珊瑚菜抗盐相关基因GlERF11克隆与盐胁迫表达分析＊

目的 鉴定珊瑚菜抗盐基因GlERF11并分析其在盐处理下的表达量变化。方法 对GlERF11基因进行全长克隆以及生物信息学分析，使用荧光定量PCR方法对GlERF11基因进行定量表达分析。结果 GlERF11基因cDNA全长1019 bp，开放阅读框全长537 bp，编码178个氨基酸。生物信息学分析显示，GlERF11蛋白为亲水性蛋白，无跨膜结构域，相对分子质量为19710.95 Da，包含AP2超家族保守结构域。系统进化树分析显示，GlERF11蛋白与伞形科植物胡萝卜ERF11蛋白亲缘关系较近。荧光定量分析显示，珊瑚菜幼苗的GlERF11基因受盐胁迫影响后表达量均有所提高，处理后12 h变化最为显著。结论 本研究针对珊瑚菜抗盐相关基因GlERF11开展生物信息学分析，研究为珊瑚菜品种改良以及育种提供了重要的理论基础与思路。     

地黄RgGGPPS2基因克隆、生物信息学分析及表达分析

目的为了研究地黄萜类化合物生物合成途径的功能基因,从地黄中克隆了一条新的地黄GGPPS基因(RgGGPPS2),进行生物信息学分析,原核表达、纯化以及基因表达模式分析。方法根据地黄转录组数据中RgGGPPS2基因的序列信息,设计特异性引物,克隆了RgGGPPS2基因的开放阅读框(ORF)序列,构建pET32a-RgGGPPS2原核表达载体,用IPTG在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达RgGGPPS2重组蛋白,荧光定量PCR检测RgGGPPS2基因的组织特异性表达。结果 RgGGPPS2基因的ORF为867 bp,编码289个氨基酸。生物信息学分析结果发现RgGGPPS2蛋白含有2个富含天冬氨酸的基序FARM(first aspartate-rich motif)和SARM(second aspartate-rich motif),RgGGPPS2与芝麻、长春花等双子叶植物中GGPPS蛋白的同源性较高。通过构建pET-32a-RgGGPPS2原核表达载体在大肠杆菌中成功表达RgGGPPS2重组蛋白,利用Ni2+亲和色谱得到了纯化的RgGGPPS2重组蛋白。荧光定量PCR结果显示RgGGPPS2基因在根中表达量最高,其次是叶,茎中最低。结论克隆了RgGGPPS2基因,获得了纯化的RgGGPPS2重组蛋白,为研究RgGGPPS2基因在地黄萜类化合物生物合成途径中的功能奠定了基础。     

红花单功能反馈抑制敏感型CtAK1基因克隆、序列分析及表达载体构建

目的分离红花天冬氨酸代谢途径关键酶天冬氨酸激酶(AK)基因的全长cDNA序列,进行植物超表达载体构建。方法根据红花种了转录组文库注释和qRT-PCR鉴定的AK基因核心片段及表达分析数据,采用RACE技术获得红花AK(CtAK)基因的全长cDNA,利用DNA重组技术构建植物超表达载体。结果生物信息学分析表明,CtAK基因全长1 703bp,ORF区为1 626 bp,编码541个氨基酸残基,功能结构域分析推测,该基因可能为单功能反馈抑制敏感植物AK1。通过DNA重组技术成功构建以35 S为启动子和Bar抗性基因并含有叶绿体转运肽的pCAMBIA3301-CTP-AK1植物超表达载体。结论获得CtAK1基因的编码序列并构建植物超表达载体,为进一步研究其生物学功能及其在红花氨基酸代谢调控中的作用机制奠定基础。     

桑黄HMGS基因克隆、分子特性及差异表达分析

目的对参与桑黄三萜合成途径的关键酶羟甲基戊二酰辅酶A合酶(3-hydroxy-3-methylglutaryCoAsynthase,HMGS)进行基因全长克隆、分子特性及差异表达分析研究。方法采用RACE技术克隆HMGS基因全长,并对其序列进行生物信息学分析;构建桑黄HMGS基因到表达载体pET-32a (+)上,转化大肠杆菌BL21 (DE3),IPTG诱导表达后SDS-PAGE检测;用荧光定量PCR的方法分析其不同发育阶段表达特性。结果 HMGS基因cDNA全长为1 930 bp,包含1个1 458 bp的完整开放阅读框,编码485个氨基酸。该基因编码蛋白的相对分子质量约为52 750,理论等电点是5.60,为亲水性蛋白,不具有跨膜结构,不含信号肽序列;系统发育分析表明,桑黄HMGS与地中海拟层孔菌Fomitiporia mediterranea中的HMGS同源性最高,属于一个分支。SDS-PAGE结果显示该蛋白的大小与预测的蛋白相对分子质量基本一致。HMGS基因的转录水平在桑黄不同发育阶段呈动态变化,该基因在菌丝体阶段的转录水平要高于原基及子实体阶段的转录水平。HMGS基因的最高转录水平出现在第14天,为对照第5天的2.33倍。结论 HMGS基因的分子鉴定为进一步解析该基因在桑黄三萜类物质合成代谢途径中的分子调控作用奠定基础。     

北沙参异戊烯基转移酶GlIPT1基因的克隆及生物信息学分析＊

目的 挖掘参与北沙参（Glehniae Radix）香豆素合成的关键酶异戊烯基转移酶（Isoprenyltransferase，IPT）基因，进一步分析该基因的序列特征及表达量模式。方法 本研究摸索了一种北沙参基原植物珊瑚菜（Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq.）无菌苗制备方法，并且在珊瑚菜转录组测序数据的基础上，使用茉莉酸甲酯（MeJA）处理筛选出表达量上调的候选基因序列；利用cDNA末端快速扩增（rapid amplification of cDNA ends，RACE）技术对GlIPT1基因cDNA序列进行全长克隆；根据所得的氨基酸序列进行蛋白质理化性质、二级结构、三级结构分析；利用Clustalx及MEGA 6.0构建NJ系统进化树；利用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）方法检测该基因的组织特异性表达。结果 GlIPT1基因cDNA序列全长为1296 bp，编码306个氨基酸残基，蛋白相对分子质量为34409.30 Da，等电点为5.93，属于P-loop_NTPase超家族，为亲水性蛋白。系统进化分析表明，GlIPT1与伞形科植物胡萝卜Daucus carota subsp. sativus IPT蛋白亲缘关系较近。荧光定量PCR结果显示：GlIPT1基因在珊瑚菜的花中表达量最高，其次是根，在叶中表达量较低。结论 本实验为进一步研究北沙参的分子育种和利用生物技术提高香豆素产量奠定了基础，具有重要的理论价值和良好的应用前景。     

药用植物珊瑚菜GlAT基因的克隆和生物信息学分析

目的:对药用植物珊瑚菜Glehnia littoralis BAHD酰基转移酶(Acyltransferase,AT)基因序列进行生物信息学分析。方法:用茉莉酸甲酯(MeJA)处理珊瑚菜幼苗,用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测GlAT候选基因的表达量,在已建立的珊瑚菜转录组数据中筛选出表达量较高且MeJA处理后上调表达的1条GlAT基因序列,对该基因cDNA序列进行全长克隆;根据所得的氨基酸序列进行蛋白质理化性质、二级结构、三级结构分析,利用MEGA 6.0构建该蛋白序列的NJ系统进化树。结果:GlAT的全长开放阅读框ORF(Open Reading Frame)为1443 bp,编码480个氨基酸。该蛋白相对分子质量为52844.14,等电点为6.92,为亲水性蛋白,属于转移酶超家族。珊瑚菜GlAT蛋白与同科植物胡萝卜Daucus carota subsp.sativus的AT蛋白亲缘关系最近。结论:首次获得珊瑚菜GlAT基因的ORF全长序列并进行了生物信息学分析,为进一步开展该基因的功能和遗传调控机制研究奠定了基础。     

独行菜La F3H基因克隆、序列分析及原核表达

目的为了研究独行菜黄酮类化合物生物合成途径的关键基因,从独行菜中克隆了黄烷酮-3-羟化酶(flavanone-3-hydroxylase,F3H)基因,命名为LaF3H,并进行序列分析、原核表达和纯化。方法根据独行菜转录组数据中LaF3H基因序列设计特异性引物,克隆LaF3H基因的cDNA序列,构建pET-32a-LaF3H原核表达载体并在大肠杆菌中诱导表达LaF3H重组蛋白。结果 LaF3H基因开放阅读框(ORF)长1080bp,编码359个氨基酸,其蛋白质相对分子质量为40 320。序列分析结果表明LaF3H具有F3H蛋白的5个保守基序,系统进化分析结果显示LaF3H蛋白与拟南芥等十字花科植物F3H蛋白同源性较高。通过构建原核表达载体pET-32a-LaF3H,在大肠杆菌BL21(DE3)菌株中成功表达LaF3H重组蛋白,利用Ni2+亲和色谱得到了纯化的LaF3H重组蛋白。结论克隆了LaF3H基因,获得LaF3H纯化蛋白,为下一步制备LaF3H蛋白抗体、酶学活性检测,研究LaF3H基因在独行菜黄酮类化合物生物合成途径中的功能奠定基础。     

川西獐牙菜牻牛儿基焦磷酸合成酶基因的克隆及表达分析

目的从川西獐牙菜Swertia mussotii中克隆牻牛儿基焦磷酸合成酶(Sm GPPS)编码基因,并进行生物信息分析及该基因的表达研究。方法根据川西獐牙菜转录组Sm GPPS基因序列,设计特异性引物,通过RT-PCR扩增得到c DNA序列,通过生物信息对该序列进行分析;构建原核表达载体p ET-28a-Sm GPPS,转入大肠杆菌BL-21(DE3)中,在37℃、1 mmol/L IPTG诱导下进行表达。采用半定量RT-PCR方法检测Sm GPPS基因在川西獐牙菜不同组织中的表达强度。结果 Sm GPPS c DNA全长1 119bp,编码372个氨基酸。并对其蛋白二级、三级结构进行了分析和预测。Sm GPPS蛋白与其他植物中GPPS蛋白具有高度的相似性。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。半定量RT-PCR结果表明Sm GPPS在叶中表达量最高。结论为进一步研究该基因的功能和利用基因工程手段提高川西獐牙菜中环烯醚萜类化合物产量提供了基础。     

独行菜磷酸甲羟戊酸激酶LaPMK基因克隆、生物信息学分析及原核表达

目的从独行菜Lepidium apetalum中克隆萜类合成途径关键酶磷酸甲羟戊酸激酶(phosphomevalonate kinase,PMK)基因,进行序列分析和原核表达。方法根据独行菜转录组数据中La PMK基因序列设计特异性引物,克隆得到La PMK基因的开放阅读框(open reading frame,ORF),构建p ET32a-La PMK原核表达载体,在大肠杆菌BL21(DE3)中用IPTG诱导表达La PMK融合蛋白。结果 La PMK基因ORF全长为1 518 bp(Genbank注册号KT004541),编码505个氨基酸。生物信息学分析结果显示La PMK蛋白没有跨膜区,不含信号肽,位于细胞质中,含有GHMP激酶家族特异的N末端和C末端的保守结构域。系统进化树结果显示La PMK蛋白与芜菁的PMK蛋白具有92%的序列相似性,亲缘关系较近。构建p ET32a-La PMK原核表达载体,在大肠杆菌中成功表达La PMK融合蛋白。结论克隆了La PMK基因,建立其稳定的原核表达体系,为La PMK蛋白纯化、抗体的制备,进一步研究La PMK基因在独行菜萜类合成途径中的作用奠定了基础。     

北沙参内生真菌的抑菌活性与分类研究

目的研究北沙参内生真菌的抗菌活性,鉴定活性真菌的分类地位。方法采用植物组织分离法从北沙参基原植物珊瑚菜Glehnia littoralis中分离内生真菌。以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色假丝酵母为指示菌株,采用牛津杯法研究北沙参内生真菌的抑菌活性,对具有抑菌活性的内生真菌进行分子鉴定。结果有4株内生真菌对大肠杆菌具有抑制作用,内生真菌发酵浓缩液抑菌圈直径与4 U/mL硫酸庆大霉素抑菌圈直径的比值(d/D)最大可达1.07;有15株内生真菌对金黄色葡萄球菌具有抑制作用,d/D值最大为0.65;有3株内生真菌对白色假丝酵母具有抑制作用,内生真菌发酵浓缩液与0.2 mg/mL氟康唑的d/D值最大可达1.27。19株具有抑菌活性的内生真菌归于4个目,5个科,7个属,8个种。结论北沙参植物中存在多种抑菌活性的内生真菌,对于北沙参内生真菌资源的开发及药材道地性的评价具有一定的指导意义。     

北沙参化学成分的研究

目的 研究北沙参的化学成分。方法 用硅胶柱层析，通过光谱数据分析确定化合物的结构。结果 从北沙参乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部分分率得到8个化合物，分别鉴定为法卡林二醇（falcalindiol,Ⅰ）、（8E）十七碳－1，8－二烯－4，6－二炔－3，10－二醇[(8E)-1,8-heptadecadiene-4,6-diyne-3,10-diol,Ⅱ]、佛手柑内酯（bergapten,Ⅲ）、蛇床克尼狄林（cnidilin,Ⅳ）、花椒毒素（xanthotoxin,Ⅴ）、水杨酸（salicylic acid,Ⅵ）、香草酸（vanillic acid,Ⅶ）、阿魏酸（ferulic acid,Ⅷ）。结论 化合物Ⅱ和Ⅵ-Ⅶ为首次从该植物中分离得到。     

磷钾肥配施对北沙参香豆素成分含量及产量的影响

采用正交试验研究不同配比的磷钾肥对北沙参中欧前胡素、异欧前胡素和补骨脂素的含量及产量的影响。结果显示:一定范围内配合施用磷钾肥北沙参根干重、小区产量增加,且磷肥对产量影响大于钾肥,当肥料施用量为P₂O₅ 360 kg·hm^-2,K₂O 270 kg·hm^-2和P₂O₅ 360 kg·hm^-2,K₂O 180 kg·hm^-2时北沙参根干重达到最优值,小区产量最大。磷钾肥对北沙参中欧前胡素、异欧前胡素含量的影响表现为随磷、钾肥的增施而升高,且磷肥影响较大,当施用P₂O₅ 360 kg·hm^-2,K₂O 270 kg·hm^-2时异欧前胡素含量最高,欧前胡素量和补骨脂素含量均较高;施用P₂O₅ 360 kg·hm^-2,K₂O 180 kg·hm^-2时欧前胡素量最大,异欧前胡素量也较大。因此,当磷钾肥的施用量分别为P₂O₅ 360 kg·hm^-2,K₂O 180 kg·hm^-2时,成本低,优质高产,适于推广至农业生产实践中。     

洋常春藤鲨烯合成酶基因HhSS的克隆与表达分析

目的克隆获得洋常春藤Hedera helix鲨烯合成酶基因(HhSS)cDNA全长序列并进行生物信息学分析及表达分析。方法根据洋常春藤转录组数据信息设计引物,通过RACE克隆方法获得HhSS基因序列;采用DNAMAN、PROTPARAM、TMHMM、PSORT、Scan Prosite、SOPMA、SWISS-MODEL等生物信息学工具分析序列信息及编码蛋白的理化特性、结构域等特征;通过实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术进行HhSS基因的检测分析。结果 RACE克隆获得HhSS(Gen Bank登录号KX056078)基因cDNA序列全长1 889 bp,包含一个从248~1 477 bp的完整开放阅读框(ORF)以及247 bp的5’非编码区(5’UTR)和412 bp的3’非编码区(3’UTR)。该基因编码409个氨基酸,相对分子质量为46 800,等电点为5.68。HhSS蛋白具有植物SS蛋白的特征结构域和跨膜区,与刺五加、人参等同科植物亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明洋常春藤叶片中HhSS基因的相对表达量与常春藤皂苷含量存在正相关性。结论洋常春藤HhSS基因的成功克隆及表达分析研究,为阐明HhSS基因在常春藤皂苷生物合成途径中的作用及代谢调控研究提供理论依据和技术基础。     

桑黄麦角甾醇生物合成关键酶PlERG24基因克隆与表达分析

目的 克隆桑黄菌丝甾醇C14还原酶（ERG24）基因全长,并进行生物信息学及表达模式的初步分析。方法 基于桑黄菌丝转录组数据设计PlERG24基因引物,采用PCR技术获得其cDNA全长序列,并通过Ex PASy等在线分析软件对其进行生物信息学分析,同时利用实时荧光定量PCR技术分析该基因的表达模式。结果 从桑黄菌丝中克隆到1 412 bp的PlERG24基因,开放阅读框长度为1 326 bp,编码441个氨基酸,理论相对分子质量为49 358.61,等电点为5.28,为不含信号肽的疏水性蛋白,推测定位于质膜,具有6个磷酸化位点;系统进化树分析表明,该序列与暴马桑黄的ERG24基因同源性最高。表达模式分析表明,在桑黄菌丝生长的一个周期内,PlERG24基因表达在25 d时达到最高6.36。结论 获得了PlERG24基因全长序列,为进一步研究该基因的功能以及利用基因工程等手段改良麦角甾醇生物合成途径奠定基础。     

卷叶贝母环阿屯醇合成酶基因的克隆及表达分析

目的对卷叶贝母Fritillaria cirrhosa中参与生物碱合成的关键酶环阿屯醇合成酶(cycloartenol synthase,CAS)基因进行克隆,并对其进行生物信息学和表达分析。方法基于转录组测序结果,通过PCR技术克隆卷叶贝母CAS基因(FcCAS)开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,并基于在线工具对cDNA序列进行生物信息学分析。通过荧光定量(q RT-PCR)手段检测FcCAS在野生鳞茎与愈伤组织(通过激素组合刺激获得的组织培养物)中的表达情况并测定总生物碱的含量。结果 FcCAS编码区ORF长为2 271 bp,编码756个氨基酸,并与NCBI上公布的天门冬、芭蕉、油棕等植物CAS蛋白的相似性达80%以上;qRT-PCR与总生物碱含量测定实验表明FcCAS的表达水平与总生物碱含量的变化趋势一致,都是愈伤组织高于野生鳞茎。结论 FcCAS在不同组织状态下表达量差异较大,FcCAS是一个有生物学功能的蛋白质,受激素组合诱导表达,为进一步研究CAS对卷叶贝母生物碱含量的影响和表达调控奠定基础。     

滇龙胆1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR的克隆、序列分析与原核表达

目的从滇龙胆Gentiana rigescens幼叶中克隆萜类合成关键酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶基因GrDXR,进行序列分析和原核表达。方法根据滇龙胆转录组中GrDXR基因序列,设计引物,通过RT-PCR扩增得到GrDXR开放阅读框(ORF)序列,并进行TA克隆、测序和序列分析;构建原核表达载体pGEX-4T-1-GrDXR,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)中,在IPTG诱导下进行表达。结果 GrDXR ORF全长1 425 bp,编码474个氨基酸。序列分析表明,GrDXR基因是DXR家族成员;蛋白质序列系统发育分析表明,GrDXR与萝芙木RvDXR、橡胶树HbDXR和长春花CrDXR亲缘关系较近。构建pGEX-4T-1-GrDXR重组质粒,获得稳定的原核表达体系。SDS-PAGE结果表明所表达蛋白与预期蛋白大小一致。结论克隆了GrDXR基因,建立其稳定的原核表达体系,为进一步纯化GrDXR蛋白,研究其结构和功能奠定基础。     

白木香倍半萜合成酶As-SesTPS1基因的克隆、生物信息学和表达分析

目的基于前期对白木香Aquilaria sinensis转录组测序结果,从白木香总RNA中克隆白木香倍半萜合成酶基因(As-Ses TPS1),并对其进行生物信息学及表达分析。方法利用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)从白木香总RNA中获得倍半萜合成酶基因As-Ses TPS1的c DNA全长序列;利用生物信息学手段对该序列进行相似性和同源性分析,并预测其编码蛋白的结构和功能;利用q RT-PCR技术检测该基因在白木香不同样品中的表达水平。结果得到倍半萜合成酶基因As-Ses TPS1,开放阅读框(ORF)全长1 671 bp,编码556个氨基酸,其与多条倍半萜合成酶基因具有较高相似性,并含有RRx8W和DDxx D的保守序列;该基因在白木香的沉香样品中高表达。结论 As-Ses TPS1的克隆及其生物信息学和在白木香不同部位表达差异性分析,为白木香倍半萜生物合成代谢途径的研究奠定基础。