铁皮石斛1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶基因的克隆与表达分析

目的从铁皮石斛Dendrobium officinale中克隆1-羟基-2-甲基-2-(E)-丁烯基-4-焦磷酸还原酶[1-hydroxy-2-methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphatereductase,HDR]基因,并分析其在铁皮石斛不同组织中的表达差异以及不同信号分子诱导下的表达模式。方法采用RT-PCR和RACE等方法获得铁皮石斛HDR基因(Do HDR)全长,利用DNAMAN和MEGA6.0对其他物种的HDR基因编码的氨基酸序列进行同源性分析和进化关系分析,使用实时荧光定量分析HDR基因的表达模式。结果成功获得Do HDR基因,Gen Bank登录号为KC344827,全长1 658 bp,编码460个氨基酸,与其他科属植物的同源性达到80%以上。Do HDR基因在铁皮石斛叶片中表达量最高,从高到低依次是根、茎、原球茎;且受到脱落酸(abscisic acid,ABA)、水杨酸(salicylic acid,SA)信号分子的诱导。结论从铁皮石斛中获得Do HDR基因,为进一步阐明铁皮石斛萜类化合物合成途径中该基因的重要作用奠定了理论基础。     

阳春砂3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因的克隆及分析

目的 克隆阳春砂萜类生物合成途径上游关键酶--3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMGR)(EC:1.1.1.34)的编码基因;分析基因的功能及其在阳春砂不同组织中的表达.方法 用基于RT-PCR的方法从阳春砂叶片中获得编码HMGR的cDNA全长序列,克隆基因编码区;用生物信息学的方法对其编码蛋白进行相似性检索和功能分析;用半定量RT-PCR法比较基因在阳春砂不同组织中的表达差异.结果 获得了全长2 023 bp的编码阳春砂HMGR的cDNA序列,命名为AvHMGR(GenBank登记号:FJ455511).AvHMGR编码的蛋白与其他植物来源的HMGR有很高相似性,含有NADPH结合基序和底物HMG-CoA结合基序,N-端有两个跨膜结构域.保守功能结构域的分析结果表明AvHMGR属于3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶家族.AvHMGR在包括茎、根、果皮和种子团的广泛组织中表达,且在这些组织中的表达量均高于在叶片中的表达.结论 从阳春砂中克隆了AvHMGR基因,为进一步鉴定基因功能、探明阳春砂萜类生物合成的基因调控机制打下基础.     

罗汉果3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因的克隆及表达分析

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, HMGR)是萜类甲羟戊酸途径(mevalonic acid pathway,MVA)中的第一个限速酶,是细胞质中萜类代谢途径中的重要调控位点。该研究以授粉后0,1,3,15,30 d的罗汉果为实验材料,基于转录组数据,从罗汉果cDNA中克隆得到2个HMGR基因,分别命名为SgHMGR2(GenBank登录号MT270447)和SgHMGR3(GenBank登录号MT270448)。基因包含开放阅读框(ORF)分别为1 746,1 782 bp,编码582,594个氨基酸,生物信息学分析推测其分子质量分别为62.7,63.2 kDa,等电点(theoretical pI)为8.34,7.47,均不含信号肽,为非分泌型蛋白,并且存在2个跨膜结构。结合蛋白质保守结构域以及进化树分析,证实该基因确为HMGR家族基因。利用实时荧光定量PCR检测SgHMGRs在授粉后不同时间的罗汉果中的表达模式,结果表明SgHMGRs均在授粉后15 d表达量最高。该研究首次从罗汉果中克隆得到2条全长SgHMGRs,并揭示了SgHMGRs在授粉后不同时间罗汉果中的差异表达,为罗汉果萜类化合物生物合成途径关键酶基因元件的挖掘提供研究基础。     

白木香肉桂酸-4-羟基化酶(C4H)基因的克隆及表达分析

对国产沉香的基原植物白木香Aquilaria sinensis肉桂酸-4-羟基化酶基因 C4H 编码区进行克隆,并对其进行生物信息学分析和表达分析。根据已报道的白木香伤害转录组高通量测序结果分析获得1条具有肉桂酸羟化酶酶保守结构域的 C4H 基因序列,采用RT-PCR技术克隆得到白木香 C4H 基因编码区序列,并对C4H蛋白进行生物信息学分析。另外,采用qRT-PCR方法对 C4H 基因在伤害胁迫下的表达模式进行分析。序列分析表明,所克隆的 C4H 基因编码区开放阅读框（opening reading frame,ORF）长为1 515 bp,编码514个氨基酸,GenBank登录号为KF134783。qRT-PCR实验证明 C4H 基因受不同伤害处理的诱导,分别在8,20 h达到最高表达水平。白木香 C4H 基因的编码区序列的分离克隆为进一步研究C4H蛋白在白木香中黄酮及芳香族类化合物合成途径中的功能及表达调控奠定基础。     

雷公藤4α-甲基氧化酶基因(TwSMO1)的cDNA全长克隆及表达分析

目的:克隆得到雷公藤一型4α-甲基氧化酶(Tw SMO1)(Gen Bank KX987126)全长基因,并对其进行序列分析及初步的功能验证。方法:根据雷公藤转录组数据,利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆得到雷公藤4α-甲基氧化酶基因(TwSMO1),并利用相关软件对所得核酸序列及其所编码的氨基酸序列进行生物信息学分析。用茉莉酸甲酯(MeJA)诱导雷公藤悬浮细胞,用实时荧光定量(RT-PCR)的方法分析诱导不同时间点后雷公藤悬浮细胞中的TwSMO1基因的相对表达量。结果:克隆所得的TwSMO1基因cDNA全长1505 bp,开放阅读框900 bp,编码299个氨基酸,在线预测其所编码蛋白分子量为34.55 k Da,理论等电点为6.89。多重序列比对结果显示其与其他物种的SMO1氨基酸序列有较高同源性,且包含SMO1基因家族的3个保守域,系统进化树将其归为4α-甲基氧化酶第一家族基因,遂将其命名为TwSMO1。RT-PCR结果表明MeJA诱导后TwSMO1基因在1 h后表达量达到最高,约是对照组的450倍。结论:本研究首次克隆得到雷公藤TwSMO1基因,并对其进行生物信息学分析及MeJA诱导表达分析,为深入研究此基因功能及阐述雷公藤甾醇生物合成途径奠定基础。     

三七3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶基因的克隆和生物信息学分析

目的克隆三七总皂苷甲羟戊酸合成途径中的1个关键酶3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme-A reductase,HMGR)基因,为进一步研究HMGR蛋白的功能及开展三七皂苷的合成生物学研究奠定基础。方法根据NCBI上已公布的同属人参的HMGR基因全长序列(登录号GU565097.1)设计特异性引物。利用RT-PCR技术,以三七愈伤组织总RNA反转录的cDNA为模板扩增基因片段;并对其编码的蛋白进行生物信息学预测和基因表达分析。结果序列分析表明,获得的三七HMGR(命名为PnHMGR)基因的cDNA序列大小为1 893 bp,该序列与人参、刺五加和杜仲中HMGR基因的一致性分别达到98%、93%、80%,且含有大小为1 725 bp的开放阅读框,经Genbank查询为一新的cDNA。生物信息学预测PnHMGR基因编码蛋白包含2个跨膜区,不含信号肽,具有HMGR催化作用的活性中心结构域。实时荧光定量PCR检测到PnHMGR基因在三七细胞生长30 d表达量最高。结论首次从药用植物三七中克隆得到HMGR基因的编码区序列,为进一步鉴定PnHMGR的功能和开展三七皂苷的合成生物学研究奠定了基础。     

一个新的丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶3基因的克隆及其表达分析

目的:对丹参3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3methylglutary CoA reductase,HMGR3)基因的cDNA克隆并进行序列分析。方法:利用丹参转录组文库克隆一种新的丹参次生代谢途径上的功能基因;利用BLAST进行序列比对,ORF Finder寻找开放阅读框,Clustal W比对丹参中已有的3条HMGR的氨基酸序列,构建系统进化树,QRT-PCR检测丹参HMGR3基因在根、茎、叶中的mRNA水平,并检测Ag+诱导子诱导后丹参毛状根中该基因的转录水平。结果:克隆得到一个新的丹参HMGR3基因,该基因ORF全长1 692 bp,编码563个氨基酸,具有HMGR基因家族的特征序列,与SmHMGR1和SmH-MGR2分别具有75.04%,80.64%的同源性,QRT-PCR分析表明该基因在丹参根茎叶中均有表达,在叶中表达量最高,Ag+诱导24 h时mRNA水平达到最高值。结论:首次克隆得到了1条新的丹参HMGR家族基因SmHMGR3,这一结果为进一步研究丹参次生代谢途径提供了新的思路和靶点。     

半枝莲中E-1(4''''-羟基苯基)-丁-1-烯-3-酮的分离

文献报道，在体外试验中，半技莲（Scutellaria barbata）提取物对多种肿瘤细胞如S180、W256、艾氏腹水癌等的生长具有抑制作用。     

红花2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶基因的克隆及表达分析

目的克隆红花维生素E合成相关关键酶2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶(MPBQ MT)基因,并进行生物信息学及表达分析,为红花维生素E生物合成及调控机制研究奠定基础。方法根据红花种子转录组数据库中得到的中间序列,采用RT-PCR和RACE方法从红花种子中克隆MPBQ MT基因序列,通过生物信息学对该基因蛋白的特征进行分析,构建MPBQ MT与相关物种MPBQ MT的系统进化树,利用RT-PCR方法分析在红花种子不同发育时期MPBQ MT基因的表达量。结果MPBQ MT基因全长1 392 bp,命名为Ct MPBQ MT,具有完整的开放阅读框(ORF),共1 038 bp,编码345个氨基酸。生物信息学分析显示,该基因编码的蛋白理论相对分子质量约为38 900。保守结构域预测表明,该基因编码的蛋白具有典型的SAM蛋白功能结构域。结合其他物种的MPBQ MT基因构建系统树表明,红花MPBQ MT基因与其他物种氨基酸具有一定的同源性,其中与向日葵和生菜同源性高达89%和86%。实时荧光定量PCR分析表明,MPBQ MT基因在红花开花后50 d的种子中表达量最高。结论成功地对MPBQ MT基因进行克隆及表达分析,为红花维生素E合成及调控机制研究奠定基础。     

丹参2-C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合成酶(SmMCS)基因全长克隆及其生物信息学分析

目的:从丹参毛状根中克隆2-C-甲基-D-赤藓糖醇2,4-环焦磷酸合成酶(SmMCS)全长基因,并进行生物信息学分析.方法:根据丹参转录组数据提供的基因片段设计特异引物,采用RACE方法克隆SmMCS全长cDNA,并对SmMCS进行蛋白结构预测、序列多重比对和构建进化树等分析;同时采用实时定量PCR检测Ag+诱导子诱导丹参毛状根不同时期的SmMCS基因转录水平.结果:克隆的SmMCS全长cDNA由988个核苷酸组成,具有完整编码框,编码234个氨基酸,蛋白相对分子质量约24.6 kDa,等电点pI 8.53;实时定量PCR结果表明该基因受Ag+诱导后表达水平在12 h时急剧上升并达到最高值.结论:从丹参毛状根中克降得到一条SmMCS全长cDNA,为进一步研究丹参酮类成分的生物合成和萜类次生代谢提供靶基因.     

雷公藤4-(5'-二磷酸胞苷)-2-C-甲基-D-赤藓醇激酶基因的全长克隆与表达分析

4-(5-焦磷酸胞苷)-2-C-甲基-D-赤藓醇激酶[4-(cytidine-5-diphospho)-2-C-methyl-D-erythritol kinase, CMK]是雷公藤甲素等萜类成分生物合成途径上关键酶之一。根据获得的雷公藤转录组数据中TwCMK片段设计特异性引物,采用全长PCR方法克隆TwCMK全长cDNA,并进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)检测茉莉酸甲酯(MeJA)诱导雷公藤悬浮细胞后0~72 h TwCMK基因的表达水平。结果表明,TwCMK全长cDNA由1732个核苷酸组成,具有完整的开放阅读框,共编码387个氨基酸,蛋白相对分子质量为42.85 kDa,理论等电点为5.79;TwCMK基因受MeJA诱导后表达逐渐上升,在24 h时达到最高值。为进一步研究雷公藤甲素等萜类成分次生代谢调控和生物合成奠定了基础。     

罗汉果内参基因筛选和3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶时空表达分析

目的筛选罗汉果Siraitia grosvenorii基因表达分析的内参基因,研究苷V生物合成关键酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)时空表达特性。方法克隆罗汉果看家基因甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、微管蛋白(α-tubulin)、肌动蛋白(β-actin)和泛素(UBQ5)的基因片段,评价了4个基因在不同部位(叶、茎和果)及果实发育不同时期的稳定性,筛选内参基因,分析HMGR的时空表达特性。结果 UBQ5表达最稳定,适宜作为内参基因;叶片的HMGR相对表达量较低,茎和果实相对表达量较高;果实不同发育时期,HMGR的相对表达量呈现先升高再降低然后再升高再降低的波动式变化,70 d后HMGR的相对表达量最高,然后依次是5、30、10、50 d。结论 UBQ5是适宜的内参基因。叶片、茎和果实中,HMGR的相对表达量差异明显。果实发育不同时期,HMGR的相对表达量呈波动式变化,与苷V合成积累变化规律相似。     

甘草3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因多态性与甘草酸含量的相关性分析

目的:揭示甘草3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因的多态性,并阐述HMGR基因多态性与甘草酸含量的相关性.方法:以甘草酸含量差异显著的甘草个体为材料,通过RT-PCR法扩增其HMGR基因编码区;与载体pMD19-T连接后克隆测序;通过多重比对进行HMGR基因多态性分析,及与甘草酸含量之间的关联分析.结果:HMGR基因编码区多态性包括整码突变、碱基置换突变、拷贝数多态性及等位基因杂合;HMGR编码氨基酸序列中存在以下4种类型变异,即-HSL,-HSV,GALLV,GALSV,其中-HSV型为甘草中普遍存在类型,-HSL型为甘草酸低含量甘草的特有类型,GALSV型为甘草酸高含量甘草特有类型.结论:甘草HMGR基因编码区具有丰富的多态性,和甘草酸含量之间具有相关性.     

异叶天南星查尔酮合成酶和异构酶基因的克隆及蛋白的结构性质分析

查尔酮合成酶(CHS)和查尔酮异构酶(CHI)是黄酮类物质生物合成途径中的关键酶,该研究从中药异叶天南星(Arisaema heterophyllum Blume,Ah)转录组数据库中筛选出查尔酮合成酶基因(Ah CHS)和查尔酮异构酶基因(Ah CHI),利用RT-PCR技术克隆了它们的开放阅读框(ORF)部分,并对其编码蛋白Ah CHS和Ah CHI的理化性质、表达及结构特点进行分析。Ah CHS的ORF长度为1 176 bp,编码392个氨基酸的蛋白质;而Ah CHI的ORF长度为630 bp,编码蛋白含209个氨基酸。Ah CHS作为对称同二聚体,N端螺旋互相交换,每个单体由2个亚结构域组成,位于2个亚结构域之间交界处的4个保守的氨基酸残基构成了酶的活性中心; Ah CHI的三级结构采用了开放的β-三明治褶皱,1个大的β折叠片层(β4～β11)和1个α螺旋片层(α1～α7)组成其核心结构,其中β4,β5,α4和α6在不同物种间高度保守,部分疏水氨基酸形成了酶的活性位点。系统进化树分析发现Ah CHS与火鹤花CHS亲缘关系最近;而Ah CHI与紫牡丹CHI亲缘关系最近。表达分析表明编码Ah CHS的基因在根和块茎中的表达量明显比叶多,而编码Ah CHI的基因在块茎部位的表达量最高。该研究为Ah CHS和Ah CHI功能的进一步研究及植物黄酮类化合物生物合成途径的解析提供了基础。     

腊梅葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH1)基因的克隆及表达分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径中的关键限速酶。研究根据已经报道的G6PDH基因的保守序列引物扩增腊梅花中G6PDH基因的核心序列,利用RACE技术从腊梅中首次克隆得到一个G6PDH基因cDNA全长,命名为G6PDH1,并对G6PDH1蛋白质进行细胞定位预测、跨膜结构分析、三维结构模拟及聚类分析,预测G6PDH1的生物学信息;利用实时荧光定量PCR检测G6PDH1在腊梅不同组织中和冷处理条件下的表达差异分析。该研究中克隆获得的G6PDH1基因的全长为2011 bp,开放阅读框1551 bp,编码516个氨基酸。组织表达分析的结果显示,G6PDH1基因主要在花和根中表达,在叶和茎中表达量较低。通过冷处理,该基因在12 h时达到最高表达水平。研究通过对腊梅花中G6PDH1基因全长cDNA克隆和表达特异性分析,为以后深入研究腊梅的抗寒机制奠定了基础。     

滇龙胆3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因克隆、表达及分析

目的:从药用植物滇龙胆中克隆得到3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase,HMGR)基因的c DNA全长,构建原核表达载体使其在大肠埃希菌中表达,对其进行定量表达并进行生物信息学分析。方法:利用PCR扩增克隆得到滇龙胆HMGR基因c DNA全长。构建p EASY-E1-HMGR表达载体,IPTG诱导表达。利用生物信息学方法分析克隆到的c DNA序列并预测结构和功能。采用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)分析滇龙胆根、茎、叶在4个不同发育时期的HMGR表达情况。结果:克隆出两组HMGR基因,其中一组HMGR c DNA全长1 747 bp,开放阅读框长1 697 bp,编码565个氨基酸,定名为GRHMGR-1;另一组HMGR c DNA全长1 731 bp,开放阅读框长1 572 bp,编码523个氨基酸,定名为GRHMGR-2。SDS-PAGE显示重组质粒成功表达目的蛋白。Blastp发现,GRHMGR-1,GRHMGR-2与同属植物黄龙胆、秦艽的亲缘关系最为相近。结构分析显示都含有2个HMG-CoA结合位点,2个NADPH结合位点,预测都定位于内质网上。HMGR在滇龙胆根、茎、叶这4个不同发育期均有表达,表达量最高的是叶。结论:首次从滇龙胆中克隆到可能编码HMGR酶的基因,可为深入探讨滇龙胆龙胆苦苷生物合成奠定基础。     

金钗石斛中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶基因的克隆及特征分析

目的克隆金钗石斛Dendrobium nobile中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthase,HMGS)基因DnHMGS,并进行生物信息学和表达分析。方法采用反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)、cDNA末端快速扩增(RACE)技术获得DnHMGS基因cDNA全长;生物信息学分析编码蛋白的理化特性、结构域等特征;用DNASTAR、MEGA软件分别进行氨基酸多序列比对和进化树构建分析;借助实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测基因组织表达模式。结果 DnHMGS基因全长为1 816 bp(GenBank注册号KX789180),编码一条由474个氨基酸组成的多肽,相对分子质量为52 458.47,等电点5.98。DnHMGS蛋白具有植物HMGS酶的典型结构域和活性中心,与凤梨、稻、玉米等单子叶植物亲缘关系较近。DnHMGS基因具有组织表达特异性,接菌前,DnHMGS转录本在金钗石斛叶中的表达量最高,为根、茎中的2倍以上。但接菌后DnHMGS基因表达情况转变为茎叶根。结论首次从金钗石斛中克隆得到HMGS基因的全长cDNA,该基因的分子鉴定为进一步揭示该基因在金钗石斛萜类物质合成代谢途径中的作用及菌根真菌影响石斛碱生物合成的调控机制奠定了基础。     

铁皮石斛DoSRK2E基因的克隆与表达分析

目的克隆铁皮石斛蔗糖非酵解1型相关蛋白激酶2(Sn RK2)家族基因,并进行生物信息学和表达分析。方法通过RT-PCR、RACE克隆铁皮石斛Sn RK2(DoSRK2E)基因c DNA全长,利用生物信息学软件预测基因编码蛋白的相对分子质量、等电点、结构域、跨膜结构、信号肽及亚细胞定位等;利用DNASTAR和MEGA进行多序列比对和系统发育关系重建分析;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测基因组织表达模式。结果获得铁皮石斛DoSRK2E基因(GenBank登录号API65110),cDNA全长1 795 bp,包含1个1 086 bp的完整开放阅读框,编码蛋白相对分子质量40 850,等电点4.80,无信号肽和跨膜域,包含1个蛋白激酶结构域、1个ATP结合位点和1个Ser/Thr蛋白激酶活化位点,预测定位在内质网膜上;DoSRK2E蛋白与植物SnRK2蛋白序列高度一致,系统发育位置位于SnRK2亚家族的分支III,与拟南芥At SnRK2.6的亲缘关系最近;DoSRK2E基因在铁皮石斛根中表达量最高,茎中次之,叶中最低。结论首次从珍稀濒危药用植物铁皮石斛中克隆得到SnRK2家族基因DoSRK2E,对其分子特性与组织表达模式进行了分析研究,为进一步揭示该基因在铁皮石斛逆境胁迫中的作用机制提供基础。     

N-[2-(2,4-二氟苯基)-2-羟基-3-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丙基]-N′-(4-取代苯基)-3(2H,4H)-1,2,4-三唑酮的合成和抗真菌活性

目的寻找广谱、高效、低毒的新一代三唑类抗真菌药物。方法根据靶酶活性位点的空间特征、各种力场和关键残基分布,设计并合成了N-[2-(2,4-二氟苯基)-2-羟基-3-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丙基]-N-′(4-取代苯基)-3(2H,4H)-1,2,4-三唑酮类化合物,并测定了体外抗真菌活性。结果体外抑菌测试结果表明,目标化合物对8种致病真菌均有一定程度的抗真菌活性,对深部真菌的活性明显优于浅部真菌。结论目标化合物对白色念珠菌均显示有较强的体外抗真菌活性,化合物1具有广谱、高活性的优点,值得进一步结构优化。