几百种这类蛋白质, 并对它们的性质、分子结构及功能作了大量的研究, 许多工作已深入到基因水平。
同类凝集素的氨基酸序列同源性极高, 这种保守性暗示着凝集素在生物进化过程中以及植物生命过程中起着重要作用。
例如, 凝集素作为贮藏蛋白用来包装和运输物质, 作为植物细胞的促有丝分裂因子, 在多酶体系中结合糖蛋白, 参与细胞壁的延伸, 细胞间的识别、生长调节以及碳水化合物的运输等。
尤其是凝集素防卫功能的发现及论证, 引起了人们极大的关注, 一些植物凝集素的基因克隆已应用于植物抗病虫基因工程。
一、植物凝集素的防卫功能Chrispeels 和Raikhel (1991) 曾客观地评价了植物凝集素家族和许多几丁结合蛋白质的防卫作用。
近年来, 越来越多的分子生物学、生物化学、细胞学、生理学及进化学上的证据表明, 大多数植物凝集素在植物生长发育的各个阶段, 以不同的方式保护植物免受病虫的侵害( Etzler ,1995) 。
11 植物凝集素的抗虫作用菜豆凝集素( PHA) 是第一个被描述的具有抗虫性的植物凝集素。
有趣的是, PHA 对豆象幼虫具有毒性的结论是基于一个错误的实验结果, 后来研究发现这种防卫作用是由于含有α- 淀粉酶抑制剂的缘故(Huesing 等, 1991) 。
如今许多实验表明, 来源于麦胚、马铃薯块茎、核桃、沙棘、水稻和刺荨麻的凝集素对豌豆象甲幼虫和豇豆象甲幼虫的生长有抑制作用。
麦胚凝集素和紫羊蹄甲种子凝集素在相当低的含量水平就使初孵玉米螟幼虫致死(Czapla & Lang ,1990) 。
雪花莲凝集素( Gal ant hus ni v al is ag2 glutinin ,GNA) 等对咀嚼式昆虫和刺吸式昆虫都有致死作用。
黄大瞭等(1997) 报道来源于掌叶半夏和半夏的凝集素对麦长管蚜、禾缢管蚜、棉蚜和桃蚜等有致死活性。
我们利用全纯营养液饲养蚜虫技术明确鉴定了棉花凝集素( GHA) 、蓖麻凝集素(ACA) 、天南星凝集素(AMA) 和伴刀豆凝集素(ConA) 对棉蚜和麦长管蚜的抗生作用(毛雪等, 1999) , 尽管所测凝集素半致死浓度有差异。
植物凝集素的毒性可能与它们在昆虫肠腔部位与糖蛋白特异性结合有关, 其确切的作用机理尚不十分清楚。
一般认为, 植物凝集素被昆虫摄入体内后, 可与肠道围膜上的糖蛋白相结合, 降低了膜的通透性, 影响营养物质的正常吸收; 与此同时, 凝集素可能- 34 -200012(总250) 世界农业World Agricult ure在昆虫消化道内诱发病灶, 促进消化道内细菌的繁殖, 使昆虫得病或引起昆虫拒食、生长停滞甚至死亡。
21 植物凝集素对病原菌的抗生作用植物凝集素作为微生物与植物的共生介质, 可防止植生病菌对植物的危害。
已有实验证明, 植物凝集素能结合真菌细胞、抑制孢子萌发和菌丝体生长。
Mishkid 等( 1982) 研究发现, 植物凝集素常积累于病原菌易侵染的部位, 预示着凝集素可能参与对病原菌的防御。
刘士庄等( 1996) 报道, 棉花种子中凝集素含量与棉花抗枯萎病能力呈正相关, 分离纯化的棉花凝集素能明显凝集枯萎病菌分生孢子, 并抑制其萌发。
Peumans 和Van Damme (1995) 进行的体外研究表明, 麦胚凝集素(WGA) 抑制绿色木霉的孢子萌发和菌丝生长, 狭叶荨麻凝集素抑制灰葡萄孢、钩状木霉和布拉克霉的生长。
植物凝集素对真菌的抗生效应可能与它特异结合暴露于真菌细胞壁表面的糖复合物并导致真菌细胞壁及菌体结构形态改变有关。
植物凝集素亦具有抗细菌活性。
Sequeira和Graham (1977) 曾报道, 马铃薯凝集素在细菌胞壁中能阻止青枯假单胞菌无毒菌株的入侵。
Broekaet 和Peumans (1986) 体外实验表明, 刺苹果种子凝集素可使细菌运动能力丧失, 萌动种子释放凝集素可阻止幼根受到强致病细菌的侵害。
Ayouba 等(1994) 研究指出, 几种豆科植物种子凝集素可与细菌细胞壁肽聚体(胞壁酸、N - 乙酰胞壁酸、胞壁酰二肽等) 发生强烈的相互作用。
这些都说明植物凝集素是通过一种基于与细胞壁糖类, 或细胞外聚糖相互作用的机制对细菌构成抗生效应。
生物医学研究表明, 许多单子叶植物中结合甘露糖的凝集素对人类及动物反转录病毒具有有效的抑制作用(Balzarini 等, 1992) 。
Peu2 mans 和Van Damme (1995) 综述道, 一种称为核糖体失活蛋白Ⅱ型的特殊类型凝集素对植物病毒具有抑制活性, 其机理尚不清楚。
具杀虫性的植物凝集素通过防止或减少昆虫这一病毒介体, 而间接保护植物免受植物病毒病的为害。
二、植物凝集素在基因工程中的应用采用cDNA 克隆等策略和技术, 已分离获得了一些植物凝集素的基因及其转基因植株, 并分析了外源基因表达特征和对植物抗病虫性的影响。
目前成功应用于植物抗病虫基因工程的凝集素基因有: 雪花莲凝集素、豌豆凝集素、麦胚凝集素和半夏凝集素等基因。
11 雪花莲凝集素( GNA) 基因GNA 存在于雪花莲一定生长阶段的大多数组织中, 其基因表达受植株生长发育调节。
GNA 只专一识别并结合α- 103 和α- 106 甘露糖, 因此, 可作为纯化糖蛋白的工具, 已成功应用于纯化鼠血清中免疫球蛋白- M 的单克隆抗体(Shibuya 等, 1988) 。
进一步体外实验表明GNA 对人类及动物中反转录病毒和巨细胞病毒有选择性抑制作用。
更为重要的是, GNA对人和哺乳动物毒副作用极低, 对咀嚼式害虫(如鳞翅目和双翅目害虫) 有中等毒杀性, 对刺吸式口器的吸汁性害虫, 如蚜虫、褐飞虱、叶蝉等同翅目害虫以及线虫有明显的抗生性, 而已有Bt 基因和CPTI 基因则对同翅目害虫无抗生效应。
Gatehouse 等(1996) 研究转GNA 基因的马铃薯对可传播100 多种植物病毒的桃蚜的抗生性, 结果表明, 可明显延缓蚜虫发育历期(比对照推迟15 %～30 %) , 降低蚜虫生殖力(高峰期平均每只雌蚜少产113 头) 和抑制蚜虫种群的增长。
朱玉等(1997) 从雪花莲叶片中分离总RNA , 通过RT —PCR 方法扩增出雪花莲凝集素基因, 并构建了植物表达载体用于水- 35 -世界农业World Agricult ure 200012(总250) 稻和小麦的转化。
周岩等( 1998) 用他们自己克隆的GNA 基因与组成型表达的带双倍增强子的CaMV 35S 启动子和韧皮部特异表达的Co YMV 启动子, 分别构建植物中间表达载体, 通过土壤农杆菌介导转化烟草, 所获得的转基因烟草植株具有较强的抗蚜活性, 平均能够抑制桃蚜45 %～ 60 %虫口密度。
21 豌豆凝集素( Pea2lectin) 基因转基因烟草和马铃薯能正确表达Pea2lectin 并加工成活性肽, 对蚜虫有一定的抗性( Edwards , 1991) , 对烟草夜蛾有明显抗性。
Boulter 等(1991) 培育获得了既能表达P2lec 又能表达Cp TI 的双价转基因烟草, 其抗虫能力显著提高。
刘春明等(1995) 从豌豆中分离并克隆了P2lec 基因, 王伟等(1998) 将P2lec 基因与大豆Kunitz 型胰蛋白酶抑制剂(SKTI) 基因以及Cp TI 基因一起构建了双价抗虫植物表达载体pBinL K 和pBRLC , 转化陆地棉J H321 和晋7 等主栽品种并获得了抗虫转基因棉株。
抗棉铃虫测试结果表明, 转化植株叶片上棉铃虫的存活率、平均体重、生物总量、蜕皮指数均明显低于对照。
31 麦胚凝集素(WGA) 基因WGA 代表了来自禾本科植物凝集素家族的基本结构特征。
现已从小麦胚芽中分离到三种(WGA) 同工凝集素的cDNA 克隆即WGA —Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ, 用PCR 方法对WGA —Ⅱ基因进行修饰, 通过基因枪法转化玉米胚性悬浮系, 获得了对欧洲玉米螟有较好抗性的转基因植株(Maddock 等, 1990) 。
转WGA 基因抗虫棉花正在研究之中。
41 核糖体失活蛋白基因(ribosome2inactiv2 atingp rotein,RIP) RIP 是一类能抑制蛋白质生物合成的融合蛋白, 广泛存在于高等植物中,含量丰富, 属于嵌合体凝集素(chimerole2ctin) 。
美国Monsanto 公司研究人员发现, 存在于美国商陆叶和种子中的RIP ,即商陆抗病毒蛋白(pokeweed antiviral p ro2tein ,PAP) 具有抗多种病毒的活性。
该公司研究人员克隆了编码PAP 的基因, 农杆菌介导转化烟草和马铃薯细胞, 并获得转基因植株。
用PVX、PV Y 和CMV 三种非相关病毒侵染转基因植株子一代, 与对照相比, 二种转基因烟草品系的病症明显减轻, PAP 在初期低水平表达阶段即防止病毒侵染。
大麦的RIP 能够抑制真菌的活性, 离体生物检测得知, 从大麦种子中纯化的RIP 在500μg/ ml 的浓度下, 即可抑制立枯丝核菌( R hi z octonia sol ani ) 的生长。
Logemann 等将分离的大麦RIP 基因和创伤诱导启动子相连接, 构建表达载体, 获得的转RIP 基因烟草植株和未转化的对照植株相比, 在立枯丝核菌侵染的情况下, 抗病性明显增强, Schell 等(1992) 将受控于创伤诱导启动子的大麦RIPcDNA 导入烟草, 亦获得能抗土壤病原真菌立枯丝核菌的重组植株。
半夏凝集素( Pi nel l ia tenat a agglutinin , PTA) 基因亦是一种有重要价值的抗虫基因。
PTA 粗提液对刺吸式同翅目害虫(如棉蚜等) 有显著致死作用。
另有研究指出PTA 能和生长旺盛的肝癌细胞结合, 并使其凝集显示出在治疗肝癌上的应用前景。
由于PTA 抗虫作用显著, 国内已有几个实验室正在进行PTA 基因分离及其转化研究工作, 以期能尽早应用于抗病虫基因工程。
综上所述, 植物凝集素是一个超级蛋白质家族, 不同种类植物凝集素生理功能不相同。