刺五加鲨烯合酶和鲨烯环氧酶基因单核苷酸多态性及其与总皂苷量的相关性研究

目的 筛选刺五加鲨烯合酶(SS)和鲨烯环氧酶(SE)基因存在的单核苷酸多态性(SNP)位点,分析各SNP位点与刺五加总皂苷量的相关性.方法 采用分光光度法测定刺五加总皂苷的量,并划分为具有显著差异(P＜0.01)的高、低量组;RT-PCR法扩增刺五加SS、SE基因,根据测序结果筛选SNP位点,利用R×C表的x2检验分析相关关系.结果 刺五加SS基因存在6处SNP,其中704 bp位点为错义突变,其他位点为同义突变,各位点均不与刺五加总皂苷量显著相关.SE基因存在9处SNP,其中导致错义突变的164、199、227、232 bp位点及同义突变的279、285 bp位点与刺五加总皂苷量显著相关(P＜0.05),其他位点为同义突变,与刺五加总皂苷量间无显著相关性.结论 刺五加SS和SE基因存在SNP,SE基因164～285 bp位点的AGAACG与刺五加总皂苷高量组显著相关,TAGTTC与低量组显著相关.     

甘草鲨烯合酶基因及cDNA的克隆与序列分析

目的:对甘草鲨烯合酶(SQS)基因的cDNA及DNA进行克隆及序列分析.方法:根据已报道的光果甘草SQS1基因的cDNA序列设计引物,采用RT-PCR的方法,提取甘草根的RNA然后反转录成cDNA,以cDNA为模板,扩增出SQS基因的cDNA序列,以甘草总DNA为模板,扩增SQS的DNA序列.结果:序列分析表明,克隆获得的甘草SQS1的cDNA编码区为1242 bp,编码413个氨基酸残基,命名为GuSQS1,登录号为GQ266154,与卢虹玉等报道的甘草的2个SQS(SQS1和SQS2)的氨基酸序列一致性为98.55%,88.62%,对应DNA序列全长为4484 bp,含有13个外显子,12个内含子,登录号为GQ180932.结论:甘草SQS的cDNA及DNA序列的获得为进一步研究甘草酸生物合成机制提供了基础.     

甘草3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因多态性对其编码酶催化效率的影响

目的:利用GC-MS方法分析甘草不同3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)基因型表达蛋白的催化效率,为揭示甘草HMGR多态性在优质甘草药材形成中的作用奠定基础.方法:以从甘草中克隆的4种HMGR基因突变型构建表达载体,转化Escherichia coli BL21,进行诱导表达、检测、纯化及体外酶促反应,采用TLC及GC-MS对反应产物进行定性及定量分析.结果:L/V型突变(-HSL,-HSV)催化活性近似,GA插入型突变(GALLV,GALSV)催化活性近似,但插入型突变的催化活性显著高于前者,是前者的2倍左右.结论:甘草功能基因HMGR基因多态性可能是甘草优质药材形成的分子基础.     

滇重楼鲨烯合酶基因PpSQS的克隆及在大肠杆菌中的表达

目的: 克隆滇重楼鲨烯合酶(squalene synthase,SQS)基因(PpSQS),对该基因进行序列分析及原核表达。 方法: 采用同源克隆和RACE技术获得PpSQS的cDNA,并对其进行生物信息学分析;构建原核表达载体pET-30b(+)-PpSQS,在大肠杆菌Escherich coli BL21(DE3)中进行诱导表达。 结果: PpSQS基因cDNA全长1 498 bp,包含1个1 212 bp的开放阅读框(ORF),可编码403个氨基酸;PpSQS理论标准分子质量为46.36 kDa,等电点为pI 6.83;SDS-PAGE分析表明,经1 mmol·L^-1 IPTG诱导后,重组PpSQS蛋白在大肠杆菌中获得表达。 结论: 首次获得了滇重楼PpSQS基因cDNA全长序列,该基因编码产物具有植物SQS同源蛋白的典型特征,实现重组PpSQS在大肠杆菌中的表达。     

白花丹参鲨烯合酶SQS2的克隆与原核表达分析

该研究根据丹参的转录组数据提供的基因片段设计引物,采用逆转录聚合酶链式反应方法,从白花丹参中克隆鲨烯合酶SQS2的全长cDNA序列,命名为SmSQS2,GenBank注册号KM244731.序列长度为1 597 bp,包含1 245 bp的开放阅读框,推测编码414个氨基酸,含有115 bp的5'UTR和237 bp的3'UTR.利用生物信息学软件对获得的序列进行同源性分析,得出白花丹参SQS2的与紫花丹参SQS2的序列无明显差异.原核表达分析结果表明SmSQS2在大肠杆菌中能表达出与预测蛋白大小相当的目标蛋白,对影响蛋白表达的4个因素,即诱导温度、诱导时间、IPTG浓度和诱导时宿主菌的吸光度(A600)进行了优化,得出SmSQS2蛋白表达的最佳条件为:IPTG终浓度0.2 mmol· L-1,宿主菌的吸光度(A600)为0.6,温度30℃,诱导时间20 h.这为进一步研究白花丹参鲨烯合酶SQS2在丹参萜类和甾醇类生物合成途径中的作用提供了理论依据.     

山楂鲨烯合酶CpSQS1,CpSQS2的基因克隆及原核表达分析

为认识山楂三萜成分生物合成途径中鲨烯合酶基因结构特征,克隆获得山楂鲨烯合酶基因并进行生物信息学分析和原核表达分析。通过RT-PCR方法从山楂果实中克隆获得2条鲨烯合酶CpSQS1,CpSQS2的基因,其ORF长度分别为1239,1233 bp,分别编码412,410 aa。使用在线工具预测CpSQS1,CpSQS2均为稳定的酸性蛋白,二级结构主要由α-螺旋结构组成,利用同源建模对三级结构进行预测;结构功能域分析表明,CpSQS1和CpSQS2的35~367 aa都具有反式异戊烯基焦磷酸合酶的保守结构域;跨膜结构域分析预测CpSQS1,CpSQS2均具有2个跨膜结构域;序列分析表明山楂、丹参、甘草SQS基因编码的氨基酸序列具有较高的同源性;系统进化树分析显示CpSQS1,CpSQS2与蔷薇科的苹果MdSQS1,MdSQS2聚为一支,与系统进化规律一致;构建原核表达载体pGEX-4T-1-CpSQS1,pGEX-4T-1-CpSQS2转化至大肠杆菌Transetta(DE3)进行诱导表达,在65 kDa处均能成功表达出目的蛋白;基因表达分析结果显示,CpSQS2的基因表达水平在山楂的3个不同发育时期均明显高于CpSQS1。该研究首次克隆并分析了山楂SQS1,SQS2基因,为进一步研究山楂三萜生物合成途径奠定基础。     

竹节参鲨烯环氧酶基因的克隆及生物信息学分析

目的 克隆竹节参Panax japonicus鲨烯环氧酶基因（squalene epoxidase,PjSE）的全长cDNA序列,进行生物信息学分析和原核表达。方法 设计特异性引物,从竹节参中克隆得到PjSE序列;以PjSE基因序列作为输入数据,利用多序列同源比对等生物信息学分析工具进行序列分析;构建重组原核表达载体pCold-PjSE,转化至大肠杆菌BL21(DE3)中进行蛋白诱导表达;采用实时荧光定量PCR技术分析该基因在竹节参不同组织中的相对表达量。结果 PjSE基因开放阅读框长度为1884 bp,编码627个氨基酸,PjSE蛋白相对分子质量为68 639.49,初步预测其具有跨膜结构域,可能定位在叶绿体上;聚丙烯凝胶电泳结果显示诱导表达蛋白的相对分子质量大小与预期结果一致;该基因在竹节参叶中表达量最高,须根次之,根中表达量最低。结论 PjSE基因的克隆、生信分析及原核表达研究,不仅有助于丰富竹节参中该类功能蛋白的种类和数量,完善竹节参皂苷类成分的生物合成途径,也为后期开展竹节参皂苷的异源合成提供了可供选择的关键基因元件。     

滇重楼鲨烯环氧酶基因的克隆及原核表达研究

目的克隆滇重楼Paris polyphylla var.yunnanensis三萜皂苷生物合成途径中的关键酶鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)基因,并进行原核表达。并用Real-time PCR法检测cDNA样本中SE1基因和SE2基因的相对量。方法以滇重楼根为材料提取总RNA并反转录为cDNA。以cDNA为模板,根据转录组数据中的2组SE基因全长序列设计特异性引物,对SE基因进行克隆后转入到pEASY-T1 Simple Cloning Vector中,经测序鉴定正确后,构建pEASY-E1-SE表达载体,利用Art Media protein Expression/Amp+培养基自动诱导表达。Real-time PCR法检测cDNA样本中SE1和SE2基因的相对量。结果获得了2条滇重楼SE基因,命名为ppSE1和ppSE2。ppSE1的全长为1 932 bp,开放阅读框(ORF)为1 578 bp,编码525个AA;ppSE2的全长为1 828 bp,ORF长为1 548 bp,编码515个氨基酸。荧光定量PCR结果显示ppSE1基因和ppSE2基因在茎和叶中的表达具有显著差异,ppSE1的表达在叶中最为显著。酶切和测序结果表明,原核表达载体pEASY-E1-SE构建成功;SDS-PAGE分析显示,在BL21(DE3)表达感受态细胞中成功诱导表达了SE基因的2种融合蛋白。结论克隆了滇重楼的SE基因,获得了在体外具有生物学活性的SE蛋白。ppSE1基因和ppSE2基因在滇重楼中具有不同的表达模式,在滇重楼次生代谢产物的合成中起着不同的作用。     

野三七鲨烯环氧酶基因的克隆及原核表达

目的:对野三七中可能参与三萜皂苷合成的关键酶鲨烯环氧酶基因(Pvf SE)进行克隆,并对其进行生物信息学分析和原核表达。方法:采用Trizol法提取野三七根的总RNA并反转录为c DNA第一链,基于野三七的转录组数据,设计Pvf SE基因序列特异性引物,克隆基因全长,利用相关软件对该基因进行生物信息学分析,构建p Mal-c2X-Pvf SE原核表达载体,在大肠埃希菌中诱导表达重组蛋白。结果:Pvf SE开放阅读框为1 887 bp,编码628个氨基酸,蛋白相对分子质量为68. 8 k Da,理论等电点为9. 28,脂肪系数为95. 18,亲水性系数为-0. 060,不稳定指数为40. 36,属于不稳定蛋白。生物信息学分析表明,Pvf SE具有2个跨膜结构域,无信号肽,可能定位在叶绿体或细胞质膜上,具有FAD/NAD(P)结合域和鲨烯环氧酶结构域,属于混合型蛋白。Pvf SE与西葫芦和芒柄花中参与三萜皂苷合成的鲨烯环化酶(Cp SE1,Cp SE3,Os SE1,Os SE2)亲缘关系较近。此外,在大肠埃希菌BL21(DE3)中成功表达Pvf SE的重组蛋白。结论:克隆得到Pvf SE基因,并在大肠埃希菌中成功表达其重组蛋白,为进一步研究Pvf SE的功能和解析野三七中三萜皂苷生物合成途径奠定了基础。     

桑黄鲨烯环氧酶基因原核表达及过表达载体的构建

目的构建桑黄三萜生物合成途径中的关键酶——鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)基因的原核表达和过表达载体。方法将克隆到的桑黄SE基因构建到原核表达载体p ET-32a(+)上,转化大肠杆菌BL21(DE3),使用异丙基硫代-β-D-呋喃半乳糖苷(IPTG)诱导表达2~10 h后,通过SDS-PAGE进行检测。根据Gen Bank中提交的香菇3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(gpd)启动子序列设计引物,利用PCR技术克隆获得香菇gpd启动子片段,以植物双元表达载体p CAMBIA1301为基础载体,通过酶切、连接等方法将其中的35 S启动子替换为香菇gpd启动子,再将SE基因编码区序列构建到gpd启动子下游,构建桑黄SE基因的过表达载体。结果成功构建了SE基因的原核表达载体p ET-32a-SE,SDS-PAGE结果显示该蛋白的大小约为55 000,与预测的蛋白相对分子质量基本一致。PCR检测、酶切鉴定和测序分析可知,成功构建了适宜食用菌遗传转化的中间载体p CAMBIA1301-gpd-gpd及SE基因的过表达载体p CAMBIA1301-gpd-gpd-SE。结论为后期研究SE基因在桑黄三萜生物合成方面所发挥的功能奠定基础。     

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.     

甘草种子质量检验方法研究

目的:研究甘草种子质量检验方法,为甘草种子质量检验规程及质量分级的制定提供依据.方法:参考国际植物种子检验规程和中国农作物种子检验规程的方法对不同产地甘草种子质量进行测定.结果与结论:初步建立甘草种子扦样、净度、真实性鉴定、千粒重、发芽率、含水量及生活力7项指标的检验方法.     

乌拉尔甘草HMGR基因cDNA的克隆与序列分析

目的:对乌拉尔甘草3.羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3methylglutary CoA reductase,HMGR)的cDNA克隆并进行序列分析.方法:根据NCBI数据库中的豆科其他物种HMGR的cDNA保守区设计引物,利用同源扩增和cDNA末端快速扩增技术从甘草根中获得目的基因;利用BLAST进行序列比对,ORF Finder寻找开发阅读框,Prosite分析蛋白质的基本结构域,Clustal x比对已有HMGR的氨基酸序列,并构建进化树.结果:得到1个全长为1 842 bp的HMGR的cDNA序列,含有1 722 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码573个氨基酸,具有HMGR家族的特异序列,推测的氨基酸序列与豌豆、蒺藜苜蓿的氨基酸序列一致性分别为84%,76%.结论:对甘草HMGR基因的cDNA进行了克隆,为进一步研究3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A在甘草酸生物合成途径中的作用提供了理论依据.     

乌拉尔甘草转鲨烯合成酶基因毛状根系研究

目的:为了研究甘草酸的合成调控途径及提高甘草酸合成水平.方法:将已克隆的乌拉尔甘草鲨烯合成酶基因(GuSQS1,GenBank登录号为:AM182329)通过发根农杆菌Agrobacterium rhizogenes A4的介导,转化甘草下胚轴并诱导毛状根的形成.建立的毛状根系经0.8 mg·L~(-1)的除草剂(PPT)抗性筛选、PCR和Southern blotting检测分析后,得到的转基因毛状根系经HPLC检测甘草酸(GA)含量.结果与结论:转基因毛状根中甘草酸的最高含量约为野生型毛状根的3.6倍.     

LC-MS/MS法研究甘草对雷公藤内酯酮药代动力学及组织分布与排泄的影响

目的:研究甘草对雷公藤内酯酮药代动力学及组织分布与排泄的影响,为阐明甘草对雷公藤的减毒作用机制奠定基础。方法:采用对比试验,将SD大鼠随机分为雷公藤内酯酮单独给药组和雷公藤内酯酮与甘草联合给药组,联合给药组提前灌服甘草后,分别尾静脉注射雷公藤内酯酮1.4mg·kg-1,采用LC-MS/MS法在选择离子监测(SIM)模式下测定雷公藤内酯酮单独给药和与甘草联合给药后不同时间大鼠血浆、组织液和排泄物中的雷公藤内酯酮浓度,比较单独和联合给药后雷公藤内酯酮药代动力学及组织分布与排泄的差异。结果:雷公藤内酯酮在测定范围内均呈良好线性关系(r0.99),日内和日间精密度RSD均小于15%,血浆中提取回收率均大于70%,各组织中提取回收率均大于60%,提取方法稳定可靠;单独给药和与甘草联合给药的药代动力学参数及组织分布与排泄均有明显差异。联合给药组的AUC与t1/2z明显小于单独给药组,而清除率(CL)则增大,说明联合给药组的代谢速度比单独给药组快;在组织分布中,单独给药组和联合给药组中雷公藤内酯酮均主要聚集于肺,联合给药组在组织中的分布浓度比单独给药组低;在排泄中,联合给药组中雷公藤内酯酮的排泄总量大于单独给药组约1倍。结论:甘草对雷公藤内酯酮药代动力学及组织分布与排泄均有显著影响,甘草可加速雷公藤内酯酮体内代谢与排泄,降低组织分布浓度,这可能与甘草降低雷公藤毒性有关。     

太空环境对甘草生理生化的影响

目的:探讨太空环境对甘草生理生化诱变作用分析.方法:利用返回式卫星搭载甘草,18 d后返回地球(飞行回收舱平均辐射剂量为0.102 m·d~(-1),飞行远地点距地球350 km,重力为1×10~(-6)m·s~(-2)),搭载种子返回地面后与对照组同时种植于实验田中,对太空搭载后甘草的过氧化氢酶(CAT),超氧化物歧化酶(SOD)的活性,甘草的蛋白含量以及蛋白电泳进行了考察.结果:甘草经过卫星搭载后,甘草CAT,SOD酶活性均有不同程度提高,差异明显(P<0.05),而且鄂托克前旗比杭锦旗酶活性均高.甘草经过卫星搭载后,甘草蛋白含量有一定程度提高,差异明显(P<0.05),同时甘草蛋白电泳也产生了差异,产生了微弱的新的条带.结论:太空环境对甘草蛋白类产生一定影响,这些变化对于后期选育甘草优良种质奠定基础.     

甘草黄酮分离纯化工艺

目的:筛选具有酪氨酸酶抑制作用的甘草黄酮分离、纯化工艺.方法:以甘草总黄酮含量及酪氨酸酶抑制率为指标,对甘草黄酮分离纯化工艺进行优化,同时考察不同分离条件对其酪氨酸酶抑制活性的影响.结果:甘草黄酮的最佳分离纯化工艺为30 ～ 60目聚酰胺,上样液pH 6,料液比(甘草黄酮粗提物-聚酰胺)32.48:1,上样液质量浓度3.215 g·L-1,洗脱剂乙醇体积分数70％,洗脱流速3 mL·min-1·g-1,洗脱剂用量1 BV.结论:采用该优选工艺成本低,收率高,安全,操作简便,适合工业化大生产.     

氮素供给对甘草根系呼吸动态及生物量积累的影响研究

探究不同氮素供给对甘草根系呼吸及生物量积累的影响规律,揭示通过影响根系呼吸来调控甘草生物量积累的途径。在6月至10月,每7 d对控制环境条件下的甘草播种苗施用氮(N)浓度为0,0.5,1,2,4,8 mmol·L-1的全营养液,每月月底测定甘草不同级别根系呼吸速率及生物量,分析甘草根系生物量与呼吸速率的相关性。研究结果表明,氮素显著影响甘草根系呼吸速率和根系生物量积累,通过相对抑制生长呼吸速率以提高生物量而使两者呈负相关,并在8 mmol·L-1氮浓度处理时有最佳的抑制甘草根呼吸而提高根系生物量的效果。